一种以煤层气为原料合成二硫化碳的方法技术

一种以煤层气为原料合成CS2的方法涉及一种化工生产方法。本发明专利技术以煤层气为原料合成二硫化碳的方法提供一种操作安全性好，环境友好，产率较高的CS2的合成方法，以实现工业化生产和满足人们对CS2的需求，并可在无催化剂负载的固定床反应器中，使煤层气相在两个串联的固定床反应器中进行CS2的合成；并能实现硫的回收和循环利用，此技术比较成熟，经济效益达到最大化。

A method of synthesizing carbon disulfide from coal bed gas

The invention relates to a method for synthesizing CS2 with coal bed gas as raw material, which relates to a chemical production method. The method of synthesizing carbon disulfide with coal bed gas as the raw material provides a synthetic method of CS2 with good operation safety, environment friendly and high yield to realize industrial production and meet people's demand for CS2, and can make coal bed gas phase in two series fixed bed in a fixed bed reactor without catalyst load. The synthesis of CS2 in the reactor and the recovery and recycling of sulphur can be realized. This technology is relatively mature and the economic benefit is maximized.

【技术实现步骤摘要】
一种以煤层气为原料合成二硫化碳的方法
本专利技术涉及一种以煤层气为原料合成CS2的方法。
技术介绍
二硫化碳是一种由含炭物质与硫磺蒸气在高温下反应而成的重要的化工原料，在人造纤维、玻璃纸、农药、四氯化碳、橡胶、冶金选矿、石油炼制及军工等生产部门都有广泛应用。随着我国化学、冶金等工业的迅速发展，二硫化碳的用途越来越广泛。为了适应这种需要，我国的二硫化碳生产也在不断发展。我国传统生产二硫化碳采用古老的电炉法，以木炭和硫为原料。这不仅大量消耗森林资源，而且在生产过程中产生有毒有害的H2S气体、工艺古老、落后、生产效率低、条件差，不利于环境保护，属于已被淘汰的生产路线。目前，以天然气为原料代替木炭生产二硫化碳的方法是目前国内外首选的先进的生产路线，国外普遍采用三种技术，即美国的FMC技术(FoodMachinaryandChemicalCo.)、Staufer技术和PPG技术，其中FMC技术是目前天然气法生产二硫化碳的一种比较先进的技术。此外还有法国布洛吉公司(Progil)以丙烯为原料的生产技术，由于以丙烯为原料不如用煤层气优越，很少采用。但是，目前采用的高压催化,低压催化工艺技术，催化剂要用硅胶、活性氧化铝、硅藻土、矾土胶、铝土矿等,温度范围在500-700℃，但是流程特别提到使用催化剂时对原料要预处理,使煤层气中C3烃含量不得超过4%，C4烃含量不得超过0.7%;硫磺的含碳杂质也有所规定。若原料不符合要求，生成的聚硫化合物会积聚在催化剂上造成催化剂“中毒”,结焦堵塞,使反应不能继续进行，而且对煤层气中的甲烷摩尔浓度要求较高。因此非催化反应流程可避免以上弊病,对原料煤层气要求也没有催化反应那样严格，实现以煤层气和硫的非催化反应生产二硫化碳,试验研究确保了连续化安全的工艺技术，从而使系统长时间运转，不析碳,不结焦堵塞,并获得高转化率。但是目前的高压非催化工艺和低压非催化工艺技术，也都存在着不同的苛刻的条件。如由于冷凝效果差异，不凝气中CS2的含量升高，造成物料人为流失，产品产率下降，以及尾气处理都造成了单位能耗高。因此为解决这些问题，我们采用无催化剂负载的合成技术来实现CS2的合成是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种操作安全性好，环境友好，产率较高的CS2的合成方法，以实现工业化生产和满足人们对CS2的需求，并可在无催化剂负载的固定床反应器中，使煤层气相在两个串联的固定床反应器中进行CS2的合成；并能实现硫的回收和循环利用，此技术比较成熟，经济效益达到最大化的以煤层气为原料合成二硫化碳的方法。本专利技术所述的以煤层气为原料合成二硫化碳的方法，是采用以下技术方案来实现：一种以煤层气为原料合成CS2的方法包括以下步骤：（1）固体硫磺通过熔硫槽用蒸汽间接加热为液硫，通过液硫泵将液硫进入过滤器，经过滤器过滤后得到澄清纯净的液态硫，其含量为99.8%，经硫计量泵加压进入加热反应炉；（2）液硫与煤层气在加热反应炉内反应产生二硫化碳和硫化氢过程气体并通过反应器进一步反应；（3）未反应完的硫磺冷凝为液态，进入捕硫器，捕集后的液态硫经过受硫器进行蒸煮，受硫器蒸煮出来的气态二硫化碳进入捕硫器，液态硫进入闪蒸器，液态硫在液硫闪蒸器内进行进一步蒸煮，气体进入水封回收二硫化碳，液态硫放入熔硫槽；（4）捕硫器过程气进入二硫化碳水冷凝器，气体通过二硫化碳水冷凝器将二硫化碳冷凝为液态，二硫化碳水冷凝器气体进入二硫化碳盐水冷凝器，进行进一步低温冷却，将液态二硫化碳中硫化氢分离；（5）液态二硫化碳进入精制脱硫塔，气体进入硫化氢水冷和硫化氢盐冷，通过低温冷却后，液态二硫化碳进入蒸馏塔，蒸馏塔将二硫化碳中的不凝性气体蒸出，二硫化碳液体被硫化氢水冷和盐冷低温冷却后进入库区储罐；（6）二硫化碳盐冷中硫化氢气体进入克劳斯硫化氢缓冲罐，再进入克劳斯燃烧炉进行燃烧反应回收硫磺，硫化氢盐冷气体进入水封回收二硫化碳，气体进入克劳斯灼烧炉经灼烧后，再采取双钙法脱硫技术生成硫酸钙，即石膏，从而实现硫的回收和循环利用。上述过程可以采用下述化学方程式表示：上述步骤1中，选取煤层气中摩尔含量为96％以上的混合气按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1∶2－3的原料配比进行配料。理论上硫磺用量一般过量5％，需防止甲烷热裂解产生炭黑，将配料在反应炉内预热至300－500℃后，在表压压力为800-1000kPa条件下。上述步骤2中，煤层气与液体硫磺进行硫化反应，对二硫化碳合成反应进行动力学初探，这一反应在低温时为吸热反应，而在高温时为放热反应，大约在680℃，反应的热效应为零。温度升高反应速度加快，但是，温度过高，将影响炉管寿命。另外，温度超过680℃为放热反应，继续提高温度，平衡转化率会随之降低。因此温度控制在650－700℃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5－10秒。上述步骤6中，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，再采取双钙法脱硫技术生成硫酸钙（石膏），可以几乎全部转化有毒尾气，从而实现硫的回收和循环利用。本专利技术采用的技术方案与现有技术相比具有如下优点:1.本专利技术利用煤层气将会节约大量优质天然气，这对拓展二硫化碳生产原料，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.大规模二硫化碳制备装置易于受到需求起伏的影响，它只能使用>98%的高纯度甲烷的煤层气,须将煤层气中重烷烃脱除,从而增加了生产投资和操作费用。本专利技术我们采取高温无催化体系，选取煤层气中摩尔含量为96％以上的混合气进行合成，扩大原料范围。3.本专利技术中硫化反应不使用催化剂，利用高温无催化工艺，而在尾气中，采用催化处理，具有价格低，反应效率高，占地面积小，环境污染少等优点。4.本专利技术中最终气体进入克劳斯灼烧炉经灼烧，可以几乎全部转化为毒性较小的SO2，再采取双钙法脱硫技术生成硫酸钙（石膏），从而实现硫的回收和循环利用。具体实施方法：图1为本专利技术的工艺流程示图:图中：1-熔硫槽；2-加热反应炉；3-冷凝器；4-捕硫器;5-受硫器;6-闪蒸器;7-冷凝器;8-冷凝器;9-精制脱硫塔;10-冷凝器；11-蒸馏器；12-克劳斯燃烧炉；13-尾气处理系统。具体实施方式下面结含具体实例对本专利技术的技术方案进一步的描述，但本专利技术不应仅限于这些。实施例1一种以煤层气为原料合成二硫化碳的方法，依次包括以下的六个步骤:（a）固体硫磺通过熔硫槽（1）用蒸汽间接加热为液硫，通过液硫泵将液硫泵入过滤器，通过过滤器过滤后得到澄清纯净的液态硫，含量为99.8%，经硫计量泵加压进入加热反应炉（2）；（b）取煤层气的摩尔含量为96％以上的混合气，经煤层气平衡罐调压后按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1∶2－3的原料配比进行配料，理论上硫磺用量一般过量5％，需防止甲烷热裂解产生炭黑，将配料在反应炉内预热至300－500℃后，在表压压力为800-1000kPa条件下，650－700℃条件下进行高温无催化反应，然后全部工艺物料进入绝热反应器内，反应停留时间为5－10秒与过热的硫蒸气反应生成二硫化碳。由于煤层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。使出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以煤层气为原料合成二硫化碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）固体硫磺通过熔硫槽用蒸汽间接加热为液硫，通过液硫泵将液硫泵入过滤器，经过滤器过滤后得到澄清纯净的液态硫，其含量为99.8%，经硫计量泵加压进入加热反应炉；（2）液硫与煤层气在加热反应炉内反应产生二硫化碳和硫化氢过程气体并通过反应器进一步反应；（3）未反应完的硫磺冷凝为液态，进入捕硫器，捕集后的液态硫经过受硫器进行蒸煮，受硫器蒸煮出来的气态二硫化碳进入捕硫器，液态硫进入闪蒸器，液态硫在液硫闪蒸器内进行进一步蒸煮，气体进入水封回收二硫化碳，液态硫放入熔硫槽；（4）捕硫器过程气进入二硫化碳水冷凝器，气体通过二硫化碳水冷凝器将二硫化碳冷凝为液态，二硫化碳水冷凝器气体进入二硫化碳盐水冷凝器，进行进一步低温冷却，将液态二硫化碳中硫化氢分离；（5）液态二硫化碳进入精制脱硫塔，气体进入硫化氢水冷和硫化氢盐冷，通过低温冷却后，液态二硫化碳进入蒸馏塔，蒸馏塔将二硫化碳中的不凝性气体蒸出，二硫化碳液体被硫化氢水冷和盐冷低温冷却后进入库区储罐；（6）二硫化碳盐冷中硫化氢气体进入克劳斯硫化氢缓冲罐，再进入克劳斯燃烧炉进行燃烧反应回收硫磺，硫化氢盐冷气体进入水封回收二硫化碳，气体进入克劳斯灼烧炉经灼烧，转化有毒尾气，再采取双钙法脱硫技术生成硫酸钙，从而实现硫的回收和循环利用。...

【技术特征摘要】
1.一种以煤层气为原料合成二硫化碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）固体硫磺通过熔硫槽用蒸汽间接加热为液硫，通过液硫泵将液硫泵入过滤器，经过滤器过滤后得到澄清纯净的液态硫，其含量为99.8%，经硫计量泵加压进入加热反应炉；（2）液硫与煤层气在加热反应炉内反应产生二硫化碳和硫化氢过程气体并通过反应器进一步反应；（3）未反应完的硫磺冷凝为液态，进入捕硫器，捕集后的液态硫经过受硫器进行蒸煮，受硫器蒸煮出来的气态二硫化碳进入捕硫器，液态硫进入闪蒸器，液态硫在液硫闪蒸器内进行进一步蒸煮，气体进入水封回收二硫化碳，液态硫放入熔硫槽；（4）捕硫器过程气进入二硫化碳水冷凝器，气体通过二硫化碳水冷凝器将二硫化碳冷凝为液态，二硫化碳水冷凝器气体进入二硫化碳盐水冷凝器，进行进一步低温冷却，将液态二硫化碳中硫化氢分离；（5）液态二硫化碳进入精制脱硫塔，气体进入硫化氢水冷和硫化氢盐冷，通过低温冷却后，液态二硫化碳进入蒸馏塔，蒸馏塔将二硫化碳中的不凝性气体蒸出，二硫化碳液体被硫化氢水冷和盐冷低温冷却后进入库区储罐；（6）二硫化碳盐冷中硫化氢气体进入克劳斯硫化氢缓冲罐，再进入克劳斯燃烧炉进行燃烧反应回收硫磺，硫化氢盐冷气体进入水封回收二硫化碳，气体进入克劳...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱远斌，郭才才，
申请(专利权)人：阳城县瑞兴化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14