天然气法生产二硫化碳主要生产技术与工艺方案

天然气法生产二硫化碳主要生产技术与工艺方案天然气法生产二硫化碳主要生产技术与工艺方案、设备方案、工程方案主要生产技术与工艺方案、设备方案、工程方案

(一)、技术方案

1、概述:

传统的二硫化碳生产工艺，大多采用的是木炭法。即木炭加硫磺在反应釜内用煤或电加热使其产生化学反应，再通过冷凝精馏完成生产过程。每生产1吨二硫化碳大约需用木材1.1吨。从20世纪50年代起，我国就拥有以木炭和硫磺为原料生产二硫化碳的小型工业生产装置。据统计，目前国内大小生产厂家有一百多处，生产能力45万吨左右(不完全统计)。其中最大的有两大公司:上海百金化工集团有限公司和辽宁瑞兴集团有限公司，分别拥有15万吨和12万吨二硫化碳生产能力，占据全国生产能力的60%，其它企业规模较小，大部分企业年产量不超过3000吨。两家均称是中国最大的二硫化碳生产企业。在我国生产二硫化碳的企业中，除辽宁瑞兴集团有限公司用天然气法外，其余大多用木炭法，瑞兴化工集团采用的是高压非催气化法新工艺，比国际化工行业实施的天然气法更为先进。

2、二硫化碳生产技术状况:

二硫化碳生产方法有:1、木炭硫磺法;2、天然气硫磺法;3、半焦硫磺法;4、丙烯法

2.1二硫化碳的工艺路线

2.1.1木炭—硫磺外加热法。流程简图如下:

冷凝

木炭

除硫

反应

干燥

硫磺

熔硫

粗二硫化碳精馏

冷凝

成品二硫化碳

原辅材料为木炭、硫磺、煤、汽等，(年产4000吨)年需量分别为:

备序号名称单位规格年需量

注 1 木炭 t/a ?85, 2500 2 硫磺 t/a ?99.5, 4000 进口 3 煤 t/a

Q,6000Kcal 3300 4 汽 t/a 0.6MPa 16000 5 水 t/a ?20? 80000 6 电度/a 400V 3200000 2.1.2半焦-硫磺法:

专利号】

CN02147678.0

将半焦按照不同粒度配比加入反应炉内，与炉内经过气化的气态硫在850,1000?的温度下进行化学反应，生成二硫化碳气体，二硫化碳气体从反应炉顶部气体出口排出，进入冷凝系统;生产过程中采用半流动床式加料法，反应后产生的炉渣清理时间间隔为48,72小时，炉渣清理后及时补充加入半焦，以保证反应连续进行。本发明用半焦代替木炭作为生产二硫化碳的原料，产品性能稳定，质量可靠，符合国家标准，完全可取代木炭生产二硫化碳。采用本发明生产二硫化碳将会节约大量木材，这对保护森林，保持生态平衡，保护环境起到积极作用，同时还可大大降低生产成本，具有显著的社会效益和经济效

益。

2.1.3流态化工艺生产二硫化碳的方法

将粉状原料入加热炉加热至750-1100?导入反应炉内并通入惰性气体使之流态化，同时加入硫磺反应生成二硫化碳。本发明具有原料来源广，价格低，反应效率高，占地面积小，环境污染少等优点。 2.1.4天然气法

1)利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，它包括选取甲烷和乙烷的摩尔含量为97,以上的混合气，按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1?2,6的原料配比进行配料;将配料在反应炉内预热至300,500?后，在表压压力为2,13Kg/Cm条件下，将甲烷和乙烷混合的天然气与液体硫磺进行混合，温度控制在500,750?条件下进行反应，然后全部工艺物料进入绝热反应器内，反应停留时间为1.5,5秒;将反应生成的气体再经过硫分离和精馏，分别得到纯净的二硫化碳及硫化氢。具有延长生产周期，减少维修时间和降低产品成本的效果。

以天然气为原料代替木炭生产二硫化碳是目前国内外首选的先进的生产路线。工艺技术包括:

a.低压催化油吸收工艺

b.低压非催化油吸收工艺

c.加压非催化蒸馏工艺。(见附件:专利)

CH4+4S??CS2+2H2S

2)将甲烷与硫磺蒸气混合,在有硅胶、氧化铝或铝矾土(见固体酸催化剂)催化剂存在下加热到 580,635?(或无催化剂作用时加热到1000,1200?)，即得到含二硫化碳的混合气体，回收未反应的硫磺、甲烷以及杂质硫化氢后,冷凝得二硫化碳产品。硫磺用量一般过量5,。需防止甲烷热裂解产生炭黑，使催化剂中毒。

目前最先进的是高压非催化天然气法制造二硫化碳，也是国鼓励的工艺路线。木炭法能耗高、污染大，是国家限制淘汰的工艺。半焦-硫磺法目前也可盈利，但生产规模较小。

3、基本原理

1)、CS2反应原理

天然气中的甲烷与硫在700?高温条件下非催化绝热反应生成CS2～并附产H2S ～其主要反应如下:

CH4+4S??CS2+2H2S

该反应转化率以碳计为98%。

2)、硫磺回收原理

通过自动控制空气投配量及反应温度可以将附产的H2S转化为硫，从而实现硫的回收和循环利用。

3)、尾气处理的化学过程

未转化的硫化氢以及残留在尾气中的其他硫化物在克劳斯炉中高温烧可以几乎全部转化为毒性较小的SO2，含SO2的尾气通过80m烟囱排放。

4、工艺流程简述:

1)、熔硫系统

固体硫磺通过皮带机输送至熔为液体硫磺，经澄清过滤后得到纯净的液态硫，经硫计量泵加压送入加热炉气化及过热。

2)二硫化碳反应系统

天然气经天然气平衡罐调压后分三路在加热炉不同部信加入，与过热的硫蒸气反应生成二硫化碳。由于天然气的加入及化学反应的进行，降压，高硫分子离解，混合气出炉后进入反应炉后进入反应器继续反应。使出口达到98%的转化率。

3)、分离及物料回收系统

过程气经调节阀减压进入硫冷凝器，冷却到一定温度到硫分离器，除去液态硫后，进入硫磺蒸馏塔，塔顶出来的过程气进入CS2冷却器，分离的大量H2S从冷却塔经调节进入克劳斯炉。

冷却塔的CS2分两步走:

(1)进入硫磺蒸馏塔，洗涤除去过程气中的微量矿硫磺。洗涤液在塔釜被加热蒸出CS2，釜底的液体硫磺回收;

(2)部分含微量H2S的液体CS2进入H2S蒸馏塔，在低压50?的条件下分离去除了微量H2S。尾气从塔顶冷凝出的CS2又回到塔内，H2S到克劳斯炉，塔釜内去除了微量H2S的精CS2，经冷却器冷却到常温后到成品库。

(二)、主要专业设备(设备的先进性、适用性、可靠性和重要性的性能指标，以及设备来源)。

1、主要设备清单(略)

2、主要设备来源(外购)

(三)、工程方案

1、建构筑物的特征、结构及面积方案(见附件平面图、规划图) 框架及砖混结构，一期面积20亩，二期12亩。

2、主要建、构筑物工程一览表(利用一CMS一厂老厂房) 六、原料、辅助材料及动力供应

1、原料、辅助材料消耗及动力供应

建设10000t/a二硫化碳装置，采用天然气硫磺法。序号原料名称年消耗量供应 1 硫磺(t) 9000 外购 2 天然气(97%Nm3)注 700万本地 3 (其中燃烧气) (510 Nm3) 4 电(kwh) 20万本地 5 工业水(t) 4万本地 6 人工及其它内招

七、节能

1、能耗指标及分析

本项目以天然气和硫磺为原料生产二硫化碳，其单位产品综合能耗如下: 序号能耗项目名称吨耗折合能耗GJ 比例%

天然气(97%Nm3)

1 700万

注

2 (其中燃烧气) (510 Nm3)

3 电(kwh) 20万

4 工业水(t) 4万

5 合计 36.8 100 二硫化碳单位产品能耗以天然气占的比例最大。

甲烷法与木炭法相比较，具有边疆生产、装置规模大、便于集中控制和自动化程度高，能耗低、经济效益好等优点。由于冷凝效果差异，不凝气中CS2的含量升高，造成物料人为流失，产品产率下降，也是造成单位能耗高的一个重要原因。

2、节能措施:

1)、结合地形特点，优化总图布置，使物料输送基本依靠信位差自流进入下一工序，降低动力消耗。

2)、反应炉余热进行回收利用，副产蒸气用于精馏、管道保温，节约能源。

3)、对工艺尾气中的CS2采用深冷法进行回收，提高产品收率，从而相应降低产品能耗。