專利名稱：一種二硫化碳的生產(chǎn)工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含碳和硫的化合物的生產(chǎn)方法及設(shè)備，具體為一種二硫化碳的生產(chǎn)工藝及設(shè)備。
背景技術(shù)：
二硫化碳是一種重要的化工原料，在工業(yè)上有著廣泛的用途，在人造纖維、玻璃紙、農(nóng)藥、四氯化碳、橡膠、石油煉制等生產(chǎn)部門都有廣泛的應(yīng)用。目前生產(chǎn)二硫化碳的方法主要有木炭硫磺法、焦炭硫磺法和甲烷硫磺法，木炭硫磺法、焦炭硫磺法是以含碳物質(zhì)為原料，在高溫下與硫磺反應(yīng)生成二硫化碳，采用的含碳物質(zhì)主要有木炭、褐煤半焦、焦炭等，其中由于木炭具有反應(yīng)性能好、灰分少、出渣間隔期長等特點被廣泛應(yīng)用，但必須耗費大量木材，隨著近年限制林木砍伐政策的實施，已對二硫化碳的生產(chǎn)造成影響；2002年山西金興華公司研發(fā)成功的半焦、焦炭替代木炭生產(chǎn)二硫化碳的核心技術(shù)，專利申請?zhí)枮?21476780的一項專利，填補了國內(nèi)國際空白。該法以半焦、焦炭取代了木炭。在我國盛產(chǎn)煤炭的山西等省，有著充足的半焦、焦炭資源，為半焦、焦炭法生產(chǎn)二硫化碳提供了廉價的原料。而國內(nèi)目前半焦、焦炭法二硫化碳生產(chǎn)企業(yè)普遍采用間接加熱的單臺固定床反應(yīng)器，該方法存在著能耗高、設(shè)備生產(chǎn)能力低、占地面積大、環(huán)境污染嚴重、勞動強度大等問題；而且半焦或焦炭與硫磺傳質(zhì)傳熱效率低，能耗大，最終造成成本偏高，更重要的是采用單臺固定床反應(yīng)，半焦或焦炭與硫磺蒸汽的接觸面小、反應(yīng)不完全，而且要根據(jù)反應(yīng)程度進行間歇的加焦，無法實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化。
甲烷硫磺法系氣相反應(yīng)，反應(yīng)速度快，反應(yīng)完全，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的連續(xù)化，使生產(chǎn)能力大大提高，但是受到天然氣資源不廣泛及輸送困難的限制，而且但在利用天然氣中的碳氫化合物與硫磺反應(yīng)制備二硫化碳的過程中，也會出現(xiàn)一些問題，諸如工藝管路、加熱爐和反應(yīng)器的結(jié)焦、堵塞問題，大量副產(chǎn)物硫化氫的回收問題，要達到環(huán)保需要投入大量的資金。在我國僅有少數(shù)地區(qū)有條件使用該項技術(shù)，且產(chǎn)量有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有以半焦或焦炭等含碳物質(zhì)為原料生產(chǎn)二硫化碳的工藝流程復(fù)雜、設(shè)備龐大，且通常采用間接的單臺固定床反應(yīng)方式而造成傳質(zhì)傳熱效率低，能耗大、生產(chǎn)過程不連續(xù)等問題，提供一種二硫化碳的生產(chǎn)工藝及設(shè)備。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的二硫化碳的生產(chǎn)工藝，將含碳固體物質(zhì)經(jīng)加料斗、螺旋加料器加入流化床加熱爐，經(jīng)空氣流化后燃燒掉一部分含碳固體物質(zhì)，同時并加熱另一部分含碳固體物質(zhì)；加熱后的含碳固體物質(zhì)進入流化床反應(yīng)器，在流化床反應(yīng)器內(nèi)灼熱的含碳固體物質(zhì)在流化的狀態(tài)下與硫蒸汽進行反應(yīng)并生成含二硫化碳的過程氣，過程氣由流化床反應(yīng)器頂部的氣體混合物出口排出，未反應(yīng)的含碳固體物質(zhì)由輸送立管再次送至流化床加熱爐。本發(fā)明采用兩臺流化床串聯(lián)操作，將過量含碳物質(zhì)加入到反應(yīng)區(qū)，同時連續(xù)地從反應(yīng)區(qū)移去過量的未反應(yīng)的含碳物質(zhì)，然后經(jīng)流化床加熱爐再加熱后又返回反應(yīng)區(qū)，達到了連續(xù)生產(chǎn)的目的；而且含碳固體物質(zhì)可以是半焦、焦炭、煤炭及其它含碳固體物質(zhì)；含碳固體物質(zhì)與硫磺采用直接傳熱的氣固流態(tài)化技術(shù)，傳熱傳質(zhì)效率高，能耗低，反應(yīng)速度快。完成上述所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝所用的生產(chǎn)設(shè)備，包括流化床加熱爐和流化床反應(yīng)器，流化床加熱爐下方通過輸送管與流化床反應(yīng)器上方連通；流化床加熱爐上裝有螺旋加料器，螺旋加料器上設(shè)有加料斗，流化床加熱爐頂部設(shè)有高溫?zé)煔廨敵龉?，底部設(shè)有出渣口，出渣口處設(shè)有與鼓風(fēng)機相連的空氣輸送管；流化床反應(yīng)器頂部設(shè)有氣體混合物出口，底部設(shè)有硫蒸汽進口，流化床反應(yīng)器下方還設(shè)有與流化床加熱爐相通的輸送立管。
在上述過程中，所述的含碳固體物質(zhì)是半焦焦粒、焦粉、無煙煤和煙煤中的一種或幾種。此處含碳固體物質(zhì)扮演了雙重的角色一是作為反應(yīng)物，二是作為燃料，為反應(yīng)提供熱量。
本發(fā)明所述的流化床反應(yīng)器位于流化床加熱爐的下方，灼熱的含碳固體物質(zhì)利用位差由流化床加熱爐進入流化床反應(yīng)器，省去了輸送成本。
本發(fā)明所述的輸送管和輸送立管上分別設(shè)有滑閥，以控制物料的循環(huán)流量，輸送立管上還裝有空氣引射器和蘿茨風(fēng)機，可將未反應(yīng)的含碳固體物質(zhì)加壓后送至流化床加熱爐，為了確保安全生產(chǎn)，防止兩臺流化床之間相互串氣，在輸送立管的適當位置吹一定量的氮氣；出渣口下方連有冷渣器，冷渣器下方設(shè)有儲渣斗。
本發(fā)明所述的高溫?zé)煔廨斔凸艿牧硪欢艘来未佑幸患墐?nèi)旋風(fēng)分離器、二級外旋風(fēng)分離器，二級外旋風(fēng)分離器與廢熱鍋爐連接，廢熱鍋爐與濕式洗滌器連接，一級內(nèi)旋風(fēng)分離器下方通過管道與流化床加熱爐連通。流化床加熱爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)輸出管進入一級內(nèi)旋風(fēng)分離器除塵，回收的含碳細粉再次返回流化床加熱爐，而出口煙氣經(jīng)過二級外旋風(fēng)分離器進一步除塵后，進入廢熱鍋爐回收利用高溫余熱，然后再進入濕式洗滌器進一步降溫除塵，凈化后的尾氣直接排入大氣，達到了環(huán)保、節(jié)能的目的。
本發(fā)明所述的含碳固體物質(zhì)的顆粒細度為≤6mm，水分含量≤10％，以達到含碳固體物質(zhì)流化的要求。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)采用直接傳熱的氣固流態(tài)化技術(shù)取代間接傳熱的固定床反應(yīng)技術(shù)，增加了氣固兩相的接觸面，含碳物質(zhì)與硫磺的傳熱傳質(zhì)效率高，反應(yīng)速度快、完全，提高了原料的實際利用率；(2)整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、省材料、造價低、易制作，并可設(shè)置在露天的場合下，且生產(chǎn)強度大，占地面積小；(3)采用兩臺流化床串聯(lián)操作，有利于實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，并有利于生產(chǎn)過程的環(huán)保處理。
(4)適用的原料范圍較廣，不僅可用半焦焦粒和焦粉，還可用更廉價的無煙煤或煙煤等含碳固體物質(zhì)作原料，有利于降低原料成本。
總之，本發(fā)明采用流態(tài)化技術(shù)來生產(chǎn)二硫化碳，在技術(shù)上和經(jīng)濟上都是最佳的選擇，真正實現(xiàn)了節(jié)能、降耗、清潔、環(huán)保的目標。


圖1為本發(fā)明的工藝流程中1-流化床加熱爐 2-流化床反應(yīng)器 3-輸送管 4-螺旋加料器 5-加料斗 6-輸出管 7-出渣口 8-鼓風(fēng)機 9-空氣輸送管 10-氣體混合物出口11-硫蒸汽進口 12-輸送立管 13-滑閥 14-空氣引射器 15-蘿茨風(fēng)機 16-冷渣器 17-儲渣斗 18-一級內(nèi)旋風(fēng)分離器 19-二級外旋風(fēng)分離器 20-廢熱鍋爐 21-濕式洗滌器
具體實施例方式
二硫化碳的生產(chǎn)工藝，將含碳固體物質(zhì)經(jīng)加料斗5、螺旋加料器4加入流化床加熱爐1，經(jīng)空氣流化后燃燒掉一部分含碳固體物質(zhì)，以除去含碳固體物質(zhì)中的水分和有機揮發(fā)分，同時并加熱另一部分含碳物質(zhì)；加熱后的含碳固體物質(zhì)進入流化床反應(yīng)器2，在流化床反應(yīng)器2內(nèi)灼熱的含碳固體物質(zhì)在流化的狀態(tài)下與硫蒸汽進行反應(yīng)并生成含二硫化碳的過程氣，過程氣由流化床反應(yīng)器2頂部的氣體混合物出口10排出，由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，灼熱的含碳固體物質(zhì)經(jīng)反應(yīng)失去部分碳分子的同時，也失去了部分結(jié)蓄的熱量，溫度降低，無法繼續(xù)參加反應(yīng)，所以未反應(yīng)的含碳固體物質(zhì)由輸送立管12再次送至流化床加熱爐1。含碳固體物質(zhì)的顆粒細度為≤6mm，水分含量≤10％；流化床加熱爐1內(nèi)的溫度控制在600～1200℃，最佳為800～900℃，流化床反應(yīng)器2內(nèi)的溫度控制在500～1100℃，最佳為750～850℃，硫蒸汽的溫度為500～900℃。
二硫化碳的生產(chǎn)設(shè)備，包括流化床加熱爐1和流化床反應(yīng)器2，流化床加熱爐1下方通過輸送管3與流化床反應(yīng)器2上方連通；流化床加熱爐1上裝有螺旋加料器4，螺旋加料器4上設(shè)有加料斗5，流化床加熱爐1頂部設(shè)有高溫?zé)煔廨敵龉?，底部設(shè)有出渣口7，出渣口7處設(shè)有與鼓風(fēng)機8相連的空氣輸送管9；流化床反應(yīng)器2頂部設(shè)有氣體混合物出口10，底部設(shè)有硫蒸汽進口11，流化床反應(yīng)器2下方還設(shè)有與流化床加熱爐1相通的輸送立管12；流化床反應(yīng)器2位于流化床加熱爐1的下方；輸送管3和輸送立管12上分別設(shè)有滑閥13，輸送立管12上還裝有空氣引射器14和蘿茨風(fēng)機15，出渣口7下方連有冷渣器16，冷渣器16下方設(shè)有儲渣斗17；高溫?zé)煔廨斔凸?的另一端依次串接有一級內(nèi)旋風(fēng)分離器18、二級外旋風(fēng)分離器19，二級外旋風(fēng)分離器19與廢熱鍋爐20連接，廢熱鍋爐20與濕式洗滌器21連接，一級內(nèi)旋風(fēng)分離器18下方通過管道與流化床加熱爐1連通。
具體實施過程如下將經(jīng)過粉碎和篩分處理的顆粒細度≤6mm的含碳固體物質(zhì)顆粒用螺旋加料器定量地加入流化床加熱爐內(nèi)，經(jīng)鼓風(fēng)機送來的空氣使含碳固體物質(zhì)流化并燃燒掉一部分，以除去其中的水分和有機揮發(fā)分，并加熱另一部分含碳固體物質(zhì)，使其溫度上升到600～1200℃，最佳為800～900℃，灼熱的含碳固體物質(zhì)利用位差由流化床加熱爐通過滑閥進入流化床反應(yīng)器，燃燒后的渣或沉底的大顆粒由流化床加熱爐的底部排出，經(jīng)過冷渣器冷卻后進入儲渣斗；流化床加熱爐頂部排出的高溫?zé)煔?溫度約為800℃)首先經(jīng)過一個外置的一級內(nèi)旋風(fēng)分離器除塵，它回收下來的細粉返回流化床加熱爐內(nèi)進一步燃燒，一級內(nèi)旋風(fēng)分離器出口煙氣經(jīng)過二級外旋風(fēng)分離器進一步除塵后，進入一余熱鍋爐回收利用高溫余熱后，再進入一濕式洗滌器進一步降溫除塵，確保排放的尾氣符合環(huán)保要求，凈化后的尾氣直接由引風(fēng)機排入大氣。
流化床反應(yīng)器內(nèi)溫度控制在500～1100℃，最佳為750～850℃，使灼熱的含碳物質(zhì)在流化的狀態(tài)下與硫蒸汽進行反應(yīng)，生成CS2產(chǎn)品，含CS2產(chǎn)品的過程氣由流化床反應(yīng)器頂部排出，進入產(chǎn)品回收系統(tǒng)。由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，灼熱的含碳物質(zhì)經(jīng)反應(yīng)失去部分碳分子的同時，也失去了部分結(jié)蓄的熱量，溫度降低，無法繼續(xù)參加反應(yīng)，這部分未被反應(yīng)的、溫度較低(＜600℃)的含碳固體物質(zhì)由流化床反應(yīng)器底部排出，依次經(jīng)滑閥、空氣引射器，由蘿茨風(fēng)機壓送返回流化床加熱爐再加熱升溫，升溫后再進入流化床反應(yīng)器實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種二硫化碳的生產(chǎn)工藝，其特征是將含碳固體物質(zhì)經(jīng)加料斗(5)、螺旋加料器(4)加入流化床加熱爐(1)，經(jīng)空氣流化后燃燒掉一部分含碳固體物質(zhì)，同時并加熱另一部分含碳固體物質(zhì)；加熱后的含碳固體物質(zhì)進入流化床反應(yīng)器(2)，在流化床反應(yīng)器(2)內(nèi)灼熱的含碳固體物質(zhì)在流化的狀態(tài)下與硫蒸汽進行反應(yīng)并生成含二硫化碳的過程氣，過程氣由流化床反應(yīng)器(2)頂部的氣體混合物出口(10)排出，未反應(yīng)的含碳固體物質(zhì)由輸送立管(12)再次送至流化床加熱爐(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝，其特征是含碳固體物質(zhì)的顆粒細度為≤6mm，水分含量≤10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝，其特征是流化床加熱爐(1)內(nèi)的溫度控制在600～1200℃，最佳為800～900℃，流化床反應(yīng)器(2)內(nèi)的溫度控制在500～1100℃，最佳為750～850℃，硫蒸汽的溫度為500～900℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝，其特征是流化床加熱爐(1)內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)輸出管(6)進入一級內(nèi)旋風(fēng)分離器(18)除塵，回收的含碳細粉再次返回流化床加熱爐(1)，而出口煙氣經(jīng)過二級外旋風(fēng)分離器(19)進一步除塵后，進入廢熱鍋爐(20)回收利用高溫余熱，然后再進入濕式洗滌器(21)進一步降溫除塵，凈化后的尾氣直接排入大氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝，其特征是未反應(yīng)的含碳固體物質(zhì)依次經(jīng)過輸送立管(12)上的滑閥(13)、空氣引射器(14)和蘿茨風(fēng)機(15)后再次返回流化床加熱爐(1)，輸送立管(12)內(nèi)吹入氮氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝，其特征是所述的含碳固體物質(zhì)是半焦焦粒、焦粉、無煙煤和煙煤中的一種或幾種。
7.完成如權(quán)利要求1所述的二硫化碳的生產(chǎn)工藝所用的生產(chǎn)設(shè)備，其特征是包括流化床加熱爐(1)和流化床反應(yīng)器(2)，流化床加熱爐(1)下方通過輸送管(3)與流化床反應(yīng)器(2)上方連通；流化床加熱爐(1)上裝有螺旋加料器(4)，螺旋加料器(4)上設(shè)有加料斗(5)，流化床加熱爐(1)頂部設(shè)有高溫?zé)煔廨敵龉?6)，底部設(shè)有出渣口(7)，出渣口(7)處設(shè)有與鼓風(fēng)機(8)相連的空氣輸送管(9)；流化床反應(yīng)器(2)頂部設(shè)有氣體混合物出口(10)，底部設(shè)有硫蒸汽進口(11)，流化床反應(yīng)器(2)下方還設(shè)有與流化床加熱爐(1)相通的輸送立管(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二硫化碳的生產(chǎn)設(shè)備，其特征是流化床反應(yīng)器(2)位于流化床加熱爐(1)的下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的二硫化碳的生產(chǎn)設(shè)備，其特征是輸送管(3)和輸送立管(12)上分別設(shè)有滑閥(13)，輸送立管(12)上還裝有空氣引射器(14)和蘿茨風(fēng)機(15)，出渣口(7)下方連有冷渣器(16)，冷渣器(16)下方設(shè)有儲渣斗(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要7或8所述的二硫化碳的生產(chǎn)設(shè)備，其特征是高溫?zé)煔廨斔凸?6)的另一端依次串接有一級內(nèi)旋風(fēng)分離器(18)、二級外旋風(fēng)分離器(19)，二級外旋風(fēng)分離器(19)與廢熱鍋爐(20)連接，廢熱鍋爐(20)與濕式洗滌器(21)連接，一級內(nèi)旋風(fēng)分離器(18)下方通過管道與流化床加熱爐(1)連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含碳和硫的化合物生產(chǎn)方法及設(shè)備，具體為一種二硫化碳的生產(chǎn)工藝及設(shè)備，解決現(xiàn)有以焦炭等含碳物質(zhì)為原料生產(chǎn)二硫化碳存在的許多問題，將含碳固體物質(zhì)經(jīng)螺旋加料器加入流化床加熱爐，經(jīng)空氣流化后燃燒掉一部分含碳固體物質(zhì)，同時并加熱另一部分含碳固體物質(zhì)；加熱后的含碳固體物質(zhì)進入流化床反應(yīng)器，在流化床反應(yīng)器內(nèi)灼熱的含碳固體物質(zhì)在流化的狀態(tài)下與硫蒸汽進行反應(yīng)并生成含二硫化碳的過程氣，未反應(yīng)的含碳固體物質(zhì)由輸送立管再次送至流化床加熱爐。本發(fā)明采用直接傳熱的氣固流態(tài)化技術(shù)增加了氣固兩相的接觸面，反應(yīng)速度快、完全，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的目的；提高了原料的實際利用率；整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、適用的原料范圍較廣。
文檔編號C01B31/26GK1935644SQ20061010204
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者孔慶然 申請人:孔慶然