專利名稱：二硫化碳生產(chǎn)過程氣中過剩硫和單質(zhì)碳的捕集處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是在以烴類和硫?yàn)樵仙a(chǎn)二硫化碳的過程中，對(duì)離開二硫化碳反應(yīng)器的過程氣中的過剩硫，以及因烴類原料的裂解所產(chǎn)生的單質(zhì)碳進(jìn)行捕集去除的處理方法。
背景技術(shù)：
在以硫與甲烷等低級(jí)烴類或含有飽和和/或不飽和低碳烴的石油裂解氣為原料生產(chǎn)二硫化碳時(shí)，除通常都采用使硫過量外，反應(yīng)過程中因烴類原料的裂解還會(huì)產(chǎn)生出粉狀顆粒形式的單質(zhì)碳。因此，在離開二硫化碳反應(yīng)器并由反應(yīng)生成物和未反應(yīng)物所組成的混合物形式的過程氣中，伴隨有過剩的硫和由烴類裂解產(chǎn)生的粉狀單質(zhì)碳是必然和無法避免的。在送入以后的冷凝系統(tǒng)前，如果不先將過程氣中的這些過剩硫和粉狀單質(zhì)碳除去，就會(huì)堵塞工藝管線和設(shè)備。
目前，在美國FMC等公司以及國內(nèi)企業(yè)采用此類方法生產(chǎn)二硫化碳的報(bào)導(dǎo)中，對(duì)離開反應(yīng)器后的過程氣，都只是采用冷凝的方式，使過程氣由～650℃冷卻到140℃-160℃，以使其中未反應(yīng)的過剩硫由氣態(tài)泠凝成液態(tài)而進(jìn)行分離，而對(duì)同時(shí)所存在的由烴類裂解所產(chǎn)生的粉狀單質(zhì)碳卻未作特別的處理，就經(jīng)臥式換熱器進(jìn)行熱交換后送入以后的二硫化碳與硫化氫的冷凝分離過程。由于以冷凝液化的方式對(duì)過程氣中的過剩硫的去除難以充分完全，因此在后序的不斷冷卻過程中，特別是在溫度一般為-20℃～30℃條件下進(jìn)行二硫化碳冷凝分離時(shí)，這些殘存的硫還會(huì)繼續(xù)不斷被液化冷凝，并與沉積下來的粉狀單質(zhì)碳混合并形成缺乏流動(dòng)性的“硫泥”聚集物。生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這些“硫泥”不但是造成換熱器列管換熱效果下降的重要原因，而且常會(huì)造成換熱器的列管和工藝管道的堵塞，導(dǎo)致不得不停產(chǎn)進(jìn)行清洗，影響了生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。同時(shí)，對(duì)640℃～680℃的高溫過程氣進(jìn)行換熱時(shí)，對(duì)換熱設(shè)備的嚴(yán)重高溫硫化腐蝕，也是影響和顯著縮短設(shè)備使用壽命的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將提供一種在以硫和烴類原料生產(chǎn)二硫化碳的過程中，對(duì)離開二硫化碳反應(yīng)器的過程氣中所存在的過剩硫、以及由烴類原料的裂解所產(chǎn)生的粉狀單質(zhì)碳進(jìn)行捕集去除的處理方法。本發(fā)明方法將可以使存在于過程氣中的過剩硫和粉狀單質(zhì)碳能達(dá)到基本全部去除的程度，從而滿意地解決了“硫泥”形式聚集物對(duì)換熱器列管等工藝管道的堵塞問題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是在使過程氣中的過剩硫和粉狀單質(zhì)碳能實(shí)現(xiàn)滿意地被基本全部捕集去除的同時(shí)，還可以使高溫過程氣在進(jìn)入后續(xù)的換熱、冷凝等設(shè)備、管道時(shí)的溫度能被大幅度降低，從同樣滿意地解決了高溫過程氣對(duì)換熱設(shè)備，特別是對(duì)換熱設(shè)備進(jìn)口部位的嚴(yán)重高溫硫化腐蝕問題，能大大延長設(shè)備的使用壽命，并可以使目前通常需采用高級(jí)不銹鋼的列管等設(shè)備能改為使用普通碳鋼，能進(jìn)一步降低造價(jià)，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明二硫化碳生產(chǎn)過程氣中過剩硫和單質(zhì)碳的捕集處理方法，是使離開二硫化碳反應(yīng)器的過程氣先以液態(tài)硫作為洗滌介質(zhì)至少洗滌捕集一次，再用液態(tài)二硫化碳作為洗滌介質(zhì)至少洗滌捕集一次，然后再送入二硫化碳的冷凝分離處理過程。
在上述的處理方法中，所說的對(duì)過程氣的最佳洗滌捕集方式是均采用使被洗滌的過程氣以進(jìn)入并通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。
以使被洗滌氣體通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行洗滌的方法，目前已有報(bào)導(dǎo)和/或己被使用的方法很多。這些方法無疑都可以在本發(fā)明的上述處理方法中使用。經(jīng)試驗(yàn)，可以作為特別推薦和可供采用的方法之一，是采用本技術(shù)發(fā)明人業(yè)已獲得專利申請?zhí)枮?2276560.3的技術(shù)進(jìn)行，即使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的隔板式結(jié)構(gòu)的下端通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行；可供采用和推薦的另一種方法，是在同類形式的設(shè)備中，使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的具有齒狀邊緣的泡罩式結(jié)構(gòu)的下緣，以鼓泡方式通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。所說該形式洗滌設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和原理，是在下部可容貯液態(tài)洗滌介質(zhì)的容器型結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有一個(gè)將下緣淹沒于洗滌介質(zhì)液面之下的隔擋結(jié)構(gòu)——如隔板式結(jié)構(gòu)、泡罩式結(jié)構(gòu)或可實(shí)現(xiàn)同樣工作過程的其它適當(dāng)形式的結(jié)構(gòu)，且在該容器設(shè)備的上方也由該隔擋結(jié)構(gòu)形成為相互分隔的兩個(gè)獨(dú)立空間。洗滌時(shí)，由一側(cè)空間送入的被洗滌氣體只能進(jìn)入洗滌介質(zhì)，并翻越被淹沒于洗滌介質(zhì)液面下的該隔擋結(jié)構(gòu)的下緣，才能進(jìn)入另一空間。被洗滌氣體在由此空間經(jīng)洗滌介質(zhì)中通過(一般為鼓泡或類似鼓泡的方式)而進(jìn)入彼空間的這一過程，即可被洗滌介質(zhì)所洗滌。上述存在于過程氣中的未反應(yīng)過剩硫在通過液態(tài)硫和/或液態(tài)二硫化碳洗滌介質(zhì)時(shí)，即可融于和/或溶解于其中；所存在的粉狀單質(zhì)碳同時(shí)也可被留在了液態(tài)洗滌介質(zhì)中。試驗(yàn)表明，僅單純采用液態(tài)硫洗滌的方式捕集和去除過程氣中過剩硫的效率，就可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前常規(guī)采用的冷凝方式對(duì)過剩硫的去除。
硫的熔點(diǎn)為119℃，因此在上述方法中所說的用作洗滌介質(zhì)的液態(tài)硫的溫度一般可以控制為120℃-170℃即可，特別是以控制在120℃-150℃的范圍為好。
用于洗滌的二硫化碳，則一般以使用由前序生產(chǎn)過程中得到的未精制二硫化碳粗品最為方便。
一般情況下，在采用本發(fā)明的上述方法時(shí)，可以作為具體實(shí)施時(shí)參考方法之一的，是采用對(duì)所說的過程氣以液態(tài)硫洗滌捕集2-3次后，再用液態(tài)二硫化碳洗滌一次的方式處理，即可取得滿意的洗滌效果。其中，特別是使過程氣首次用液態(tài)硫洗滌捕集時(shí)采用上述的使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)硫介質(zhì)液面下的隔板式結(jié)構(gòu)的下端通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行，以后的各次洗滌捕集則可采用上述的使被洗滌氣體由洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的具有齒狀邊緣的泡罩式結(jié)構(gòu)的下緣通過洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。經(jīng)試驗(yàn)，經(jīng)二次液態(tài)硫洗滌捕集后，對(duì)過程氣中過剩硫的捕集去除率即可達(dá)到95％以上，對(duì)單質(zhì)碳的捕集去除率更可以達(dá)到99％以上。
在上述的洗滌捕集處理過程中，由于過程氣離開反應(yīng)器后就直接采用本發(fā)明的上述方法進(jìn)行處理，因此，經(jīng)過上述的兩次液態(tài)硫洗滌捕集后，在將過程氣中所存在的絕大部分過剩硫和粉狀單質(zhì)碳捕集除去的同時(shí)，還可以使離開反應(yīng)器時(shí)的過程氣由640℃-680℃的高溫被降低至400℃-430℃，從而有效地減小了高溫硫化腐蝕對(duì)后序的換熱等設(shè)備管道的不利影響。
為使生產(chǎn)過程中的能量得到最大限度的綜合利用，節(jié)約能源，在上述的處理方法中，可以在用液態(tài)硫洗滌介質(zhì)至少洗滌捕集一次后——一般可經(jīng)液態(tài)硫洗滌捕集1～2次后，經(jīng)立式列管型換熱器進(jìn)行熱交換過程后再繼續(xù)后續(xù)的洗滌捕集。對(duì)已經(jīng)用液態(tài)硫至少洗滌捕集—次而除去了絕大部分過剩硫和單質(zhì)碳后的過程氣，再采用垂直安裝形式的立式列管型換熱器進(jìn)行熱交換，而不是采用目前常用的臥式換熱器方式，最大的優(yōu)點(diǎn)和目的在于，即便在換熱過程還可能產(chǎn)生出的少量“硫泥”，在立式設(shè)備中因其自身重力作用也可以自然下落到設(shè)備的底部而易于被清除掉，從而進(jìn)一步有效地防止和避免了換熱器列管被堵塞的可能。如有必要，經(jīng)熱交換后的過程氣還可以再用液態(tài)硫洗滌捕集一次，進(jìn)一步除去剩余的少量過剩硫和單質(zhì)碳，然后再用液態(tài)二硫化碳進(jìn)行洗滌捕集。
二硫化碳是一種溶解性能極佳的溶媒，因此最后再以二硫化碳作為洗滌介質(zhì)進(jìn)行洗滌捕集后，過程氣中最后殘存的硫(以及一般此時(shí)已不會(huì)再存在的單質(zhì)碳)即可以基本被捕集去除干掙。作此徹底掙化處理后的過程氣，即可繼續(xù)被送入后續(xù)的二硫化碳與硫化氫分離的冷凝處理過程。此時(shí)，即便在-20℃～30℃的二硫化碳冷凝溫度下，也不會(huì)出現(xiàn)“硫泥”堵塞管道的現(xiàn)象，有利地保證和提高了所得到的二硫化碳產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)，最后用二硫化碳洗滌后的過程氣，還可以使溫度進(jìn)一步從140℃-170℃下降至50℃-56℃，從而能大大減輕后續(xù)二硫化碳冷凝器的負(fù)荷，有利于提高二硫化碳產(chǎn)品的收率。
如果需要，在上述所說對(duì)過程氣用立式列管型換熱器進(jìn)行熱交換之前，還可以再增加一次先用盤管式換熱器進(jìn)行熱交換的過程。
以液態(tài)硫?yàn)榻橘|(zhì)洗滌捕集回的過剩硫，可以重新回收后再作為原料使用。用作洗滌介質(zhì)的二硫化碳，同樣也可以通過精餾提純等操作，將其中所捕集溶解的硫等雜質(zhì)分離和掙化處理后，分別作為可被重新使用的原料硫，以及成為所需的二硫化碳產(chǎn)品。這些處理和操作都可以采用目前已有報(bào)導(dǎo)或通過已在廣為使用的相應(yīng)成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
綜上所述不難理解，在以烴類和硫?yàn)樵仙a(chǎn)二硫化碳的過程中，本發(fā)明的處理方法不僅簡便易行，而且能夠使離開二硫化碳反應(yīng)器的過程氣中的過剩硫和因烴類裂解所產(chǎn)生的單質(zhì)碳被有效和滿意地捕集除掙，既防止和避免了使生產(chǎn)設(shè)備管道被“硫泥”所堵塞，降低了生產(chǎn)的運(yùn)行成本。同時(shí)，本發(fā)明的方法還能顯著地減小了高溫硫化對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕，極大地有利于延長設(shè)備的使用壽命。而且，還可以因此而使月前通常需采用高級(jí)不銹鋼的列管等設(shè)備能改為采用普通的碳鋼，進(jìn)一步大大降低了造價(jià)，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。
根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出多種形式的修改、替換或變更。
以下結(jié)合由附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。


圖1是本發(fā)明對(duì)二硫化碳生產(chǎn)過程氣中過剩硫和單質(zhì)碳的一種捕集處理方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示的是本發(fā)明對(duì)二硫化碳生產(chǎn)過程氣中過剩硫和單質(zhì)碳的一種捕集處理方法的流程。其過程如下以天然氣量為282標(biāo)立方米/小時(shí)(組成為甲烷96.37％，乙烷1.62％，丙烷0.45％，0丁烷.33％)，與超過理論量6％的硫?yàn)樵希?40℃～680℃和0.4Mpa條件下完成合成二硫化碳的反應(yīng)后，離開二硫化碳反應(yīng)器的混合物形式過程氣先經(jīng)過溫度為120℃-170℃，特別是120℃-150℃液態(tài)硫洗滌捕集一次，洗滌時(shí)采用上述專利申請?zhí)枮?2276560.3的工業(yè)氣體洗滌設(shè)備，并使過程氣由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的隔板式結(jié)構(gòu)的下端通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。然后將過程氣送入第二級(jí)液硫洗滌設(shè)備，用作洗滌捕集的液硫洗滌介質(zhì)的溫度不變，洗滌時(shí)采用同類的設(shè)備，使被洗滌氣體由洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的具有齒狀邊緣的泡罩式結(jié)構(gòu)的下緣，以鼓泡方式通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。經(jīng)二次液硫洗滌捕集后的過程氣溫度可由出反應(yīng)器時(shí)的640℃～680℃降至400℃～430℃，存在于過程氣中95％以上過剩硫和99％以上的粉狀單質(zhì)碳已被洗滌捕集而置留于液硫洗滌介質(zhì)中。之后的過程氣先后依次經(jīng)過一立式盤管型換熱器和一立式列管型換熱器進(jìn)行熱交換后(交換出的熱能用于生產(chǎn)過程中的加熱)，過程氣的溫度可進(jìn)一步下降至低于硫的沸點(diǎn)(＜444.6℃)，從而有效地避免了高溫硫化對(duì)設(shè)備的腐蝕。然后再使該過程氣依次再分別通過均為上述同樣泡罩式洗滌設(shè)備，進(jìn)行一次液硫(液硫溫度同前)洗滌捕集和一次液態(tài)二硫化碳洗滌捕集。洗滌后的過程氣中殘存的過剩硫和單質(zhì)碳即可被基本捕集除凈，并使過程氣的溫度最后下降至50℃～56℃。處理后的掙化過程氣即可送去后序與硫化氫分離的二硫化碳冷凝處理過程。洗滌捕集所用的液態(tài)二硫化碳介質(zhì)，為由前序生產(chǎn)過程中所得到的尚未精制的二硫化碳粗品。
在上述洗滌捕集和換熱等過程中所收集到的硫可一并送入捕硫器回收，經(jīng)閃蒸和掙化等相應(yīng)處理后，作為原料硫被重新使用。洗滌捕集所用的粗品二硫化碳通過精餾，與其中的殘硫等雜質(zhì)分離后，即成為精制的二硫化碳產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.二硫化碳生產(chǎn)過程氣中過剩硫和單質(zhì)碳的捕集處理方法，其特征是使離開二硫化碳反應(yīng)器的過程氣先以液態(tài)硫?yàn)橄礈旖橘|(zhì)至少洗滌捕集一次，再用液態(tài)二硫化碳為洗滌介質(zhì)至少洗滌捕集一次，然后再送入二硫化碳的冷凝分離處理過程。
2.如權(quán)利要求1所述的捕集處理方法，其特征是所說的對(duì)過程氣的洗滌捕集均采用使被處理的過程氣以進(jìn)入并通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的捕集處理方法，其特征是所說的液態(tài)硫洗滌介質(zhì)的溫度為120℃-170℃。
4.如權(quán)利要求1或2所述的捕集處理方法，其特征是用于進(jìn)行洗滌捕集的液態(tài)二硫化碳洗滌介質(zhì)為前序生產(chǎn)過程中所得到的未精制二硫化碳粗品。
5.如權(quán)利要求1或2所述的捕集處理方法，其特征是對(duì)過程氣的洗滌捕集采用使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的隔板式結(jié)構(gòu)的下端通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1或2所述的捕集處理方法，其特征是對(duì)過程氣的洗滌捕集采用的是使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的具有齒狀邊緣的泡罩式結(jié)構(gòu)的下緣通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求1或2所述的捕集處理方法，其特征是使過程氣首次用液態(tài)硫洗滌捕集時(shí)采用使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)硫介質(zhì)液面下的隔板式結(jié)構(gòu)的下端通過液態(tài)洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行，以后的各次洗滌捕集則均采用使被洗滌氣體由在洗滌設(shè)備容器中伸入液態(tài)洗滌介質(zhì)液面下的具有齒狀邊緣的泡罩式結(jié)構(gòu)的下緣通過洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1或2所述的捕集處理方法，其特征是所說的過程氣用液態(tài)硫洗滌捕集2-3次后，再用液態(tài)二硫化碳洗滌捕集一次。
9.如權(quán)利要求8所述的捕集處理方法，其特征是在所說的過程氣用液態(tài)硫至少洗滌捕集一次后，經(jīng)立式列管型換熱器進(jìn)行熱交換后再繼續(xù)后續(xù)的洗滌捕集。
10.如權(quán)利要求9所述的捕集處理方法，其特征是所說的過程氣在進(jìn)入立式列管型換熱器進(jìn)行熱交換之前先經(jīng)過一次盤管式換熱器進(jìn)行熱交換。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是二硫化碳生產(chǎn)過程氣中過剩硫和單質(zhì)碳的捕集處理方法,其特征是使離開二硫化碳反應(yīng)器的過程氣先以液態(tài)硫?yàn)橄礈旖橘|(zhì)至少洗滌捕集一次,再用液態(tài)二硫化碳為洗滌介質(zhì)至少洗滌捕集一次,其中特別是采用使所說的過程氣均以進(jìn)入并通過液態(tài)硫和液態(tài)二硫化碳洗滌介質(zhì)的方式進(jìn)行洗滌捕集,然后再送入二硫化碳的冷凝分離處理過程。本發(fā)明方法可以有效地解決目前二硫化碳生產(chǎn)中因過程氣中過剩硫和烴類裂解產(chǎn)生的粉狀單質(zhì)碳不易除盡而形成的泥狀物堵塞管道,以及高溫過程氣對(duì)設(shè)備管道的硫化腐蝕問題。
文檔編號(hào)C01B31/26GK1422804SQ02128149
公開日2003年6月11日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者王起超, 王剛 申請人:王起超, 王剛