硫的生产的制作方法

硫的生产
1.本技术是申请日为2018年04月17日、申请号为201880026133.2、发明名称为“硫的生产”的中国申请的分案申请。
技术领域
2.在本文中所描述的主题涉及由硫化合物生产硫和/或氢。


背景技术：

3.原油或石油通常在工业精炼厂中被加工和精炼，并且可以基于精炼出的石油产品的不同沸点而分离出诸如沥青基、燃料油、柴油、汽油、煤油和液化石油气等精炼石油产品。石油产品主要包括具有不同碳原子数或碳原子结构的各种碳氢化合物，并且还包括氧化合物(诸如苯酚、酮和羧酸)、氮化合物(诸如吲哚、吖啶、羟基喹啉和苯胺)、硫化合物硫醇、硫化物、二硫化物、四氢噻吩、噻吩、烷基噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩、烷基二苯并噻吩、含有镍、钒、钼等的过渡金属化合物以及无机盐。
4.石油中所含的硫化合物可以以也包含在绝大多数天然气中的硫化氢气体(h2s)释放，而硫化氢气体经过处理后转化为元素硫和氢气，这被称为“脱硫”。在相关技术的特定示例中，克劳斯法通过燃烧和催化化学反应由精炼过程中释放的硫化氢气体产生元素硫。
5.然而，对于常规的脱硫方法，大型且复杂的设备是必需的，并且脱硫期间的化学反应对那些设备是具有腐蚀性的。而且，脱硫过程和操作的效率不足以产生生产效率。此外，其他原材料可以用于当前的常规脱硫。


技术实现要素：

6.一方面，一种系统，包括：第一腔室、第二腔室、紫外光源和微波源。第一腔室包括入口。第二腔室与第一腔室相邻，第二腔室包括出口和波导。紫外光源位于第二腔室的波导内。
7.下面的特征中的一个或多个可以被包括在任何可行的组合中。例如，微波源被配置为将微波能辐射到第一腔室和第二腔室的波导中，使得微波能接触紫外光源。紫外光源包括在接触微波能时产生紫外光的内部气体。波导包括被配置为使得微波能在波导内形成驻波的端部。第二腔室可以进一步包括被配置为具有负电荷的第一电极和被配置为具有正电荷的第二电极，第一电极和第二电极在紫外光源的外部且在波导的内部。
8.系统可以包括在波导内的管组件，管组件容纳紫外光源，管组件的壁可以对紫外光和微波能是透明的。所述第一腔室可以位于所述微波源和所述第二腔室之间，使得所述微波能由所述微波源产生并且穿过所述第一腔室而到达所述第二腔室。
9.系统可以包括与所述第一腔室相邻的多个管组件，所述多个管组件中的每个包括管组件出口，每个管组件包括对紫外线和微波能是透明的的壁。系统可以包括多个紫外光源，每个紫外光源位于各自的一个管组件内。所述微波源可以被配置为将所述微波能辐射到所述第一腔室和所述多个管组件中，使得所述微波能接触所述多个紫外光源。所述多个
紫外光源可以包括在接触所述微波能时产生紫外光的内部气体。
10.系统可以包括连接到所述入口的硫化氢源。系统可以包括连接到所述出口的气固分离器，所述气固分离器被配置为使氢气和硫分离。
11.所述紫外光源可以辐射波长范围为约280nm至300nm的紫外光。所述第二腔室可以是伸长的并且可以沿着主轴线延伸，所述紫外光源可以沿着所述主轴线是伸长的并且可以沿着所述主轴线位于所述第二腔室内。所述第二腔室可以包括被配置为具有负电荷的第一电极和被配置为具有正电荷的第二电极，所述第一电极和所述第二电极可以在所述紫外光源的外部且可以在所述波导的内部。所述第一电极可以沿着所述主轴线是伸长的并且可以被布置在所述紫外光源上方，所述第二电极可以沿着所述主轴线是伸长的并且可以被布置在所述紫外光源下方。
12.所述第二腔室可以形成水力旋流器。所述光源可以居于在位于所述水力旋流器内的涡流溢流管上。
13.另一方面，向邻近第二腔室的第一腔室中提供硫化氢，并且微波源向所述第一腔室中辐射微波能。使硫化氢与由所述微波源产生的微波能接触。将硫化氢提供给所述第二腔室。所述第二腔室包括出口和波导。紫外线光源位于所述第二腔室的波导内。在所述第二腔室内使硫化氢与紫外光接触。所述紫外光由所述紫外光源产生。所述微波源被配置为向所述第一腔室和第二腔室的波导内辐射微波能，使得硫化氢与紫外光接触。紫外光源包括在接触所述微波能时产生紫外光的内部气体。使硫化氢与紫外光接触以产生氢气和硫。
14.下面的特征中的一个或多个可以被包括在任何可行的组合中。例如，所述波导可以包括被配置为使得所述微波能在所述波导内形成驻波的端部。所述第二腔室可以包括被配置为具有负电荷的第一腔室和被配置为具有正电荷的第二腔室，所述第一电极和所述第二电极在所述紫外光源的外部且在所述波导的内部。可以将所述硫化氢提供给与所述第一腔室相邻的多个管组件，所述多个管组件中的每个包括管组件出口，多个紫外光源中的每个位于各自的一个管组件内。所述微波源被配置为将所述微波能辐射到所述第一腔室和所述多个管组件中，使得所述微波能接触所述多个紫外光源。所述多个紫外光源可以包括在接触所述微波能时产生紫外光的内部气体。
15.可以利用气固分离器将氢气和硫分离。所述紫外光源可以辐射波长范围为约280nm至300nm的紫外光。所述第二腔室可以是伸长的并且可以沿着主轴线延伸。所述紫外光源可以沿着所述主轴线是伸长的并且可以沿着所述主轴线位于所述第二腔室内。所述第二腔室可以包括被配置为具有负电荷的第一电极以及被配置为具有正电荷的第二电极，所述第一电极和所述第二电极在所述紫外光源的外部且在所述波导的内部。所述第一电极可以沿着所述主轴线是伸长的并且可以被布置在所述紫外光源上方，所述第二电极可以沿着所述主轴线是伸长的并且可以被布置在所述紫外光源下方。
16.用于分解所述硫化氢的温度可以在约0至125摄氏度的温度范围内被执行。可以将所述硫化氢以0.1至10atm的压力提供到所述第一腔室中。可以使所述紫外光和所述微波能与所述硫化氢接触约0.01秒至15分钟。可以从天然气中收集硫化氢或者可以对石油进行处理以产生硫化氢。
17.又一方面，一种系统包括：第一热交换器、第二热交换器、第一分离器、第三热交换器、第四热交换器和第二分离器。第一热交换器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端
和第二输出端。第二热交换器包括第三输入端、第四输入端、第三输出端和第四输出端。所述第一输出端被可操作地连接到所述第三输入端。第一分离器被可操作地连接在所述第三输出端和所述第二输入端之间。第三热交换器包括第五输入端、第六输入端、第五输出端和第六输出端。所述第五输入端被可操作地连接到所述第一分离器。第四热交换器包括第七输入端、第八输入端、第七输出端和第八输出端。所述第七输入端被可操作地连接到所述第五输出端。第二分离器被可操作地连接在所述第七输出端和所述第六输入端之间以及所述第七输出端和所述第四输入端之间。
18.下面的特征中的一个或多个可以被包括在任何可行的组合中。例如，所述第一热交换器可以被配置成在提供给所述第一输入端的流和提供给所述第二输入端的流之间传递热量。提供给所述第一输入端的流可以从所述第一输出端离开，提供给所述第二输入端的流可以从所述第二输出端离开。所述第二热交换器可以被配置为在提供给所述第三输入端的流和提供给所述第四输入端的流之间传递热量。提供给所述第三输入端的流可以从所述第三输出端离开，提供给所述第四输入端的流可以从第四输出端离开。所述第三热交换器可以被配置为在提供给所述第五输入端的流和提供给所述第六输入端的流之间传递热量。提供给所述第五输入端的流可以从所述第五输出端离开，提供给所述第六输入端的流可以从所述第六输出端离开。所述第四热交换器可以被配置成在提供给所述第七输入端的流和提供给所述第八输入端的流之间传递热量。提供给所述第七输入端的流可以从所述第七输出端离开，提供给所述第八输入端的流可以从所述第八输出端离开。
19.所述第一分离器可以被配置为分离液体和气体，并且所述第二分离器可以被配置为分离液体和气体。
20.系统可以包括被可操作地连接到所述第八输入端和所述第八输出端的冷却单元。系统可以包括连接到所述第一输入端的气体源，气体源向所述第一输入端提供包括硫化氢、二氧化碳和甲烷的气体。系统可以包括被可操作地连接到所述第六输出端的甲烷保持单元。系统可以包括被可操作地连接到所述第四输出端的二氧化碳保持单元。系统可以包括被可操作地连接到所述第二输出端的硫化氢保持单元。
21.第二热交换器和所述第一分离器包括第一冷凝器。所述第四热交换器和所述第二分离器包括第二冷凝器。系统可以包括如上所述的光反应器，其中，所述第二输出端被可操作地连接到所述第一腔室的入口。
22.在附图和下面的描述中阐述了本文所描述的主题的一个或多个变型的细节。从说明书和附图以及从权利要求书中，本文所描述的主题的其他特征和优点将是显而易见的。
附图说明
23.图1示出了用于将硫化氢(h2s)解离为氢气和硫的速率常数的示意图；
24.图2示出了根据本主题的示例性实施例的由天然气生产硫的示例性方法；
25.图3示出了根据本主题的示例性实施例的由柴油或柴油蒸气生产硫的示例性方法；
26.图4a示出了根据本主题的示例性实施例的示例性反应器；
27.图4b示出了根据本主题的示例性实施例的示例性反应器；
28.图5是示出示例的框图；
29.图6和图7示出了示例的照片；
30.图8是用于将硫化氢分解成氢气和硫的示例性光反应器的纵向截面图；
31.图9是管组件的截面图；
32.图10示出了具有驻波的图8的光反应器；
33.图11是具有多个管组件的另一示例性光反应器的截面图；
34.图12至图17是根据当前主题的一些实施方式的示例性光反应器的视图；
35.图18示出了用于分解硫化氢的示例性系统；
36.图19至图25示出了图18的示例性系统的各种视图；
37.图26至图29示出了示例性微波源的视图；
38.图30是示出脱硫的示例性处理过程的系统框图；
39.图31是系统框图，该系统框图是示出了用于处理原料气体的沼气蒸馏厂的示例性处理过程的系统框图；
40.图32是用于实施图31中示出的示例性处理过程的示例性系统；
41.图33至图35是示出示例性气固分离器的视图；
42.图36至图41示出了光反应器的示例性阵列的各种视图；
43.图42至图48示出了根据本主题的示例性实施例的示例性反应器的各种视图。
44.在各附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
45.本文所使用的术语“反应器”是指可以发生反应的腔室或容器。反应器可以被提供维持反应的一定容积，并且还可以被提供控制反应的温度和/或反应的压力的功能。
46.本文所使用的术语“硫”和“硫产物”是指包含元素硫的化合物。在某些实施例中，元素硫在正常条件下可以以固态(诸如s6、s7、s8、s9或s
12
、s
18
的多原子分子)存在。
47.术语“解离”是指至少两个原子之间的键断裂。
48.术语“键解离能”是指断裂至少两个原子之间的键所需的能量。
49.术语“辐射”是指以光或热的形式向物体发射能量。
50.本文所使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
51.除非特别说明或从上下文可以明显看出，否则如本文所使用的术语“约”应当被理解为在本领域的正常公差的范围内，例如在平均值的2个标准偏差之内。“约”可以被理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文另外明确说明，否则本文所提供的所有数值均由术语“约”来修饰。
52.本主题可以包括生产硫或者生产包括大体上均质的元素硫的硫产物。元素硫可通过脱硫方法来获得，例如，通过从天然气、煤炭、原油或石油中去除含硫化合物，并将去除的含硫化合物转化为元素硫来获得。当前的主题不限于处理燃料，而是可以扩展到其他应用，例如在糖蜜加工设备内的脱硫，该糖蜜加工设备可以包含大量的硫化氢以及来自废物处理
设备的沼气。
53.在一些实施方式中，可以通过利用微波和紫外光辐射硫化氢将硫化氢分解成氢和元素硫来执行脱硫。微波可用于热激发硫化氢，从而利于引起键振动和增加键长度，而紫外线可以引起键解离。因此，本系统和方法不涉及电离，而是涉及裂解硫化氢键。硫化氢的热激发有利地提高了硫化氢吸收紫外光的能力，从而导致更大的键解离并因此产生元素硫。此外，硫化氢的热激发提供了使用更高的紫外线波长实现键解离的能力，该更长的紫外线波长具有更大的键穿透能力，因此能够更加有效地裂解氢键，否则在较低的紫外线波长下不会发生氢键的裂解。
54.此外，在一些实施方式中，与不使用驻波时相比，微波可以形成驻波，由于硫化氢的极性，该驻波可以调整硫化氢的分子位置，从而增加有效的紫外线吸收面积，进而提高元素硫的生产。无电极紫外灯可以被用作紫外线光源，并且该无电极紫外灯可以由还辐射硫化氢的微波源驱动。
55.硫化氢(h2s)气体可以在炼油过程中大量产生，或者可以作为天然气的成分而被收集。因此，硫化氢可以为硫的生产提供有用资源。与传统的系统和方法相比，使用本发明的系统和方法可以将硫化氢分解为氢气和元素硫，从而促成更高的产量。这是因为，与传统的系统和方法相比，本发明的系统和方法可以以更快的速率解离s-h键，从而减少了维持时间，并且本发明的系统和方法还使用较少的能量解离了s-h键。因此，在键解离期间其他物质的形成可以被减少或者最小化。
56.硫化氢包括两个s-h键，这两个s-h键可以在能量输入时被解离。h2s中的硫化氢键可以顺序地被断裂或解离。例如，当大于第一键解离能量的足够能量(例如在298k下为381kj/mol)被施加时，第一键可以被断裂，而当大于第二键解离能量的能量(例如在298k下为344kj/mol)被时间时，第二键可以被断裂。
57.h2s(g)
→
s(s)+h2(g)(1)
58.h2s
→
h+sh381kj/mol(2)第一键断裂(在298k的温度下)
59.h-s
→
h+s344kj/mol(3)第二键断裂(在298k的温度下)
60.在图1中，示出了在各种温度范围内反应(1)的理论速率常数。例如，速率常数可以通过在一定温度条件下用于硫化氢的分解反应的活化能来确定。
61.然而，在不希望受理论束缚的情况下，可以通过向硫化氢的反应分子提供足够的能量来引发和执行硫化氢键的第一解离和第二解离。用于解离硫化氢的s-h键的能量可以通过辐射光来提供。例如，光辐射可以在紫外光范围内。下面的表1列出了各种波长的紫外光的能量。
[0062][0063]
具有足够能量以断裂硫化氢的第一s-h键和第二s-h键的紫外线可以被照射适当的时间，直到获得所需的生产硫的量或产量。例如，紫外光辐射可以被执行约0.01秒到15分钟、约1秒到30秒或这约0.01秒至15秒。还可以预期的是，紫外光辐射可以被执行一段时间，该一段时间不会落在这些列举的范围以外。
[0064]
此外，可以在各种温度范围内引发和执行s-h键的每次解离。优选地，温度可以在约27℃到35℃、约20℃到40℃或者约0℃到125℃的范围内。例如，硫化氢的键解离能或者用于引发反应的活化能可以在不同的温度范围内变化，并且反应(1)至反应(3)所需的能量可以基于反应温度适当地确定。还可以预期的是，该温度不会落在这些列举的范围中的任何一个以外。
[0065]
用于产生硫的硫化氢可以具有大于约80体积百分比(vol％)、约85体积百分比(vol％)、约90体积百分比(vol％)、约95体积百分比(vol％)或者约99体积百分比(vol％)的基本上均质的均质度。在一些实施方式中，硫化氢可以被压缩至具有约1巴(bar)至200巴(bar)的压力。在某些实施方式中，硫化氢被压缩以具有约0.1标准大气压(atm)至10标准大气压(atm)、约0.1标准大气压(atm)至1标准大气压(atm)或者约0.1标准大气压(atm)至0.5标准大气压(atm)的压力。还可以预期的是，该压力不会落在这些列举的范围中的任何一个以外。
[0066]
在一些实施例中，可以至少部分地根据硫化氢进入系统的进料温度来以热气(通过微波产生)的形式加热或供应硫化氢。在某些实施例中，在约25℃至200℃、约80℃至120℃、约100℃的温度下将硫化氢作为热气来加热或者供应。还可以预期的是，该温度不会落在任何这些列举的范围以外。进一步预期的是，该温度可以在这些列举的值中的任何两个之间。
[0067]
在其他实施例中，氢可以以蒸汽的形式被加热或供应。
[0068]
分解的硫化氢产生氢气和元素硫。在反应完成之后，可以以具有分子式诸如s6、s7、s8、s9或s
12
、s
18
的固体形式来获得硫的产物。硫的产物可以是基本上均质的，并且具有大于约80原子百分数(atom％)、约85原子百分数(atom％)、约90原子百分数(atom％)、约95原子百分数(atom％)或者约99原子百分数(atom％)的均质度。优选地，硫的产物可以是平均直径小于约5mm、小于约1mm、小于约900μm、小于约800μm、小于约700μm、小于约600μm、小于约500μm的颗粒形式，或者可以是约100μm至500μm的平均直径的颗粒形式。另外，氢气可以与硫的产物分离而被收集，并且可以具有大于约80体积百分比(vol％)、约85体积百分比(vol％)、约90体积百分比(vol％)、约95体积百分比(vol％)或者约99体积百分比(vol％)的均质度。在一些实施方式中，硫可以是无定形的。
[0069]
本主题可以包括通过脱硫工艺生产硫或元素硫的方法。该方法可以包括将硫化氢提供到反应器中以及分解硫化氢。
[0070]
硫化氢可以被连续供应。在一些实施方式中，硫化氢气体可以被供应或提供以维持其在反应器中的分压为约0.1标准大气压(atm)至10标准大气压(atm)、约0.1标准大气压(atm)至1标准大气压(atm)或者约0.1标准大气压(atm)至0.5标准大气压(atm)。还可以预期的是，该压力不会落在这些列举的范围中的任何一个以外。
[0071]
另外，反应器中硫化氢的初始压力可以为约0.1标准大气压(atm)至10标准大气压(atm)、约0.1标准大气压(atm)至1标准大气压(atm)、约0.1标准大气压(atm)至0.5标准大气压(atm)。还可以预期的是，初始压力不会落在这些列举的范围中的任何一个以外。进一步预期的是，初始压力可以在这些列举的值中的任何两个之间。
[0072]
反应器可以具有约27℃至35℃、从20℃至40℃或者从约0℃至约125℃的温度范围，或者可替代地，硫化氢的分解可以在27℃至35℃、从20℃至40℃或者从约0℃至约125℃的温度范围内被执行。例如，可以使用火焰、电炉、气流等来加热反应器。在一个实施方式中，硫化氢的分解可在约环境温度下被执行。还可以预期的是，温度不会落在这些列举的范围中的任何一个之外。在其他实施方式中，温度可以在这些列举的值中的任何两个之间。
[0073]
可以提供能量以分解反应器中的硫化氢。用于分解或解离硫化氢的能源可以是紫外光。uv光可以具有范围从约100nm至约300nm、从约200nm至约300nm、从约280nm至约300nm或者从约290nm至约300nm的波长。uv光可以被辐射约0.01秒至15分钟、约1秒至30秒或者约0.01秒至15秒。还可以预期的是，uv光可以被辐射一段不落在这些列举的时间范围中的任何一个之外的时间段。进一步预期的是，uv光可以被辐射一段在这些列举的值中的任何两个之间的时间段。
[0074]
在本主题的示例性实施例中，提供了一种由天然气生产硫的方法。如图2所示，可以将包含大量硫化氢(h2s)或者其他硫化合物的天然气(例如，甲烷混合物)进行脱硫。脱硫方法可以没有特别地限制，并且通常使用在炼油厂中的任何方法可以不受限制地使用。
[0075]
天然气可以被处理(例如干燥)以去除水或水蒸气(h2o)，而后进一步处理以分离硫化氢和二氧化碳(co2)。尽管不是必需的，但是发现这种将硫化氢与水蒸气和二氧化碳分离的方法是有益的，因为在当前的脱硫过程中这种分离的方法可以使氧气的存在最小化。不希望受限于单一理论，据人们认为在脱硫过程中氧的存在对本脱硫过程的效率会产生负面影响。分离的硫化氢可以被转移到反应腔室，在该反应腔室中可以发生分解反应。硫化氢可以在受控的温度以及分压或内压下以热蒸气或气相存在。可以通过辐射紫外光直到获得所期望的产物收率来执行分解。
[0076]
在本主题的示例性实施例中，提供了一种由柴油(石油)生产硫的方法。如图3所示，可以如上所述将含有硫化合物的柴油进行脱硫。例如，柴油可以被汽化，并且通过添加氢气，可以由柴油蒸汽中的硫化合物产生硫化氢，随后可以分离出硫化氢气体。分离出的硫化氢可以被转移到用于生产硫的产物的反应器中。硫化氢可以在受控的温度以及分压或内压下以热蒸气或气相存在。可以通过辐射紫外光直到获得所期望的产物收率来执行分解。
[0077]
也可以基于初始反应条件(例如初始反应气体(硫化氢)的温度和压力)或者通过监控产品收率来连续地控制用于分解硫化氢气体的紫外光辐射。可以通过调节参数(诸如时间、强度或波长)来连续地控制紫外光辐射设备。
[0078]
生产硫的方法可以包括在键解离之后从氢气中分离和收集硫的产物。氢气可以例如通过反应器的出口流出，或者可以使用气体渗透膜来过滤氢气。在一些实施例中，氢气可以被分别收集和回收利用。
[0079]
生产硫的方法可以进一步包括冷却硫的产物。冷却的硫的产物可以被稳定和颗粒化。例如，由此生产的硫可以如上所述形成为颗粒，例如微颗粒，使得加工的硫产物可以被用作各种化学反应和化学过程的原材料。
[0080]
图8是用于将硫化氢分解成氢气和硫的示例性光反应器800的纵向截面。可以将光反应器800连接至硫化氢源(例如，在碳氢化合物处理设备中)和/或连接至气固分离器，以将硫与氢气分离。光反应器800可以包括微波源805、第一腔室810、第二腔室815和第三腔室835。光反应器800可以形成为大致圆柱形状(例如管状)。
[0081]
第一腔室810可以包括用于接收包含硫化氢的输入流的入口812。第一腔室810可以与第二腔室815相邻，并且输入流可以包括硫化氢，并且输入流可以从第一腔室810通过开口814而流入第二腔室815。第一腔室810可以由用于石油加工的合适材料(例如不锈钢)形成。
[0082]
第二腔室815可以是伸长的(或称细长的)并且沿着主轴线呈圆柱形的形状。第二腔室815可以包括波导820，在所示的示例中，波导820由第二腔室815的壁形成。因此，第二腔室815由合适的导电材料(诸如不锈钢)形成。在一些实施方式中，波导820可以由另外一种结构形成。波导820包括第一波导端部822和第二波导端部824，第一波导端部822在第二腔室815的不与第一腔室810相邻的端部处，第二波导端部824是与第一腔室810相邻的。参照图8，第一波导端部822与第二腔室815的端部是成一体的。第二腔室815可以包括与第一腔室810不相邻的出口826。
[0083]
管组件830可以位于第二腔室815内，并且可以沿着第二腔室815的主轴线延伸。紫外光源825也可以位于管组件830内。另外，紫外光源825、负电极827和正电极829可以位于管组件830内。负电极827和正电极829可以在紫外光源825的外部并且在波导820的内部。负
电极827和正电极829可以是板状的。负电极827可以位于或布置在紫外光源825的上方，而正电极829可以位于或布置在紫外光源825的下方。图9是管组件830的截面视图。图9中示出的截面视图垂直于图8的截面视图。
[0084]
在其他实施例中，除了紫外光源825以外，质子交换膜也可以位于管组件830内。
[0085]
在一些实施方式中，管组件830的壁832对紫外光线和微波能都是透明的。壁832可以由合适的透明材料(诸如石英)形成。在一些实施方式中，壁832从内表面延伸到波导820。石英或其他合适适当的材料(例如玻璃)可以提供结构支撑并且对紫外光线和微波能是透明的。
[0086]
紫外光源825可以包括无电极灯，该无电极灯可以包括气体放电灯，其中该气体放电灯产生光所需的功率经由电场或磁场从灯的外部传递到内部的气体。这与使用通过穿过灯的导体连接到电源的内部电极的气体放电灯是相反的。无电极灯具有许多优点，包括由于电极可能发生故障而延长了灯的寿命，以及由于可以使用效率更高的内部气体(其如果与电极接触会发生反应)而节省电能。
[0087]
此外，本领域的普通技术人员将理解，在本文提出的系统和方法中，与等离子体相反，无电极灯的使用可以具有优点。例如，与等离子体相比，使用无电极灯的一个优点是节省了成本，因为等离子体高度依赖电能并因此而消耗了大量的电能。另一个优点可以包括无电极灯相对于等离子体的延长的寿命。不幸的是，由于等离子电弧会产生高温、迁移率降低等，电极在使用过程中会过早地失效或毁坏，从而降低了电极的寿命。此外，使用等离子体作为辐射源可能有其自身的缺点，例如着火、可持续性和封闭性。
[0088]
紫外光源825可以产生例如在100um至300um之间、在280um至300um之间等的波长范围内的光。包含在灯中的气体可以包括：氩气、汞和碘。在一些实施方式中，灯可以包括25kpa的氩气和20mg的汞。其他的气体、量和压力也是可能的。
[0089]
第二腔室815、紫外光源825、负电极827和正电极829可以是伸长的(或称细长的)并且沿着第二腔室815的主轴线延伸。
[0090]
第三腔室835可以与第二腔室815相邻，并且可以包括两个出口(第一出口837和第二出口839)。第三腔室835可以用作初始分离空间，该初始分离空间用于通过第一出口837提取氢气以及通过第二出口839提取硫和任何其他存在的材料。在一些实施方式中，第三腔室835可以包括气固分离器(例如旋风分离器)，并且不必与第二腔室815成为一体。
[0091]
微波源805可以与第一腔室810相邻，并且可以包括用于辐射微波能的发射器807。微波源805可以以在200mhz和300ghz之间的频率(对应于在100cm和0.1cm之间的波长)来发射电磁能。在一种实施方式中，微波源805以在约900mhz和2.45ghz之间的频率来发射电磁能。在一些实施方式中，微波源805以约2.45ghz的频率来发射电磁能。还可以预期的是，本微波源可以以在这些列举值中的任何两个之间的频率来发射微波。
[0092]
微波源805可以被布置成辐射微波能到第一腔室810和第二腔室815的波导820，并且微波能与紫外光源825接触。当微波能接触紫外光源825时，紫外光源825可以产生紫外光。在一些实施方式中，微波源805可以被布置成辐射微波能，使得微波能穿过第一腔室810而到达第二腔室815。微波源805产生的微波能可以热激发存在于第一腔室810内的硫化氢，并且同时驱动/激发紫外光源825。因为辐射能量既可以用于热激发硫化氢又可以用于产生紫外光，而这两者都有助于键解离(例如，由硫化氢产生氢气和元素硫)，所以辐射能量损失
很小，因此这种布置可能是有效的。此外，这种布置能够使微波源进行调谐，从而仅仅是解离键所需的能量的量被输入到系统中，而很少的能量浪费在不必要的热加热上。
[0093]
因为辐射到第二腔室815的微波能被反射，所以第一波导端部822和第二波导端部824可以形成为使得第二腔室815和/或波导820用作谐振器。由于在第二腔室815和/或波导820内来回反射的波之间的干扰，这种布置可以导致在第二腔室内形成定波。定波(也称为驻波)可以包括一个波，其中波轴上的每个点都具有关联的恒定振幅。例如，图10示出了具有示出的定波1005的图8的光反应器800。振幅最小的位置被称为波节，而振幅最大的位置被称为波腹。光反应器800可以被设计/控制，以使定波的正振幅值位于正电极829上，而使定波的负振幅值位于负电极827上。
[0094]
在操作中，硫化氢气体流在压力和温度下被引入入口812。硫化氢气体以由微波源805辐射微波的形式与微波能接触。当硫化氢气体与微波能接触时，硫化氢被热激发。热激发的硫化氢流入包含在管组件830内部的第二腔室815。热激发的硫化氢与定波接触。因为分子具有不均匀的电子分布，所以硫化氢是极性的，从而分子具有带正电荷的一侧和带负电荷的一侧。在存在定波的情况下，硫化氢将自身与定波对准(例如定向)。这将增加分子的吸收紫外光的有效截面面积。因此，与不存在定波的硫化氢相比，暴露于定波和紫外光的硫化氢将从紫外光吸收更多的能量。
[0095]
暴露于紫外光的被热激发的硫化氢可以导致键解离以及氢离子(h
+
)和硫离子(s
2-)的产生。氢可以被吸引到负电极827，而硫可以被吸引到正电极829。这可以导致氢和硫物理上分离，从而减少了这些自由基将反应形成硫化氢的量和可能性。这可以作为淬灭的一种形式(例如，停止或减少逆反应)。因为氢比硫轻(因而硫将由于重力而被向下拉)，所以负电极827可以被布置在正电极829上方。可替换地，可以用质子交换膜替代正电极827和负电极829，该质子交换膜可以作为淬灭的一种形式。
[0096]
可以通过控制第二腔室815的长度和硫化氢进入光反应器800的流量来控制第二腔室815中的硫化氢的停留时间。此外，微波源805和紫外光源825给予硫化氢的能量会影响硫化氢所需的停留时间。
[0097]
氢和硫可以通过第二腔室出口823而离开第二腔室815，较轻的氢可以通过第一出口837离开，而较重的硫可以通过第二出口839离开。在一些实施方式中，可以使用气固分离器，例如旋风分离器。
[0098]
尽管已经描述了提供纯硫化氢作为光反应器800的输入的上述示例性操作，但是也可以包括污染物。常见的污染物可以包括二氧化碳、甲烷和其他碳氢化合物。这些污染物可以与硫一起通过第二出口839而离开光反应器800。因为当污染物暴露于微波能和紫外光时会消耗更多的能量，所以通过减少硫化氢中污染物的量，可以提高系统的能效。
[0099]
另外，可以通过控制和/或修改微波源805来改变由紫外光源825产生的紫外光的频率/波长。通过改变微波能的频率/波长，可以改变由紫外光源825产生的光的频率。改变紫外光的频率/波长可以使操作员能够基于输入流中所预期的污染物来调谐光反应器800，以提高效率。可以将紫外线频率/波长调谐到使硫化氢具有较高的吸收系数而污染物具有较低的吸收系数的频率/波长。因此，不需要为每个应用重新设计光反应器800的一些实施方式。
[0100]
一些实施方式可以包括平行(或并联)布置的多个管组件830。例如，图11是具有多
个管组件830的另一示例性第二腔室815的截面视图。图11示出的截面视图垂直于图8的截面视图。管组件830被布置在第二腔室815内，并且每个管组件830可以具有自己的紫外光源825，负电极827和正电极829。管组件之间的区域1105可以由对紫外光和微波能是透明的的材料(例如石英)来形成。图11的布置允许由一个紫外光源825发射的光不仅照亮其对应的管组件830内的硫化氢，而且还照亮其他管组件830内的硫化氢。多个紫外光源825可以由共同的微波源805来激发/驱动，并且驻留在公共波导内。在一些实施方式中，每个管组件830包括各自的波导820。
[0101]
图12至图17是根据当前主题的一些实施方式的示例性光反应器800的视图。
[0102]
图18示出了用于分解硫化氢的示例性系统1800。系统1800包括光反应器800、硫化氢源1805和气固分离器1810。图19至图25示出了示例性系统1800的各种视图。
[0103]
图26至图29示出了示例性微波源805的视图。在所示出的示例中，微波源805是磁控管。
[0104]
图30是示出脱硫的示例性处理流程3000的系统框图。在3010处，提供硫化氢。在320处，硫化氢存在于处理管(例如第一腔室810)中。在3030处，使用光解作用(例如在第二腔室815中)分解硫化氢。在3040处，分离器(例如旋风分离器)3040将分解的硫化氢分离成氢气3050和硫3060。
[0105]
图31是系统框图，该系统框图示出了用于处理原料气体的废物蒸馏厂的示例性系统3100。原料气体可以包括硫化氢、二氧化碳和甲烷。原料气体可以由例如动物粪便来产生。系统3100从原料气体中去除硫化氢、二氧化碳和甲烷，并且还可以将硫化氢分解成氢气和硫。系统3100可以包括一个或多个能量循环回路，该能量循环回路将来自处理过程中进一步向下的冷流馈送回来冷却输入流，以进行进一步处理。这种方法可以回收能源并减少冷却单元的负荷。
[0106]
系统3100包括原料气体接收单元3105、原料气体预冷却器3110、硫化氢冷凝器3115、二氧化碳过冷器3120、二氧化碳冷凝器3125以及后冷却罐3130。
[0107]
原料气体接收单元3105接收包括硫化氢、二氧化碳和诸如甲烷的碳氢化合物的原料气体。原料气体在原料气体预冷却器3110中被预冷却，这降低了原料气体的温度。原料气体预冷却器3110可以包括与硫化氢输出流3112进行热交换的热交换器(例如，在输入流之间进行热交换，从而升高硫化氢输出流3112的温度，同时降低原料气体流的温度)。冷却的原料气体可以在硫化氢冷凝器3115中冷凝。硫化氢冷凝器3115可以从原料气体中分离出硫化氢，从而产生硫化氢输出流3112和脱硫的原料气体流3117。硫化氢输出流3112可以是液体并且可以通过如上所述的原料气体预冷却器3110而被回收利用。
[0108]
脱硫的原料气体3117包括气相的二氧化碳和甲烷，其随后在二氧化碳过冷器3120中被冷却。二氧化碳过冷器3120可以包括热交换器，该热交换器将脱硫的原料气体3117作为热输入流，并进一步将冷却的甲烷流3132作为冷输入流。二氧化碳过冷器3120升高冷却的甲烷流3132的温度，同时降低脱硫的原料气体3117的温度。二氧化碳冷凝器3125可以冷凝来自脱硫的原料气体3117的二氧化碳。二氧化碳冷凝器3125可以分离二氧化碳和甲烷，从而产生二氧化碳输出流3122和甲烷流3127。二氧化碳输出流3122可以通过硫化氢冷凝器3115作为冷输入流而被再回收到热交换器。类似地，甲烷流3127可以存储在后冷却罐3130中，后冷却罐3130的输出可以是甲烷流3132，该甲烷流3132可以被用作到二氧化碳过冷器
3120的热交换器的冷输入流。冷却的甲烷流3137可以存储在存储罐3140中。
[0109]
二氧化碳冷凝器3125可以由二氧化碳热电冷却元件3145来驱动，该二氧化碳热电冷却元件3145包括用于冷却液体的回路，二氧化碳冷凝器3125使用该回路来冷凝/分离二氧化碳和甲烷。二氧化碳冷凝器3125可包括热交换器，该热交换器用于在来自热电冷却元件3145的冷却流和从二氧化碳过冷器3120接收的相对较暖的二氧化碳和甲烷气体之间进行热量交换。虽然该示例示出了热电冷却元件，但是其他的冷却元件也是可以的。
[0110]
因为系统3100回收利用输出流3112、3122和3132，以便在处理过程中较早发生的步骤中进行冷却，所以减少了二氧化碳热电冷却元件上所需的冷却负荷。
[0111]
一旦二氧化碳输出流3122(当进入硫化氢冷凝器3115时其可以是液体)变暖，其就可以被作为输出气体3147。类似地，一旦硫化氢输出流3112(当进入原料气体预冷却器3110时其可以是液体)变暖，其就可以作为输出气体3150。
[0112]
在一些实施方式中，可以使用如上所述的关于图8的光反应器800和气固分离器1810将输出的硫化氢气体3150分解成硫3155和氢3160。
[0113]
在3120处，原料气体被冷却以将硫化氢与碳氢化合物(例如甲烷)和其他污染物(例如二氧化碳)分离。在3130处，例如，可以使用图30中描述的工艺来处理分离出的硫化氢以产生硫和氢气。在3140处，可以处理不含硫化氢的碳氢化合物和其他污染物。
[0114]
图32是图31中示出的示例性系统3100的变型的系统框图。
[0115]
图33至图35是示出以旋风分离器形式的示例性气固分离器1810的视图。
[0116]
在一些实施方式中，可以并行使用光反应器阵列以规模化任何工艺流程。例如，图36-图41示出了示例性光反应器阵列的各种视图。每个光反应器都包括硫化氢可以穿过的腔室。腔室内至少有一个用于照射硫化氢并将硫化氢分解为氢和硫化物的紫外光源。在图36中，反应器阵列包括9个反应器(3
×
3阵列)，这9个反应器可以将输入流分成9个独立的流，并且独立且并行地处理每个流。这9个输出流可以重新组合以进行进一步处理，也可以作为单独的流而被保持。其他实施方式也是可能的，例如，图41示出了5紫外光腔室。图48中示出了另一示例性光反应器阵列，其中光反应器阵列2000包括4个光反应器，这4个光反应器分别为光反应器2000a、光反应器2000b、光反应器2000c和光反应器2000d。
[0117]
根据当前主题的另一示例性系统或装置可以包括电子模块、灯模块、微波模块、反应器模块、传感器模块、提取模块、安装结构、管/配件、控制模块、鼓风机模块、分离器/回收模块以及安全模块。电子模块可以包括微控制器和功率控制器。灯模块可以包括无电极灯和灯安装件。微波模块可以包括磁控管、功率单元和波导。反应器模块可以包括连续搅拌反应器(cstr)、安装件、传感器的端口(热、压力、流量、紫外线，h2传感器、h2s传感器、多气体传感器等)以及线束/导管。传感器模块可以包括温度、压力、紫外线、流量、阀/致动器位置以及气体传感器(h2，ch4，co2等)。提取模块可以包括旋风分离器、冷却盘管、热电冷却器、用于回收自由基的电极(例如电极板)以及闸门/阀致动器。安装结构可以包括管、旋风分离器、微波模块、传感器模块、电子模块和框架(角钢、槽钢、型钢)等。管和配件可以包括管、弯头、异径接头、三通、旋塞和阀。命令和控制模块可以包括计算机和数据采集卡。安全模块可以包括安全(压力)释放系统、氢气控制系统、环境监控系统和意外紫外线泄露保护系统。鼓风机模块可以包括：类型：离心式、螺旋式等；容量(大小)：流量(立方英尺每分钟，cfm)；排出压力计和控制件。分离器和回收模块可以包括用于从进料中回收co2和其他气体的co2液化
系统、氢气处理系统，co2处理系统和硫处理系统。
[0118]
在一些实施例中，本系统可以包括至少两个耦接并流体连通的腔室。第一腔室可以被构造成接收并热激发包括至少一部分硫化氢的输入进料。第二腔室可以被构造成接收热激发的进料，以分解进料中的硫化氢，从而产生氢和元素硫，并分离氢和元素硫以及输入进料中可能存在的任何其他组分。
[0119]
如下面进行的更详细的论述，第一腔室可以包括微波源，该微波源可以被构造成将在第一腔室中流动并通过第一腔室的输入进料暴露于微波能。这种暴露可以提高硫化氢吸收能量(例如紫外光)的能力，从而可以增强光解脱硫的效率。此外，在一些实施例中，第一腔室可以被构造成促进定波的形成，如上所述，该定波允许硫化氢对准定波本身，从而增加硫化氢的吸收紫外光的有效截面面积。
[0120]
此外，如下面进行的更详细的论述，第二腔室可以包括光源(例如紫外光源)，该光源被配置为将热激发的进料暴露于有效量的电磁能中，该有效量的电磁能可以导致氢硫键的裂解，从而形成氢和元素硫。虽然第二腔室可以耦接至分离器以分离元素硫，但是在一些实施方式中，第二腔室可以被配置为将元素硫与第二腔室内存在的剩余进料组分进行分离。第二腔室也可以被配置为将裂解的氢与剩余的进料组分进行分离。
[0121]
图4b示出了脱硫系统400的示例性实施例。如图所示，系统400包括耦接在一起并流体连通的两个腔室402、404。第一腔室402包括接收输入进料(未示出)的入口406。输入进料可以是具有至少包含硫化氢的组成成分的原始进料或加工进料。在一些实施例中，输入进料可以是气体蒸气的形式。
[0122]
入口406可以以恒定的流量供应输入进料，该恒定流量可以根据系统的实施来进行改变。入口406可以包括计量器或阀，以控制输入进料的流量。可替换地，可以连续改变输入进料的流量，例如以降低、增加或保持产物的产量(例如元素硫)。
[0123]
第一腔室402还可以包括微波源408，该微波源408被安置在靠近入口406处(例如，在第一腔室402的远端402d处)。微波源408发射微波能，以便当输入进料流入并流过第一腔室402时热激发输入进料中存在的硫化氢。如图所示，第一腔室402可以是伸长的(或称细长的)并且沿着主轴线呈圆柱形的形状(例如，管状构造)。这里还可以预期的是，第一腔室402可以具有其他的构造。此外，还可以预期的是，第一腔室402可以是与图8中示出的光反应器800相类似的光反应器，或者可以是与图48中示出的阵列2000相类似的光反应器阵列。
[0124]
第一腔室402可以包括波导，该波导被配置为引导微波能通过第一腔室(例如，从第一腔室402的远端402d到第一腔室402的近端402p，其中，近端404p)。在一些实施例中，波导可以由第一腔室402的壁形成。在这种情况下，第一腔室402可以由合适的反射材料(诸如不锈钢)形成。此外，壁的内表面的至少一部分可以在所期望的区域中被涂覆用于反射的组合物。可替代地或可附加地，第一腔室402可以包括独立的波导(例如，不是由第一腔室的壁形成的波导)。
[0125]
应当注意的是，在一些实施例中，第一腔室可以包括子腔室的阵列，该子腔室结构上类似于如图4b中示出的第一腔室402。这些子腔室可以串联或并联地被布置。
[0126]
如图4b中所示，第一腔室402的近端402p连接到第二腔室404。第二腔室404包括光源410。如此，第二腔室404可以作为光反应器。虽然光源410可以被配置为发射各种类型的光，但在一些实施方式中，光源410发射紫外光。在一个实施例中，光源410辐射具有从约
100nm至约300nm、从约200nm至约300nm、从约280nm至约300nm或者从约290nm至约300nm的波长范围的紫外光。如图所示，光源410可以被附接到第二腔室404的内表面的至少一部分。在一个实施例中，光源410可以被耦接到整个内表面。这里可以预期的是，光源410可以被安置在其他区域处或者被连接到第二腔室404的部件，例如被耦接到如下面更详细地描述的图42中的涡流溢流管1022处。
[0127]
可以通过修改光源410的参数来适当地调节第二腔室404内发射的光的辐射时间和/或光的强度。可以从能够增强特定波长范围的辐射设备中来适当地选择光源410。示例性光源可以包括led、激光等。
[0128]
在使用中，当输入进料从第一腔室402流出并进入到第二腔室404时，由光源410发射的紫外光至少部分地被硫化氢所吸收。因此发生键解离，从而产生氢气和元素硫。虽然第二腔室404可以具有各种形状，但是如图4b中示出的第二腔室404呈旋风的形式，因此所产生的氢气通过位于第二腔室404顶部的第一出口412而从第二腔室404通出。此外，所产生的元素硫通过位于第二腔室404底部的第二出口414而离开第二腔室404。另外，存在于第二腔室404内的进料的剩余组分可以通过第一出口412与氢气一起通出，或者可以通过第二出口414与元素硫一起通出。可替换地或者可附加地，所述剩余组分可以通过第三出口416从第二腔室404通出。第二腔室404的任何出口可以包括计量器或者阀，以控制各成分的通出速率。
[0129]
进一步地，如图4b中所示，第二腔室404可以包括气体穿透膜418(例如，质子交换膜)，该气体穿透膜418可以被构造成将氢气与进料的剩余组分和/或元素硫分离。如图所示，气体穿透膜418基本上分离氢气，使得氢气可以通过第一出口412通出，而剩余的进料组分可以通过第三出口416通出。此外，在一些实施方式中，在反应气体存在于第二腔室404内的情况下，气体穿透膜418也可以被构造成将氢气与反应气体分离。在一些实施例中，气体穿透膜418可以包括催化剂。
[0130]
如图4b中所示，第二腔室404可以包括冷却元件420。该冷却元件420可以被配置为控制或改变元素硫的温度，例如降低温度从而使元素硫颗粒化。如图所示，冷却元件420可以被耦接到第二腔室404的内表面。在其他实施例中，冷却元件420可以被结合到第二腔室404的壁内或者被耦接到第二腔室的壁的外表面，以形成带夹套的第二腔室。在另一个实施例中，第二腔室可以连接到冷却设备(例如，热交换器)。合适的冷却元件的非限制性示例包括合适温度的空气、水等。
[0131]
此外，第二腔室404可以包括或被连接到加热设备。加热设备可以被配置为在分解反应开始时或在分解反应期间控制反应温度。合适的加热设备的非限制性示例包括火焰、电炉，加热板和空气气流。可替代地或可附加地，加热元件可以被结合到第二腔室404的壁内或者被耦接到第二腔室404的壁的外表面。合适的加热元件的非限制性示例包括合适温度的空气、水等。
[0132]
在一些实施例中，系统400可以包括控制器，或者可以与控制器进行有线或无线通信。该控制器是指可以包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，而处理器被具体配置为执行所述模块以执行一个或多个过程。本主题的控制逻辑可以具体化为在计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘
(cd)-roms、磁带，软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在网络连接的计算机系统中使得计算机可读介质以分布方式存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)。控制器可以被适当地连接到系统的至少一个组件，例如，入口、出口、第一腔室、第二腔室、微波源和光源，从而控制器控制反应(分解条件)。控制器可以具有能够适当地调节系统条件的控制算法。
[0133]
图42至图47示出了脱硫系统1000的另一示例性实施方式。除了下面详细描述的差别之外，系统1000可以类似于图4b中示出的系统400，因此在此不再详细描述。此外，为了简单起见，图42至图47中未示出系统1000的某些组件。
[0134]
如图42、图44和图45中所示，系统1000包括彼此连接的第一腔室1002和第二腔室1004。第一腔室1002可以是光反应器，像图8中示出的光反应器800一样，或者也可以是光反应器阵列，像图48中示出的阵列2000一样。在一些实施例中，如图42、图44和图45中所示，第一腔室1002直接连接到第二腔室。在其他实施例中，可以在第一腔室1002与第二腔室1004之间安置另外的腔室或者其他部件。
[0135]
如图42中所示，第二腔室可以包括安置在第二腔室1004中的涡流溢流管1022处的光源1010。虽然光源1010具有各种结构，但是如图42以及图44至图47中所示，光源1010具有缠绕在涡流溢流管1022的外表面上的螺旋结构。在使用中，微波源(未示出)可以将微波能辐射到第二腔室1004中，使得微波能与光源1010接触。在一些实施例中，光源1010可包括内部气体，该内部气体在与微波能接触时会产生紫外光。
[0136]
进一步地，如图42和图45至图47中所示，第二腔室1004包括两个气体穿透膜1018(像图4b中示出的气体穿透膜418一样)和第二气体穿透膜1024。第二气体穿透膜位于涡流溢流管1022的远端1022d。第二气体穿透膜1024(例如，质子交换膜)可以被构造成类似于气体穿透膜418，因此在此不再详细讨论。
[0137]
本主题可以包括精炼系统，该精炼系统包括本文所述的脱硫系统。本主题可以包括脱硫系统，该脱硫系统包括本文所述的反应器。特别地，脱硫系统可以包括回收利用单元，该回收利用单元用于将由反应器产生的氢气引入到利用氢作为输入的燃料处理系统的另一阶段中。
[0138]
第一实验被进行以确认硫的存在，并且硫从硫化氢中被提取出。
[0139]
图5是示出测试装置500的框图，图6和7示出了测试设置的照片。该测试装置包括被布置成将硫化氢引入到包括uv-c灯的反应腔室的入口中的硫化氢源。uv-c灯(基于汞)能够照射反应腔室内部的气体。uv-c灯(反应腔室)的出口连接到装有水的收集容器。反应腔室的长度约为115cm。以234伏的电压和0.002安培的电流来驱动uv-c灯。
[0140]
在1个标准大气压(atm)下，反应腔室的起始温度为27摄氏度。使用硫化钠和盐酸将硫化氢引入灯中。uv-c灯的输出通过收集容器中的纯水(h2o)鼓泡。硫化氢被允许流过uv灯15分钟。如图7中的所示，左侧的装在收集容器中的h2o变成乳白色，这表明反应腔室的输出流中存在硫。在15分钟之后，反应腔室的温度是35摄氏度。
[0141]
尽管上面已经详细地描述了一些变型，但是其他修改或附加也是可能的。例如，紫外光反应器可以用于消毒，以裂解除了硫化氢以外的材料的键(例如其他具有适当的键解离能的二元分子和三元分子)。
[0142]
本文描述的主题的一个或多个方面或特征可以实现于数字电子电路、集成电路、
专门设计的专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、计算机硬件、固件、软件和/或它们的组合。这些各个方面或特征可以包括在一个或多个计算机程序中的实施，所述一个或多个计算机程序可以在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用的或通用的，该可编程处理器可以耦合到并从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令，该可编程处理器向存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备传送数据和指令。可编程系统或计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器之间的关系是通过在各自计算机上运行并彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生的。
[0143]
这些计算机程序(也可以被称为程序、软件、软件应用、应用、组件或代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以以高级过程语言(对象)、面向对象编程语言、功能编程语言、逻辑编程语言和/或汇编/机器语言来实施这些计算机程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、装置和/或设备(例如磁盘、光盘、存储器和可编程逻辑装置(pld))，该可编程处理器包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。机器可读介质可以非暂时性地存储这样的机器指令，例如像非暂时性固态存储器或磁性硬盘驱动器或任何等效存储介质将做的一样。机器可读介质可以替代地或附加地以暂时的方式存储这样的机器指令，例如像处理器缓存或与一个或多个物理处理器核相关联的其他随机存取存储器将做的一样。
[0144]
为了提供与用户的交互，在本文中所描述的主题的一个或多个方面或特征可以被实现在具有显示设备(诸如用于向用户显示信息的阴极射线管(crt)或液晶显示器(lcd)或发光二极管(led)监视器)、键盘和指示设备(例如鼠标或轨迹球)的计算机上，用户可以通过它们向计算机提供输入。其他种类的设备也可以用于提供与用户的交互。例如，被提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈，并且来自用户的输入可以以任何形式被接收，包括声音、语音或触觉输入。其他可能的输入设备包括触摸屏或其他触摸敏感设备(例如单点或多点电阻性或电容性触控板)、声音识别硬件和软件、光学扫描仪、光学指示器，数字图像捕获设备和相关的解释软件等。
[0145]
在上面的说明书和权利要求中，可能出现诸如“至少一个”或“一个或多个”之类的短语，其后是元素或特征的组合列表。术语“和/或”还可以出现在两个或更多个元素或特征的列表中。除非隐含地或明示地与它在其中被使用的上下文相矛盾，否则该短语旨在单独地表示任何列出的元素或特征，或者与任何其他所列举的元素或特征组合的任何所列举的元素或特征。例如，短语“a和b中的至少一个”、“a和b中的一个或多个”和“a和/或b”分别旨在表示“单独的a、单独的b或者a和b一起”。类似的解释也适用于包含三个或更多个术语的列表。例如，短语“a、b和c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”以及”a、b和/或c”分别旨在表示“单独的a、单独的b、单独的c、a和b一起、a和c一起、b和c一起、或者a和b和c一起”。此外在上述和在权利要求中的术语“基于”的使用旨在表示“至少部分地基于”，这样未被列举的特征或元素也是可允许的。
[0146]
本文所描述的主题可以根据所期望的配置而体现在系统、装置、方法和/或制品中。在前述描述中阐述的实施方式并不代表与本文所描述的主题一致的所有实施方式。相
反，它们仅仅是与所描述的主题有关的方面一致的一些示例。尽管上面已经详细地描述了一些变型，但是其他修改或添加是可能的。特别地，除了本文所阐述的那些特征和/或变化之外，还可以提供其他的特征和/或变化。例如，上面描述的实施方式可以针对所公开的特征的各种组合和子组合和/或以上公开的若干其他的特征的组合和子组合。另外，在附图中描绘的和/或在本文中描述的逻辑流不一定需要所示出的特定次序或顺序的次序来实现期望的结果。其他实施方式可以在所附权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种系统，包括：第一腔室，包括入口，所述入口允许输入进料进入所述第一腔室，所述输入进料包括硫化氢；微波源，被配置为将微波能至少辐射到所述第一腔室中；第二腔室，与所述第一腔室连通，所述第二腔室包括出口和波导，所述波导从第一端延伸到第二端，其中所述第一端或所述第二端中的至少一个被配置为使得所述微波能在所述波导或所述第二腔室中的至少一个内形成驻波；紫外光源，位于所述第二腔室的所述波导内。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述微波源进一步被配置为将所述微波能辐射到所述第二腔室的波导中，使得所述微波能接触所述紫外光源，所述紫外光源包括在接触所述微波能时产生紫外光的内部气体。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二腔室进一步包括：第一电极，被配置为具有负电荷；以及第二电极，被配置为具有正电荷，所述第一电极和所述第二电极在所述紫外光源的外部且在所述波导的内部。4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：在所述波导内的管组件，所述管组件包含所述紫外光源，所述管组件包括对紫外光和微波能透明的壁。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一腔室位于所述微波源和所述第二腔室之间，使得所述微波能由所述微波源产生并且穿过所述第一腔室而到达所述第二腔室。6.根据权利要求1所述的系统，所述第二腔室包括延伸穿过所述第二腔室的多个管组件，并且所述紫外光源包括多个紫外光源，每个管组件包括：管组件出口；壁，所述壁对紫外线和微波能是透明的；以及多个紫外光源中相应的一个紫外光源，所述相应的一个紫外光源包括在接触所述微波能时产生紫外光的内部气体；其中，所述微波源被配置为将所述微波能辐射到所述第一腔室并辐射到所述多个管组件中，使得所述微波能接触所述多个紫外光源，以使其中的内部气体在接触所述微波能时产生紫外光。7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：硫化氢源，连接到所述入口；气固分离器，连接到所述出口，所述气固分离器被配置为从氢气中分离硫。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述紫外光源辐射波长范围为约280nm至300nm的紫外光。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二腔室是伸长的并且沿着主轴线延伸，所述紫外光源沿着所述主轴线是伸长的并且沿着所述主轴线位于所述第二腔室内，其中，所述第二腔室进一步包括：第一电极，被配置为具有负电荷；以及第二电极，被配置为具有正电荷，所述第一电极和所述第二电极在所述紫外光源的外
部且在所述波导的内部；其中，所述第一电极沿着所述主轴线是伸长的并且被布置在所述紫外光源上方，所述第二电极沿着所述主轴线是伸长的并且被布置在所述紫外光源下方。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二腔室形成水力旋流器。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光源居于在位于所述水力旋流器内的涡流溢流管上。12.根据权利要求1所述的系统，其中，进一步包括：气体渗透膜，位于所述第二腔室内，其中所述气体渗透膜被配置为当所述硫化氢流过所述第二腔室时分离由所述硫化氢的至少部分分解产生的氢气。

技术总结
一种系统，包括：第一腔室、第二腔室、紫外光源和微波源。所述第一腔室具有入口。所述第二腔室与所述第一腔室相邻，所述第二腔室具有出口和波导。所述紫外光源位于所述第二腔室的波导内。也描述了相关的装置、系统、技术和制品。品。品。


技术研发人员：卡尔迈勒
受保护的技术使用者：突破技术有限责任公司
技术研发日：2018.04.17
技术公布日：2023/10/15