AT236986B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff 
Bekanntlich wird bei neueren Verfahren zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff der zur Reaktion benötigte Schwefel im allgemeinen getrennt vom Reaktionsraum verd ampft bzw. dissoziiert. Diese Verdampfung wird beispielsweise in Retorten mit Einbauten, in Röhrenöfen usw. durchgeführt (z. B. deutsche Auslegeschrift   1074020).   Im letzteren Falle wird mittels einer Pumpe der flüssige Schwefel durch ein Rohrsystem gedrückt. 



   Bekanntlich hat Schwefel die Eigenschaft,   bei höheren   Temperaturen langkettige Fadenmoleküle mit einem Molekulargewicht, das zum Grossteil zwischen 30000 und 300000 liegt, zu bilden, die einen sehr beträchtlichen Viskositätsanstieg bedingen (bis zu etwa 4 Zehnerpotenzen). Die Grösse der Fadenmoleküle befindet sich in Abhängigkeit von der Temperatur im Gleichgewicht, und kann durch plötzliches Abkühlen stabilisiert werden ; man erhält dabei den plastisch-elastischen Schwefel, der in Schwefelkohlenstoff unlöslich ist (X-Schwefel). Oberhalb etwa 1900C sinkt die Viskosität wieder langsam. Die 
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    B.(93 000   cP).

   Dies führt naturgemäss beim Erhitzen des geschmolzenen Schwefels über 1600C (bis zu dieser Temperatur liegt die Viskosität bei etwa   1,     2-1, 50E)   zu grossen Schwierigkeiten. Die Wärmeübergangszahl wird äusserst schlecht, es treten Wärmestauungen auf, welche zu Überhitzungen führen, die sich äusserst ungünstig auswirken, da bei den in Frage kommenden Temperaturen praktisch jedes Material gegen Schwefel stark korrosionsanfällig ist. Das abnormale Viskositätsverhalten des Schwefels bedingt in üblichen Röhrenerhitzern sehr grosse Druckabfälle und starke Schwankungen im Druck. 



   Hohe Drücke sind bei Schwefelverdampfern im allgemeinen unerwünscht, da bei den herrschenden Temperaturen Korrosionen unvermeidlich sind und bei hohen Drücken die Gefahrenmomente durch Korrosionen sehr stark anwachsen. Um die durch hohe Viskositäten unmittelbar bedingten Schwierigkeiten zu beseitigen, wird der Schwefel zum Teil in Kesseln verdampft und erst anschliessend in einem Röhrenofen überhitzt, doch sind derartige Anlagen äusserst unwirtschaftlich. 



   Gemäss vorliegender Erfindung können diese Schwierigkeiten vermieden werden, wenn die zur Überwindung des erwähnten Viskositätsanstieges benötigte Wärmeenergie rasch zugeführt wird, so dass sich der   hohe Viskositätsbereich praktisch überhaupt   nicht ausbilden kann. Hält man den Schwefel bei Temperaturen vorzugsweise zwischen 3500C und knapp unterhalb des Siedepunktes (beim Siedepunkt besteht der Dampf zu etwa   54%   aus S6    Molekülen, 3, 50/0 S2 Molekülen   und Rest    S   Molekülen), so sind in diesem Bereich, wie gefunden wurde, die Viskositäten bereits so niedrig, dass sich gute Wärmeübergangszahlen sowohl für die Erwärmung als auch Verdampfung ergeben und der lukrative Wärmeaustausch möglich ist. 



   Das   erfindungsgemässe   Verfahren besteht darin, dass man den zur Anwendung gelangenden Schwefel zunächst auf eine Temperatur, die unterhalb desjenigen Temperaturbereiches liegt, bei welchem infolge Polymersiation ein steiler Anstieg der Viskosität des geschmolzenen Schwefels erfolgt, vorzugsweise auf eine unterhalb von etwa 1600C liegende Temperatur erhitzt, sodann den in dünnflüssigem Zustand befindlichen geschmolzenen Schwefel einem in einem Röhrensystem im Kreislauf befindlichen, auf eine nahe dem Siedepunkt des Schwefels liegende Temperatur, vorzugsweise auf etwa 400 - 4440C erhitzten Schwefel bei einer solchen Umlauf-Geschwindigkeit zuführt, dass der dabei eintretende Temperaturabfall' ohne nennenswerten Viskositätsanstieg verläuft,   d.

   h.   dass die Temperatur des im Kreislauf befindlichen Schwefels höchstens auf etwa 3600C absinkt, wobei ständig ein Teil des Schwefels aus dem Kreislauf abgezweigt, verdampft, überhitzt und mit kohlenstoffhaltigem Material gegebenenfalls ohne weitere Erhitzung zur Umsetzung gebracht wird. 

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   Es ist bekannt, den zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff erforderlichen Schwefel   durchinberührung-   bringen des geschmolzenen Schwefels mit festen Stoffen unmittelbar zu verdampfen (brit. Patentschrift Nr. 644,   537). Das   erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich gegenüber diesem bekannten Verfahren grundlegend dadurch, dass die Wärmeübertragung durch Inberührungbringen des geschmolzenen Schwefels mit einer Flüssigkeit erfolgt. Da der Wärmeübergang zwischen Flüssigkeiten demjenigen zwischen Stoffen verschiedenen Aggregatzustandes weit überlegen ist, ist das erfindungsgemässe Verfahren wesentlich vorteilhafter als das bekannte Verfahren. 



   Eine Ausführungsform einer zur Durchführung des   erfindungsgemässen   Verfahrens geeigneten Vorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt. 



   In der Zeichnung bedeuten :
1 den Schwefel-Bunker
2 die Schmelzvorrichtung mit   Rührwerk  
3 eine Reinigungseinrichtung
4 die Pumpe zur Zuführung des dünnflüssigen geschmolzenen Schwefels in das Rohrsystem
5 eine Dosiervorrichtung
6   die Pumpe zur Erzielung einer Umwälzung   des   im Tei18desRohrsystemshocherhitzten dünnflüssigen   geschmolzenen Schwefels
7 Bypass mit Drosselventil
8,9, 10 beheizbares Rohrsystem zum Erhitzen und Verdampfen des Schwefels bzw. zum Überhitzen des Schwefeldampfes 
11 ein Reaktionsgefäss. 



   Wird beispielsweise im Teil 8 des Rohrsystem Schwefel pro Zeiteinheit in der ungefähr 9fachen
Vol.-Menge an der Eintrittstelle vorbeigeführt als zugesetzt und hat der umlaufende Schwefel beim Austritt aus dem Röhrenofen 420 C, so ergibt sich durch Eindüsen von auf 1500C gehaltenem geschmolzenen
Schwefel unmittelbar in eine Mischkammer bzw. in die Pumpe 6, eine Mischtemperatur von etwa 3950C in einer Zeitspanne, in welcher das Auftreten höherer Viskositäten vermieden wird. Die Polymerisations- grade bzw. die dadurch bedingten Viskositäten, die den genannten Temperaturen entsprechen, liegen bei etwa 10 und   150E.   



   Durch die Umwälzung des Schwefels mit einer derartigen Geschwindigkeit in dem Teil 8 des Rohrsystems bei den angegebenen Temperaturen wird eine niedrige Viskosität beibehalten, wodurch ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist. Dabei wird die für die Schwefelkohlenstofferzeugung notwendige Schwefelmenge, die durch eine vorzugsweise auf   120-1500C   gekühlte Düse eingespritzt wird, sofort auf eine Temperatur gebracht, die im bereits erwähnten günstigen Temperaturbereich liegt. 



   Auf diese Weise ist es möglich, in einem einzigen Röhrensystem sowohl die Erhitzung des Schwefels als auch die Verdampfung und die Dissoziierung unter verfahrenstechnisch, wirtschaftlich und sicherheitsmässig günstigsten Bedingungen durchzuführen. 



   Für den Bau der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Vorrichtung, insbesondere für die mit Schwefel oder dessen Verbindungen, in Berührung kommenden Teile derselben wird eine Gusseisenlegierung, zweckmässig die in der österr. Patentschrift Nr. 177 797 beschriebene Legierung mit einem Gehalt von 1 bis   zo   Kohlenstoff,   0,     25-7%,   vorzugsweise   1 - 4%Silicium, 2 -16%,   vorzugsweise 8-12% Aluminium und den sonstigen üblichen Begleitelementen des Gusseisens verwendet. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff durch Umsetzung von überhitztem Schwefeldampf mit kohlenstoffhaltigem Material, dadurch gekennzeichnet, dass man den zur Anwendung gelangenden Schwefel zunächst auf eine Temperatur, die unterhalb desjenigen Temperaturbereiches liegt, bei welchem infolge Polymerisation ein steiler Anstieg der Viskosität des geschmolzenen Schwefels'erfolgt, vorzugsweise auf eine unterhalb von etwa 1600C liegende Temperatur erhitzt, sodann den in dünnflüssigem Zustand befindlichen geschmolzenen Schwefel einem in einem Röhrensystem im Kreislauf befindlichen, auf eine nahe dem Siedpunkt des Schwefels liegende Temperatur, vorzugsweise auf etwa 400-444 C erhitzten Schwefel bei einer solchen Umlauf-Geschwindigkeit zuführt,

   dass der dabei eintretende Temperaturabfall ohne nennenswerten Viskositätsanstieg verläuft, d. h. dass die Temperatur des im Kreislauf befindlichen Schwefels höchstens auf etwa 3600C absinkt, wobei ständig ein Teil des Schwefels aus dem Kreislauf abgezweigt, verdampft, überhitzt und mit kohlenstoffhaltigem Material, gegebenenfalls ohne weitere Erhitzung zur Umsetzung gebracht wird. <Desc/Clms Page number 3>

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Schmelzvorrichtung (2) für Schwefel besteht, die über eine Reinigungseinrichtung (3), eine Pumpe (4) und eine Dosierung (5) mit einem beheizten Rohrsystem (8,9, 10) in Verbindung steht, wobei Teil (8) des Rohrsystems durch eine Pumpe (6) und Bypass (7) zur Erzielung einer Umwälzung versehen ist, die zur raschen Erhitzung des zugeführten Schwefels dient, während die folgenden Teile (9,10) des Rohrsystems, die zum Verdampfen des Schwefels und zur Überhitzung des Schwefeldampfes bestimmt sind, mit einem Reaktionsgefäss (11) in Verbindung stehen.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Schwefel, Schwefelwasserstoff, Schwefelkohlenstoff oder andern Schwefelverbindungen in Berührung kommenden Teile derselben aus einer Gusseisenlegierung, vorzugsweise einer solchen mit einem Gehalt von l bis 4% Kohlenstoff, 0, 25 - 7% vorzugsweise 1 - 4% Silicium, 2 - 160/0 vorzugsweise 8 - 120/0 Aluminium und den sonstigen üblichen Begleitelementen des Gusseisens bestehen.