一种二甲基硫醚的生产工艺
文献发布时间:2023-06-19 11:59:12
技术领域
本发明专利属于二甲基硫醚生产制备领域,具体涉及一种利用精制甲醇、天然气及硫磺生产二甲基硫醚溶液的工艺。
背景技术
二甲基硫醚又称硫代双甲烷。无色液体。有挥发性。浓度高时有臭气味。是我国GB2760—1996规定允许使用的食用香料,配制青香型香精;工业溶剂,用于聚丙烯腈、合成纤维的纺丝溶剂;城市煤气加臭剂;塑料脱膜剂;液压油溶剂;电池低温防腐蚀剂;外用药物促渗透剂等。本发明工艺摒弃了传统的硫化氢和二硫化碳的分离和精制,简化了生产的设备与工艺,混合气的制备大幅度降低了硫化氢分离提浓时所带来的安全风险性。
发明内容
本发明提供了一种二甲基硫醚溶液的生产工艺,以精制甲醇、天然气及硫磺为原料,通过加热硫磺和天然气,使气化硫磺与天然气反应得到硫化氢和二硫化碳的混合气体;混合气体再与气化后的甲醇气体,通过装有催化剂的列式反应器,反应后的到二甲基硫醚。工艺所需的装置有甲醇储罐、天然气储罐、熔硫储槽、预热器、汽化器、加热炉、列式硫醚反应器、冷凝器、机泵等设备。该工艺以精制甲醇、天然气及硫磺为原料,包含以下工艺过程:
硫磺汽化:将固体硫磺投入熔硫储槽,对硫磺进行加热熔化成液态硫磺;
制混合气:把液态硫磺打入预热的加热炉内进行气化,通入天然气,气化的硫磺与天然气发生反应生成硫化氢和二硫化碳的混合气体;
甲醇汽化:将液态甲醇打入汽化器,将甲醇汽化;
合成硫醚:将制备得到的混合气体和汽化甲醇按一定比例投入预热器,将两种气体加热至反应温度,将加热后的气体打入装有催化剂的列式硫醚反应器,反应后生成气体二甲基硫醚,通过冷凝器冷凝得到液态二甲基硫醚。
制混合气过程中,加热炉内的温度控制为700-750℃(低于700℃硫磺和甲烷未能充分反应导致反应延后至绝热反应器,增加绝热反应器负担和硫冷压力,高于750℃会导致天然气及二硫化碳出现碳化,严重时炉管吸碳使炉管壁变厚,从而增加燃烧气的用量直接增加生产成本和缩短炉管寿命。
液态硫磺的进料流量为1300-1680kg/h,天然气的进料流量为130-220kg/h(优选为液态硫磺的进料流量为1640 kg/h,天然气的进料流量为200 kg/h)硫磺最低进料为574kg/h,天然气进料为70 kg/h,低于这个配比会导致硫磺上料泵的负荷上升和设备低负荷运行,也会导致进料不足,反应正常时间加长无形中增加消耗成本,也更容易导致天然气碳化和配比失调)。
合成硫醚过程中,混合气体的进料流量为840-880kg/h,汽化甲醇的进料流量为1850-1900kg/h,所述的催化剂为三氧化二铝,三氧化二铝的量为混合气体质量的0.01-0.25%。优选方案中,混合气体的进料流量为860 kg/h,汽化甲醇的进料流量为1870 kg/h。混合气体低于300 kg/h时反应过程放热少反应温度达不到工艺要求会生成副产物甲硫醇,也需要开电加热来平衡温度增加成本。
所述的催化剂为三氧化二铝,三氧化二铝的量为没过上封头列管20公分处。
合成硫醚过程中,反应温度为385±5℃(低于385℃生成的主要产物为甲硫醇,高于395℃会使甲醇碳化污染催化剂,减少催化剂的寿命和是反应器的压差增加,缩短更换催化剂的频率增加成本。
该工艺所采用的装置至少包含以下设备:液硫上料储槽与加热炉连接,加热炉与绝热反应器连接,绝热反应器与硫冷凝器连接,硫冷凝器与硫冷凝气液分离器连接,硫冷凝气液分离器与脱硫塔连接,脱硫塔与脱硫塔气液分离器连接,脱硫塔气液分离器与熔盐预热器连接,熔盐预热器与二甲基硫醚反应器连接,二甲基硫醚反应器底部连接至二甲基硫醚储罐。
加热炉顶部设置有甲烷进入管道。熔盐预热器顶部设置有气态甲醇进入管道;熔盐预热器侧壁设置有液态甲醇进入管道。二甲基硫醚反应器上还设置有熔盐槽进入管道,二甲基硫醚反应器还与熔盐预热器连接,即可得到二甲基硫醚溶液的生产装置。
本发明工艺摒弃了传统的硫化氢和二硫化碳的分离和精制,本工艺直接让硫化氢和二硫化碳经计量进入熔盐预热器,简化了生产的设备与工艺,混合气的制备大幅度降低了硫化氢分离提浓时所带来的安全风险性,其中降低了二硫化碳的储存和硫化氢提纯带来的风险等级。
附图说明
图1为二甲基硫醚的生产工艺图。
其中,1、液硫上料储槽;2、加热炉;3、绝热反应器;4、硫冷凝器;5、硫冷凝气液分离器;6、脱硫塔;7、脱硫塔气液分离器;8、熔盐预热器;9、二甲基硫醚反应器;10、熔盐槽,11、燃烧器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例来进一步说明本发明,但本发明专利要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
硫磺汽化:将固体硫磺投入熔硫储槽,升温至120°C对硫磺进行加热熔化成液态硫磺;
制混合气:把液态硫磺以1640 kg/h打入预热至650℃的加热炉内进行气化,通入天然气200 kg/h,再次升高温度至750℃,在炉内温度控制为750℃下,气化的硫磺与天然气发生反应生成硫化氢和二硫化碳的混合气体;
甲醇汽化:将液态甲醇打入汽化器,将甲醇汽化;
合成硫醚:将制备得到的混合气体和汽化甲醇按1:2.17(即混合气体的进料流量为860kg/h,汽化甲醇的进料流量为1870kg/h)投入预热器,将两种气体加热至385℃温度进行反应,将加热后的气体打入装有没过上封头列管20公分处的三氧化二铝的列式硫醚反应器(3吨),反应后生成气体二甲基硫醚,通过硫冷凝器冷凝得到液态二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量53吨,纯度为99.8%,副产物甲硫醇的质量分数为5%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.8%。
实施例2
实施步骤同实施例1,仅制混合气过程中,加热炉内温度为700℃。得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为51.5吨,副产物甲硫醇的质量分数为7%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.8%。
实施例3
实施步骤同实施例1,仅制混合气过程中,加热炉内温度为680℃。运行过程中,温度低于700℃,少部分液态硫磺不能被汽化,导致管道内空间变小,形成压差阻力,进料口至硫冷凝器处压差由250KPa增加为280KPa(正常情况下,如实施例1、2及其他实施例所述的在本案所要求的加热炉加热条件,也会产生压差,但压差均控制在250KPa以内,最高不超过250KPa,不影响系统的正常运行)。得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为50吨,副产物甲硫醇的质量分数为10%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.5%。
实施例4
实施步骤同实施例1,仅制混合气过程中,加热炉内温度为650℃。运行过程中,温度低于700℃,少部分液态硫磺不能被汽化,导致管道内空间变小,形成压差阻力,进料口至硫冷凝器处压差由250KPa增加为230KPa。得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为48.3吨,纯度为99.5%,副产物甲硫醇的质量分数为13%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.5%。
实施例5
实施步骤同实施例1,仅制混合气过程中,加热炉内温度为620℃。运行过程中,温度低于700℃,部分液态硫磺不能被汽化,导致管道内空间变小,形成压差阻力,进料口至硫冷凝器处压差由250KPa增加为350KPa,以此压力将严重影响正常程序的运行。得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为43.5吨,副产物甲硫醇的质量分数为25%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.5%。
实施例6
实施步骤同实施例1,仅制混合气过程中,加热炉内温度为770℃。得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为45.6吨,副产物甲硫醇的质量分数为16%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.8%,运行一周,加热炉内壁有增厚现象。
实施例7
实施步骤同实施例1,仅液态硫磺的流量为1350 kg/h,天然气的流量为150 kg/h得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为51吨,副产物甲硫醇的质量分数为5%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.8%。
实施例8
实施步骤同实施例1,仅液态硫磺的流量为1250 kg/h,天然气的流量为145 kg/h得到的二甲基硫醚。二甲基硫醚的产量为45吨,纯度为99.4%,副产物甲硫醇的质量分数为5%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.6%。
实施例9
实施步骤同实施例1,仅合成硫醚过程中,单套混合气体最大投料650 kg/h和汽化甲醇为1400 kg/h,395℃进行反应得到的二甲基硫醚。单套二甲基硫醚的产量为27.5吨,理化性质纯度为99.8%,副产物甲硫醇的质量分数为5%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.8%。
实施例10
实施步骤同实施例1,仅合成硫醚过程中,单套混合气体最大投料650 kg/h和汽化甲醇为1400 kg/h。380℃得到的二甲基硫醚。单套二甲基硫醚的产量为26.5吨,副产物甲硫醇的质量分数为8%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.7%。
实施例11
实施步骤同实施例1,仅合成硫醚过程中,实施步骤同实施例1,仅合成硫醚过程中,单套混合气体最大投料650 kg/h和汽化甲醇为1400 kg/h。365℃,在催化剂的作用下,反应温度偏低,副反应较大,得到的主要产品二甲基硫醚18.5吨,甲硫醇8.5吨(单套甲硫醇产量为22.3吨)非本案所需的产物。
实施例12
实施步骤同实施例1,仅合成硫醚过程中,进行催化反应生成气体二甲基硫醚过程中,温度上升至396°C时,补加液态甲醇,液态甲醇的添加量为100 kg/h二甲基硫醚的产量增加2.1吨。单套二甲基硫醚的产量为29.6吨,副产物甲硫醇的质量分数为5%左右,通过一级精馏,二甲基硫醚纯度可达99.8%。
实施例13
一种二甲基硫醚的生产装置,液硫上料储槽1与加热炉2连接,加热炉2与绝热反应器3连接,绝热反应器3与硫冷凝器4连接,硫冷凝器4与硫冷凝气液分离器5连接,硫冷凝气液分离器5与脱硫塔6连接,脱硫塔6与脱硫塔气液分离器7连接,脱硫塔气液分离器7与熔盐预热器8连接,熔盐预热器8与二甲基硫醚反应器9连接,二甲基硫醚反应器9底部连接至二甲基硫醚储罐。
加热炉2顶部设置有甲烷进入管道。
熔盐预热器8顶部设置有气态甲醇进入管道;熔盐预热器8侧壁设置有液态甲醇进入管道。
二甲基硫醚反应器9上还设置有熔盐槽10进入管道,二甲基硫醚反应器9还与熔盐预热器8连接。
- 一种简便的制备二甲基二硫醚及氘代二甲基二硫醚的方法
- 一种离子液体用于脱除气体中二甲基硫醚、二甲基二硫醚的方法