專利名稱：一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(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)設(shè)備，具體為一種循環(huán)流化床制 備二硫化碳的設(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，所采用的 工藝分為固定床工藝和流化床工藝。目前國內(nèi)普遍采用的是間接加熱的單臺固 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、污染環(huán)境
嚴(yán)重、勞動強(qiáng)度大等問題；而且半焦或焦炭與硫磺傳質(zhì)、傳熱效率差，能耗高， 更重要的是半焦或焦炭與硫磺的接觸面積小、接觸不充分、反應(yīng)不完全，而且 需要根據(jù)反應(yīng)程度間歇加焦，無法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化。
相比于固定床工藝，流化床工藝使二硫化碳的生產(chǎn)有了質(zhì)的提高。中國專 利號為200610102044.0和200510129940.1的專利文獻(xiàn)里提出了一種二硫化碳的 流化床生產(chǎn)工藝，該專利采用了兩個流化床， 一個作為反應(yīng)器，另一個作為燃 燒器，半焦或褐煤在燃燒器中燃燒，放出大量熱量，未燒完的半焦或褐煤夾帶 這部分熱量由輸送管線進(jìn)入流化床反應(yīng)器，氣態(tài)硫磺被輸送進(jìn)入流化床反應(yīng)器， 與高溫半焦或褐煤發(fā)生反應(yīng)，生成的二硫化碳?xì)怏w進(jìn)入兩級旋風(fēng)分離器分離掉 夾帶的半焦或褐煤粉末，然后進(jìn)入后續(xù)分離設(shè)備；未反應(yīng)完的半焦或褐煤循環(huán) 進(jìn)入流化床燃燒器進(jìn)一步燃燒。上述流化床工藝及設(shè)備盡管大大提高了 二硫化 碳的生產(chǎn)效率，但依然存在一些缺點(diǎn)(1)流化床工藝中顆粒輸送管是兩個U形管，顆粒的輸送極為困難；(2)流化床工藝中含碳固體顆粒要在反應(yīng)器中停留 較長時(shí)間，熱平衡難以維持；(3)硫磺必須要進(jìn)行氣化，因而需要設(shè)置一套硫磺 氣化裝置，使全裝置流程更加復(fù)雜、設(shè)備投資增加；(4)未反應(yīng)完的半焦或褐煤 直接進(jìn)入流化床燃燒器，其中夾帶的大量二硫化碳?xì)怏w未能得到脫除，降低了 產(chǎn)品產(chǎn)率，而且二硫化碳在流化床燃燒器內(nèi)燃燒后釋放出大量SOx,污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有二硫化碳生產(chǎn)工藝及設(shè)備存在上述各種各樣的缺點(diǎn)， 提供一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備， 包括料倉、加料器以及通過管線與加料器連接的流化床加熱爐，流化床加熱爐 下方設(shè)有熱炭管線，熱炭管線另一端與預(yù)提升器連通，預(yù)提升器上方連有提升 管，提升管上設(shè)有噴嘴，提升管上端伸入沉降器，末端設(shè)置快分裝置，沉降器 內(nèi)頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器，內(nèi)下方設(shè)有汽提段，汽提段下方設(shè)有與流化床加熱爐 連通的冷炭管線。所述汽提段的汽提過程是用惰性氣體將半焦顆粒間夾帶的二 硫化碳?xì)怏w和半焦顆粒微孔內(nèi)吸附的二硫化碳?xì)怏w置換出去，避免含炭固體物 質(zhì)夾帶大量二硫化碳?xì)怏w進(jìn)入加熱爐燃燒，產(chǎn)生大量S0x，同時(shí)降低產(chǎn)品收率。 所述預(yù)提升器的作用是把熱炭管線來的含炭固體物質(zhì)提升上去，使之向上運(yùn)動， 并形成理想的活塞流，以提高噴嘴來的霧化液態(tài)硫磺與含炭固體物質(zhì)的接觸效 率。
料倉里的含炭固體物質(zhì)經(jīng)加料器輸送至流化床加熱爐內(nèi)，經(jīng)空氣流化燃燒
后燒掉一部分含炭固體物質(zhì)，放出熱量加熱其余含炭固體物質(zhì)；被加熱的含炭 固體物質(zhì)經(jīng)熱炭管線進(jìn)入預(yù)提升器，然后進(jìn)入提升管并向上流動；氣態(tài)或液態(tài) 硫磺由噴嘴噴入提升管內(nèi)，與高溫含炭固體物質(zhì)接觸并反應(yīng)，生成氣態(tài)二硫化 碳；設(shè)置在提升管末端的快分裝置將生成的氣態(tài)二硫化碳與未反應(yīng)完的含炭固體物質(zhì)進(jìn)行分離，分離出的氣態(tài)二硫化碳夾帶部分含炭固體物質(zhì)進(jìn)入沉降器， 然后進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離掉夾帶的含炭固體物質(zhì)，由沉降器頂部排出，進(jìn)入后
續(xù)的分離系統(tǒng)；被快分裝置分離下來的未反應(yīng)完的含炭固體物質(zhì)落入沉降器下 方的汽提段，經(jīng)惰性氣體汽提掉夾帶的二硫化碳?xì)怏w后由冷炭管線進(jìn)入流化床 加熱爐內(nèi)燃燒。為了避免流化床加熱爐內(nèi)的含炭固體物質(zhì)燃燒不充分而產(chǎn)生一 氧化碳，隨即直接排入空氣而造成環(huán)境污染的問題，人們可采用多種方法將產(chǎn) 生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行處理，這些方法是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的。
本發(fā)明所述設(shè)備包含兩種形式，分別是并列式和同軸式，其中并列式結(jié)構(gòu) 如下流化床加熱爐與沉降器并列布置，其中預(yù)提升器、提升管和沉降器為同 軸布置，由下向上的順序依次為預(yù)提升器、提升管和沉降器；提升管上端直 接插入沉降器下部，熱炭管線和冷炭管線分別為斜管，若空間不夠，則將冷炭 管線和熱炭管線的進(jìn)、出口設(shè)置為斜管，中間為直管。而同軸式的具體結(jié)構(gòu)如 下流化床加熱爐與沉降器同軸布置，其中預(yù)提升器與提升管同軸布置，沉降 器位于流化床加熱爐上方，提升管由豎管和橫管構(gòu)成，橫管前端伸入沉降器內(nèi)， 冷炭管線設(shè)置在流化床加熱爐內(nèi)，其出口處設(shè)有防倒錐，以防止流化床加熱爐 內(nèi)的氣體竄入冷碳管線內(nèi)，為現(xiàn)有公知產(chǎn)品，熱炭管線由豎管和斜管構(gòu)成。
對于并列式結(jié)構(gòu)，與汽提段連接處冷炭管線與汽提段軸線的角度控制在 20° 60°之間，與流化床加熱爐連接處熱炭管線與流化床加熱爐軸線的角度控 制在20。 60。之間；本發(fā)明所述流化床加熱爐的結(jié)構(gòu)有三種結(jié)構(gòu)形式， 一是流 化床加熱爐上部與下部同直徑；二是其上部直徑小于下部直徑，以增加稀相速 度，人為降低旋風(fēng)分離器效率，將燃燒后的飛灰排出；三是下部直徑小于上部 直徑，主要是為了減小稀相氣體速度，減小夾帶的顆粒濃度，提高旋風(fēng)分離器 效率。
無論對于并列式結(jié)構(gòu)或是同軸式結(jié)構(gòu)，提升管中部增設(shè)流化床層，其目的是為了延長反應(yīng)時(shí)間，流化床層的直徑大于提升管直徑，流化床層的直徑及其
大小由所需的反應(yīng)時(shí)間確定；為維持流化床層料位，流化床層與沉降器下方的 汽提段之間通過圓管連通，圓管上裝有閥門。
為了便于調(diào)節(jié)含炭固體物質(zhì)的流量，冷炭管線和/或熱炭管線上分別裝有控 制閥，該控制閥可為滑閥或塞閥或其它控制高溫顆粒流量的閥門；當(dāng)設(shè)備并列 式布置時(shí)，冷炭管線和熱炭管線上分別裝有控制閥；當(dāng)設(shè)備同軸式布置時(shí)，由 于冷炭管線位于硫化床加熱爐內(nèi)，所以熱炭管線上裝有控制閥。
上述旋風(fēng)分離器為外旋風(fēng)分離器或內(nèi)旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器內(nèi)部設(shè)置有 隔熱、耐磨襯里，旋風(fēng)分離器為一級旋風(fēng)分離器，或多級旋風(fēng)分離器串聯(lián)，其 中每一級旋風(fēng)分離器為一個或多個，具體個數(shù)由沉降器內(nèi)氣體流量及沉降器尺 寸決定；快分裝置為旋風(fēng)分離器或三葉形快分或旋流快分等氣固分離設(shè)備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1 、采用預(yù)提升器及提升管使含碳固體物質(zhì)與液態(tài)或氣態(tài)硫磺在提升管內(nèi)充 分接觸并發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)提升管中部的流化床層使得反應(yīng)進(jìn)行地更徹底，大大 提高了反應(yīng)物的接觸效率，增加了產(chǎn)品的收率；
2、 相對于原有流化床工藝所要求的硫磺氣化是必須步驟，本發(fā)明所述硫磺 可以為液態(tài)，不僅所需溫度較低，能耗低，而且所需設(shè)備簡單，占地較小，減 少生產(chǎn)成本；
3、 汽提段的設(shè)置使得未反應(yīng)完全的含炭固體物質(zhì)中夾帶的二流化碳?xì)怏w被 汽提掉，有效避免大量二硫化碳?xì)怏w進(jìn)入加熱爐燃燒，產(chǎn)生大量S0x，從而減少 污染，保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)提高了產(chǎn)品收率；
4、 整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、省材料、造價(jià)低、易制作，有利于實(shí)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。
總之，采用本發(fā)明所述設(shè)備生產(chǎn)二硫化碳，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是最佳的選擇，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、降耗、清潔、環(huán)保的目標(biāo)。


圖1為本發(fā)明所述的并列式結(jié)構(gòu)示意圖之一
圖2為本發(fā)明所述的并列式結(jié)構(gòu)示意圖之二 圖3為本發(fā)明所述的并列式結(jié)構(gòu)示意圖之三 圖4為本發(fā)明所述的并列式結(jié)構(gòu)示意圖之四 圖5為本發(fā)明所述的同軸式結(jié)構(gòu)示意圖之一 圖6為本發(fā)明所述的同軸式結(jié)構(gòu)示意圖之二
圖中l(wèi)-料倉，2-加料器，3-流化床加熱爐，4-熱炭管線，5-預(yù)提升器，6國 提升管，7-噴嘴，8-沉降器，9-快分裝置，10-旋風(fēng)分離器，11-汽提段，12-冷炭 管線，13-防倒錐，14-流化床層，15-圓管，16-控制閥，17-閥門。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:如圖1所示，為本發(fā)明所述的并列式結(jié)構(gòu)
循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，包括料倉1、加料器2以及通過管線與 加料器2連接的流化床加熱爐3，流化床加熱爐的下部直徑小于上部直徑；流 化床加熱爐3下方設(shè)有熱炭管線4，熱炭管線4另一端與預(yù)提升器5連通，預(yù) 提升器5上方連有提升管6，提升管6上設(shè)有噴嘴7，提升管6上端伸入沉降器 8，末端設(shè)置快分裝置9，該快分裝置為旋風(fēng)分離器，沉降器內(nèi)頂部設(shè)有旋風(fēng)分 離器10，內(nèi)下方設(shè)有汽提段11，汽提段11下方設(shè)有與流化床加熱爐3連通的 冷炭管線12，冷炭管線12和/或熱炭管線4上分別裝有控制閥16。如圖1所示， 并列式的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在流化床加熱爐3與沉降器8并列布置，其中預(yù)提升器5、 提升管6和沉降器8為同軸布置，提升管6上端直接插入沉降器下部，熱炭管 線4和冷炭管線12分別為斜管，與汽提段11連接處冷炭管線12與汽提段軸線 的角度控制在20° 60°之間，與流化床加熱爐3連接處熱炭管線4與流化床加熱爐軸線的角度控制在20° 60°之間。
具體實(shí)施時(shí)，料倉里的含炭固體物質(zhì)經(jīng)加料器輸送至流化床加熱爐內(nèi)，經(jīng) 空氣流化燃燒后燒掉一部分含炭固體物質(zhì)，放出熱量加熱其余含炭固體物質(zhì)； 被加熱的含炭固體物質(zhì)經(jīng)熱炭管線進(jìn)入預(yù)提升器，然后進(jìn)入提升管并向上流動； 氣態(tài)或液態(tài)硫磺由噴嘴噴入提升管內(nèi)，與高溫含炭固體物質(zhì)接觸并反應(yīng)，生成 氣態(tài)二硫化碳；設(shè)置在提升管末端的快分裝置將生成的氣態(tài)二硫化碳與未反應(yīng) 完的含炭固體物質(zhì)進(jìn)行分離，分離出的氣態(tài)二硫化碳夾帶部分含炭固體物質(zhì)進(jìn) 入沉降器，然后進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離掉夾帶的含炭固體物質(zhì)，由沉降器頂部排 出，進(jìn)入后續(xù)的分離系統(tǒng)；被快分裝置分離下來的未反應(yīng)完的含炭固體物質(zhì)落 入沉降器下方的汽提段，經(jīng)惰性氣體汽提掉夾帶的二硫化碳后由冷炭管線進(jìn)入 流化床加熱爐內(nèi)燃燒。
實(shí)施例2:如圖2所示，為本發(fā)明的并列式結(jié)構(gòu)
與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于流化床加熱爐的上部直徑小于下部直徑，在實(shí)際 操作中以增加稀相速度，人為降低旋風(fēng)分離器效率，將燃燒后的飛灰排出。 實(shí)施例3:如圖3所示，為本發(fā)明的并列式結(jié)構(gòu)
與實(shí)施例1的區(qū)別在于提升管6中部增設(shè)流化床層14，以延長反應(yīng)時(shí)間， 流化床層的直徑大于提升管直徑，流化床層的直徑及其大小由所需的反應(yīng)時(shí)間 確定；為維持流化床層料位，流化床層與沉降器下方的汽提段之間通過圓管連 通，圓管上裝有閥門，可控制料體流量。
實(shí)施例4:如圖4所示，為本發(fā)明的并列式結(jié)構(gòu)
與實(shí)施例3的區(qū)別僅在于流化床加熱爐的上部直徑小于下部直徑。
實(shí)施例5:如圖5所示，為本發(fā)明的同軸式結(jié)構(gòu)
循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，包括料倉1、加料器2以及通過管線與 加料器2連接的流化床加熱爐3，流化床加熱爐3下方設(shè)有熱炭管線4，熱炭管線4另一端與預(yù)提升器5連通，預(yù)提升器5上方連有提升管6，提升管6上設(shè) 有噴嘴7，提升管6上端伸入沉降器8，末端設(shè)置快分裝置9，該快分裝置為三 葉形快分，沉降器內(nèi)頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器10，內(nèi)下方設(shè)有汽提段ll，汽提段ll 下方設(shè)有與流化床加熱爐3連通的冷炭管線12，冷炭管線12和熱炭管線4上 分別裝有控制閥16。如圖5所示，同軸式的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在流化床加熱爐3與沉降 器8同軸布置，其中預(yù)提升器5與提升管6同軸布置，沉降器8位于流化床加 熱爐3上方，提升管6由豎管和橫管構(gòu)成，橫管前端伸入沉降器內(nèi)，冷炭管線 12設(shè)置在流化床加熱爐3內(nèi)，其出口處設(shè)有防倒錐13，熱炭管線4由豎管和斜 管構(gòu)成。
同軸式結(jié)構(gòu)中，含炭固體物質(zhì)流動途徑、硫磺進(jìn)料方式、反應(yīng)和燃燒方式， 即整個制備過程是和并列式一致的。
實(shí)施例6:如圖6所示，為本發(fā)明的同軸式結(jié)構(gòu)
與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于提升管6的豎管中部增設(shè)流化床層14，以延長反 應(yīng)時(shí)間，流化床層的直徑大于提升管直徑，流化床層的直徑及其大小由所需的 反應(yīng)時(shí)間確定；為維持流化床層料位，流化床層與沉降器下方的汽提段之間通 過圓管15連通，圓管上裝有閥門17。
權(quán)利要求
1、一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特征是包括料倉(1)、加料器(2)以及通過管線與加料器(2)連接的流化床加熱爐(3)，流化床加熱爐(3)下方設(shè)有熱炭管線(4)，熱炭管線(4)另一端與預(yù)提升器(5)連通，預(yù)提升器(5)上方連有提升管(6)，提升管(6)上設(shè)有噴嘴(7)，提升管(6)上端伸入沉降器(8)，末端設(shè)置快分裝置(9)，沉降器內(nèi)頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器(10)，內(nèi)下方設(shè)有汽提段(11)，汽提段(11)下方設(shè)有與流化床加熱爐(3)連通的冷炭管線(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特征是流化 床加熱爐(3)與沉降器(8)并列布置，其中預(yù)提升器(5)、提升管(6)和沉 降器(8)為同軸布置，提升管(6)上端直接插入沉降器底部，熱炭管線(4) 和冷炭管線(12)分別為斜管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特征是流化 床加熱爐(3)與沉降器(8)同軸布置，其中預(yù)提升器(5)與提升管(6)同 軸布置，沉降器(8)位于流化床加熱爐(3)上方，提升管(6)由豎管和橫管 構(gòu)成，橫管前端伸入沉降器內(nèi)，冷炭管線(12)設(shè)置在流化床加熱爐(3)內(nèi)， 其出口處設(shè)有防倒錐(13)，熱炭管線(4)由豎管和斜管構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特征是與汽 提段(11)連接處冷炭管線(12)與汽提段軸線的角度控制在20° 60°之間， 與流化床加熱爐(3)連接處熱炭管線(4)與流化床加熱爐軸線的角度控制在 20° 60°之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特征是流化 床加熱爐(3)上部與下部同直徑或上部直徑小于下部直徑或下部直徑小于上部 直徑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特 征是提升管(6)中部增設(shè)流化床層(14)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特征是流化 床層(1*)與沉降器(8)下方的汽提段之間通過圓管(15)連通，圓管上裝有 閥門(17)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，其特 征是冷炭管線(12)和/或熱炭管線(4)上分別裝有控制閥(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含碳和硫的化合物的生產(chǎn)設(shè)備，具體為一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設(shè)備，解決現(xiàn)有二硫化碳生產(chǎn)工藝及設(shè)備存在各自的缺點(diǎn)，包括料倉、加料器以及流化床加熱爐，流化床加熱爐下方設(shè)有熱炭管線，熱炭管線另一端與預(yù)提升器連通，預(yù)提升器上方連有提升管，提升管上設(shè)有噴嘴，提升管上端伸入沉降器，末端設(shè)置快分裝置，沉降器內(nèi)頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器，內(nèi)下方設(shè)有汽提段，汽提段下方設(shè)有冷炭管線。本發(fā)明采用預(yù)提升器、提升管以及流化床層提高了反應(yīng)物的接觸效率；所述硫磺可為液態(tài)，溫度較低，設(shè)備簡單；汽提段的設(shè)置可減少污染，提高產(chǎn)品收率；結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、易制作，有利于實(shí)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。
文檔編號C01B31/26GK101318652SQ20081005544
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者劉夢溪, 盧春喜, 孔慶然, 康和平, 捷 王, 王祝安 申請人:孔慶然;中國石油大學(xué)