CN1220626C - 利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，它包括选取甲烷和乙烷的摩尔含量为97%以上的混合气，按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1∶2-6的原料配比进行配料；将配料在反应炉内预热至300-500℃后，在表压压力为2-13Kg/cm²条件下，将甲烷和乙烷混合的天然气与液体硫磺进行混合，温度控制在500-750℃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1.5-5秒；将反应生成的气体再经过硫分离和精馏，分别得到纯净的二硫化碳及硫化氢。具有延长生产周期，减少维修时间和降低产品成本的效果。

Description

利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法

技术领域

本发明是提供一种利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，使用含有97％(摩尔比)以上的甲烷和乙烷的混合的天然气及硫磺为原料，在适宜的温度和表压压力条件作用下，反应生成的气体，经冷却得到的混溶的液体，经精馏分离后制得二硫化碳及硫化氢的工艺。

本发明的制造方法采用甲烷和乙烷混合气为原料，延长生产周期，减少维修时间，对降低产品成本，资源的综合利用，减少环境污染具有重大的社会效果和经济效果。

背景技术

众所周知，目前制备二硫化碳的方法大体分为两种，早期是以木炭和硫磺反应制得；另一种是使用纯度大于96％的甲烷与硫磺反应制备二硫化碳。例如美国FMC公司是用96.7％以上的甲烷与硫磺反应制备二硫化碳，美国专利3876753号、4057163号及《chemicaltechnology》(第四卷376-380页)，所公开的二硫化碳的制备方法都是采用纯度大于96％的甲烷为原料与硫磺反应制备二硫化碳。其主要缺陷在于：

1、纯度大于96％的甲烷，天然的原料根本无法满足其需要，必须经过净化，而且过程十分复杂，必须增加原料净化装置，不仅增加了工艺步骤，而且加大了设备投资和生产成本；

2、纯度大于96％的甲烷，其中不可避免的还含有大于三个碳的高碳烃类，高碳烃类在制备二硫化碳的反应过程中，在与硫磺进行反应时就发生了积碳结焦现象，大量的积碳、结焦碳聚集在反应炉的炉管内壁，造成反应炉管壁厚度增加，传热困难，因此反应不稳定，且不易控制，必须停产清除结碳沉积，造成生产周期较短，生产效率较低。

发明内容

本发明人经过长期地开发研究和实践，创造出本发明的技术方案。

本发明的目的是提供一种利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，通过使用含有97％(摩尔比)以上的甲烷和乙烷的混合气及硫磺为原料，在适宜的温度和表压压力条件下反应生成的气体，经冷却得到混溶的液体，经精馏分离后制得二硫化碳及硫化氢的工艺，克服现有技术的弊端，达到延长生产周期、降低产品成本、减少维修时间和提高生产效率的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，其特征是：它包括如下步骤：

(1)选料：

选取甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上的混合的天然气和硫磺原料；

(2)配料：

按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1∶2-6的原料配比进行配料；

(3)预热：

将所述配料在反应炉内预热至300-500℃；

(4)混合反应：在表压压力为2-13Kg/cm²条件下，将混合气原料与液体硫磺进行混合，控制温度在500-750℃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1.5-5秒；

(5)硫分离：

将反应生成的气体经过硫分离，去除过量的硫；

(6)精馏和分别收集产物：

经过精馏，分别收集纯净的二硫化碳及硫化氢产物。

该混合气原料中的甲烷和乙烷的含量为任意的配比。该混合气原料是直接将天然气导入精馏塔中，提取其中甲烷和乙烷的馏份。该混合气原料是人工配制而成，其中的甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上。该原料配比中的硫磺的摩尔比为过量5-20％。

本发明的主要优点是：

1、本发明的原料是使用含有97％(摩尔含量)以上的甲烷和乙烷的混合气为原料，比使用纯度大于96％的甲烷为原料，降低了原料要求，极大地降低原料成本；

2、本发明使用含有97％(摩尔含量)以上的甲烷和乙烷的混合气为原料，减少其中含有大于三个碳的高碳烃类的含量，极大地减少反应炉的炉管结碳，使传热顺畅，使生产过程更容易控制，大大提高了工业化生产的安全性，而且延长了生产周期，降低了生产成本，这样就为二硫化碳制备提供了一种更经济、更安全的制造工艺。

下面结合较佳实施例进一步说明。

附图说明

图1是本发明的制造流程示意图。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，包括如下步骤：

(1)选料：

选取甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上的混合的天然气和硫磺原料；

(2)配料：

按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1∶2-6的原料配比进行配料，其中的硫磺的摩尔比为过量5-20％；

(3)预热：

将所述配料在反应炉内预热至300-500℃；

(4)混合反应：在表压压力为2-13Kg/cm²条件下，将混合气原料与液体硫磺进行混合，控制温度在500-750℃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1.5-5秒，增加了反应时间，得到较大的反应转化率；

(5)硫分离：

将反应生成的气体经过硫分离，去除过量的硫；

(6)精馏和分别收集产物：

经过精馏，分别收集纯净的二氧化硫及硫化氢产物。

由于其中的硫分离和精馏技术为本领域熟知的技术，故不详述。

实验证明：本发明使用的混合气原料中的甲烷和乙烷含量为任意的配比，就是说其中的甲烷和乙烷各自的含量对于本发明没有影响。混合气原料中的甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上的原料取得，最方便和廉价的方法是将天然气导入精馏塔中，提取其中甲烷和乙烷的馏份，要求其中甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上；实际上，有的天然气中的甲烷和乙烷的摩尔含量已经达到97％以上，可以不需精馏，直接使用，极大地降低生产成本，具有廉价和方便的优点。

当然，其中不可避免的含有少量的三个碳以上的高碳成分，他们是：丙烷、丁烷、戊烷、己烷或庚烷，由于不同地区的天然气的成份存在差异，如果提取的甲烷和乙烷的馏分中的甲烷和乙烷的摩尔含量低于97％，可以通过人工配制的方法进行调节，使其中的甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上。由于精馏技术为本领域熟知的技术，故本发明不详述。

通过大量的实验研究证明：混合气原料中的高碳组分的含量对生产设备炉管内积碳结焦造成很大的影响。其中的含有三个碳以上的高碳成分的含量越低，其在炉管内积碳结焦厚度越少，以下通过具体实验例进行说明：

1、当使用高碳组分大于4％的甲烷和乙烷混合气时，在一个月内炉管内积碳结焦厚度即可达到20-30mm，这时反应温度已经很难控制，必须停车进行检修，除去积碳结焦后方可进行生产，生产周期为一个月；

2、使用高碳组分为3-4％的甲烷和乙烷混合气时，在3个月内炉管内积碳结焦厚度即可达到10-15mm。也必须停车进行检修，除去积碳结焦后方可进行生产，生产周期为3个月；

3、使用高碳组分为2-3％的甲烷和乙烷混合气时，在一年内炉管内积碳结焦厚度能达到5-15mm，需要停车进行检修，除去积碳结焦后方可进行生产，生产周期为一年；

4、使用高碳组分为2％以下的甲烷和乙烷混合气时，连续使用一年，炉管内积碳结焦现象基本没有(在1mm以下)，仍可以继续使用，生产周期为一年以上。

由上述实验可以说明，本发明的方法使用甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上混合气，可以极大地减少炉管内积碳结焦弊端，使传热顺畅，使生产过程更容易控制，大大提高了工业化生产的安全性，而且降低了生产成本，这样就为二硫化碳制备提供了一种更经济、更安全的制造工艺。

Claims (4)

1.一种利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，其特征是：它包括如下步骤：

(1)选料：选取甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上的混合的天然气和硫磺原料，

(2)配料：按照该混合气中的碳与硫磺的摩尔比为1∶2-6的原料配比进行配料；

(3)预热：将所述配料在反应炉内预热至300-500℃；

(4)混合反应：在压力为2-13Kg/cm²条件下，将混合气原料与液体硫磺进行混合，控制温度在500-750℃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1.5-5秒；

(5)硫分离：将反应生成的气体经过硫分离，去除过量的硫；

(6)精馏和分别收集产物，分别收集纯净的二硫化碳及硫化氢产物。

2.根据权利要求1所述的利用甲烷和乙烷混合的天然气制造二硫化碳及硫化氢的方法，其特征是：该混合气原料是直接将天然气导入精馏塔中，提取其中甲烷和乙烷的馏份。

3.根据权利要求1所述的利用甲烷和乙烷混合气制造二硫化碳及硫化氢的方法，其特征是：该混合气原料是人工配制而成，其中的甲烷和乙烷的摩尔含量为97％以上。

4.根据权利要求1所述的利用甲烷和乙烷混合气制造二硫化碳及硫化氢的方法，其特征是：该原料配比中的硫磺的摩尔比为过量5-20％。

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