CN105129799A - 甲烷法二硫化碳生产过程中产物二硫化碳的精制提纯 - Google Patents
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Abstract
本发明所涉及一种将甲烷法二硫化碳生产工艺中的产物二硫化碳精制提纯的方法，将脱除硫化氢后的合格品二硫化碳通过精品二硫化碳精制塔进一步精制提纯：产物二硫化碳先进入精品二硫化碳再沸器，进行加热，气相部分进入精品二硫化碳精制塔，与来自塔顶冷凝器冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分经塔顶溢流口流出后经过冷凝后得到精制品二硫化碳。
Description
技术领域
本发明涉及一种将甲烷法二硫化碳生产过程中产物二硫化碳的精制提纯的方法。
背景技术
二硫化碳是一种重要的化工原材料，广泛应用于黏胶纤维、农药、选矿药剂等行业。目前国内生产二硫化碳的方法依据所用原料不同，分为甲烷法、焦碳法两种，其中应用最广泛的生产方法为甲烷法，具体的反应方程式如下：
CH4+4S→CS2+2H2S
甲烷法是目前比较成熟并且应用比较广泛的生产二硫化碳的方法，其主要工艺过程为：使用以甲烷为主要成分的天然气与硫磺反应，得到含二硫化碳和硫化氢的混合物料，该混合物料经分离后得到二硫化碳产品。为了提高二硫化碳的产品纯度，达到优等品的标准，还需要对二硫化碳产品进行精制提纯。
现有技术针对上述二硫化碳生产工艺中对产物二硫化碳精制提纯的研究较少，有的仅仅提到可以采用精馏等方式进行提纯，但是对具体工艺步骤没有涉及。精馏是一类常规的分离操作，待分离体系的成分或者组分的含量发生变化时，都要重新对精馏操作的工艺条件进行设置，否则无法达到最佳的分离效果。而这些参数的设置虽然可以参考化工原理等工具书的指导，但是在实际操作过程中，由于待分离体系的成分过于复杂，特别是一些反应产物，其中一些组分很可能都不能完全确定，就更谈不上根据组分的气液平衡常数和浓度来计算精馏操作的工艺参数了；而且实际的操作过程也与理想条件想去甚远，有的组分浓度过高、有的体系高温高压，这些影响都让理论计算在精馏参数的设计中仅能作为一种参考，最佳条件的获得更多的需要依靠大量的实验、艰苦的摸索和创造性的思维。因此，现有技术中的这类文献对于实际的二硫化碳提纯过程指导意义很小。
有文献通过化学萃取的方式来提纯二硫化碳。例如CN102241398A公开的二硫化碳提纯方法，该方法主要是分离二硫化碳中含有的苯，并将二硫化碳应用在环保检测中，此专利属于在实验室进行的简单分离，与工业分离有明显差距。
针对现有技术的缺陷，本发明提出了一个全新的、在甲烷法二硫化碳生产过程中产物二硫化碳的精制提纯的方法，采取先气化、再精馏、最后经过三级冷凝，除去微量的硫化氢，最后得到二硫化碳精制品的新工艺。该工艺设备结构简单，操作方便，无三废产生，杜绝了环境污染。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种甲烷法二硫化碳生产过程中产物二硫化碳的精制提纯方法。
以甲烷和乙烷为主要成分的天然气和硫磺在二硫化碳合成装置中生成二硫化碳，同时副产硫化氢，经过脱硫脱硫化氢后得到二硫化碳产品。
本发明的精制提纯方法采用先气化、在精馏、最后经过三级冷凝、最后得到精制品的新工艺。
本发明具体的工艺步骤为：液相产物二硫化碳依靠系统压力进入精品二硫化碳再沸器进行加热，气相部分进入精品二硫化碳精制塔，与来自塔顶冷凝器冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分，在塔顶流出，经过三级冷却后，最终得到高纯度二硫化碳。
本发明的第二个目的是为上述二硫化碳生产工艺中产物二硫化碳的精制提纯方法提供优选的操作条件，以进一步优化二硫化碳的提纯效果，提高工艺的稳定性。
本发明中，精品二硫化碳再沸器的温度一般为80℃～90℃，优选83℃～90℃，更优选85℃～90℃。从精品二硫化碳再沸器产出的气相产物进入精品二硫化碳精制塔。
本发明中，精品二硫化碳精制塔的操作压力为0.2～0.26Mpa(G)，气相部分通过塔体填料层与来自塔顶冷凝器冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分在精品二硫化碳精制塔塔顶流出，流出温度控制在85℃～90℃，本发明中的(G)指表压。
本发明中，精品二硫化碳精制塔塔顶馏出物经三级冷却，温度分别控制在30℃～60℃，20℃～40℃，20℃～28℃。
本发明使用的精品二硫化碳精制塔是一个带有两个填料床的填料塔，塔顶有精品二硫化碳冷凝器，塔底有精品二硫化碳再沸器，液相进料送入塔底再沸器。对塔里的回流控制通过调节循环水到精品二硫化碳冷凝器的大小来实现。
本发明中精品二硫化碳精制塔塔顶冷凝温度控制在85℃～90℃，塔的压力控制0.2～0.26Mpa(G)，(G)指表压。
精品二硫化碳精制塔塔顶得到的高纯度二硫化碳的馏出率≥97.5％，达到优等品标准。
相对于现有技术，本发明主要具有以下优势：
1.提出了全新的甲烷法二硫化碳生产工艺中的产物二硫化碳精制提纯方法，本发明采用精馏方法，利于脱除二硫化碳中微量硫和硫化氢。
2.采用精馏方法，操作平稳。
3.精馏操作采用DCS系统控制，自动化水平高，增加安全性。
4.精馏流程短，投资少，操作简单。
5.工艺过程无废水排放，清洁环保。
附图说明：
图1是本发明二硫化碳合成及二硫化碳精制提纯的流程示意图
图2是本发明二硫化碳精制提纯的工艺流程图
其中，A-401-硫化氢蒸馏塔；A-801-精品二硫化碳精制塔；H-801-精品二硫化碳再沸器；H-802-精品二硫化碳冷凝器。
技术方案
如图所示以甲烷为主要成分的天然气与硫磺反应，得到含二硫化碳和硫化氢的混合物料，将该混合物料送入硫化氢蒸馏塔A-401初步分离，塔底液相馏出物中含有微量的硫化氢，利用压差，产物二硫化碳先进入精品二硫化碳再沸器H-801，进行加热，气相部分进入精品二硫化碳精制塔A-801，与来自塔顶冷凝器H-802冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分，在塔顶流出，经过三级冷却后，最终得到高纯度二硫化碳，进入精制品储罐进行存储。
精品二硫化碳精制塔A-801采用两个填料床的填料塔结构，填料采用不规则填料如拉西环、鲍尔环，其规格为Ф16-Ф50，填料高度6米。
在正常操作过程中，精品二硫化碳精制塔的压力控制0.2～0.26Mpa(G)，(G)指表压，塔底温度保持在85℃～90℃，塔顶温度保持在85℃～90℃，回流比R为0.5-1。
本发明主要具有以下优势：
1、精品二硫化碳精制塔采用以两个填料床的填料塔，具有处理量大、操作负荷波动范围宽、不易堵塞等特点，适用于大规模、连续化生产。
2、采用本发明提供的精制提纯装置物料传质、分离效果好，可有效减少二硫化碳中不挥发物含量，提高产品质量，满足不同用户需求。
3、采用本发明提供的精制提纯装置结构简单、造价低、投资小。
具体实施方式
以甲烷和乙烷为主要成分的天然气与硫磺反应得到的生成物先经脱硫处理，然后将除去硫磺后的混合物料通入硫化氢蒸馏塔A-401，进行二硫化碳和硫化氢的初步分离，塔底馏出物为二硫化碳，含有微量的硫化氢。
参阅图1所示，从硫化氢蒸馏塔A-401塔底得到的液相产物进入精品二硫化碳再沸器H-801，进行加热，气相部分进入精品二硫化碳精制塔A-801，与来自塔顶精品二硫化碳冷凝器H-802冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分在塔顶溢流口流出，经过三级冷却后，最终得到高纯度二硫化碳，进入精制品储罐进行存储。
在精品二硫化碳精制塔A-801中实现二硫化碳的精制提纯，A-801是一个带有两个填料床的填料塔。液体给料送入塔底精品二硫化碳再沸器H-801，A-801带有一个内部冷凝器H-802和一个再沸器H-801，对塔里的回流控制通过调节循环水到冷凝器H-802的大小来实现。
从再沸器H-801到塔里A-801的热负荷调节是通过改变送到再沸器H-801的蒸汽量来实现，一个用于测量塔底温度的温度显示控制器作为调节热负荷的监控参数，塔顶A-801产生的高纯度二硫化碳输送到精制品储罐。
Claims (7)
1.一种甲烷法二硫化碳生产过程中产物二硫化碳的精制提纯，以主要成分为甲烷和乙烷的天然气和硫磺为原料在二硫化碳合成装置中合成二硫化碳，同时副产硫化氢，反应生成的混合物经过脱硫处理，得到含二硫化碳和硫化氢的混合物料，其特征在于先将该混合物料送入硫化氢蒸馏塔初步分离，然后再对硫化氢蒸馏塔塔底的液相馏出物进行提纯，并且该提纯过程主要包括如下步骤：产物二硫化碳先进入精品二硫化碳再沸器，进行加热，气相部分进入精品二硫化碳精制塔，与来自塔顶冷凝器冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分，在塔顶流出，经过三级冷却后，最终得到高纯度二硫化碳，进入精制品储罐进行存储。
2.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于：硫化氢蒸馏塔塔底的液相产物二硫化碳依靠系统压力进入精品二硫化碳再沸器进行加热，气相部分进入精品二硫化碳精制塔，与来自塔顶冷凝器冷凝下来二硫化碳液体进行传质、传热，传质、传热后液相部分，在塔顶流出，经过三级冷却后，最终得到高纯度二硫化碳，靠压力进入精制品储罐进行存储。
3.如权利要求1或2所述的提纯方法，其特征在于：精品二硫化碳再沸器的温度一般为80℃～90℃，优选83℃～90℃，更优选85℃～90℃。
4.如权利要求1-3所述的提纯方法，其特征在于：精品二硫化碳精制塔塔顶温度为85℃～90℃。
5.如权利要求1-4所述的提纯方法，其特征在于：精品二硫化碳精制塔塔顶馏出物经三级冷却，温度分别控制在30℃～60℃，20℃～40℃，20℃～28℃。
6.如权利要求1-5所述的提纯方法，其特征在于：精品二硫化碳精制塔塔顶压力为0.2Mpa～0.26Mpa(G)，(G)指表压。
7.一种甲烷法二硫化碳生产过程中产物二硫化碳的精制提纯，主要包括如下步骤：以主要成分为甲烷和乙烷的天然气和硫磺为原料在二硫化碳合成装置中合成二硫化碳，同时副产硫化氢，反应生成的混合物经过脱硫处理，得到含二硫化碳和硫化氢的混合物料，再将该混合物料送入硫化氢蒸馏塔将二硫化碳和硫化氢初步分离，然后按照权利要求1-5所述的二硫化碳精制提纯方法对二硫化碳进行精制提纯，其特征在于精品二硫化碳再沸器底部未被利用的二硫化碳气态送入闪蒸后二硫化碳接收罐，二硫化碳被冷凝送至脱硫塔循环利用；精制提纯后的二硫化碳经三级冷凝送入精制品储罐，化验合格后装车。
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