CS2生产原料路线评述
高碳醇的生产工艺与技术路线的选择

高碳醇的生产工艺与技术路线的选择2.1高碳醇的原料及制备2.1.1 高碳醇的原料化学合成高碳醇的主要原料有乙烯、丙烯、长链α-烯烃、正构烷烃、液体石蜡及蜡下油。
天然油脂路线生产高碳醇以动物植物油脂为原料。
乙烯和丙烯来自于炼油厂和石化生产装置,石蜡及蜡下油来自于炼油厂,α-烯烃来自于乙烯齐聚和石蜡裂解,正构烷烃来自于石油化工厂。
有丙烯出发用于合成增塑剂醇,乙烯用于合成洗涤剂醇,石蜡用于合成洗涤剂及在一些特定情况下应用的醇。
正构烷烃主要用于生产烷基笨,少量用于生产高碳醇,焦化油馏分油是线性α-烯烃和石蜡烃未经开发的资源,其贮存稳定性很差,是含有丰富的线性双键在端位的烯烃和石蜡烃。
2.1.2 高碳醇制备的基本路线一、天然油脂路线:以动物植物油脂为原料,不具备工业性油源规模,如椰子油种植投资大,开发时间长,短期难形成生产规模。
具体分为如下几种:(1)钠还原法(2)油脂直接加氢法(3)脂肪酸加氢法(4)脂肪酸甲酯加氢法二、化学合成的原料路线:即以乙烯为原料合成洗涤剂醇,以丙烯为原料生产增塑剂醇,以正构烷烃为原料合成烷基笨和以石蜡为原料制备高碳醇。
由于石油炼制和石化工业的迅速发展,提供了丰富、廉价的原料资源。
对于天然油脂路线和合成路线,后者资源丰富、原料廉价。
具体分为如下几种:(1)齐格勒(Ziegler)法(2)羰基合成法(OXO法)(3)正构烷烃氧化法(4)石蜡氧化法2.2 高碳醇生产方法2.2.1天然醇生产方法:2.2.1.1 钠还原法2.2.1.2 油脂直接加氢法2.2.1.3 脂肪酸加氢法2.2.1.4 脂肪酸甲酯加氢法目前大多数公司采用这一条工艺路线,其优点是通过醇解得到甲酯,其挥发度较低,对分离操作有利,对设备的腐蚀性较小,加氢也较容易进行,是非常理想的天然脂肪醇生产工艺。
2.2.2 合成醇生产方法2.2.2.1 齐格勒(Ziegler)法表2.1 齐格勒法羰基合成法比较齐格勒法生产出α-线型高碳醇系100%偶碳直链伯醇,产品醇分布宽,对市场适应性强,应用范围广,产品质量高。
聚合物工艺学第二章_生产单体的原料路线

第二章 生产单体的原料路线
纤维素的反应
作业
1.要得到高纯度的本体聚合产品,为何通常采用高 真空脱除单体? 2.合成树脂和合成橡胶的聚合物溶液分离方法有何 不同?并解释原因。 3.生产单体的原料路线有几条,试比较它们的优缺 点?
2002 2003 中国能源生产总量(以标准煤计)
第二章 生产单体的原料路线
高聚物单体合成路线的转变
国际趋势:
目前,我国正处在向石油化工路线转变的过程中……
第二章 生产单体的原料路线
第二章 生产单体的原料路线
第二章 生产单体的原料路线
2.3其他原料路线 主要以农副产品或木材工业副产品为基本原 料,直接用作单体或经化学加工为单体。 优点:充分利用自然资源、变废为宝
丁苯橡胶 聚氧化乙烯
OH OH
维尼纶树脂
CH2 CH2
涤纶树脂
第二章 生产单体的原料路线
聚丙烯 乙丙橡胶 丙烯腈 丙烯 聚丙烯腈 丁腈橡胶 碳纤维 丙烯酸 聚丙烯酸 聚丙烯酸酯 聚甲基丙烯酸酯 酚醛树脂 环氧树脂
第二章 生产单体的原料路线
2.2煤炭原料路线
煤的开采
第二章 生产单体的原料路线
煤炭是我国能源的 主要提供者 煤炭占 59.4~63.2% 煤炭占71% 13.9亿吨 煤炭占71% 16.03亿吨 24.66~32.80亿吨 2020
2.1 石油化工路线 原油:从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油。分为
石蜡基石油,环烷基石油,芳香基石油以及混合基石油。
杂质成分:水,氯化钙,氯化镁等盐类
油田 原油
危害:水---浪费燃料
盐----腐蚀设备
处理:脱水 脱盐
第二章 生产单体的原料路线
石油气 汽油 低沸点 煤油 沥青 常压蒸馏 原油 柴油 柴油 减压蒸馏 燃料油 高沸点 石蜡 润滑油
绿色合成路线的开发与评估

绿色合成路线的开发与评估在当今的化学领域,绿色合成路线的开发与评估已成为一项至关重要的任务。
随着人们对环境保护和可持续发展的关注度不断提高,传统的化学合成方法所带来的环境污染和资源浪费问题日益凸显。
因此,寻找更加环保、高效、经济的合成路线成为了化学研究的热点之一。
绿色合成路线的开发旨在减少或消除化学合成过程中对环境的负面影响,同时提高合成效率和选择性。
这需要综合考虑多个因素,如原料的选择、反应条件的优化、催化剂的设计以及产物的分离和纯化等。
首先,原料的选择是绿色合成路线的基础。
理想的原料应是可再生、丰富且无毒无害的。
例如,生物质资源如纤维素、淀粉等可以作为替代传统石油基原料的潜在选择。
这些生物质原料不仅来源广泛,而且在其转化过程中产生的废弃物相对较少。
反应条件的优化也是关键环节之一。
温和的反应条件,如较低的温度和压力,可以降低能源消耗,减少副反应的发生,提高反应的选择性。
此外,使用绿色溶剂如超临界二氧化碳、离子液体等,可以替代传统的有机溶剂,从而减少溶剂对环境的污染。
催化剂在化学合成中起着举足轻重的作用。
绿色催化剂的设计和开发是绿色合成路线的核心之一。
例如,酶催化剂具有高效、高选择性和环境友好等优点。
此外,一些基于金属的多相催化剂,如负载型金属纳米颗粒,也能够在提高反应活性的同时,便于回收和重复使用,降低催化剂的成本和环境负担。
在绿色合成路线的开发过程中,还需要注重反应的原子经济性。
原子经济性是指在化学反应中,尽可能使原料中的原子全部转化为目标产物,减少废弃物的产生。
例如,一些加成反应和环化反应往往具有较高的原子经济性。
然而,仅仅开发出绿色合成路线还不够,还需要对其进行全面的评估。
评估的指标通常包括环境影响、经济可行性和技术可行性等方面。
环境影响评估是绿色合成路线评估的重要组成部分。
这包括对原材料开采、生产过程中的能源消耗、废弃物排放以及产物的环境毒性等方面的评估。
生命周期评估(LCA)是一种常用的方法,它可以对整个合成过程的环境影响进行全面、系统的分析。
2024年二硫化碳市场调研报告

二硫化碳市场调研报告摘要本报告旨在对二硫化碳市场进行全面调研,并对其产业链、市场规模、发展趋势等进行分析。
通过对市场动态和竞争格局的研究,旨在为相关企业提供参考和决策依据。
1. 引言1.1 研究背景二硫化碳(CS2)是一种重要的有机化合物,在化工、橡胶、纺织等多个行业中广泛应用。
近年来,随着全球化学工业的快速发展,二硫化碳市场也呈现出良好的增长势头。
1.2 研究目的本次调研旨在了解二硫化碳市场的现状,分析其发展趋势,并为相关企业提供发展战略建议。
2. 市场概述2.1 产品定义二硫化碳是由碳和硫元素组成的有机化合物,化学式为CS2,无色液体状。
该物质具有低毒、低火险、低膨胀等特点,广泛应用于化学合成、化工纤维及橡胶等行业。
2.2 市场分析2.2.1 市场规模根据统计数据显示,二硫化碳市场自2015年以来保持着平稳增长的态势。
预计未来几年内,市场规模将继续扩大。
2.2.2 市场需求二硫化碳作为化工原料之一,其需求主要来自于化工、橡胶和纺织等领域。
近年来,我国经济的快速发展和产业结构的升级,使得这些行业对二硫化碳的需求不断增加。
2.2.3 市场竞争二硫化碳市场竞争激烈,主要的竞争企业包括国内外的化工巨头和小型生产商。
在市场竞争中,产品质量、价格和供应能力是关键的竞争因素。
3. 产业链分析3.1 上游产业二硫化碳的主要原料是石油煤焦油和天然气,这些原料的价格和供应情况直接影响到二硫化碳的生产成本和供应能力。
3.2 中游产业中游产业主要包括二硫化碳的生产加工和提纯过程。
此环节的技术水平和工艺创新对产品质量和成本控制有着重要影响。
3.3 下游产业二硫化碳的下游产业涉及化学合成、橡胶制品和纺织品等多个领域。
这些领域的发展状况和需求变化,直接影响到二硫化碳的市场需求和发展空间。
4. 市场趋势分析4.1 行业政策近年来,我国对化工行业的监管力度不断加大,环保要求也越来越严格。
这给二硫化碳企业带来了挑战,但也为其提供了发展的契机。
硫化剂中二硫化碳产生系数

硫化剂中二硫化碳产生系数硫化剂中二硫化碳产生系数1. 引言硫化剂是一种在许多工业领域中广泛使用的化学物质,用于促进橡胶和塑料等材料的硫化反应。
而在硫化反应中,二硫化碳(CS2)起到了重要的作用。
本文将探讨硫化剂中二硫化碳产生系数的概念及其相关内容。
2. 初步了解二硫化碳的产生为了更好地理解硫化剂中二硫化碳的产生系数,我们首先需要对二硫化碳的产生有一个初步的了解。
二硫化碳是一种具有挥发性的液体,常用于硫化反应中作为溶剂或加速剂。
二硫化碳的产生主要通过硫与炭的反应来实现。
简化的反应示意如下:S + C → CS23. 了解硫化剂与中二硫化碳产生系数的关系在硫化剂中,硫是主要的原材料之一,而硫化剂的性能就是通过硫与炭之间的反应来实现的。
硫化剂的中二硫化碳产生系数可以反映其性能的优劣。
所谓“二硫化碳产生系数”,是指单位重量硫化剂中能够产生的二硫化碳的量。
该系数越高,说明硫化剂中的硫与炭反应较为充分,生成的二硫化碳较多,性能也相对较好。
反之,系数较低则表示反应不够完全,产生的二硫化碳较少,性能较差。
4. 影响因素硫化剂中二硫化碳产生系数受多种因素影响,以下是其中一些重要因素的讨论:4.1 硫的含量硫是硫化剂中主要的活性成分,其含量的多少直接决定了硫化剂中二硫化碳的产生系数。
一般来说,硫含量较高的硫化剂,其产生系数也相对较高。
在实际使用中,可根据需要选择具有不同硫含量的硫化剂来实现不同的硫化效果。
4.2 硫和炭的反应条件硫和炭之间的反应条件也会对硫化剂中二硫化碳的产生系数产生影响。
较高的反应温度和较长的反应时间可以促进反应的进行,从而增加二硫化碳的产生量。
适量的催化剂的添加也可以提高反应速率,进一步增加二硫化碳的产生系数。
4.3 硫化剂的结构和形态硫化剂的结构和形态也可能对二硫化碳的产生系数造成一定的影响。
不同结构和形态的硫化剂可能具有不同的硫和炭反应活性,从而导致不同的产生系数。
在实际选择硫化剂时,需要综合考虑其结构和形态对产生系数的影响。
第二章 生产单体的原料路线

第二章 生产单体的原料路线工业生产的高聚物按其化学组成可按如下分类:(1)加聚型高聚物:α-烯烃聚台物;乙烯基聚合物,二烯烃类聚台物等。
(2)逐步聚合型高聚物:聚酯,聚酰胺;聚醚;聚氨酯类、有机硅聚合物、酚醛树脂、环氧树脂等。
单体的来源:高分子合成材料广泛应用于各工业部门或作为日常生活用品。
要求原料来源丰富、成本较低。
而原料单体的成本却占很大的比重,所以要求单体的生产路线要简单,而且经济合理。
当前最重要的原料来源路线有:1.石油化工路线2.煤炭路线3.其他路线2.1 石油化工路线原油:从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油。
分为石蜡基石油,环烷基石油,芳香基石油以及混合基石油。
石油分馏产品:石油裂解:在一定条件下,把分子量大, 沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。
热裂解 目的:提高汽油的产量缺点:温度过高,发生结焦现象催化裂解目的:提高汽油的质量和产量催化剂:硅酸铝,分子筛(铝硅酸盐)石油的催化重整支链化:提高汽油质量环化:生产芳烃催化剂:Pt Re石油经裂解、重整分离可以得到烯烃、丁二烯和芳烃、苯、甲苯、二甲苯等。
它们是重要的 基本有机原料,而烯烃中的乙烯、丙烯和丁二烯,则又是重要的单体。
从这些基本有机原料 可以合成各种单体。
从而得到各种合成树脂与合成橡胶。
2.2煤炭原料路线煤炭是我国能源的主要提供者危害:水---浪费燃料 盐----腐蚀设备 处理:脱水 脱盐 杂质成分:水,氯化钙,氯化镁等盐类 油田 原油2.3其他原料路线主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料,直接用作单体或经化学加工为单体。
优点:充分利用自然资源、变废为宝缺点:只能小量生产某些单体;原料不充足、成本较高。
1. 糠醛糠醛是从农副产品中提炼的最重要的单体,由稻草、米糠和棉籽壳等农副产品制得。
稻草、米糠和棉籽壳中所含的五碳多糖经酸性水解生成五碳糖.再经脱水反应生成糠醛。
糠醛和丙酮缩聚可得糠醛-丙酮树脂,糠醛和苯酚缩聚可得糠醛-苯酚树脂,糠醛和糠醇缩聚可得糠醛-糠醇树脂,糠醛加氢得糠醇,后者和甲醛缩聚可得糠醇-甲醛树脂。
氯乙酸钠两种合成方法经济成本分析
氯乙酸钠两种合成方法经济成本分析作者:董建萍吴张勇来源:《现代商贸工业》2008年第02期摘要:就合成方法对氯乙酸钠产率和纯度的影响进行了统计分析,结果表明,合成方法对氯乙酸钠产品纯度没有显著影响,但对产品产率有显著影响。
碳酸钠法制备氯乙酸钠的产率明显高于用氢氧化钠法。
经成本测算,碳酸钠法制备氯乙酸钠原料成本只相当于氢氧化钠法的65.6%,具有明显的经济优势。
关键词:氯乙酸钠;合成;经济;成本中图分类号:TU11文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)02-0289-01氯乙酸钠是白色结晶或粉末,溶于水,微溶于甲醇,不溶于醚、丙酮、苯和四氯化碳。
氯乙酸钠的合成一般采用氢氧化钠饱和溶液与氯乙酸醇溶液进行反应的工艺路线。
笔者在调研中发现,该合成路线得到的氯乙酸钠产品收率非常低(50%左右),导致制造成本过高,而采用无水碳酸钠代替氢氧化钠饱和溶液,则可以明显提高产率,降低生产成本。
本文对两种合成方法进行了比较,对产品收率、纯度差异进行了显著性分析,核算了原料成本,对合成路线的经济效果作出了评价。
1 材料与方法1.1 试剂无水乙醇、氯乙酸、氢氧化钠、无水碳酸钠、硝酸银均为分析纯。
1.2 氯乙酸钠的合成(1)氢氧化钠法合成氯乙酸钠CH2ClCOOH+NaOHCH2ClCOONa+H2O称取一定量的氯乙酸溶于无水乙醇,搅拌均匀。
缓慢加入饱和氢氧化钠溶液,控制pH值在8-9之间。
静置冷却,抽滤,烘干,即得氯乙酸钠白色结晶。
准确称重,计算产率(以氯乙酸计)。
(2)无水碳酸钠法合成氯乙酸钠2CH2ClCOOH+Na2CO32CH2ClCOONa+H2O+CO2称取一定量的氯乙酸溶于无水乙醇中,搅拌下加入等摩尔无水碳酸钠粉末,不断搅拌至无气体生成。
抽滤,烘干,即得氯乙酸钠产品。
准确称重,计算产率(以氯乙酸计)。
1.3 氯乙酸钠纯度的分析将3克氯乙酸钠试样放入500 ml磨口锥形瓶中,加入40 ml 30%(w/w)氢氧化钠溶液,装上冷凝器加热回流10 min。
生产单体的原料路线
C8H18+C8H16 C4H10 + C4H8 CH4+C3H6 C2H4+C2H6
石油裂解方式包括热裂解和催化裂解
两种裂解过程
热裂解
目的:提高汽油的产量 缺点:温度过高,发生结焦现象
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ催化裂解
目的:提高汽油的质量和产量 催化剂:硅酸铝,分子筛(铝硅酸盐)
2.1.1石油裂解生产烯烃 -乙烯和丙烯的生产
以丙烯为基础的聚合物
丙烯
乙烯 NH3+O2
聚丙烯 乙丙橡胶 聚丙烯腈 丁腈橡胶 碳纤维 聚丙烯酸 聚丙烯酸酯 酚醛树脂 环氧树脂
氯醇橡胶
聚环氧丙烯醚
以丁二烯为基础的聚合物
丁 二 烯
以 甲 苯 和 二 甲 苯 生 产 聚 合 物
2.2煤炭原料路线
煤 的 开 采
2.2煤炭原料路线
煤炭是我国的主要能源和 聚合物的重要原料来源
煤炭占 59.4~63.2%
煤炭占71% 13.9亿吨
煤炭占71% 16.03亿吨
24.66~32.80亿吨
2002
2003
2020
中国能源生产总量(以标准煤计)
2.2煤炭原料路线
煤气(CO)
高温 煤炭
绝氧
氨气 煤焦油
苯 甲苯 二甲苯 萘 蒽 苯酚 甲酚
焦炭
石灰
电石
以乙炔为基础生产的聚合物
聚氯乙烯
原料为沸点350℃以下的轻柴油
主要化学组分为C16~C18的烃类 在水蒸汽(作为稀释剂)的存在下,在750~820℃裂解。
生产过程包括三大步骤:裂解、分离和精制
产品主要成分包括
乙烯 25-26% 丙烯 16~18% C4等 11~12%
聚合物合成工艺学第2章生产单体的原料路线
CH2
CH2
+CH2
CH
CH2
+Cl2+O2
CH2Cl
CH2Cl
CH2
CHCl
+CH3COOH+O2
CH2
CH
OOCCH3
聚乙烯 乙丙橡胶
聚氯乙烯 聚乙酸乙烯酯
聚乙烯醇
+C6H6 AlCl3
C2H5
C6H5 -H2
CH2
维纶树脂
CH
C6H5
聚苯乙烯 ABS树脂 丁苯橡胶
O2
CH2
CH2
O
CH2
OH
CH2
➢ 矿产资源是不可再生的。
2-2 石油化工路线
石油化工路线
原油
石油炼制得
炼厂气和 汽油、石脑油、
煤油、柴油 高温裂解 等馏分
裂解气
分离
乙烯、 丙烯、丁烯、
丁二烯等
液体
加氢后
芳烃
催化重 整
萃取 分离
苯、 甲苯、二甲苯等
芳烃化合物
原油
石油
从油田开采出来未经 加工的石油称为原油
性质: 褐红色 至黑色 的粘稠 液体。 比水轻 不溶于水
不饱和聚酯树脂 聚芳酰胺
于DMF中进入第一汽提塔与溶剂DMF分离。
粗丁二烯气体经压缩液化送入第二萃取蒸
馏塔(塔3),一部分则回第一萃取蒸馏塔。 在塔 (3)中丁二烯被馏出进入塔 (5)进行第一
次精馏。脱除了甲基乙炔的丁二烯,再进
入塔 (6)进行第二次精馏,塔顶得精丁二烯, 塔底高沸点物为顺丁烯-2,丁二烯-1,2, 乙 剂基DM乙F炔中、含C有5馏一分部等分。丁塔二(烯3)和底乙部烯流基出乙的炔溶, 送入塔 (4)以回收丁二烯。含有乙烯基乙炔 的DMF经精制后回收DMF。
硫化剂中二硫化碳产生系数
硫化剂中二硫化碳产生系数是指在硫化过程中,每单位质量的硫化剂所能产生的二硫化碳的质量。
二硫化碳(CS2)是一种无色液体,是硫化剂中最常见的产物之一。
它在化工、橡胶、农药等领域有着广泛的应用。
本文将从硫化剂的定义、二硫化碳的生成机理和影响因素等方面详细介绍硫化剂中二硫化碳产生系数。
一、硫化剂的定义硫化剂是指能够与硫元素或含有硫元素的物质发生反应,生成硫化物的化学物质。
常见的硫化剂包括硫粉、二硫化碳、硫化钠等。
其中,二硫化碳是一种重要的硫化剂,在许多行业中被广泛使用。
二、二硫化碳的生成机理二硫化碳的生成主要通过硫化剂与含有硫的物质反应而得到。
具体来说,在硫化剂中,硫元素与其他元素(如氧、氢)或含有硫的有机物反应,生成二硫化碳。
例如,硫粉与氢气反应,生成H2S (硫化氢),然后H2S与二氧化碳反应,最终生成二硫化碳。
三、影响硫化剂中二硫化碳产生系数的因素1. 硫化剂的种类:不同种类的硫化剂对二硫化碳的产生系数有所差异。
例如,硫粉在反应中生成二硫化碳的效率较高,而硫化钠则较低。
2. 反应条件:反应温度、反应时间等因素会对二硫化碳的产生系数产生影响。
一般来说,较高的反应温度和较长的反应时间有利于二硫化碳的生成。
3. 原料配比:硫化剂与含有硫的物质的配比也是影响二硫化碳产生系数的重要因素。
适当的配比可以提高二硫化碳的产率,过量或不足都会降低产率。
4. 催化剂的添加:有些情况下,适量的催化剂的添加可以提高二硫化碳的生成效率。
催化剂能够加速反应速率,从而增加二硫化碳的产生量。
四、应用领域与意义二硫化碳在化工行业中有着广泛的应用。
它是生产橡胶、纤维等材料的重要原料之一。
此外,二硫化碳还可以作为溶剂、农药的合成中间体等。
因此,了解硫化剂中二硫化碳的产生系数对于工业生产具有重要意义。
通过优化反应条件、配比和添加催化剂等方式,可以提高二硫化碳的产率,从而降低生产成本,提高生产效率。
总结:硫化剂中二硫化碳产生系数是指在硫化过程中,每单位质量的硫化剂所能产生的二硫化碳的质量。
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2005天然气化工与一碳化工技术信息交流会论文集263二硫化碳生产原料路线的评述韩建多(辽阳电化厂)二硫化碳是用硫磺和木炭、焦碳、甲烷、丙烷、丙烯、褐煤、废橡胶等含碳物质反应而得。
目前,世界上广泛用硫磺与木炭、焦碳、天然气、丙烯反应制取二硫化碳。
其它原料路线尚处在研究开发阶段。
本文拟对生产二硫化碳的原料路线,做以下技术经济分析,供建厂选择工艺路线作参考。
1 二硫化碳生产方法概述二硫化碳生产方法的分类有很多种,本文按反应状态将其分成气固相反应气相反应两类。
1.1 气固相反应工业上广泛使用的是以硫磺和木炭为原料,使硫磺蒸汽通过赤热的木炭同定床,发生化学反应,生成二硫化碳。
反应生成物的蒸汽经冷凝、精馏便得到成器。
属于此类反应的方法有以下几种。
1.1.1 外热甑法反应甑为铸铁或铸钢制成椭圆形容器,内衬耐火材料。
反应甑在炉膛内,用煤或燃料气加热,使容器内的木炭呈赤热状态。
液体硫磺从下部加入反应甑内,受热汽化并通过赤热木炭层,在800~1000℃进行反应,生成二硫化碳。
生成物从反应甑上部溢出,经冷凝,精馏而得到成品。
这种方法工艺简单、设备少、投资省、操作容易掌握,很容易建成投产。
本法缺点是间歇操作、生产能力低、操作条件较差、热效率低仅达20%左右。
1.1.2 内热电炉法电炉为钢制简,内衬耐火材料。
石墨电极从炉顶部插入炉内,通过后使木炭层加热8000C以上。
液态硫磺从炉下部加入,汽化后通过碳层生成二硫化碳。
生成物经冷凝、精馏而得产品。
定期停产除炉渣。
这种方法的优点与上述的外热甑法基本相同。
但电炉法不用通过导热率很低的耐火材料进行传热,所以热效率比外热甑法高得多,可达50~60%。
金属材料消耗较少,维修费用也较外热甑法低。
耗电大是其不足之处。
1.2 气相反应本法是硫磺和含碳原料,在均为气态的条件下进行的反应,如气态甲烷和硫磺的反应、气态丙烷或丙烯与硫蒸汽的反应均属此类。
以甲烷和硫蒸汽的反应为例,反应式为:CH4+4S—CS2+2H2S甲烷或经净化分离的天然气与硫蒸汽在600~7000C的条件下,按上式进行反应。
生成物除含CS2,H2S外,还有未反应的CH4过量硫,通过分离精制便得成品二硫化碳,副产的H2S通过克劳斯反应将其转变成硫磺,再返回合成系统做原料。
以丙烷、丙烯为原料其方法与甲烷相同,但丙烷、丙烯的价格较甲烷贵,而且更容易积碳,所以,只有在充分利用石油化工联合企业的廉价碳三馏分,丙烷或丙烯法在经济上有意义。
气相法与气同相法相比,生产连续进行,效率大大提高,便于大规模生产,操作环境较好,相对节能。
但是这种方法工艺流程长、设备多而贵,投资很大,操作复杂很难掌握,难怪引进10余年的装置,翻版时一点都不敢改动。
另外,此法的废气处理投资很大,危害环境的概率较高:根据合成反应的工况及生成物分离精制方法的不同,气相反应又可分为如下几种工艺。
1.2.1 低压非催化、油吸收工艺天然气和气态硫在加热反应炉及两个串联的反应器中,于600~6500C、0.3~0.5MPa下反应,生成物用冷凝和洗涤的办法除去过量硫。
余下的反应物经初冷凝后,不凝的气体进油吸收系统分离出H2S送克劳斯装置。
初凝下来的液体在三塔组成的精制系统,进行蒸馏、碱洗便得成品。
本技术的持有者是美国Stauffer公司。
该公公司在特拉华城建有一套15.9万吨装置、在亚拉巴马洲建一套11.3万吨装置、加拿大康维尔公司用此法建一套2.3万吨装置。
该工艺技术成熟,生产操作安全稳定,生产技术经济指标较好,是目前世界广为采用的工艺。
其缺点是流程较长,设备较多,投资较大。
1.2.2 低压催化油吸收工艺本技术与低压非催化油吸收工艺很相似,不同点一是甲烷气相硫化以硅胶为催化剂,反应压力稍低,二是精制系统由三个蒸馏塔组成,没有碱洗操作。
本技术的拥有者是美国PPG公司,采用这种技术生产二硫化碳的总能达2.3万吨,其中世界上最大的装置一波兰的20万吨装置,就是PPG工艺。
本工艺也是成熟的技术,具有Stauffer工艺相似的优点。
不足之处:易在硅胶催化剂上结焦堵塞,给生产操作带来不便;另外操作费用也比前者稍高,流程也较长,所以,新建的二硫化碳装置很少采用此工艺。
1.2.3 高压非催化精馏工艺天然气和硫磺的气相硫化反应是加热反应炉和一个装填磁环的绝热反应器中进行,反应温度620~650℃,压力1.0~1.5MPa。
用冷凝和蒸馏的方法除去过量硫,再用精馏的方法将H2S和CS2分开。
本工艺不用催化剂,只有一个反应器,净化分离只用两个塔,所以流程最短,设备最少,投资最省,可谓是当今最先进的工艺。
但是毕竟压力较高,必须高度注意安全问题。
本技术是美国FMC公司发明的,并有专利。
西班牙、前苏联、保加利亚、罗马尼亚、意大利,均用本工艺建了生产装置,辽阳电化厂引进的二硫化碳装置也是这条工艺线路。
此外,还有以丙烯为原料的法国布洛吉公司技术,其工艺流程与以天然气为原料工艺极其相似。
因为丙烯原料的局限性和要求有较好的防结焦积碳措施,所以本文不做介绍。
2 国内外二硫化碳生产的技术概况任何化工产品的生产,都要经过从小到大,从低级到高级的发展过程,二硫化碳的生产也不例外。
2.1 国外概况远在1876年,人们用石墨甑生产出二硫化碳。
为了提高热能利用率,1901年电炉法生产二硫化碳实验成功。
在一段时间内,世界各地均采用上述方法生产二硫化碳。
这种方法生产能力低,能耗较大,远远满足不了下游工业的需求。
因此,远在20世纪20年代,美国就研究开发了天然气气相硫化法制硫化碳技术,1943年C.M.Thacker博士开发了天然气法制二硫化碳的生产工艺,1953年在美国西佛吉尼亚洲建成了世界第一套天然气气相硫化法制二硫化碳装置。
这种生产工艺的问世,立即显示出强大的生命力和竞争力,并迅速席卷欧、美、日等工业发达国家的二硫化碳工业。
于20世纪60~70年代,相继在美国、加拿大、日本意大利、西班牙、前苏联、保加利亚、罗马尼亚、波兰等国,建立多套天然气法生产二硫化碳装置,总生产能力达140余万吨。
目前这些国家全部关停了木炭气固相生产方法。
然而,南美洲、亚洲及非洲的一些国家,目前还在延用传统的木炭法进行二硫化碳的生产。
2.2 国内生产技术概况从20世纪50年代起,我国就拥有以木炭、硫磺为原料生产二硫化碳的小型工业装置。
至1985这些装置总生产能力为6.3万t/a左右,主要生产厂家35个。
其中最大装置的生产能力为5000t/a,即保定从德国引进的装置,其余装置的能力一般为1000~3000t/a。
这种工艺采用间歇方式补加木炭,采用外垫反应甑或内垫式电炉为反应器,反应生成物经冷凝、间歇蒸馏得产品。
此工艺规模小、效率低、能耗高、操作环境差,影响生态平衡。
所以,从1985年起,国内有些地方曾进行以气态烃、硫磺为原料,采用气相法制二硫化碳的研究,取得一定进展,但终因结焦堵塞,而没有工业化。
1978年成都市化工研究所和成都化纤厂合作,以甲烷或丙烯为原料和硫磺进行气相反应制二硫化碳,1984年在成都化纤厂建成1500t/a工业化试验装置,并取得成功,1989年通过部级鉴定。
利用该技术先后在成都、四川长寿、河北永清、辽宁盘锦等地建成多套3000t/a的二硫化碳生产装置,目前有的厂生产能力已达5000t/a。
利用这套技术,在四川江安、新疆等地,经过放大设计建成几套10000~15000t/a生产装置,这些装置均早已投入正常生产。
该技术属低压非催化工艺,反应压力0.3~0.4MPa,反应温度650℃左右,反应生成物经冷凝分离出绝大部分过量硫,然后通过正常压蒸馏得到产品。
本工艺省去了国外低压非催化的油吸收工艺,缩短流程、减少投资,但随之而来的是酸气含有1%~3%的二硫化碳,并在克劳斯过程中烧掉,增大了硫磺和天然气单耗。
上海百金集团针对国内技术的缺点,引用变压吸附技术,分离并回收酸气中的二硫化碳:用三塔流程进行精制,形成自己专利,并用此技术建一套30000t/a生产装置。
另外,鉴于木炭资源的局限,为了生态平衡,木炭硫磺法在中国必将淘汰。
针对这一严峻问题,上海百金集团还成功地开发了用废焦碳粉粒代替木炭的方法,取得专利,并在山西建设了6.5万吨生产装置。
实践证明:本技术工艺简单、投资省、质量好、成本最低。
该集团收购了川、渝地区的两家天然气法二硫化碳生产厂并进行扩产,使其成为名副其实的全国最大的二硫化碳生产基地。
为了改变我国二硫化碳生产的落后面貌,辽阳电化厂的领导,克服重重困难,1990年引进了美国FMC公司高压非催化技术,建成一套2.6万吨二硫化碳装置,1993年投产,很快达到设计能力,尾气处理环保达标。
这是辽阳电化厂全体职工的劳动成果,他们都有一颗爱国之心,原这套技术为全中国人民所用。
3 观点和建议3.1 必须结合国情选择工艺路线生产二硫化碳的各种原料路线,都有其自身优点,不能片面强调某种工艺路线如何如何先进,而抨击另一种工艺如何如何落后,甚至很快被淘汰。
任何工艺都要不断完善和提高,而新的工艺随时也可能会出现。
因此,即使昨天曾经是很先进生产工艺,也不意味着今天或明天其仍然先进。
天然气法生产二硫化碳工艺固然先进,在美国、西欧等发达国家,可以淘汰全部木炭法,但是二硫化碳剧毒、运输不便,因而多为就近生产和消费。
由于国内许多地区尚无天然气,因而木炭法在不少地区仍得以存留和发展。
近年开发的焦炭硫磺法新工艺,由于不用木炭,且产品质量和经济指标均较好,因此具有较强的竞争力。
所以,选择工艺路线时,必须掌握国情,更主要的是了解本地的实情,如原料资源和价格,要选择先进的天然气法工艺,必须有充足廉价的天然气。
而焦碳硫磺工艺可不受资源限制,可就近运入固体原料,投资省,见效快。
3.2 进行硫磺焦碳法的改进与完善上海百金集团的硫磺焦碳工艺在中国虽然占有了重要地位,但毕竟还是间断补碳和除渣,生产不够先进,建议尽快组织力量,进行化学工程方面的研究,用沸腾床代替同定床,这样可以实现连续化更大规模的生产。
因为生态平衡问题,木炭法才被淘汰,恰在这关键时刻,焦碳法问世,具有划时代意义。
如果能够提供更加先进的连续化生产工艺,意义就更加重大了。
3.3 完善国内天然气法生产工艺中国人智商高,成都化工研究所和成都化纤厂开发的天然气低压非催化工艺就是一例。
他们结合国情,避开了油吸分离工艺,缩短了流程大大节约投资。
辽阳引进的2.6万吨二硫化碳装置耗资2亿元,若采用国内技术建设同规模装置,投资约2000万元。
这就是国内技术的现实意义,所以目前能遍地开花结果。
目前,国内技术的不足之处主要是去硫回收系统的酸气含2%左右的二硫化碳,增加了硫磺和天然气单耗。
上海百金集团利用国内技术,引用变压吸附和三塔蒸馏相结合技术进行精制,使酸气中的二硫化碳降至0.1%以下。
另外,在安全技术方面还有待完善。