3x2萬t/a天然氣制二硫化碳裝置工藝設(shè)計簡述

胡小營（天津市化工設(shè)計院工藝工程室，天津300193）

3x2萬t/a天然氣制二硫化碳裝置工藝設(shè)計簡述

胡小營
（天津市化工設(shè)計院工藝工程室，天津300193）

二硫化碳是一種重要的化工原料。天然氣低壓非催化法，以其投資低，操作簡便，清潔環(huán)保，將越來越受到國內(nèi)許多采用傳統(tǒng)焦炭法生產(chǎn)二硫化碳企業(yè)的青睞。采用兩條生產(chǎn)線（年產(chǎn)3萬t一條線）以中間共用管廊對稱布置，每條線包括二硫化碳裝置、硫回收裝置。兩條線共用一套尾氣處理系統(tǒng)。對于國內(nèi)許多目前已停產(chǎn)的焦炭法生產(chǎn)二硫化碳企業(yè)轉(zhuǎn)變工藝路線重新生產(chǎn)有很好的借鑒價值。

二硫化碳；天然氣低壓非催化法；轉(zhuǎn)變工藝路線；鑒價值

二硫化碳是一種重要的化工原料。天然氣法合成二硫化碳的工藝有低壓催化、低壓非催化和高壓非催化工藝[1]。其中天然氣低壓非催化法，以其投資低，操作簡便，生產(chǎn)連續(xù)，清潔環(huán)保，將越來越受到國內(nèi)許多采用傳統(tǒng)焦炭法生產(chǎn)二硫化碳企業(yè)的青睞。本文以汾陽市星宇化工有限責(zé)任公司3x2 萬t/a天然氣（低壓非催化法）制二硫化碳裝置工藝設(shè)計為例進(jìn)行簡述。

1設(shè)計原因

汾陽市星宇化工有限責(zé)任公司原有3萬t/a間歇焦炭法（也稱半焦法）制二硫化碳裝置，該法以焦炭和硫磺為原料，生產(chǎn)中不僅消耗大量的原料焦炭，而且是間歇操作自動化程度低、工人勞動強(qiáng)度大、裝置安全性差、現(xiàn)場工作條件差，并產(chǎn)生大量的有毒氣體、污水、廢渣，嚴(yán)重污染環(huán)境[2]。根據(jù)2013 年4月工信部發(fā)布的《二硫化碳行業(yè)準(zhǔn)入條件》[3]要求：“新建、改擴(kuò)建二硫化碳生產(chǎn)裝置單套規(guī)模不得低于2萬t/a，總規(guī)模不應(yīng)低于5萬t/a。本準(zhǔn)入條件實(shí)施起兩年內(nèi)，淘汰以焦炭為原料的間歇焦炭法二硫化碳生產(chǎn)裝置。新建、改擴(kuò)建二硫化碳生產(chǎn)裝置必須采用連續(xù)化先進(jìn)生產(chǎn)工藝和裝備”。為了滿足國家的相關(guān)要求并搶占市場2013年星宇化工有限責(zé)任公司決定淘汰原有3萬t/a間歇焦炭法二硫化碳的裝置，在現(xiàn)有廠區(qū)空地內(nèi)新建兩套3萬t/a二硫化碳裝置。工藝路線采用國內(nèi)較成熟的天然氣低壓非催化法?；A(chǔ)設(shè)計及詳細(xì)設(shè)計由曾設(shè)計過重慶紫光1萬t/a二硫化碳裝置的天津市化工設(shè)計院負(fù)責(zé)。

2工藝設(shè)計簡要說明

工藝裝置區(qū)布置原則：采用兩條生產(chǎn)線（年產(chǎn)3萬噸一條線）以中間共用管廊對稱布置，每條線包括二硫化碳裝置、硫回收裝置。兩條線共用一套尾氣處理系統(tǒng)。

本項目生產(chǎn)崗位實(shí)行四班三運(yùn)轉(zhuǎn)制，每班生產(chǎn)8h，全年生產(chǎn)時間按330天計，生產(chǎn)管理和技術(shù)管理人員為單班制，每周工作五天。

本次設(shè)計裝置范圍包括：工藝裝置、控制室及變配電站、循環(huán)水站、空壓制氮站、冷凍站。其他如公用工程設(shè)施、產(chǎn)品儲罐、原料硫磺庫、消防站、事故池、生活辦公區(qū)等均利用廠內(nèi)現(xiàn)有設(shè)施。

3工藝流程簡述

生產(chǎn)工藝流程示意圖見圖1。

本技術(shù)是以天然氣與（氣態(tài)）硫磺低壓非催化生產(chǎn)二硫化碳，是在一定壓力，一定溫度，硫過量的條件下進(jìn)行絕熱反應(yīng)，在等壓下捕集過量硫和二硫化碳，液體二硫化碳逆流洗滌捕集殘硫，可獲得高轉(zhuǎn)化率和高收率。其技術(shù)特點(diǎn)：流程簡化，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備使用壽命長，生產(chǎn)系統(tǒng)不發(fā)生堵塞，操作安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)自動控制連續(xù)化安全生產(chǎn)。粗品二硫化碳與硫化氫分離后，接著進(jìn)入精餾裝置，通過精餾后，獲得高純度二硫化碳。分離出來的硫化氫接著進(jìn)入克勞斯硫回收裝置，使硫化氫氧化還原成硫，回收用于生產(chǎn)。生產(chǎn)全過程的工藝參數(shù)，液位指示顯示，液位指示控制，壓力指示及控制、溫度指示及控制、差壓變送、比例調(diào)節(jié)及控制，分析數(shù)據(jù)等由計算機(jī)連鎖自動控制、處理、顯示，以保證連續(xù)化自控安全生產(chǎn)。

圖1 二硫化碳生產(chǎn)工藝流程示意圖

二硫化碳生產(chǎn)工藝分為三個工段：制備、精餾、硫回收。

制備工段：把固硫通過蒸汽間接加熱，融化為液硫，經(jīng)過濾、澄清獲得純凈的液態(tài)硫，澄清計量后的液態(tài)硫，經(jīng)計量泵定量地輸入加熱爐進(jìn)行氣化過熱。加熱爐的余熱，可產(chǎn)生余熱蒸汽，直接用于生產(chǎn)。過熱后的硫蒸汽與天然氣進(jìn)行混合反應(yīng)，混合氣出爐后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)一步反應(yīng)，可達(dá)到高轉(zhuǎn)化率（以碳計）。

二硫化碳制備化學(xué)反應(yīng)式：

反應(yīng)后的過程氣在等壓下經(jīng)換熱、冷凝、分級捕集過剩硫和二硫化碳與硫化氫分離。

精餾工段：從粗制工段直接來的粗品二硫化碳進(jìn)入精餾裝置，進(jìn)行二步精餾提純，除掉不揮發(fā)物和低揮發(fā)物后，進(jìn)行冷凝，使氣相二硫化碳冷凝成液體二硫化碳，經(jīng)二硫化碳計量罐再輸送至成品罐區(qū)進(jìn)而裝車外銷。精餾后可獲得高純度的產(chǎn)品二硫化碳，純度達(dá)到GB/T1615-2008國家標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。精餾的尾氣由壓力自控調(diào)節(jié)閥輸送到硫回收工段。

硫回收工段：分離出的硫化氫進(jìn)入硫化氫燃燒爐，進(jìn)行部分燃燒，在定量的配風(fēng)比下，通過部分燃燒，使大部分的硫化氫在燃燒爐內(nèi)高溫氧化成硫，冷凝回收成液硫。冷凝降溫后的過程氣通過高溫?fù)胶线M(jìn)入一級、二級、三級反應(yīng)器，在新型催化劑的作用下，進(jìn)行三級催化反應(yīng)和四級冷凝及四級除沫和二級捕硫器捕硫，獲得高轉(zhuǎn)化率和高純度的液硫，循環(huán)直接用于生產(chǎn)?；厥樟蚝蟮奈矚膺M(jìn)入灼燒爐進(jìn)行灼燒，有少量二氧化硫尾氣先通過成套供應(yīng)的尾氣處理裝置再處理達(dá)到國家環(huán)保要求后經(jīng)尾囪高空排放。生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的余熱蒸汽滿足二硫化碳生產(chǎn)的需要。

硫回收化學(xué)反應(yīng)式[2]：

工藝主要操作條件及指標(biāo)：

1）加熱爐及反應(yīng)器。

溫度650℃、壓力0.4MPa、硫過量10%～20%、轉(zhuǎn)化率98%、粗制品收率95%。

2）二硫化碳精制。

塔溫49～50℃、收率95%。

3）硫回收。

燃燒爐溫度1300℃、一級反應(yīng)器溫度350℃、二級反應(yīng)器溫度250℃、三級反應(yīng)器溫度220℃、灼燒爐溫度500℃。

4結(jié)束語

本裝置自2015年7月投料開車成功以來，運(yùn)行較好達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。對于國內(nèi)許多目前已停產(chǎn)的焦炭法生產(chǎn)二硫化碳企業(yè)轉(zhuǎn)變工藝路線重新生產(chǎn)有很好的借鑒價值。

［1］韓建多.天然氣法合成二硫化碳的影響因素四川化工與腐蝕控制第1卷 1998年第6期

［2］黃武華.天然氣制二硫化碳 油田地面工程（OSE）第8卷第6期（1989. 12）

［3］工信部二硫化碳行業(yè)準(zhǔn)入條件 2013年4月

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.02.015

TQ127.1+4

B

1008-1267（2016）02-0046-02

2015-11-05

胡小營（1979—），男，天津薊縣人，工程師，從事化工工藝裝置設(shè)計工作。