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1、天然气法生产二硫化碳主要生产技术与工艺方案、设备方案、工程方案主要生产技术与工艺方案、设备方案、工程方案 （一）、技术方案1、概述： 传统的二硫化碳生产工艺，大多采用的是木炭法。即木炭加硫磺在反 应釜内用煤或电加热使其产生化学反应，再通过冷凝精馏完成生产过 程。每生产1 吨二硫化碳大约需用木材1.1吨。从20世纪50年代起， 我国就拥有以木炭和硫磺为原料生产二硫化碳的小型工业生产装置。 据统计，目前国内大小生产厂家有一百多处，生产能力 45万吨左右 （不完全统计）。其中最大的有两大公司：上海百金化工集团有限公 司和辽宁瑞兴集团有限公司，分别拥有15 万吨和 12 万吨二硫化碳生 产能力，占据全
2、国生产能力的60%，其它企业规模较小，大部分企业 年产量不超过3000 吨。两家均称是中国最大的二硫化碳生产企业。 在我国生产二硫化碳的企业中，除辽宁瑞兴集团有限公司用天然气法 外，其余大多用木炭法，瑞兴化工集团采用的是高压非催气化法新工 艺，比国际化工行业实施的天然气法更为先进。2、二硫化碳生产技术状况： 二硫化碳生产方法有：1、木炭硫磺法；2、天然气硫磺法；3、半焦 硫磺法；4、丙烯法2.1 二硫化碳的工艺路线2.1.1 木炭硫磺外加热法。流程简图如下：原辅材料为木炭、硫磺、煤、汽等，（年产 4000 吨）年需量分别为：序号名称单位规格年需量备注1木炭t/a$85%25002硫磺t/aM9
3、9.5%4000进口3煤t/aQ=6000Kcal33004汽t/a06MPa160005水t/aW20C800006电度/a400V32000002.1.2 半焦-硫磺法:专利号】CN02147678.0 将半焦按照不同粒度配比加入反应炉内，与炉内经过气化的气态硫在 8501000C的温度下进行化学反应，生成二硫化碳气体，二硫化碳 气体从反应炉顶部气体出口排出，进入冷凝系统；生产过程中采用半 流动床式加料法，反应后产生的炉渣清理时间间隔为 48 72小时， 炉渣清理后及时补充加入半焦，以保证反应连续进行。本发明用半焦 代替木炭作为生产二硫化碳的原料，产品性能稳定，质量可靠，符合 国家标准，完
4、全可取代木炭生产二硫化碳。采用本发明生产二硫化碳 将会节约大量木材，这对保护森林，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2.1.3 流态化工艺生产二硫化碳的方法将粉状原料入加热炉加热至750-1100C导入反应炉内并通入惰性气 体使之流态化，同时加入硫磺反应生成二硫化碳。本发明具有原料来源广，价格低，反应效率高，占地面积小，环境污染少等优点。2.1.4 天然气法1）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1：26的原料配比进行配料;将配料在
5、 反应炉内预热至300-500C后，在表压压力为213Kg/Cm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500750C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。以天然气为原料代替木炭生产二硫化碳是目前国内外首选的先进的 生产路线。工艺技术包括：a低压催化油吸收工艺b低压非催化油吸收工艺c加压非催化蒸馏工艺。（见附件：专利）CH4+4SCS2+2H2S2）将甲烷与硫磺蒸气混合,在有硅胶、氧化铝或铝矾土（见固体酸催
6、化剂）催化剂存在下加热到580635C（或无催化剂作用时加热到 10001200C）,即得到含二硫化碳的混合气体，回收未反应的硫磺、 甲烷以及杂质硫化氢后,冷凝得二硫化碳产品。硫磺用量一般过量 5。需防止甲烷热裂解产生炭黑，使催化剂中毒。目前最先进的是高压非催化天然气法制造二硫化碳，也是国鼓励的工 艺路线。木炭法能耗高、污染大，是国家限制淘汰的工艺。半焦-硫 磺法目前也可盈利，但生产规模较小。3、基本原理1）、CS2反应原理天然气中的甲烷与硫在700C高温条件下非催化绝热反应生成CS2 , 并附产H2S，其主要反应如下：CH4+4S S2+2H2S该反应转化率以碳计为98%。2）、硫磺回收原理
7、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， 从而实现硫的回收和循环利用。3）、尾气处理的化学过程 未转化的硫化氢以及残留在尾气中的其他硫化物在克劳斯炉中高温 烧可以几乎全部转化为毒性较小的SO2，含SO2的尾气通过80m烟 囱排放。4、工艺流程简述：1）、熔硫系统 固体硫磺通过皮带机输送至熔为液体硫磺，经澄清过滤后得到纯净的 液态硫，经硫计量泵加压送入加热炉气化及过热。2）二硫化碳反应系统天然气经天然气平衡罐调压后分三路在加热炉不同部信加入，与 过热的硫蒸气反应生成二硫化碳。由于天然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。
8、使出口达到 98%的转化率。3）、分离及物料回收系统 过程气经调节阀减压进入硫冷凝器，冷却到一定温度到硫分离器，除 去液态硫后，进入硫磺蒸馏塔，塔顶出来的过程气进入CS2冷却器， 分离的大量H2S从冷却塔经调节进入克劳斯炉。冷却塔的CS2分两步走： （1）进入硫磺蒸馏塔，洗涤除去过程气中的微量矿硫磺。洗涤液在 塔釜被加热蒸出CS2，釜底的液体硫磺回收；（2）部分含微量H2S的液体CS2进入H2S蒸馏塔，在低压50C的条件下分离去除了微量H2S。尾气从塔顶冷凝出的CS2又回到塔内， H2S到克劳斯炉，塔釜内去除了微量H2S的精CS2,经冷却器冷却到 常温后到成品库。（二）、主要专业设备（设备的先
9、进性、适用性、可靠性和重要性的 性能指标，以及设备来源）。1、主要设备清单（略）2、主要设备来源（外购）（三）、工程方案1、建构筑物的特征、结构及面积方案（见附件平面图、规划图 框架及砖混结构，一期面积20 亩，二期12 亩。2、主要建、构筑物工程一览表（利用一 CMS 厂老厂房）六、原料、辅助材料及动力供应1、原料、辅助材料消耗及动力供应建设10000t/a二硫化碳装置，采用天然气硫磺法。序号原料名称年消耗量供应1硫磺（t）9000外购2天然气（97%Nm3 ）注700万本地3（其中燃烧气）(510 Nm3)4电（kwh）20万本地5工业水（t）4万本地6人工及其它内招七、节能1、能耗指标及
10、分析本项目以天然气和硫磺为原料生产二硫化碳，其单位产品综合能耗如 下：序号能耗项目名称吨耗折合能耗GJ比例1天然气（97%Nm3）注700万2（其中燃烧气）(510 Nm3)3电（kwh）20万4工业水（t）4万5合计36.8100二硫化碳单位产品能耗以天然气占的比例最大。甲烷法与木炭法相比较，具有边疆生产、装置规模大、便于集中控制 和自动化程度高，能耗低、经济效益好等优点。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，也 是造成单位能耗高的一个重要原因。2、节能措施：1）、结合地形特点，优化总图布置，使物料输送基本依靠信位差自 流进入下一工序，降低动力消耗。2）、反应炉余热进行回收利用，副产蒸气用于精馏、管道保温，节 约能源。3）、对工艺尾气中的 CS2 采用深冷法进行回收，提高产品收率，从 而相应降低产品能耗。
