(57)【要約】【課題】触媒管における内部流量の低下や流路の閉塞を低減させることが可能な、硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス生成方法を提供する。【解決手段】硫化水素ガス生成プラント１は、硫黄供給源１１及び水素供給源１２と、硫黄供給源１１から供給される硫黄Ｌを貯留する硫黄貯留部１３０と、硫黄と水素から硫化水素ガスの生成を促進する触媒管１３１と、を備えるとともに、硫黄Ｌ及び水素供給源１２から供給される水素ガスの混合により得られる混合ガスを触媒管１３１に流通する硫化水素ガス生成装置１３と、触媒管１３１から硫化水素ガスを流し出す硫化水素ガス流通ライン１４と、この硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を凝縮する硫黄凝縮装置１５と、凝縮された液体硫黄を硫黄貯留部１３０に送液して回収する凝縮硫黄回収ライン１６と、触媒管１３１から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を硫黄貯留部１３０に戻す硫黄戻りライン１８と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄供給源及び水素供給源と、
前記硫黄供給源から供給される硫黄を貯留する硫黄貯留部と、硫黄と水素からの硫化水素ガスの生成を促進する触媒管と、を備えるとともに、前記硫黄貯留部に貯留される硫黄及び前記水素供給源から供給される水素ガスの混合により得られる混合ガスを、前記触媒管に流通するように構成される硫化水素ガス生成装置と、
前記触媒管から該硫化水素ガスを流し出す硫化水素ガス流通ラインと、
前記硫化水素ガス流通ラインに接続され、該硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を凝縮する硫黄凝縮装置と、
前記硫黄凝縮装置での凝縮によって得られる液体硫黄を前記硫黄貯留部に送液して回収する凝縮硫黄回収ラインと、
前記触媒管から得られる該硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、前記硫黄貯留部に戻す硫黄戻りラインと、
を備える、
硫化水素ガス生成プラント。
【請求項２】
前記硫黄戻りラインは、一端が前記触媒管に接続され、他端が前記凝縮硫黄回収ラインに接続されている、
請求項１に記載の硫化水素ガス生成プラント。
【請求項３】
前記触媒管には、高さ方向において、上側に前記硫化水素ガス流通ラインが接続されており、下側に前記硫黄戻りラインが接続されている、
請求項１又は２に記載の硫化水素ガス生成プラント。
【請求項４】
硫化水素ガス生成装置の硫黄貯留部に貯留される硫黄と、前記硫化水素ガス生成装置に供給される水素ガスとを混合して得られる混合ガスから、硫化水素ガスの生成を促進する触媒が保持された触媒管を用いて硫化水素ガスを生成させる硫化水素ガス生成方法であって、
前記触媒管から得られる該硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、硫黄戻りラインを介して該硫黄貯留部に回収する、
硫化水素ガス生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス生成方法に関するものであり、より詳しくは、硫黄及び水素ガスから硫化水素ガスを生成した際に反応に寄与することなく反応容器から流出する硫黄を逆流させずに回収する、硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＨＰＡＬ（高圧酸浸出法）技術を用いた低品位ニッケル鉱の製錬においては、ニッケル酸化鉱石の浸出液を中和して得られた中和溶液や、不純物を除去したニッケル回収用溶液に対して、硫化水素ガスを吹き込む硫化処理が行われる。この硫化処理では、中和溶液やニッケル回収用溶液に含まれるニッケルやコバルト等の金属Ｍを、例えば式（１）に示す反応式を経て硫化させて硫化物ＭＳを形成し、この硫化物ＭＳを析出させて溶液から回収する処理が行われる。
ＭＳＯ４＋Ｈ２Ｓ  →  ＭＳ＋Ｈ２ＳＯ４  ・・・（１）
【０００３】
このとき用いられる硫化水素ガスは、例えば図１に記載される硫化水素ガス生成方法を用いて製造されている。より具体的には、硫黄と水素とを混合させた混合ガスから硫化水素ガスを発生させる反応工程Ｓ１と、硫化水素ガスを冷却して硫化水素ガスに随伴する硫黄の蒸気を凝縮させて回収する冷却工程Ｓ２と、温水を用いて硫化水素ガスを洗浄する洗浄工程Ｓ３と、洗浄後の硫化水素ガスを乾燥して水分を除去する脱水工程Ｓ４と、を経て製造されている。
【０００４】
このうち、硫化水素ガスを発生させる反応工程Ｓ１では、水素ガス中に液体硫黄を降らせて得られる混合ガスから硫化水素ガスを発生させる手法と、液体硫黄に水素ガスを吹き込んで得られる混合ガスから硫化水素ガスを発生させる手法が一般に用いられる。所定時間内に十分な量の硫化水素を得るには、高い温度や圧力が求められるところ、触媒を用いて活性化エネルギーを低減することにより、圧力、温度ともに低い条件での運転が可能となる。前述の両手法で得られる混合ガスは、硫化水素のほかに硫黄蒸気と水素ガスが混ざり合って含まれているため、これをそのまま触媒に供給して硫化水素の収率を高めることができる点が操業上の利点となっている。
【０００５】
この硫化水素ガス生成方法で用いられる硫化水素ガス生成プラントとしては、例えば図３に記載されるような硫化水素ガス生成プラント９が挙げられる。この硫化水素ガス生成プラント９では、例えば特許文献１、２に記載されるように、反応工程Ｓ１において、硫黄を硫黄供給源９１から硫化水素ガス生成装置９３に供給するとともに、水素ガスを水素供給源９２から硫化水素ガス生成装置９３に供給し、硫化水素ガス生成装置９３で得られる混合ガスを、触媒管９３１に保持された触媒に供給することで、硫化水素ガスを生成している。
【０００６】
また、この硫化水素ガス生成プラント９では、硫化水素ガス生成装置９３で生成する硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を、冷却工程Ｓ２において硫化水素ガス流通ライン９４を経て硫黄凝縮装置９５で凝縮し、ここで凝縮された液体硫黄を凝縮硫黄回収ライン９６に回収し、例えば循環ポンプ９７を用いて、反応工程Ｓ１が行われる硫化水素ガス生成装置９３の、硫黄貯留部９３０に貯留されている溶融硫黄Ｌに液体硫黄を戻すことで、液体硫黄を再び反応工程Ｓ１に供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４９２５３号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１５６５８号公報（国際公開第２００８／０８７１０６号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に記載される硫化水素ガス生成プラント９では、触媒管９３１やその下流にある硫化水素ガス流通ライン９４の内部で、液体又は固体の硫黄が付着し、また、触媒管９３１や硫化水素ガス流通ライン９４の腐食によって生じるスケール（堆積物）がそれらの内部に溜まることで、触媒管９３１や硫化水素ガス流通ライン９４の内部におけるガス流量が低下して生産性が低下し、ついにはそれらが閉塞するリスクが生じていた。
【０００９】
そこで、本発明者らは、特に触媒管９３１の内部での流量低下や流路の閉塞を防ぐため、硫化水素ガス生成装置９３で触媒を用いたときの触媒の温度の調整や、硫化水素ガス生成装置９３に貯留されている液体硫黄Ｌの液面高さの調整によって、硫化水素ガス生成装置９３と硫黄凝縮装置９５との内圧差を低減させることも考えた。しかしながら、この場合であっても、触媒管９３１の内部でガス流量が低下するリスクや、硫化水素ガスの流路が閉塞するリスクを低減することは困難であった。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、プラント内におけるガス流量の低下や流路の閉塞を低減させることが可能な、硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、硫化水素ガス生成装置から吐出される液体硫黄を、硫化水素ガス生成装置の触媒管に硫黄戻りラインを接続したうえでこれを介して、硫化水素ガス生成装置（の硫黄貯留部）に回収することで、プラント内におけるガス流量の低下や流路の閉塞が起こり難くなることを見出した。
【００１２】
（１）本発明の第１の発明は、硫黄供給源及び水素供給源と、前記硫黄供給源から供給される硫黄を貯留する硫黄貯留部と、硫黄と水素からの硫化水素ガスの生成を促進する触媒管と、を備えるとともに、前記硫黄貯留部に貯留される硫黄及び前記水素供給源から供給される水素ガスの混合により得られる混合ガスを、前記触媒管に流通するように構成される硫化水素ガス生成装置と、前記触媒管から該硫化水素ガスを流し出す硫化水素ガス流通ラインと、前記硫化水素ガス流通ラインに接続され、該硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を凝縮する硫黄凝縮装置と、前記硫黄凝縮装置での凝縮によって得られる液体硫黄を前記硫黄貯留部に送液して回収する凝縮硫黄回収ラインと、前記触媒管から得られる該硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、前記硫黄貯留部に戻す硫黄戻りラインと、を備える、硫化水素ガス生成プラントである。
【００１３】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記硫黄戻りラインは、一端が前記触媒管に接続され、他端が前記凝縮硫黄回収ラインに接続されている、硫化水素ガス生成プラントである。
【００１４】
（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記触媒管には、高さ方向において、上側に前記硫化水素ガス流通ラインが接続されており、下側に前記硫黄戻りラインが接続されている、硫化水素ガス生成プラントである。
【００１５】
（４）本発明の第４の発明は、硫化水素ガス生成装置の硫黄貯留部に貯留される硫黄と、前記硫化水素ガス生成装置に供給される水素ガスとを混合して得られる混合ガスから、硫化水素ガスの生成を促進する触媒が保持された触媒管を用いて硫化水素ガスを生成させる硫化水素ガス生成方法であって、前記触媒管から得られる該硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、硫黄戻りラインを介して該硫黄貯留部に回収する、硫化水素ガス生成方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プラント内におけるガス流量の低下や流路の閉塞を低減させることが可能な、硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス生成方法を提供することができる。これにより、硫化水素ガス生成装置の内部圧力の必要以上の上昇が抑えられるとともに、触媒管からよりスムーズに硫化水素ガスが生成されるため、硫化水素ガス生成プラントにおける安全性と、硫化水素ガスの生産性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】硫化水素ガス製造方法の流れの一例を示す工程図である。
【図２】本発明の硫化水素ガス生成プラントの構成の一例を示す構成図である。
【図３】従来の硫化水素ガス生成プラントの構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１９】
本発明に係る硫化水素ガス生成プラントは、硫黄供給源及び水素供給源と、前記硫黄供給源から供給される硫黄を貯留する硫黄貯留部と、硫黄と水素からの硫化水素ガスの生成を促進する触媒管と、を備えるとともに、前記硫黄貯留部に貯留される硫黄及び前記水素供給源から供給される水素ガスの混合により得られる混合ガスを、前記触媒管に流通するように構成される硫化水素ガス生成装置と、前記触媒管から該硫化水素ガスを流し出す硫化水素ガス流通ラインと、前記硫化水素ガス流通ラインに接続され、該硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を凝縮する硫黄凝縮装置と、前記硫黄凝縮装置での凝縮によって得られる液体硫黄を前記硫黄貯留部に送液して回収する凝縮硫黄回収ラインと、前記触媒管から得られる該硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、前記硫黄貯留部に戻す硫黄戻りラインと、を備えるものである。
【００２０】
また、本発明に係る硫化水素ガス製造方法は、硫化水素ガス生成装置の硫黄貯留部に貯留される硫黄と、前記硫化水素ガス生成装置に供給される水素ガスとを混合して得られる混合ガスから、硫化水素ガスの生成を促進する触媒が保持された触媒管を用いて硫化水素ガスを生成させる硫化水素ガス生成方法であって、前記触媒管から得られる該硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、硫黄戻りラインを介して該硫黄貯留部に回収するものである。
【００２１】
そして、本発明に係る硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス製造方法では、硫化水素ガス生成装置の触媒管から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、硫黄戻りラインを経て硫黄貯留部に回収する。これにより、触媒管から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄が、触媒管やその下流にある硫化水素ガス流通ラインに付着し難くなり、また、触媒管や硫化水素ガス流通ライン、硫黄凝縮装置の内壁が腐食し難くなってスケール（堆積物）の生成も低減される。したがって、本発明に係る硫化水素ガス生成プラント及び硫化水素ガス製造方法によることで、プラント内におけるガス流量の低下や流路の閉塞を低減することができる。また、これにより、硫化水素ガス生成装置の内部圧力の必要以上の上昇が抑えられるとともに、触媒管からよりスムーズに硫化水素ガスが生成されるため、硫化水素ガス生成プラントにおける安全性と、硫化水素ガスの生産性をより高めることができる。
【００２２】
≪１．硫化水素ガス生成プラントについて≫
図２は、本発明に係る硫化水素ガス生成プラントの構成の一例を示す構成図である。本発明に係る硫化水素ガス生成プラント１は、少なくとも硫黄供給源１１及び水素供給源１２と、硫黄供給源１１及び水素供給源１２から供給される硫黄及び水素ガスから硫化水素ガスを生成する硫化水素ガス生成装置１３と、硫化水素ガス生成装置１３から硫化水素ガスを流し出す硫化水素ガス流通ライン１４と、硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を凝縮する硫黄凝縮装置１５と、硫黄凝縮装置１５から硫化水素ガス生成装置１３に液体硫黄を送液して回収する凝縮硫黄回収ライン１６と、硫化水素ガス生成装置１３で生成する硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を硫化水素ガス生成装置１３に戻す硫黄戻りライン１８と、を備える。
【００２３】
［硫黄供給源・水素供給源］
硫黄供給源１１及び水素供給源１２は、硫化水素ガスの原料となる硫黄及び水素ガスの供給源となるものであり、例えば硫黄や水素ガスを貯留するタンク等が挙げられる。
【００２４】
硫黄供給源１１及び水素供給源１２は、それぞれ、硫黄及び水素ガスの供給先である硫化水素ガス生成装置１３と供給ラインによって接続されており、それぞれの供給ラインを介して、硫黄供給源１１からは液体硫黄を、水素供給源１２からは水素ガスを、硫化水素ガス生成装置１３に供給する。
【００２５】
硫黄供給源１１は、上述のように、液体硫黄（溶融硫黄）を貯留するタンク等からなる。ここで、タンクに貯留されている液体硫黄は、融点を超える温度まで加熱されたものである。
【００２６】
硫黄供給源１１における内圧は、プラント外部からの硫黄の受け入れ（原料補充）を容易にするため、大気圧の近傍にあることが好ましく、より具体的には±１０ｋＰａＧ以下の範囲にある。この内圧は、硫化水素ガス生成装置１３より低い場合が多いため、硫黄供給源１１と硫化水素ガス生成装置１３との間に、硫化水素ガス生成装置１３に硫黄を供給するためのポンプ（図示せず）を備えることが好ましい。
【００２７】
［硫化水素ガス生成装置］
硫化水素ガス生成装置１３は、硫黄供給源１１から供給される硫黄と、水素供給源１２から供給される水素ガスから硫化水素ガスを生成するものであり、少なくとも、硫黄供給源１１から供給される硫黄を溶融硫黄Ｌとして貯留する硫黄貯留部１３０と、硫黄貯留部１３０から蒸発した硫黄蒸気及び水素供給源１２から供給される水素ガスを含む混合ガスから、硫化水素ガスの生成を促進する触媒が保持されている触媒管１３１と、を備える。この硫化水素ガス生成装置１３は、硫化水素ガスを生成する際の温度及び圧力に耐える容器によって構成されている。この硫化水素ガス生成装置１３内では、硫化水素の生成に伴う発熱により、硫黄の蒸発が持続している。このとき、硫黄貯留部１３０に供給する硫黄の温度を調節することで、反応熱等による硫化水素ガス生成装置１３の過熱を防ぐことができる。他方で、硫化水素ガス生成装置１３には図示しないヒーターを備えてもよく、これにより硫化水素ガス生成装置１３内の温度を、所定の温度、例えば３００℃以上に速やかに高められるため、プラントの起動等を円滑に行うことができる。
【００２８】
硫化水素ガス生成装置１３において硫化水素ガスを生成する手段は、液体又は気体状の硫黄と水素ガスとの混合物から、硫化水素ガスの生成反応を経るものであれば、特に限定されない。例えば、溶融硫黄Ｌから発生する硫黄蒸気と水素ガスとの混合ガスから硫化水素ガスを発生させる手法を用いてもよく、溶融硫黄Ｌに水素ガスを吹き込んで得られる混合ガスから硫化水素ガスを発生させる手法を用いてもよい。ここで発生した硫化水素ガスは、その大部分が硫化水素であるが、未反応の硫黄蒸気を一部に含み、また、液体硫黄も巻き込んでいる。
【００２９】
硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１は、硫黄貯留部１３０に貯留されていた硫黄と、水素供給源１２から供給される水素ガスとを混合して得られる混合ガスの流路に設けられるものであり、その内部には硫黄と水素から硫化水素ガスの生成を促進する触媒が保持されている。本発明の硫化水素ガス生成プラント１では、触媒管１３１から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、後述する硫黄戻りライン１８に流れるように構成することで、硫化水素ガスに随伴する液体硫黄が、硫化水素ガス流通ライン１４の側に入り難くなるため、液体硫黄が硫化水素ガス流通ライン１４に付着し難くなり、また、液体硫黄が逆流して触媒管１３１に付着することも起こり難くなる。また、硫黄の付着によって生じていた触媒管１３や硫化水素ガス流通ライン１４の内壁の腐食も起こり難くなるため、これらの内壁におけるスケール（堆積物）の生成も低減される。ここで、触媒管１３１で保持される触媒としては、硫黄と水素から硫化水素ガスの生成を促進できるものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。
【００３０】
硫化水素ガス生成装置１３における内圧は、硫化水素ガスの生成反応を効率的に進めるのに高温高圧が必要になるため、大気圧より高く、より具体的には１０ｋＰａＧ以上であることが好ましい。なお、硫化水素ガス生成装置１３の内圧の上限は、装置の耐圧性能に応じて設定することが可能であるが、例えば５０ｋＰａＧ以下としてもよい。
【００３１】
硫化水素ガス生成装置１３には、触媒管１３１の上部に設けられる流出口として、高さ方向の上側に第一流出口１３２が、高さ方向の下側に第二流出口１３３が、互いに分かれて設けられていることが好ましい。そして、第一流出口１３２には硫化水素ガス流通ライン１４が接続されており、第二流出口１３３には硫黄戻りライン１８が接続されている。このように、硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１の流出口には、高さ方向の上下に別々の流出ラインが設けられている。
【００３２】
このとき、触媒管１３１の流出口の上部では、生成した硫化水素ガスと、硫化水素ガスに混合した未反応の硫黄蒸気が上側に集まり、硫化水素ガスに随伴した液体硫黄が下側に集まる。そのため、触媒管１３１の流出口のうち、高さ方向の上側に接続された硫化水素ガス流通ライン１４から、硫黄蒸気を含んだ硫化水素ガスが流し出されるとともに硫黄凝縮装置１５に送られ、他方で、流出口のうち高さ方向の下側に接続された硫黄戻りライン１８から、液体硫黄が流し出される。このように、触媒管１３１の流出口に、高さ方向の上下に別々の流出ラインを設けることで、触媒管１３１から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、効率よく回収することができる。
【００３３】
［硫化水素ガス流通ライン］
硫化水素ガス流通ライン１４は、硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１に接続されており、硫化水素ガス生成装置１３で生成した硫化水素ガスを触媒管１３１から流し出す。硫化水素ガス流通ライン１４の他端は、後述する硫黄凝縮装置１５に接続されており、硫化水素ガス生成装置１３において生成した硫化水素ガスは、硫化水素ガス流通ライン１４を経て、硫黄凝縮装置１５に移送される。
【００３４】
［硫黄凝縮装置］
硫黄凝縮装置１５は、硫化水素ガスに含まれる硫黄蒸気を凝縮するものである。硫黄凝縮装置１５には、一端が硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１に接続された硫化水素ガス流通ライン１４の他端が接続されており、硫化水素ガス生成装置１３で生成して硫化水素ガス流通ライン１４から流し出された硫化水素ガスが移送される。この硫黄凝縮装置１５からは、硫化水素の純度が高められた硫化水素ガスと、硫黄蒸気が凝縮された液体硫黄が得られる。ここで得られた硫化水素ガスは、例えば、ニッケル鉱石の製錬プロセスにおける硫化処理に用いることができる。
【００３５】
硫黄凝縮装置１５としては、例えば、硫黄蒸気を直接又は間接的に凝縮させて液体硫黄を得る装置を用いることができる。ここで、硫黄蒸気を間接的に凝縮させる態様としては、硫黄蒸気を含む硫化水素ガスを冷却して、硫黄蒸気を一度固体の状態にして捕集することで硫化水素ガスと分離し、得られた固体硫黄を融解して液体の硫黄を得る態様が挙げられる。例えば、硫黄蒸気を凝縮させる冷却設備と、冷却設備で冷却された硫化水素ガス中の硫黄を固化して底部に堆積させ、堆積した硫黄を溶融して回収する硫黄除去設備（ノックアウト設備）と、を有する装置を用いることができる。
【００３６】
硫黄凝縮装置１５における内圧は、硫化水素ガス生成装置１３よりも相対的に低いことが多く、例えば５ｋＰａＧ以上１０ｋＰａＧ以下の範囲内にある。
【００３７】
［凝縮硫黄回収ライン］
凝縮硫黄回収ライン１６は、硫黄凝縮装置１５において凝縮されて得られた液体硫黄（溶融硫黄）を、硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に送液して回収するものである。
【００３８】
凝縮硫黄回収ライン１６は、一端が硫黄凝縮装置１５に接続され、他端が硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に接続された配管であり、硫黄貯留部１３０に貯留されている溶融硫黄Ｌに液体硫黄を送液する。凝縮硫黄回収ライン１６においては、相対的に内圧が高い硫化水素ガス生成装置１３に液体硫黄を送液するため、循環ポンプ１７を設けることが好ましい。また、凝縮硫黄回収ライン１６の一端を他端よりも高い位置に設けることで、一端と他端との位置エネルギー差によって、硫化水素ガス生成装置１３へ液体硫黄を流動させてもよい。
【００３９】
また、凝縮硫黄回収ライン１６は、硫黄凝縮装置１５で回収した液体硫黄の量を把握するため、図示しない貯留手段を設けてもよい。貯留手段を硫黄凝縮装置１５と循環ポンプ１７との間に設けることで、循環ポンプ１７の起動及び停止の頻度が減るため、循環ポンプ１７が故障し難くなる。
【００４０】
［硫黄戻りライン］
硫黄戻りライン１８は、一端が硫化水素ガス生成装置１３の第二流出口１３３に接続されており、他端が直接又は間接的に硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に接続されており、硫黄戻りライン１８を流通した液体硫黄が、硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に（溶融硫黄Ｌとして）供給されるように構成される。本発明の硫化水素ガス生成プラント１では、このような硫黄戻りライン１８を有しており、硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄が、硫黄貯留部１３０に保持されている溶融硫黄Ｌに移送され、硫化水素ガスの生成に再度用いられる。硫化水素ガスに随伴する液体硫黄が硫黄戻りライン１８に流れることで、硫黄の付着や、硫黄による内壁の腐食に起因した、プラント内の特に触媒管１３１や硫化水素ガス流通ライン１４における、ガス流量の低下を起こり難くすることができ、ひいてはこれらの閉塞のリスクを低減することができる。
【００４１】
硫黄戻りライン１８は、他端が硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に直接又は間接的に接続されている。ここで、硫黄戻りライン１８の他端が「直接的に接続されている」とは、硫黄貯留部１３０に直接連結されていることをいう。また、硫黄戻りライン１８の他端が「間接的に接続されている」とは、硫黄貯留部１３０に直接連結されているのではなく、硫黄貯留部１３０に（直接又は間接的に）接続されている別の配管に連結されており、その別の配管に合流したうえで、硫黄貯留部１３０に接続されていることをいう。
【００４２】
図２の構成図は、硫黄戻りライン１８の他端が硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に間接的に接続されている態様の例を示している。図２の構成例では、硫黄戻りライン１８の他端を、凝縮硫黄回収ライン１６に連結して合流させた上で、硫黄貯留部１３０に接続している。このように、硫黄戻りライン１８の一端を凝縮硫黄回収ライン１６に連結させ、間接的に硫黄貯留部１３０に接続させることで、硫化水素ガス生成装置１３の胴体部分を改造しなくても配管を変更するだけで硫黄戻りライン１８からの液体硫黄を硫黄貯留部１３０に送ることができる。
【００４３】
≪２．硫化水素ガス生成方法について≫
本発明の硫化水素ガス生成方法は、硫化水素ガス生成装置の硫黄貯留部に貯留される硫黄と、前記硫化水素ガス生成装置に供給される水素ガスとを混合して得られる混合ガスから、触媒管を用いて硫化水素ガスを生成させる硫化水素ガス生成方法であって、触媒管から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、硫黄戻りラインを介して硫化水素ガス生成装置の硫黄貯留部に回収するものである。
【００４４】
以下、硫化水素ガス生成方法の一例として、図２に示される硫化水素ガス生成プラント１を用いた硫化水素ガス生成方法について説明する。
【００４５】
［硫化水素ガスの生成］
硫化水素ガス生成プラント１において、硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に貯留される硫黄と、水素供給源１２から供給される水素ガスと混合して得られる混合ガスを、硫化水素ガスの生成を促進する触媒が保持された触媒管１３１に供給して、硫化水素ガスを生成させる。この工程は、図１に記載される反応工程Ｓ１と同様の工程である。このとき、硫黄貯留部に貯留される硫黄Ｌの量を調整するため、必要に応じて硫黄供給源１１から硫黄貯留部１３０に硫黄を供給する。
【００４６】
この工程によって生成した硫化水素ガスを、硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１の流出口から流し出す際、流出口の高さ方向の上側から気体状の硫化水素ガスを流し出し、他方で、流出口の高さ方向の下側から液体硫黄（エアロゾル）を流し出すことが好ましい。このとき、高さ方向の上側から流し出されるガスについては、触媒管１３１の第一流出口１３２から、硫化水素ガス流通ライン１４を経て硫黄凝縮装置１５に移送することができる。また、高さ方向の下側から流し出される液体硫黄については、第二流出口１３３から硫黄戻りライン１８に回収することができる。
【００４７】
［硫黄凝縮装置での硫黄の凝縮及び除去］
このうち、高さ方向の上側から流し出され、硫黄凝縮装置１５に移送した硫化水素ガスについて、硫化水素ガスに残存している硫黄蒸気を硫黄凝縮装置１５で（直接又は間接的に）凝縮させ、凝縮によって得られる液体硫黄を、凝縮硫黄回収ライン１６を経て硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に送液する。この工程は、図１に記載される冷却工程Ｓ２と同様の工程を含む。この工程によって得られる、硫化水素の純度が高められた硫化水素ガスは、図１に記載される洗浄工程Ｓ３及び脱水工程Ｓ４と同様の工程に供された後、例えば、ニッケル鉱石の製錬プロセスにおける硫化処理に用いることができる。
【００４８】
［液体硫黄の回収］
他方で、高さ方向の下側から流し出される液体硫黄を、一端が触媒管１３１の第二流出口１３３に接続され、他端が直接又は間接的に硫黄貯留部１３０に接続されている硫黄戻りライン１８を用いて、硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に回収し、硫黄貯留部１３０に貯留されている溶融硫黄Ｌに混ぜ合わせる。これにより、硫黄の付着や、硫黄による内壁の腐食に起因した、プラント内の特に触媒管１３１や硫化水素ガス流通ライン１４におけるガス流量の低下や、流路の閉塞を起こり難くすることができ、且つ、プラント内のガス流量の低下や流路の閉塞の原因になっていた未反応の硫黄を、溶融硫黄Ｌとして再使用することができる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００５０】
（実施例１）
実施例１として、図２に示す硫化水素ガス生成プラント１を用いて、硫化水素ガスを製造する通常の操業を行った。
【００５１】
より具体的に、この硫化水素ガス生成プラント１では、硫黄供給源１１から硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に硫黄を供給し、硫黄貯留部１３０に貯留された硫黄から硫黄蒸気を生成した。また、水素供給源１２から硫化水素ガス生成装置１３に水素ガスを供給し、硫黄蒸気と水素ガスの混合ガスから、触媒管１３１に保持された触媒を用いて硫化水素ガスを発生させる手法を用いて硫化水素ガスを生成し、硫化水素ガス生成装置１３の上部にある触媒管１３１の流出口から硫化水素ガスを流出させた。
【００５２】
ここで、硫化水素ガス生成装置１３の流出口は、高さ方向の上側に位置する第一流出口１３２と、高さ方向の下側に位置する第二流出口１３３とに分岐するように構成し、第一流出口１３２及び第二流出口１３３の開口の面積は、硫化水素ガスに随伴する液体硫黄の第二流出口１３３からの流れが、エアロゾルとして形成されるように構成した。
【００５３】
このうち、第一流出口１３２は、硫化水素ガス流通ライン１４を介して硫黄凝縮装置１５に接続した。第一流出口１３２から得られるガスを、硫化水素ガス流通ライン１４から硫黄凝縮装置１５に流し出し、硫黄凝縮装置１５において凝縮された液体硫黄を、凝縮硫黄回収ライン１６を経て硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に送液して回収するように構成した。
【００５４】
他方で、第二流出口１３３は、硫黄戻りライン１８を介して硫化水素ガス生成装置１３に接続した。このとき、第二流出口１３３から得られる液体硫黄を硫黄戻りライン１８に流し、液体硫黄を硫黄戻りライン１８から凝縮硫黄回収ライン１６を経て硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に回収するように構成した。
【００５５】
硫化水素ガス生成装置１３に供給する水素ガスの流量を約６００Ｎｍ３／ｈｒにして１ヶ月間にわたり連続運転した。運転停止後に、触媒管１３１から触媒を採取容器一杯に採取し、付着していた硫黄の量を測定したところ、１０ｇの硫黄が触媒に付着していた。また、硫化水素ガス流通ライン１４をフランジ接続部で開けて観察したところ、内壁には少量の硫黄の付着が見られるのみであった。
【００５６】
（比較例１）
比較例１として、硫化水素ガス生成装置の触媒管の流出口を分岐させずに、図３に示すように、硫化水素ガス流通ライン９４を介して硫黄凝縮装置９５に接続した。また、硫黄凝縮装置９５から凝縮硫黄回収ライン９６に移送される液体硫黄を、硫化水素ガス生成装置９３の硫黄貯留部９３０に回収するように、硫化水素ガス生成プラント９を構成した。その他の条件は実施例１と同じになるようにした。
【００５７】
実施例１と同様に、硫化水素ガス生成装置９３に供給する水素ガスの流量を約６００Ｎｍ３／ｈｒにして１ヶ月間にわたり連続運転した。運転停止後に、実施例１と同じ条件で、触媒管９３１から触媒を採取容器一杯に採取し、付着していた硫黄の量を測定したところ、２５ｇの硫黄が触媒に付着していた。また、硫化水素ガス流通ライン９４をフランジ接続部で開けて観察したところ、内壁にはより多くの硫黄が堆積していた。このように、比較例１において触媒管９３１及び硫化水素ガス流通ライン９４に付着していた硫黄の量は、実施例１と比べて多くなった。
【００５８】
特に、比較例１の硫化水素ガス生成プラント９では、硫化水素ガス生成装置９３の内圧が上昇傾向を示し、所定流量の水素ガスの供給にも高い圧力を要するようになった。このことから、触媒管９３１の内部が、少なくとも局所的に閉塞していることが推察される。
【００５９】
以上のことから、実施例１のように、硫化水素ガス生成装置１３の触媒管１３１から得られる硫化水素ガスに随伴する液体硫黄を、硫黄戻りライン１８及び凝縮硫黄回収ライン１６を経て硫化水素ガス生成装置１３の硫黄貯留部１３０に供給することで、触媒管１３１における内部流量の低下や流路の閉塞を低減できることが分かった。
【符号の説明】
【００６０】
１    硫化水素ガス生成プラント
１１    硫黄供給源
１２    水素供給源
１３    硫化水素ガス生成装置
１３０    硫黄貯留部
１３１    触媒管
１３２    第一流出口
１３３    第二流出口
１４    硫化水素ガス流通ライン
１５    硫黄凝縮装置
１６    凝縮硫黄回収ライン
１７    循環ポンプ
１８    硫黄戻りライン
Ｌ    溶融硫黄
【図１】
2020142963.tif 000003
【図２】
2020142963.tif 000004
【図３】
2020142963.tif 000005