[发明专利]甲烷法二硫化碳生产过程中硫化氢副产物的提纯和综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将甲烷法二硫化碳生产工艺中的副产物硫化氢进行提纯的方法以及对副产物进行综合利用的方法。

背景技术

甲烷法是目前比较成熟并且应用比较广泛的生产二硫化碳的方法，其主要工艺过程为：使用以甲烷为主成分的天然气与硫磺反应合成二硫化碳，生成的副产物硫化氢气体通过克劳斯装置转化回收为硫磺作为二硫化碳合成的原料循环使用。回收后的少量硫化氢通过焚烧炉转化为二氧化硫排放。这种处理方式不仅对空气会造成一定的污染，而且对于硫化氢资源也是一种浪费。

现有技术中针对上述二硫化碳生产工艺得到的产物混合物进行硫化氢提纯的研究较少，在很多文献中都是仅仅提到可以采用精馏等方式将硫化氢和二硫化碳进行分离，但是对具体的工艺步骤并没有涉及。众所周知，精馏是一类常规的分离操作，可以根据物质沸点的不同将混合物分成轻重两相，但是同时，精馏也是一类非常精细的单元操作，待分离体系的成分或者组分的含量发生变化时，都要重新对精馏操作的工艺条件进行设置，否则无法达到最佳的分离效果。而这些参数的设置虽然可以参考化工原理等工具书的指导，但是在实际操作过程中，由于待分离体系的成分过于复杂，特别是一些反应产物，其中的一些组分很可能都不能完全确定，就更谈不上根据组分的气液平衡常数和浓度来计算精馏操作的工艺参数了；而且实际的操作过程也与理想条件相去甚远，有的组分浓度过高、有的体系高温高压，这些影响都让理论计算在精馏参数的设计中仅能作为一种参考，最佳条件的获得更多的需要依靠大量的实验、艰苦的摸索和创造性的思维。因此，现有技术中的这类文献对于实际的硫化氢提纯过程指导意义很小。

有部分文献通过化学吸收二硫化碳的方式将其与硫化氢分离。例如US2492719A公开的二硫化碳制备工艺，反应产物混合气在冷凝器中进行硫分离后，气相进入冷凝器使二硫化碳液化并进入汽提塔使二硫化碳和硫化氢分离，分离出来的硫化氢进入硫化氢洗涤塔用再生剂二乙醇胺将其吸收，甲烷从洗涤塔的顶部回收进行循环利用，最后通入解吸塔将硫化氢解吸出来从塔顶流出，可用于生产硫磺或作其他用途。该方法需要引入二乙醇胺进行化学吸收，后期还要进行解吸，工艺比较复杂、成本偏高。

也有一些文献报道可以通过二硫化碳的吸收来提纯硫化氢。例如，US2568121A公开的二硫化碳制备工艺，反应产物混合气从反应器出来被冷凝，进入硫-气分离装置，液体硫从底部流出进入闪蒸罐以将其中混有的少量二硫化碳分离出来，二硫化碳和硫化氢气相从分离装置顶部流出进入气体洗涤器下部，用洗涤油除去残余的硫，从洗涤器出来后被冷却后进入吸收器用庚烷或石脑油将二硫化碳吸收，未被吸收的气体(主要是硫化氢)从吸收塔顶部排出，既可以用于硫的回收，也可以用于硫化钠等其他化学产品的生产。该方法使用二硫化碳吸收剂，目标实际是二硫化碳的回收，硫化氢只是该回收过程的副产物，纯度也不高，而且整个工艺流程比较复杂，对环境有污染。

还有文献采用蒸馏和精馏相结合的方式对甲烷法生产二硫化碳的副产物进行硫化氢的提纯，一般包括以下步骤：由反应器出来的包括硫磺、二硫化碳和硫化氢的产物混合物首先进行脱硫处理，得到的二硫化碳和硫化氢混合气体经降温加压，除去低沸点的甲烷和氮气，再通过蒸馏或闪蒸步骤将硫化氢和二硫化碳分离，得到的硫化氢通入精馏塔进一步纯化。该方法在除去甲烷和氮气等惰性气体时需要对系统加压，这对后续的蒸馏或闪蒸步骤要求较高，而且整体成本显著增加。同时对中间步骤分离出来的含硫化氢的惰性气体没有综合利用，成为废气污染环境，也造成了资源的浪费。

针对现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种全新的、在甲烷法生产二硫化碳的工艺中进行硫化氢提纯精制的方法，采取两级冷凝工艺，且两级冷凝的压力与上游CS2合成装置的压力相同。在提纯过程中产生的含有硫化氢的惰性气体以及高纯硫化氢都得到了综合利用，其中得到的高纯硫化氢可作为二甲基亚砜、蛋胺酸、硫脲等的原料使用，该循环工艺使尾气得到综合利用，设备结构简单，操作方便，无三废产生，杜绝了环境污染。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种二硫化碳生产工艺中副产物硫化氢的提纯方法。