[发明专利]一种生产二硫化碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳和硫的化合物的生产方法，具体为一种生产二硫化碳的方法。

背景技术

二硫化碳是一种重要的化工原料，在人造纤维、农药、橡胶、冶金选矿等生产部门都有广泛应用。目前干法生产二硫化碳的工艺路线主要有三条，其一是用古老的电炉法高温间歇式的生产路线，以硫磺和木炭(或焦炭)为原料，电能耗高、劳动强度大、生产效率低，设备腐蚀和环境污染十分严重，国内基本被淘汰，国外目前还有部分小装置在运行。其二是传统的反应甑式间歇法的生产路线，以硫磺和焦炭(过去采用木炭)为原料间歇式，能耗高、劳动强度大、单台设备生产效率低，设备寿命短和环境污染严重，属于将被淘汰的生产路线，但目前国内还有约55％的生产能力采用该工艺。其三是较为先进的以天然气为原料的合成路线，即CH₄+4S→CS₂+2H₂S。缺点是硫的单程转化率不足50％，所产生的大量有毒气体硫化氢，必须通过克劳斯系统回收硫，且硫回收尾气的治理难度大，投资高，提高了生产成本；且反应温度在600℃以上，对设备腐蚀亦较为严重。此外，厂址受天然气源的限制，增加了CS₂产品长途输运的危险性和成本。因此，开发一种低温和环境友好型的二硫化碳生产新工艺，具有重要意义。

公知，羰基硫又名氧硫化碳或羰酰硫，它是合成硫代氨基甲酸酯类农药及重要医药中间体，也可以用作其他有机硫化合物的原料，在水稻除草剂杀草丹的生产中，羰基硫是重要的原料。目前，以CO和硫蒸汽为原料合成COS的反应CO+S＝COS(1)，国内外已有较多的研究，并有实现了工业化生产的报道，在国外比如日本、美国等国家，COS收率均可达到95％以上，国内也有用FeS作催化剂生产COS的报道，其COS收率为90-95％，但是生成物中的尾气杂质较多，主要是CO，CO₂和H₂S，来源于原料之不纯。由于上述反应的最终目的是制备羰基硫，其所选用的催化剂及反应条件都是利于羰基硫的合成，而无法实现羰基硫的下一步歧化分解反应COS＝0.5CS₂+0.5CO₂(2)，即用于制备二硫化碳。

目前关于COS的歧化分解反应(2)，大都采用非催化直接热分解反应，需要很高的温度，在600℃以上生成CO₂和CS₂，在900℃以上则生成CO和元素S，反应过程难以控制，而且能耗高、生产成本较高。关于COS的低温催化歧化反应，文献中尚未见有较详细的研究结果，更无有关该反应工业化的报道。有些文献称COS歧化分解反应在热力学上属可逆反应，在标准状态下平衡常数为0.22，由于反应热接近于零，故平衡常数随温度改变亦较小，据此，COS歧化分解反应的平衡转化率应接近50％。为提高COS的平衡转化率，采用相转移的方法，以突破热力学平衡的限制，其具体做法是在50-250℃和0.1-1.0MPa条件下，用溶剂吸收CS₂，将反应和吸收塔合并为一个三相催化反应器，可以达到COS完全转化为CS₂的目的。但该反应器相当复杂，难以稳定操作，要实现该设想显然有很大难度，因此该专利并未给出相应的实施例和实验结果，没有实际应用的价值。

综上所述，目前关于反应(1)和(2)的研究都有报道，但两者分别存在上述各自的缺点，而且未见有将两者联合起来用于制备二硫化碳的报道。

发明内容

本发明为了解决现有反应(1)和(2)分别存在上述各自的缺点以及未将两者联合用以制备二硫化碳的问题，提供一种生产二硫化碳的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种生产二硫化碳的方法，该方法包括以下步骤：a.将一氧化碳和硫蒸汽引入装有低温转化催化剂的羰基硫催化反应器，生成羰基硫，并使羰基硫部分分解为二硫化碳和二氧化碳；b.将上述混合产物通过装有低温歧化催化剂的羰基硫歧化反应器，使羰基硫进一步分解为二硫化碳和二氧化碳，然后将生成的混合气体通过冷凝器分离出二硫化碳；c.将步骤b得到的最终混合气体中的二氧化碳和未分解的羰基硫进行分离，分离出的羰基硫再次送入羰基硫歧化反应器进行重新分解。本发明由一氧化碳和硫制备二硫化碳的反应机理如下：第一步：CO+S＝COS(1)；第二步：COS＝0.5CS₂+0.5CO₂(2)，本发明的主要创新点在于首次将这两个反应联合起来，并通过上述步骤制备更有价值的化工原料二硫化碳。