專利名稱：一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種含碳和硫的化合物的生產設備，具體為一種循環(huán)流化 床制備二硫化碳的設備。
背景技術：
二硫化碳是一種重要的化工原料，在工業(yè)上有著廣泛的用途，在人造纖維、 玻璃紙、農藥、四氯化碳、橡膠、石油煉制等生產部門都有廣泛的應用。目前 生產二硫化碳的方法主要有木炭硫磺法、焦炭硫磺法和甲烷硫磺法，所采用的 工藝分為固定床工藝和流化床工藝。目前國內普遍采用的是間接加熱的單臺固 定床反應器，該方法存在著能耗高、設備生產能力低、占地面積大、污染環(huán)境
嚴重、勞動強度大等問題；而且半焦或焦炭與硫磺傳質、傳熱效率差，能耗高， 更重要的是半焦或焦炭與硫磺的接觸面積小、接觸不充分、反應不完全，而且 需要根據反應程度間歇加焦，無法實現(xiàn)生產的連續(xù)化。
相比于固定床工藝，流化床工藝使二硫化碳的生產有了質的提高。中國專 利號為200610102044.0和200510129940.1的專利文獻里提出了一種二硫化碳的 流化床生產工藝，該專利采用了兩個流化床， 一個作為反應器，另一個作為燃 燒器，半焦或褐煤在燃燒器中燃燒，放出大量熱量，未燒完的半焦或褐煤夾帶 這部分熱量由輸送管線進入流化床反應器，氣態(tài)硫磺被輸送進入流化床反應器， 與高溫半焦或褐煤發(fā)生反應，生成的二硫化碳氣體進入兩級旋風分離器分離掉 夾帶的半焦或褐煤粉末，然后進入后續(xù)分離設備；未反應完的半焦或褐煤循環(huán) 進入流化床燃燒器進一步燃燒。上述流化床工藝及設備盡管大大提高了二硫化 碳的生產效率，但依然存在一些缺點(1)流化床工藝中顆粒輸送管是兩個U形管，顆粒的輸送極為困難；(2)流化床工藝中含碳固體顆粒要在反應器中停留 較長時間，熱平衡難以維持；(3)硫磺必須要進行氣化，因而需要設置一套硫磺 氣化裝置，使全裝置流程更加復雜、設備投資增加；(4)未反應完的半焦或褐煤 直接進入流化床燃燒器，其中夾帶的大量二硫化碳氣體未能得到脫除，降低了 產品產率，而且二硫化碳在流化床燃燒器內燃燒后釋放出大量SOx，污染環(huán)境。
實用新型內容
本實用新型為了解決現(xiàn)有二硫化碳生產工藝及設備存在上述各種各樣的缺 點，提供一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備。
本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的 一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的 設備，包括料倉、加料器以及通過管線與加料器連接的流化床加熱爐，流化床 加熱爐下方設有熱炭管線，熱炭管線另一端與預提升器連通，預提升器上方連 有提升管，提升管上設有噴嘴，提升管上端伸入沉降器，末端設置快分裝置， 沉降器內頂部設有旋風分離器，內下方設有汽提段，汽提段下方設有與流化床 加熱爐連通的冷炭管線。所述汽提段的汽提過程是用惰性氣體將半焦顆粒間夾 帶的二硫化碳氣體和半焦顆粒微孔內吸附的二硫化碳氣體置換出去，避免含炭 固體物質夾帶大量二硫化碳氣體進入加熱爐燃燒，產生大量S0x，同時降低產品 收率。所述預提升器的作用是把熱炭管線來的含炭固體物質提升上去，使之向 上運動，并形成理想的活塞流，以提高噴嘴來的霧化液態(tài)硫磺與含炭固體物質 的接觸效率。
料倉里的含炭固體物質經加料器輸送至流化床加熱爐內，經空氣流化燃燒
后燒掉一部分含炭固體物質，放出熱量加熱其余含炭固體物質；被加熱的含炭 固體物質經熱炭管線進入預提升器，然后進入提升管并向上流動；氣態(tài)或液態(tài) 硫磺由噴嘴噴入提升管內，與高溫含炭固體物質接觸并反應，生成氣態(tài)二硫化 碳；設置在提升管末端的快分裝置將生成的氣態(tài)二硫化碳與未反應完的含炭固體物質進行分離，分離出的氣態(tài)二硫化碳夾帶部分含炭固體物質進入沉降器， 然后進入旋風分離器分離掉夾帶的含炭固體物質，由沉降器頂部排出，進入后
續(xù)的分離系統(tǒng)；被快分裝置分離下來的未反應完的含炭固體物質落入沉降器下 方的汽提段，經惰性氣體汽提掉夾帶的二硫化碳氣體后由冷炭管線進入流化床 加熱爐內燃燒。為了避免流化床加熱爐內的含炭固體物質燃燒不充分而產生一 氧化碳，隨即直接排入空氣而造成環(huán)境污染的問題，人們可采用多種方法將產 生的高溫煙氣進行處理，這些方法是本領域的普通技術人員所公知的。
本實用新型所述設備包含兩種形式，分別是并列式和同軸式，其中并列式 結構如下流化床加熱爐與沉降器并列布置，其中預提升器、提升管和沉降器 為同軸布置，由下向上的順序依次為預提升器、提升管和沉降器；提升管上 端直接插入沉降器下部，熱炭管線和冷炭管線分別為斜管，若空間不夠，則將 冷炭管線和熱炭管線的進、出口設置為斜管，中間為直管。而同軸式的具體結 構如下流化床加熱爐與沉降器同軸布置，其中預提升器與提升管同軸布置， 沉降器位于流化床加熱爐上方，提升管由豎管和橫管構成，橫管前端伸入沉降 器內，冷炭管線設置在流化床加熱爐內，其出口處設有防倒錐，以防止流化床 加熱爐內的氣體竄入冷碳管線內，為現(xiàn)有公知產品，熱炭管線由豎管和斜管構 成。
對于并列式結構，與汽提段連接處冷炭管線與汽提段軸線的角度控制在 20° 60°之間，與流化床加熱爐連接處熱炭管線與流化床加熱爐軸線的角度控 制在20° 60°之間；本實用新型所述流化床加熱爐的結構有三種結構形式，一 是流化床加熱爐上部與下部同直徑；二是其上部直徑小于下部直徑，以增加稀 相速度，人為降低旋風分離器效率，將燃燒后的飛灰排出；三是下部直徑小于 上部直徑，主要是為了減小稀相氣體速度，減小夾帶的顆粒濃度，提高旋風分 離器效率。無論對于并列式結構或是同軸式結構，提升管中部增設流化床層，其目的 是為了延長反應時間，流化床層的直徑大于提升管直徑，流化床層的直徑及其 大小由所需的反應時間確定；為維持流化床層料位，流化床層與沉降器下方的 汽提段之間通過圓管連通，圓管上裝有閥門。
為了便于調節(jié)含炭固體物質的流量，冷炭管線和/或熱炭管線上分別裝有控 制閥，該控制閥可為滑閥或塞閥或其它控制高溫顆粒流量的閥門；當設備并列 式布置時，冷炭管線和熱炭管線上分別裝有控制閥；當設備同軸式布置時，由 于冷炭管線位于硫化床加熱爐內，所以熱炭管線上裝有控制閥。
上述旋風分離器為外旋風分離器或內旋風分離器，旋風分離器內部設置有 隔熱、耐磨襯里，旋風分離器為一級旋風分離器，或多級旋風分離器串聯(lián)，其 中每一級旋風分離器為一個或多個，具體個數(shù)由沉降器內氣體流量及沉降器尺 寸決定；快分裝置為旋風分離器或三葉形快分或旋流快分等氣固分離設備。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點
1、 采用預提升器及提升管使含碳固體物質與液態(tài)或氣態(tài)硫磺在提升管內充 分接觸并發(fā)生反應，同時提升管中部的流化床層使得反應進行地更徹底，大大 提高了反應物的接觸效率，增加了產品的收率；
2、 相對于原有流化床工藝所要求的硫磺氣化是必須步驟，本實用新型所述 硫磺可以為液態(tài)，不僅所需溫度較低，能耗低，而且所需設備簡單，占地較小， 減少生產成本；
3、 汽提段的設置使得未反應完全的含炭固體物質中夾帶的二流化碳氣體被 汽提掉，有效避免大量二硫化碳氣體進入加熱爐燃燒，產生大量S0x，從而減少 污染，保護了環(huán)境，同時提高了產品收率；
4、 整個裝置結構簡單、省材料、造價低、易制作，有利于實現(xiàn)連續(xù)化、自 動化生產，并有利于生產過程的環(huán)保處理?？傊?，采用本實用新型所述設備生產二硫化碳，在技術上和經濟上都是最 佳的選擇，真正實現(xiàn)了節(jié)能、降耗、清潔、環(huán)保的目標。

圖1為本實用新型所述的并列式結構示意圖之一
圖2為本實用新型所述的并列式結構示意圖之二 圖3為本實用新型所述的并列式結構示意圖之三 圖4為本實用新型所述的并列式結構示意圖之四 圖5為本實用新型所述的同軸式結構示意圖之一 圖6為本實用新型所述的同軸式結構示意圖之二
圖中l(wèi)-料倉，2-加料器，3-流化床加熱爐，4-熱炭管線，5-預提升器，6-提升管，7-噴嘴，8-沉降器，9-快分裝置，10-旋風分離器，11-汽提段，12-冷炭 管線，13-防倒錐，14-流化床層，15-圓管，16-控制閥，17-閥門。
具體實施方式

實施例l:如圖1所示，為本實用新型所述的并列式結構 循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，包括料倉1、加料器2以及通過管線與 加料器2連接的流化床加熱爐3，流化床加熱爐的下部直徑小于上部直徑；流 化床加熱爐3下方設有熱炭管線4，熱炭管線4另一端與預提升器5連通，預 提升器5上方連有提升管6，提升管6上設有噴嘴7，提升管6上端伸入沉降器 8，末端設置快分裝置9，該快分裝置為旋風分離器，沉降器內頂部設有旋風分 離器10，內下方設有汽提段11，汽提段11下方設有與流化床加熱爐3連通的 冷炭管線12，冷炭管線12和/或熱炭管線4上分別裝有控制閥16。如圖1所示， 并列式的結構體現(xiàn)在流化床加熱爐3與沉降器8并列布置，其中預提升器5、 提升管6和沉降器8為同軸布置，提升管6上端直接插入沉降器下部，熱炭管 線4和冷炭管線12分別為斜管，與汽提段11連接處冷炭管線12與汽提段軸線的角度控制在20° 60°之間，與流化床加熱爐3連接處熱炭管線4與流化床加 熱爐軸線的角度控制在20° 60°之間。
具體實施時，料倉里的含炭固體物質經加料器輸送至流化床加熱爐內，經 空氣流化燃燒后燒掉一部分含炭固體物質，放出熱量加熱其余含炭固體物質； 被加熱的含炭固體物質經熱炭管線進入預提升器，然后進入提升管并向上流動; 氣態(tài)或液態(tài)硫磺由噴嘴噴入提升管內，與高溫含炭固體物質接觸并反應，生成 氣態(tài)二硫化碳；設置在提升管末端的快分裝置將生成的氣態(tài)二硫化碳與未反應 完的含炭固體物質進行分離，分離出的氣態(tài)二硫化碳夾帶部分含炭固體物質進 入沉降器，然后進入旋風分離器分離掉夾帶的含炭固體物質，由沉降器頂部排 出，進入后續(xù)的分離系統(tǒng)；被快分裝置分離下來的未反應完的含炭固體物質落 入沉降器下方的汽提段，經惰性氣體汽提掉夾帶的二硫化碳后由冷炭管線進入 流化床加熱爐內燃燒。
實施例2:如圖2所示，為本實用新型的并列式結構
與實施例1的區(qū)別僅在于流化床加熱爐的上部直徑小于下部直徑，在實際 操作中以增加稀相速度，人為降低旋風分離器效率，將燃燒后的飛灰排出。
實施例3:如圖3所示，為本實用新型的并列式結構
與實施例1的區(qū)別在于提升管6中部增設流化床層14，以延長反應時間， 流化床層的直徑大于提升管直徑，流化床層的直徑及其大小由所需的反應時間 確定；為維持流化床層料位，流化床層與沉降器下方的汽提段之間通過圓管連 通，圓管上裝有閥門，可控制料體流量。
實施例4:如圖4所示，為本實用新型的并列式結構
與實施例3的區(qū)別僅在于流化床加熱爐的上部直徑小于下部直徑。
實施例5:如圖5所示，為本實用新型的同軸式結構
循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，包括料倉1、加料器2以及通過管線與加料器2連接的流化床加熱爐3，流化床加熱爐3下方設有熱炭管線4，熱炭管 線4另一端與預提升器5連通，預提升器5上方連有提升管6，提升管6上設 有噴嘴7，提升管6上端伸入沉降器8，末端設置快分裝置9，該快分裝置為三 葉形快分，沉降器內頂部設有旋風分離器10，內下方設有汽提段ll，汽提段ll 下方設有與流化床加熱爐3連通的冷炭管線12，冷炭管線12和熱炭管線4上 分別裝有控制閥16。如圖5所示，同軸式的結構體現(xiàn)在流化床加熱爐3與沉降 器8同軸布置，其中預提升器5與提升管6同軸布置，沉降器8位于流化床加 熱爐3上方，提升管6由豎管和橫管構成，橫管前端伸入沉降器內，冷炭管線 12設置在流化床加熱爐3內，其出口處設有防倒錐13，熱炭管線4由豎管和斜 管構成。
同軸式結構中，含炭固體物質流動途徑、硫磺進料方式、反應和燃燒方式， 即整個制備過程是和并列式一致的。
實施例6:如圖6所示，為本實用新型的同軸式結構
與實施例5的區(qū)別僅在于提升管6的豎管中部增設流化床層14，以延長反 應時間，流化床層的直徑大于提升管直徑，流化床層的直徑及其大小由所需的 反應時間確定；為維持流化床層料位，流化床層與沉降器下方的汽提段之間通 過圓管15連通，圓管上裝有閥門17。
權利要求1、一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特征是包括料倉(1)、加料器(2)以及通過管線與加料器(2)連接的流化床加熱爐(3)，流化床加熱爐(3)下方設有熱炭管線(4)，熱炭管線(4)另一端與預提升器(5)連通，預提升器(5)上方連有提升管(6)，提升管(6)上設有噴嘴(7)，提升管(6)上端伸入沉降器(8)，末端設置快分裝置(9)，沉降器內頂部設有旋風分離器(10)，內下方設有汽提段(11)，汽提段(11)下方設有與流化床加熱爐(3)連通的冷炭管線(12)。
2、 根據權利要求1所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特征是流化 床加熱爐(3)與沉降器(8)并列布置，其中預提升器(5)、提升管(6)和沉 降器(8)為同軸布置，提升管(6)上端直接插入沉降器底部，熱炭管線(4) 和冷炭管線(12)分別為斜管。
3、 根據權利要求1所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特征是流化 床加熱爐(3)與沉降器(8)同軸布置，其中預提升器(5)與提升管(6)同 軸布置，沉降器(8)位于流化床加熱爐(3)上方，提升管(6)由豎管和橫管 構成，橫管前端伸入沉降器內，冷炭管線(12)設置在流化床加熱爐(3)內， 其出口處設有防倒錐(13)，熱炭管線(4)由豎管和斜管構成。
4、 根據權利要求2所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特征是與汽 提段(11)連接處冷炭管線(12)與汽提段軸線的角度控制在20° 60°之間， 與流化床加熱爐(3)連接處熱炭管線(4)與流化床加熱爐軸線的角度控制在 20° 60°之間。
5、 根據權利要求2所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特征是流化 床加熱爐(3)上部與下部同直徑或上部直徑小于下部直徑或下部直徑小于上部 直徑。
6、 根據權利要求1或2或3所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特 征是提升管(6)中部增設流化床層(14)。
7、 根據權利要求6所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特征是流化 床層(14)與沉降器(8)下方的汽提段之間通過圓管(15)連通，圓管上裝有 閥門(17)。
8、 根據權利要求1或2或3所述的循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，其特 征是冷炭管線(12)和/或熱炭管線(4)上分別裝有控制閥(16)。
專利摘要本實用新型涉及一種含碳和硫的化合物的生產設備，具體為一種循環(huán)流化床制備二硫化碳的設備，解決現(xiàn)有二硫化碳生產工藝及設備存在各自的缺點，包括料倉、加料器以及流化床加熱爐，流化床加熱爐下方設有熱炭管線，熱炭管線另一端與預提升器連通，預提升器上方連有提升管，提升管上設有噴嘴，提升管上端伸入沉降器，末端設置快分裝置，沉降器內頂部設有旋風分離器，內下方設有汽提段，汽提段下方設有冷炭管線。本實用新型采用預提升器、提升管以及流化床層提高了反應物的接觸效率；所述硫磺可為液態(tài)，溫度較低，設備簡單；汽提段的設置可減少污染，提高產品收率；結構簡單、造價低、易制作，有利于實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產，并有利于生產過程的環(huán)保處理。
文檔編號C01B31/00GK201250109SQ20082007795
公開日2009年6月3日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權日2008年7月16日
發(fā)明者劉夢溪, 盧春喜, 孔慶然, 康和平, 捷 王, 王祝安 申請人:孔慶然;中國石油大學(北京)