專利名稱：二硫化碳生產(chǎn)過程中反應(yīng)生成物的分離處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是以低級烴類和硫磺為原料生產(chǎn)二硫化碳過程中對反應(yīng)生成物的分離處理方法。
以低級烴(如以甲烷為主要成分的天然氣，含有飽和或不飽和低級烴的石油裂解氣等)和硫磺為原料生產(chǎn)二硫化碳是已廣泛采用的方法，具體反應(yīng)形式可有催化反應(yīng)與非催化反應(yīng)之分。實際生產(chǎn)過程中為使甲烷能充分完成轉(zhuǎn)化，無論采用何種形式反應(yīng)，一般在原料配比上常常加入超過理論需要的過量硫磺。反應(yīng)生成物離開反應(yīng)器后，對此未參與反應(yīng)的過量硫磺一般是通過冷卻，使其液化而首先被分離除去，分離出的硫磺送回作為原料循環(huán)使用。從分離了硫磺后剩余的二硫化碳與硫化氫的混合氣體中分離除去硫化氫的方法目前有兩種，一種是經(jīng)典的泰克(Thacker)法，即利用具有選擇性的吸收油將二硫化碳吸收而不吸收硫化氫使二者分離開，然后對吸收油作解吸處理而得到二硫化碳產(chǎn)品。這種方法不僅需要專用的吸收、解吸設(shè)備以及附屬的加熱、冷卻、換熱、輸送等輔助設(shè)施，而且由于在生產(chǎn)過程中增加了吸收油而更明顯地增加了生產(chǎn)過程的復(fù)雜性。另一種分離方法可稱為“加壓法”，即，將混合氣體送入壓縮機升高壓力，使其中的二硫化碳液化而硫化氫仍保持氣態(tài)的兩相差別而實現(xiàn)分離。
一般地講，反應(yīng)生成物經(jīng)上述第一步的冷凝處理分離過量硫磺時是不可能將其分離完全的，仍會有少量殘硫以霧沫或其它形式存在于處理后的混合氣體中。這些殘硫若不除去會對以后分離硫化氫的過程帶來許多不利的影響，有時甚至?xí)車乐?。例如，在采用“吸?解吸”法時可表現(xiàn)為殘硫在吸收油中聚集，降低了油的吸收效率，進而可使其完全失去吸收效果;在采用“加壓法”時則表現(xiàn)為殘硫被固化而聚集在壓縮機內(nèi)，會導(dǎo)致壓縮機不同程度的損壞。為除去這部分殘硫，早期曾采用熱油洗滌法洗滌混合氣，近期則多采用將部分二硫化碳冷凝液化作洗滌液洗滌混合氣的方法。這些方法的共同缺點是都需要設(shè)置專用設(shè)備完成洗滌操作。經(jīng)過洗滌除凈殘硫后的混合氣才能送去作分離硫化氫的處理。
本發(fā)明的目的是為在以低級烴和硫磺為原料生產(chǎn)二硫化碳過程中對反應(yīng)生成物的分離處理提出一種更為簡明合理的新方法。
本發(fā)明的方法是這樣的以低級烴和硫磺為原料，無論采用何種反應(yīng)形式完成二硫化碳的合成后，反應(yīng)生成物首先在全部借用原反應(yīng)系統(tǒng)中的壓力的條件下按一般方法使其冷卻，例如可冷卻至130℃左右，使其中的過量硫磺冷凝液化從反應(yīng)生成物中被分離出去。剩余的混合氣體在繼續(xù)保持所借用的壓力為1.5-10公斤/平方厘米和溫度為-10-+20℃的條件下直接作二硫化碳與硫化氫的完全分離。在這樣的條件下，二硫化碳被液化，而硫化氫則仍為氣體，利用其兩相的差別就可以實現(xiàn)其完全分離。這里所說的完全分離是有別于目前為洗滌殘硫而僅使少量二硫化碳液化的作法的。需要強調(diào)指出的是，這里分離硫化氫所必須的壓力條件并不需要由壓縮機等加壓設(shè)備實現(xiàn)，而是完全借用原反應(yīng)系統(tǒng)中的壓力即可。由于不同合成反應(yīng)方式下系統(tǒng)中的壓力高低不同，根據(jù)溫度-壓力關(guān)系可知，當(dāng)此步處理過程中所借用的反應(yīng)系統(tǒng)的壓力在1.5-10公斤/平方厘米時，只需在-10-+20℃間適當(dāng)調(diào)整冷卻溫度即可達到使混合氣體中的二硫化碳完成由氣體變?yōu)橐后w并獲得高收率的目的。而在此溫度范圍內(nèi)的冷卻調(diào)節(jié)一般是不難實現(xiàn)的。
分離硫化氫的操作可以直接在硫化氫分離塔中進行，分離過程可連續(xù)進行。使未分離的混合氣體連續(xù)從塔底進入，液化了的二硫化碳自上而下流動，從塔底放出，氣態(tài)的硫化氫從塔頂分離出去。這一過程不僅完成了硫化氫的分離，而且由于液化了的二硫化碳與由塔底進入的混合氣體在塔內(nèi)進行了逆流接觸，同時又實現(xiàn)了洗滌混合氣中殘硫的目的，一舉兩得，效果更好。
對分離硫化氫后得到的粗二硫化碳按常規(guī)方法進行閃蒸，除去其中殘存的少量硫化氫后，再進行精制蒸餾即可得精品二硫化碳，蒸餾后的高沸點殘留物中有殘硫存在，可以送回重新作為原料使用。分離出的硫化氫按常規(guī)作克勞氏(Claus)處理后得到化學(xué)硫磺，也可返回作原料使用。
綜上所述，在借用合成反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)壓力的條件下連續(xù)進行分離硫磺和硫化氫的處理，并一步實現(xiàn)二硫化碳與硫化氫的分離是本發(fā)明方法的實質(zhì)特點。由于所需要的壓力完全不需要專設(shè)壓縮機等加壓設(shè)備，因而避免了殘硫所可能帶來的不利影響。因本發(fā)明方法使處理過程及所需設(shè)備大為簡單，其合理性及顯著的優(yōu)越性是不言而喻的。特別應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明方法在分離硫化氫階段采取借用并保持一定的壓力條件，除能使二硫化碳液化分離外，通過提高壓力，還可以減少隨硫化氫被帶走的二硫化碳的量，因而也是提高二硫化碳收率的重要因素。根據(jù)所借用壓力的高低不同，通過調(diào)節(jié)冷卻溫度可以顯著改善二硫化碳的改率。這些通過以下介紹的具體實施例都可以清楚地看到。
例1以天然氣16663立方米(甲烷96.37%，乙烷1.62%，丙烷0.45%，丁烷0.33%)與過量10%的硫磺在680℃和3.5公斤/平方厘米條件下完成二硫化碳合成反應(yīng)。反應(yīng)后的生成物料在全部借用反應(yīng)系統(tǒng)壓力的條件下按常規(guī)冷卻至130℃左右，冷凝分離出過量硫磺。剩余的混合氣體送入硫化氫分離塔，繼續(xù)借用并維持塔內(nèi)壓力不低于3公斤/平方厘米及離開塔頂氣體溫度為-10℃左右的條件下，使二硫化碳液化，由塔底排出，硫化氫氣體由塔頂離開。以天然氣中的碳為基準計算(以后同)，塔底所得二硫化碳收率為93%。
例2以粗丙烯402立方米(丙烯92.5%，乙烷1.45%，丙烷4.95%，丙二烯0.46%，丁烯-10.47%)與硫磺為原料，在735℃和2公斤/平方厘米壓力條件下完成合成反應(yīng)，硫磺過量75%。在全部借用反應(yīng)系統(tǒng)壓力的條件下按一般方法使反應(yīng)生成物料冷凝分離過量硫磺，在繼續(xù)維持借用壓力條件下將剩余混合氣體送入硫化氫分離塔，塔內(nèi)壓力1.7公斤/平方厘米，塔頂氣體溫度為-10℃。塔底所得二硫化碳收率94.7%。
例3以天然氣16立方米(甲烷97.44%，乙烷1.08%，丙烷0.27%，丁烷0.04%，硫化氫0.01%，氮氣0.56%)與過量40%硫磺在680°和10公斤/平方厘米壓力條件下完成合成反應(yīng)。在全部借用反應(yīng)系統(tǒng)壓力的條件下，反應(yīng)生成物料按一般方法冷凝分離過量硫磺。在繼續(xù)維持壓力條件下，將剩余混合氣送入硫化氫分離塔，塔內(nèi)壓力9.6公斤/平方厘米，塔頂氣體溫度不高于20℃。塔底所得二硫化碳收率91%。
例4以粗丙烯8立方米(丙烯91.45%，乙烷0.91%，丙烷5.67%，丙二烯0.77%，丁烯-10.66%，丁二烯0.56%)與過量160%硫磺在740℃和5.3公斤/平方厘米條件下完成合成反應(yīng)。在全部借用反應(yīng)系統(tǒng)壓力的條件下，反應(yīng)生成物料按一般方法冷凝分離過量硫磺，在繼續(xù)維持壓力的條件下將剩余混合氣體直接送入硫化氫分離塔，塔內(nèi)壓力不低于5公斤/平方厘米，塔頂氣體溫度不高于20℃，塔底所得二硫化碳收率為91.5%。
權(quán)利要求
1.以低級烴和硫磺為原料生成二硫化碳過程中對反應(yīng)生成物的分離處理方法，包括過量及殘余硫磺的分離和硫化氫的分離兩部分過程，其特征在于反應(yīng)生成物在全部借用反應(yīng)系統(tǒng)壓力的條件下使其中的硫磺被冷凝液化而分離除去，其余的混合氣體在繼續(xù)保持借用壓力為1.5-10公斤/平方厘米和溫度為-10-+20℃條件下，使二硫化碳液化而實現(xiàn)與仍為氣體的硫化氫相分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的混合氣體在液化分離硫化氫時，使混合氣體與已先期液化了的二硫化碳液體作逆流接觸運動，達到同時完成洗滌混合氣體中的微量殘余硫磺的目的。
全文摘要
本發(fā)明是一種以低級烴和硫磺為原料合成二硫化碳過程中對反應(yīng)生成物的分離處理方法，主要特點是在全部借用反應(yīng)系統(tǒng)壓力的條件下連續(xù)分離出硫磺及一次使二硫化碳全部液化而完成與硫化氫的分離過程。
文檔編號C01B31/26GK1042883SQ8910411
公開日1990年6月13日 申請日期1989年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月17日
發(fā)明者王起超, 鐘本良, 劉運根 申請人:成都化學(xué)纖維廠, 四川省化工設(shè)計院, 成都化工研究設(shè)計院