3x2萬t/a天然氣制二硫化碳裝置工藝設計簡述

胡小營（天津市化工設計院工藝工程室，天津300193）

3x2萬t/a天然氣制二硫化碳裝置工藝設計簡述

胡小營
（天津市化工設計院工藝工程室，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，清潔環保，將越來越受到國內許多采用傳統焦炭法生產二硫化碳企業的青睞。采用兩條生產線（年產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。對于國內許多目前已停產的焦炭法生產二硫化碳企業轉變工藝路線重新生產有很好的借鑒價值。

二硫化碳；天然氣低壓非催化法；轉變工藝路線；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，生產連續，清潔環保，將越來越受到國內許多采用傳統焦炭法生產二硫化碳企業的青睞。本文以汾陽市星宇化工有限責任公司3x2 萬t/a天然氣（低壓非催化法）制二硫化碳裝置工藝設計為例進行簡述。

1設計原因

汾陽市星宇化工有限責任公司原有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、工人勞動強度大、裝置安全性差、現場工作條件差，并產生大量的有毒氣體、污水、廢渣，嚴重污染環境[2]。根據2013 年4月工信部發布的《二硫化碳行業準入條件》[3]要求：“新建、改擴建二硫化碳生產裝置單套規模不得低于2萬t/a，總規模不應低于5萬t/a。本準入條件實施起兩年內，淘汰以焦炭為原料的間歇焦炭法二硫化碳生產裝置。新建、改擴建二硫化碳生產裝置必須采用連續化先進生產工藝和裝備”。為了滿足國家的相關要求并搶占市場2013年星宇化工有限責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，在現有廠區空地內新建兩套3萬t/a二硫化碳裝置。工藝路線采用國內較成熟的天然氣低壓非催化法。基礎設計及詳細設計由曾設計過重慶紫光1萬t/a二硫化碳裝置的天津市化工設計院負責。

2工藝設計簡要說明

工藝裝置區布置原則：采用兩條生產線（年產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。

本項目生產崗位實行四班三運轉制，每班生產8h，全年生產時間按330天計，生產管理和技術管理人員為單班制，每周工作五天。

本次設計裝置范圍包括：工藝裝置、控制室及變配電站、循環水站、空壓制氮站、冷凍站。其他如公用工程設施、產品儲罐、原料硫磺庫、消防站、事故池、生活辦公區等均利用廠內現有設施。

3工藝流程簡述

生產工藝流程示意圖見圖1。

本技術是以天然氣與（氣態）硫磺低壓非催化生產二硫化碳，是在一定壓力，一定溫度，硫過量的條件下進行絕熱反應，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，可獲得高轉化率和高收率。其技術特點：流程簡化，設備結構簡單，設備使用壽命長，生產系統不發生堵塞，操作安全穩定等特點，并實現了計算機自動控制連續化安全生產。粗品二硫化碳與硫化氫分離后，接著進入精餾裝置，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。生產全過程的工藝參數，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、比例調節及控制，分析數據等由計算機連鎖自動控制、處理、顯示，以保證連續化自控安全生產。

圖1 二硫化碳生產工藝流程示意圖

二硫化碳生產工藝分為三個工段：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，經過濾、澄清獲得純凈的液態硫，澄清計量后的液態硫，經計量泵定量地輸入加熱爐進行氣化過熱。加熱爐的余熱，可產生余熱蒸汽，直接用于生產。過熱后的硫蒸汽與天然氣進行混合反應，混合氣出爐后進入反應器進一步反應，可達到高轉化率（以碳計）。

二硫化碳制備化學反應式：

反應后的過程氣在等壓下經換熱、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入精餾裝置，進行二步精餾提純，除掉不揮發物和低揮發物后，進行冷凝，使氣相二硫化碳冷凝成液體二硫化碳，經二硫化碳計量罐再輸送至成品罐區進而裝車外銷。精餾后可獲得高純度的產品二硫化碳，純度達到GB/T1615-2008國家標準指標。精餾的尾氣由壓力自控調節閥輸送到硫回收工段。

硫回收工段：分離出的硫化氫進入硫化氫燃燒爐，進行部分燃燒，在定量的配風比下，通過部分燃燒，使大部分的硫化氫在燃燒爐內高溫氧化成硫，冷凝回收成液硫。冷凝降溫后的過程氣通過高溫摻合進入一級、二級、三級反應器，在新型催化劑的作用下，進行三級催化反應和四級冷凝及四級除沫和二級捕硫器捕硫，獲得高轉化率和高純度的液硫，循環直接用于生產。回收硫后的尾氣進入灼燒爐進行灼燒，有少量二氧化硫尾氣先通過成套供應的尾氣處理裝置再處理達到國家環保要求后經尾囪高空排放。生產過程所產生的余熱蒸汽滿足二硫化碳生產的需要。

硫回收化學反應式[2]：

工藝主要操作條件及指標：

1）加熱爐及反應器。

溫度650℃、壓力0.4MPa、硫過量10%～20%、轉化率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℃、一級反應器溫度350℃、二級反應器溫度250℃、三級反應器溫度220℃、灼燒爐溫度500℃。

4結束語

本裝置自2015年7月投料開車成功以來，運行較好達到設計指標。對于國內許多目前已停產的焦炭法生產二硫化碳企業轉變工藝路線重新生產有很好的借鑒價值。

［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準入條件 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計工作。