CN110743189A - 一种节能型二硫化碳精馏工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型二硫化碳精馏工艺，涉及二硫化碳的精馏领域，将二硫化碳精馏塔分为若干压力不同的精馏塔，利用压力较高的精馏塔塔顶产出的二硫化碳蒸汽，作为压力较低的精馏塔再沸器的加热介质，通过不同压力的精馏塔之间的热量耦合，逐级利用热能，节省大量的加热用水蒸汽和冷却用循环水，从而达到节能的目的，其加热蒸汽和循环冷却水消耗量可以达到常规精馏工艺的1/2到1/3甚至更低，最终达到的节能程度由二硫化碳二次蒸汽再利用次数决定。本发明所提供的节能型二硫化碳精馏工艺，解决了现有的二硫化碳精馏工艺中能耗较高的问题，也使热量得到了综合利用。

Description

一种节能型二硫化碳精馏工艺
技术领域
本发明涉及二硫化碳的精馏领域，具体为一种节能型二硫化碳精馏工艺。
背景技术
粗品二硫化碳中含有硫化氢和硫磺等杂质，除去粗品二硫化碳中杂质得到工业二硫化碳成品最简便的方法是精馏。目前国内的二硫化碳精馏技术，是基于《二硫化碳生产》（周之江编著，1964年）发展衍生而来，小规模生产采用单塔双套管精馏塔，大规模生产则采用脱硫化氢和脱硫磺分开的双塔精馏，有的厂家为达到提高成品质量，将脱硫塔冷凝器出料再精馏一次，即采用三塔精馏。这些精馏均属于传统二硫化碳精馏，其特点就是只为达到工艺目的，较少考虑到节能。二硫化碳的传统精馏工艺已经相当成熟，但是其热量却未能综合利用，传统方法精馏系统每个塔都有蒸汽加热的再沸器或夹套，每个塔顶出气都有循环水冷却的冷凝器，蒸汽和循环冷却水消耗量大，能耗水平一直较高。因此需要一种可以减少能耗的精馏工艺以达到节能的目的。
发明内容
本发明为了解决现有的二硫化碳精馏工艺中能耗较高的问题，提供了一种节能型二硫化碳精馏工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种节能型二硫化碳精馏工艺，所述工艺通过N台精馏塔来实现，N≥2，所述N台精馏塔内的压力各不相同，从精馏塔N到精馏塔Ⅰ，压力依次减小，每台精馏塔的下部都连接有对应的附属再沸器，工艺包括如下步骤：
①原料二硫化碳由精馏塔原料泵送入精馏塔Ⅰ上部，在下流过程中精馏除去其中的硫化氢，精馏塔Ⅰ的上升二硫化碳蒸汽由底部附属的再沸器Ⅰ提供，精馏塔Ⅰ顶部出气经回流冷凝器冷凝后，二硫化碳液体全部回流，硫化氢气体则送至后续硫化氢处理工序；
②精馏塔Ⅰ底部的二硫化碳液体由中间泵送入精馏塔N下部，精馏塔N附属的再沸器N用一次蒸汽间接加热二硫化碳液体，部分气化为二硫化碳二次蒸汽，二硫化碳二次蒸汽经精馏塔N内上升至塔顶引出至再沸器N-1一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，冷却后送入成品缓冲罐，未冷却的另一部分二硫化碳液体用回流泵分别送入精馏塔N-1和精馏塔N上部作为回流；
③精馏塔N底部液体经减压送入精馏塔N-1下部，在精馏塔N-1附属的再沸器N-1中用二硫化碳二次蒸汽间接加热，使部分气化为二硫化碳三次蒸汽，二硫化碳三次蒸汽经精馏塔N-1 内上升至塔顶引出至再沸器N-2一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，冷却后送入成品缓冲罐；
④依次类推，相同步骤，直到二硫化碳N次蒸汽到达精馏塔Ⅰ附属的再沸器Ⅰ。
本发明所提供的一种节能型二硫化碳精馏工艺，原理在于将二硫化碳精馏塔分为若干压力不同的精馏塔，利用压力较高的精馏塔塔顶产出的二硫化碳蒸汽，作为压力较低的精馏塔再沸器的加热介质，逐级利用热能，节省大量的加热用水蒸汽和冷却用循环水，从而达到节能的目的，其加热蒸汽和循环冷却水消耗量可以达到常规精馏工艺的1/2到1/3甚至更低，最终达到的节能程度由二硫化碳二次蒸汽再利用次数决定。
优选的，压力最高的精馏塔N的一次蒸汽加热介质采用但不限于热水、水蒸汽及导热油。
优选的，所有再沸器流出的高温二硫化碳液体冷却方式采用循环水冷却、与原料换热或水冷和换热的组合方式。
优选的，所有精馏塔的操作压力范围为常压至1.6MPa。
优选的，所述精馏塔的数量N为2~5。
进一步的，所述精馏塔的再沸器采用但不限于釜式、热虹吸式、夹套式、内置式的间接加热再沸器中的任意一种。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种节能型二硫化碳精馏工艺，可以采用两个精馏塔、三个精馏塔、四个精馏塔直至更多的精馏塔实现热量耦合，其产品质量不受精馏塔数量的影响；而且与精馏塔形式和再沸器、换热器、冷凝器形式无关，便于现有装置进行改造升级；本发明解决了现有的二硫化碳精馏工艺中能耗较高的问题，逐级利用热能，节省大量的加热用水蒸汽和冷却用循环水，从而达到节能的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图中标记如下：1-精馏塔Ⅰ，2-精馏塔Ⅱ，3-精馏塔Ⅲ，4-再沸器Ⅰ，5-再沸器Ⅱ，6-再沸器Ⅲ，7-回流冷凝器，8-精馏塔原料泵，9-中间泵，10-回流泵，11-成品二硫化碳水冷器Ⅰ，12-成品二硫化碳水冷器Ⅱ，13-成品二硫化碳和原料二硫化碳换热器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种节能型二硫化碳精馏工艺，所述工艺通过N台精馏塔来实现，N≥2，所述N台精馏塔内的压力各不相同，从精馏塔N到精馏塔Ⅰ，压力依次减小，每台精馏塔的下部都连接有对应的附属再沸器，工艺包括如下步骤：
①原料二硫化碳由精馏塔原料泵送入精馏塔Ⅰ上部，在下流过程中精馏除去其中的硫化氢，精馏塔Ⅰ的上升二硫化碳蒸汽由底部附属的再沸器Ⅰ提供，精馏塔Ⅰ顶部出气经回流冷凝器冷凝后，二硫化碳液体全部回流，硫化氢气体则送至后续硫化氢处理工序；
②精馏塔Ⅰ底部的二硫化碳液体由中间泵送入精馏塔N下部，精馏塔N附属的再沸器N用一次蒸汽间接加热二硫化碳液体，部分气化为二硫化碳二次蒸汽，二硫化碳二次蒸汽经精馏塔N内上升至塔顶引出至再沸器N-1一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，冷却后送入成品缓冲罐，未冷却的另一部分二硫化碳液体用回流泵分别送入精馏塔N-1和精馏塔N上部作为回流；
③精馏塔N底部液体经减压送入精馏塔N-1下部，在精馏塔N-1附属的再沸器N-1中用二硫化碳二次蒸汽间接加热，使部分气化为二硫化碳三次蒸汽，二硫化碳三次蒸汽经精馏塔N-1 内上升至塔顶引出至再沸器N-2一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，冷却后送入成品缓冲罐；
④依次类推，相同步骤，直到二硫化碳N次蒸汽到达精馏塔Ⅰ附属的再沸器Ⅰ。
两个实施例中，精馏塔的数量均为N=3；所述精馏塔的再沸器采用但不限于釜式、热虹吸式、夹套式、内置式的间接加热再沸器中的任意一种。
实施例1
一种节能型二硫化碳精馏工艺，通过图1所示的装置来实现，包括精馏塔Ⅰ1、精馏塔Ⅱ2及精馏塔Ⅲ3，每个精馏塔的下部都连接有对应的附属再沸器，精馏塔Ⅲ3内的压力＞精馏塔Ⅱ2内的压力＞精馏塔Ⅰ1内的压力，精馏塔Ⅰ1的原料进口与精馏塔原料泵8的出口连接，同时还与回流冷凝器7的回流液出口连接，精馏塔Ⅰ1的顶部与回流冷凝器7的下部连接，精馏塔Ⅰ1底部与其附属的再沸器Ⅰ4连接；精馏塔Ⅱ2下部与附属的再沸器Ⅱ5连接；精馏塔Ⅰ1的底部的二硫化碳液体出口通过中间泵9与精馏塔Ⅲ3下部液相进口连接，精馏塔Ⅲ3下部与附属的再沸器Ⅲ6连接，精馏塔Ⅲ3顶部的蒸汽出口与再沸器Ⅱ5连接；再沸器Ⅱ5的下部通过回流泵10分别与精馏塔Ⅱ2及精馏塔Ⅲ3的进口连接，精馏塔Ⅲ3底部的液体出口与精馏塔Ⅱ2下部的液体进口连接；精馏塔Ⅱ2顶部的蒸汽出口与再沸器Ⅰ4连接，精馏塔Ⅱ2底部与分硫器连接。
在本实施例中，一次蒸汽加热介质采用水蒸气；再沸器Ⅱ5以及再沸器Ⅰ4的液体出口均与成品二硫化碳和原料二硫化碳换热器13连接；再沸器采用釜式间接加热再沸器中。
本实施例的节能型二硫化碳精馏工艺，包括如下步骤：
①原料二硫化碳由精馏塔原料泵8送入精馏塔Ⅰ1上部，在下流过程中精馏除去其中的硫化氢，精馏塔Ⅰ1的上升二硫化碳蒸汽由底部附属的再沸器Ⅰ4提供，精馏塔Ⅰ1顶部出气经回流冷凝器7冷凝后，二硫化碳液体全部回流，硫化氢气体则送至后续硫化氢处理工序；
②精馏塔Ⅰ1底部的二硫化碳液体由中间泵9送入精馏塔Ⅲ3下部，精馏塔Ⅲ3附属的再沸器Ⅲ6用一次蒸汽间接加热二硫化碳液体，部分气化为二硫化碳二次蒸汽，二硫化碳二次蒸汽经精馏塔Ⅲ3 内上升至塔顶引出至再沸器Ⅱ5一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，经过成品二硫化碳和原料二硫化碳换热器13冷却后送入成品缓冲罐，未冷却的另一部分二硫化碳液体用回流泵10分别送入精馏塔Ⅱ2和精馏塔Ⅲ3 上部液体分布器作为回流；
③精馏塔Ⅲ3底部液体经减压送入精馏塔Ⅱ2下部，在精馏塔Ⅱ2附属的再沸器Ⅱ5中用二硫化碳二次蒸汽间接加热，使部分气化为二硫化碳三次蒸汽，二硫化碳三次蒸汽经精馏塔Ⅱ2 内上升至塔顶引出至再沸器Ⅰ4一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，经过成品二硫化碳和原料二硫化碳换热器13冷却后送入成品缓冲罐；
④精馏塔Ⅱ2底部含硫残液经减压后送入分硫器处理。
实施例2
一种节能型二硫化碳精馏工艺，通过图2所示的装置来实现，包括精馏塔Ⅰ1、精馏塔Ⅱ2及精馏塔Ⅲ3，每个精馏塔的下部都连接有对应的附属再沸器，精馏塔Ⅲ3内的压力＞精馏塔Ⅱ2内的压力＞精馏塔Ⅰ1内的压力，精馏塔Ⅰ1的原料进口与精馏塔原料泵8的出口连接，同时还与回流冷凝器7的回流液出口连接，精馏塔Ⅰ1的顶部与回流冷凝器7的下部连接，精馏塔Ⅰ1底部与其附属的再沸器Ⅰ4连接；精馏塔Ⅱ2下部与附属的再沸器Ⅱ5连接；精馏塔Ⅰ1的底部的二硫化碳液体出口通过中间泵9与精馏塔Ⅲ3下部液相进口连接，精馏塔Ⅲ3下部与附属的再沸器Ⅲ6连接，精馏塔Ⅲ3顶部的蒸汽出口与再沸器Ⅱ5连接；再沸器Ⅱ5的下部通过回流泵10分别与精馏塔Ⅱ2及精馏塔Ⅲ3的进口连接，精馏塔Ⅲ3底部的液体出口与精馏塔Ⅱ2下部的液体进口连接；精馏塔Ⅱ2顶部的蒸汽出口与再沸器Ⅰ4连接，精馏塔Ⅱ2底部与分硫器连接。
在本实施例中，一次蒸汽加热介质采用水蒸气；再沸器Ⅰ4的液体出口与成品二硫化碳水冷器Ⅰ11连接，再沸器Ⅱ5的液体出口与成品二硫化碳水冷器Ⅱ12连接，成品二硫化碳水冷器Ⅰ11与成品二硫化碳水冷器Ⅱ12再与缓冲罐连接；再沸器采用热虹吸式间接加热再沸器。
本实施例的节能型二硫化碳精馏工艺，包括如下步骤：
①原料二硫化碳由精馏塔原料泵8送入精馏塔Ⅰ1上部，在下流过程中精馏除去其中的硫化氢，精馏塔Ⅰ1的上升二硫化碳蒸汽由底部附属的再沸器Ⅰ4提供，精馏塔Ⅰ1顶部出气经回流冷凝器7冷凝后，二硫化碳液体全部回流，硫化氢气体则送至后续硫化氢处理工序；
②精馏塔Ⅰ1底部的二硫化碳液体由中间泵9送入精馏塔Ⅲ3下部，精馏塔Ⅲ3附属的再沸器Ⅲ6用一次蒸汽间接加热二硫化碳液体，部分气化为二硫化碳二次蒸汽，二硫化碳二次蒸汽经精馏塔Ⅲ3 内上升至塔顶引出至再沸器Ⅱ5一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，经过成品二硫化碳水冷器Ⅱ12冷却后送入成品缓冲罐，未冷却的另一部分二硫化碳液体用回流泵10分别送入精馏塔Ⅱ2和精馏塔Ⅲ3 上部液体分布器作为回流；
③精馏塔Ⅲ3底部液体经减压送入精馏塔Ⅱ2下部，在精馏塔Ⅱ2附属的再沸器Ⅱ5中用二硫化碳二次蒸汽间接加热，使部分气化为二硫化碳三次蒸汽，二硫化碳三次蒸汽经精馏塔Ⅱ2 内上升至塔顶引出至再沸器Ⅰ4一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，经过成品二硫化碳水冷器Ⅰ11冷却后送入成品缓冲罐；
④精馏塔Ⅱ2底部含硫残液经减压后送入分硫器处理。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种节能型二硫化碳精馏工艺，其特征在于：所述工艺通过N台精馏塔来实现，N≥2，所述N台精馏塔内的压力各不相同，从精馏塔N到精馏塔Ⅰ，压力依次减小，每台精馏塔的下部都连接有对应的附属再沸器，工艺包括如下步骤：
①原料二硫化碳由精馏塔原料泵送入精馏塔Ⅰ上部，在下流过程中精馏除去其中的硫化氢，精馏塔Ⅰ的上升二硫化碳蒸汽由底部附属的再沸器Ⅰ提供，精馏塔Ⅰ顶部出气经回流冷凝器冷凝后，二硫化碳液体全部回流，硫化氢气体则送至后续硫化氢处理工序；
②精馏塔Ⅰ底部的二硫化碳液体由中间泵送入精馏塔N下部，精馏塔N附属的再沸器N用一次蒸汽间接加热二硫化碳液体，部分气化为二硫化碳二次蒸汽，二硫化碳二次蒸汽经精馏塔N内上升至塔顶引出至再沸器N-1一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，冷却后送入成品缓冲罐，未冷却的另一部分二硫化碳液体用回流泵分别送入精馏塔N-1和精馏塔N上部作为回流；
③精馏塔N底部液体经减压送入精馏塔N-1下部，在精馏塔N-1附属的再沸器N-1中用二硫化碳二次蒸汽间接加热，使部分气化为二硫化碳三次蒸汽，二硫化碳三次蒸汽经精馏塔N-1 内上升至塔顶引出至再沸器N-2一侧作为热源，一部分冷凝的液体二硫化碳温度高于常温，冷却后送入成品缓冲罐；
④依次类推，相同步骤，直到二硫化碳N次蒸汽到达精馏塔Ⅰ附属的再沸器Ⅰ。
2.根据权利要求1所述的一种节能型二硫化碳精馏工艺，其特征在于：压力最高的精馏塔N的一次蒸汽加热介质采用但不限于热水、水蒸汽及导热油。
3.根据权利要求1所述的一种节能型二硫化碳精馏工艺，其特征在于：所有再沸器流出的高温二硫化碳液体冷却方式采用循环水冷却、与原料换热或水冷和换热的组合方式。
4.根据权利要求1所述的一种节能型二硫化碳精馏工艺，其特征在于：所有精馏塔的操作压力范围为常压至1.6MPa。
5.根据权利要求1所述的一种节能型二硫化碳精馏工艺，其特征在于：所述精馏塔的数量N为2~5。
6.根据权利要求1所述的一种节能型二硫化碳精馏工艺，其特征在于：所述精馏塔的再沸器采用但不限于釜式、热虹吸式、夹套式、内置式的间接加热再沸器中的任意一种。
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