二硫化碳尾气的分离和综合利用

２００８年３６卷第３期　广州化工　・７３・　二硫化碳尾气的分离和综合利用　李凤飞，李文风　（株洲选矿药剂厂，株洲４１２００５）　摘　要：利用活性碳吸附二硫化碳生产尾气中的ｃｓ　等物质，得到较纯净的Ｈ　ｓ。利用低压蒸汽对活性碳进行解吸回收　ＣＳ　。Ｈ２ｓ和氨水反应生成（ＮＨ￣）２Ｓ产品，取得良好的经济效益和环保效益。　关键词：（Ｎｎ４ｈｓ；ＣＳ　；吸附；合成；综合利用　Ｔｈｅ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｉｓｕｌｉｄｅ　ｉｎ　Ｔａｉｌｆ　Ｇａｓ　ＬＩ　Ｆｅｎｇ－ｆｅｉ，ＬＩ　Ｗｅｎ－ｆｅｎｇ　（Ｚｈｕｚｈｏｕ　Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　Ｒｅａｇｅｎｔｓ　Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４　１　２００５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｄｓｏｒｂ　ｔｈｅ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｓｕｌｉｄｅ　ｅｔｃ．ｉｎ　ｔａｉｌｆ　ｇａｓ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｔｈｅ　ｐｕｒｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｓｕｌｉｄｅ．Ｍａｋｉｎｇ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｌｏｗ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｔｅａｍ，ｔｈｅ　ａｃｔｆｉｖａｔｅｄ　ｃａｒｂｏｎ　ｗａｓ　ｓｏｌｖｅｄ　ａｎｄ　ａｄｓｏｒｂｅｄ　ｔｏ　ｒｅｃｙｃｌｅ　ｔｈｅ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ．Ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｓｕｌｆｉｄｅ　ｒｅａｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｍｍｏｎｉａ　ｗａｔｅｒ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓｕｌｆｉｄｅ．Ｇｏｏｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｔｈ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ｂｏｔｈ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓｕｌｉｄｅ；ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｓｕｌｆｆｉｄｅ；ａｄｓｏｒｂ；ｃｏｍｐｌｅｘ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　在木炭一硫磺合成ｃｓ　生产中产生大量的尾气【１］，每生产　１吨ｃｓ　大约要产生６０—８０ｍ　的尾气，其中主要是未冷凝　的ｃｓ：和副产物Ｈ２ｓ、ＣＯＳ等，这些物资若不经处理直接排人　大气中，不仅污染环境，而且浪费大量的有用物资。一套年产　５０００吨的ｃｓ　装置，每年可从尾气中回收ｃｓ　约２５０吨，Ｈ　ｓ　约２００吨，如果加以回收利用，可获得较好的经济效益。为了　ｃｓ　的回收和对Ｈ２Ｓ的利用，其余气体经过燃烧处理，直接排　到大气中，对环境的影响很小。下面主要介绍ｃｓ　和Ｈ２Ｓ的　处理方法。　ｆ１）ＣＳ　的回收　活性碳吸附——解析法［３１：尾气通过活性碳床层，ｃｓ　被　吸附下来，当活性炭达到饱和时，用热的办法使ｃｓ　解析出　来，再冷凝回收，活性炭可继续使用，也可用蒸汽直接解析的　方法。此法适用于尾气中ｃｓ　含量在０．１　１０％范围。虽然活　性炭和石蜡油一样，具有吸附ＣＳ　的性能，活性碳比石蜡油　有更强的吸附能力，有可能使尾气中的ｃｓ　降到较低浓度。　此法适用于尾气中ＣＳ　含量在０．１～１０％范围。　ｆ２）Ｈ２ｓ利用　保护环境减少污染，提高企业效益必须对二硫化碳尾气进行　处理．　１　ＣＳ　尾气和综合利用工艺路线的选择圜　１．１　ＣＳ　尾气组成　在ｃｓ　生产中，每生产ＩｔＣＳ　大约要产生６０—８０ｍ。的　尾气，按每天１２ｔＣＳ　计算，每天将产生７２０—９６０ｍ。的尾　气，通过对尾气组分含量的测定，其组成如下：　表１　ＣＳ　尾气组成　硫化铵法：此方法是随着硫化铵用途的不断扩大而开发　出来的具有工艺简单，经济效益好等特点，其主要反应原理：　主反应：２ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ｓ＝（ＮＨ４）２ｓ＋２Ｈ　０　哥４反应：２ＮＨ４０Ｈ＋ＣＯＳ＝（ＮＨ４）２ＣＳＯ２＋Ｈ２０　６ＮＩＪ￣ＯＨ＋３ＣＳ２＝２（ＮＨ４）２ＣＳ３＋（ＮＨ￣）２Ｃ０３＋３Ｈ２０　（ＮＨ￣）２Ｓ＋ＣＳ　＝（ＮＨ　）２Ｃｓ３　从上表１可以看出，二硫化碳尾气中主要由ＣＳ　、Ｈ２Ｓ构　成，　所以对ｃｓ　尾气的综合利用主要是对ｃｓ　和Ｈ２Ｓ回收利　用。　１．２　从以上的ｆＮＨ４）２Ｓ的反应机理看，影响（Ｎ　Ｈ４）２ｓ产品质量的　主要是ｃｓ　，所以活性炭对吸附效率将直接影响到（ＮＨ４）２ｓ产　品质量。　１．３尾气处理技术方案特点　ＣＳ　尾气处理技术方案　对ＣＳ　尾气处理主要是　从表１对尾气组成情况来看，　在ＣＳｚ尾气综合利用中，主要考虑ｃｓ：回收和Ｈ２Ｓ的利　作者简介：李凤飞，女，本科，工程师，长期从事化工产品研发和设计工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌＫ９５０２１６＠１２６．ｃｏｍ．　维普资讯 http://www.cqvip.com ・７４・　广州化工　２００８年３６卷第３期　用，其余气体没有很大的适用价值，性质较为稳定，对环境影　响较小。但是ｃｓ：回收和Ｈ２ｓ的利用是相辅相成的，只有ｃｓ：　的充分吸收才能得到较纯净的Ｈ　Ｓ气体，Ｈ　Ｓ产品的质量才　能更好。该工艺具有如下特点：工艺技术可靠，二硫化碳回收　空气、真空和加热系统。真空进口从塔的中部接出（塔较高），　而热空气从塔底和塔顶被真空吸入，控制热空气进入量，保　证真空度在一０．０２　ＭＰａ左右即可，在真空泵前为了保护真空　泵增加一捕水系统。　２．２硫化铵合成工艺　硫化铵合成的工艺特点主要有以下几个方面：　率高，硫化氢转化率高；工艺要相对简单，操作方便；整个工　艺二次污染要少，安全性能好；能够获得较好的经济效益。　２二硫化碳尾气处理的工艺　二硫化碳尾气综合利用的工艺从总体上可以分为两部　分：ＣＳ　的吸附、解析、干燥；（．ＮＨ　ｓ的生产。其二硫化碳尾气　（１）Ｈ：Ｓ气体的水洗：Ｈ：Ｓ气体夹带有炭末等物质，为保证　硫化铵的质量必须对其进行洗涤，洗涤是用清水在水洗塔内　进行的；　（２）两级吸收：为了保证Ｈ２ｓ充分被吸收和生产的安全，　处理流程如下：　蒸汽　尾气燃烧室　　１十　十　ｌ　ｃｓ：生产尾气—缓冲罐—吸附塔—解吸塔一硫化铵合成釜　＋　＋　冷凝　硫化铵成品　】　十　二硫化碳成品库　２．１　ＣＳ２吸附装置的工艺　ＣＳ　的吸附、解析、干燥均在吸附塔内进行，吸附塔是整　个工艺的关键设备，我们对吸附塔的设计突破传统的对ｃｓ　吸附塔设计模式，在实验的基础上，采用一塔两段结构，并一　段活性炭的装填量超过２　ｍ，达２．７　ｍ，吸附塔的设计既满足　了生产要求，又节约了投资。　（１）ＣＳ２吸附四　ｃｓ：的生产尾气是自下而上通过活性炭层，最终在活性　炭表面反复吸附后，流向（ＮＨ４）：Ｓ合成系统。自下而上的流程　主要考虑到有充足的吸附时间和解析时便于清洗活性炭的　碳灰、硫磺等杂质。由于ｃｓ　的最佳吸附温度为２０℃一５０　℃，而ＣＳ：被活性炭吸附时放出大量的热，吸附热为１２．４　ＫＪ／ｋｇ。再加之活性炭的传热性能较差，所以每段活性炭层均　设有夹套和内外两层的蛇管冷却，以保证温度的相对稳定。　（２）ＣＳ：解吸和冷凝　ｃｓ：的解吸是利用低温蒸汽进行解吸，解吸是自上而下　进行的，在ＣＳ：冷凝时考虑到冷凝器的负荷和经济效益，我　们在冷凝设有捕水系统，即在捕水罐内装一定量的水，当蒸　汽ｃｓ　混合性气体经过时被水冷却，蒸汽中大部分水被冷凝　下来。冷凝器的介质为－４℃～８℃的盐水，而冷凝后的气体　经水封罐后再排入尾气燃烧炉。　（３）活性炭的干燥旧　由于含有水份的活性炭几乎对ｃｓ：没有吸附作用，所以　必须对其进行干燥。为了提高干燥效率，塔系统同时设有热　硫化氢的吸收分为两级，一级吸收率在９５％以上，从二级吸　收出来的硫化氢几乎为零；　（３）真空操作：为了生产安全和气体有序流动，硫化铵的　合成处在真空状态。　２．３　二硫化碳尾气综合利用的工艺条件　尾气ｃｓ２含量：０．１～１５％；气体温度：１５℃～４０℃；冷却　水压力：＞２　ｋｇ／ｃｍ￣。　（１）ＣＳ　吸附工艺条件：吸附温度２０℃～５０℃；吸附压力　０～２５００　ｍｍＨ２０；排出气体ｃｓ：含量接近为零。　（２）ｃｓ　解析条件工艺条件：蒸汽压力初期０．８　ｋｇ／ｃｍ：；末　期１～１．５　ｋｇ／ｃｍ　；解析温度１００℃～１１０℃。　（３）ＣＳ　干燥工艺条件：真空度０．０２　ＭＰａ；热空气温度８０　℃；干燥温度１００℃　１１０℃；干燥时间８　ｈ。　（４）（ＮＨ４）：Ｓ合成工艺条件：气体中ｃｓ：含量＜０．５％；真空　度一１０００～０　ｍｍＨ２Ｏ；常温；产品ｓ含量８％以上。　３结论　二硫化碳尾气的综合利用取得了显著的经济效益和社　会效益，不但成功地利用活性炭回收了二硫化碳，而且生产　出了市场上需要的硫化铵产品，从根本上解决了二硫化碳生　产尾气的污染问题。随着硫化铵的用途不断扩大，二硫化碳　尾气的综合利用必将显示出它的广阔前景。　参考文献　［１】　周之江．　硫化碳生产［Ｍ］．北京：纺织工业出版社，１９８２，２３—２６　［２】冯伯华，一　自新．化学工程手册（４）［Ｍ］．北京：化学工业出版杜，　１９８９，１５８—１６０．　［３］　邓忠，康天源．化学工程师简明手册［Ｍ］，北京：机械工业出版　社，１９８９，２５３—２５５．　［４］唐尔钧，詹长福．化工设备设计基础［Ｍ】．北京：机械工业出版　社，１９９４，１２４—１５０．　［５］　王箴．化工辞典【Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００，６８９—６９０．　［６］　陈冠荣编．化工百科全书（１Ｏ）［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００３，　２３４－２３６．