[发明专利]一种二硫化碳反应炉

说明书

本发明涉及二硫化碳生产设备技术领域，尤其涉及一种适用于天然气硫磺法生产二硫化碳的二硫化碳反应炉。其包括炉体外壳，炉体外壳的顶部连接有烟囱，炉体外壳内设有呈筒状的盘管，旋转盘管的顶部设有第三进口，底部设有第三出口；炉体外壳内的底部设有燃烧器，燃烧器的中心位于旋转盘管的轴线上。本发明提供的一种二硫化碳反应炉，降低了炉管出现局部磨损的几率，且可避免管内结焦现象，使得炉管的使用寿命更长，延长设备运行周期。

技术领域

本发明涉及二硫化碳生产设备技术领域，尤其涉及一种适用于天然气硫磺法生产二硫化碳的二硫化碳反应炉。

背景技术

二硫化碳是一种广泛应用于人造纤维、玻璃纸、化工、农药、橡胶、冶金、炼油等工业部门的重要化工原料。工业上通常采用硫磺与木炭、焦炭、天然气或丙烯等含碳物质通过化学反应制取。木炭法和焦炭法都是间歇生产，在加炭、加硫、清渣等操作中不可避免地外排有毒有害废气、废渣，2013年5月1日起实施的《二硫化碳行业准入条件》要求淘汰污染严重、工艺落后的木炭法、焦炭法间歇生产装置；鼓励采用先进的天然气法生产工艺。目前天然气法成为二硫化碳的主要生产方法。

国内外天然气法工艺技术主要有以下几种：一是FMC技术，该技术以硅胶为催化剂，在480～650℃、0.5Mpa条件下，使甲烷气在两个串联的固定床反应器中进行硫化反应。反应物经两步反应除去过硫，再用油吸收分离H₂S，最后用蒸馏法精制得到二硫化碳成品。转化率为85％～90％(以甲烷计)。副产H₂S(0.9tH₂S/t.cs₂)，用克劳斯法回收硫，再作为原料使用。

二是改进FMC技术，在480～650℃、1.0～1.8Mpa，无催化剂条件下，在固定床反应器中进行硫化反应。用冷凝法去除反应物中过剩的硫，剩余物直接进分离塔分出H₂S，再用精馏塔精制得到二硫化碳成品。转化率为97％(以甲烷计)。

三是Stauffer技术，在600～650℃、0.5～0.8Mpa，无催化剂条件下，天然气在两个串联的反应器中进行硫化反应。用冷凝洗涤法去除反应物中过剩硫，剩余反应物经初凝后，不凝气进油吸收系统分出H₂S，送克劳斯装置回收硫。冷凝液进三塔组成的精制系统蒸馏、碱洗得到CS₂成品。转化率为97％(以甲烷计)。

四是PPG技术，该方法与Stauffer基本相同，只是需要以硅胶为催化剂，甲烷气在稍低压力下进行硫化反应。并且精制系统由三个蒸馏塔组成，无碱洗操作。

五是将天然气和硫磺在管式加热炉的预热段加热到100～400℃，与过量5～15％的硫磺经静态混合器混合后，进入管式加热炉的加热反应段，在温度为550～800℃、0.3～1.0Mpa下进行部分反应，未反应气体硫磺和天然气在绝热反应器内继续反应，反应结束后，将绝热出来的混合气体进行分离。

六是高压非催化天然气法，是让净化后的天然气进入反应炉冲激段，预热升温到300～500℃后，与进入冲激段的液硫混合，硫磺在冲激段被冲激迅速升温汽化，混合后的反应物经炉管输送至辐射段，被加热到550～700℃，压力为0.5～1.35Mpa。碳硫摩尔比为1：2～3，反应物在炉内停留1.5～25秒，排烟温度为100～300℃。

虽然以天然气硫磺为原料生产二硫化碳的工艺很多，其核心设备都是将天然气和硫磺加热到反应温度并维持反应所需热量的反应炉。理想的反应炉要求既能给反应提供足够的热量，还要稳定可靠能维持长周期运行，同时还要能够合理利用余热，降低装置能耗。中国专利CN100503437C文件公布了一种高压非催化天然气法制造二硫化碳的反应炉，该设备的典型特点是炉型为箱式炉或梯形炉，炉管以排管式布置，燃烧器分层布置在排管两侧，火焰距排管距离较近，容易出现局部过热，使物料在管内结焦；另一方面排管转弯处采用180°弯头，对于管内气、液、固三相流，在较高流速下三相流中的固体颗粒对弯头处炉管壁金属的磨损非常严重，大大降低了炉管使用寿命。