一種硫脲的生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于硫脲生產領域和h2s廢氣處理領域，具體涉及一種硫脲的生產工藝。
【背景技術】
[0002]目前國內外生產硫脲的方法分為下面兩種:
1、兩步法:一般用硫酸或者鹽酸與硫化鈉反應，在生成沉淀的氯化鋇和硫酸鋇時同時產生h2s氣體，產出h2s氣源，將產生的硫化氫氣體通入石灰乳漿中，生成硫化鈣沉淀，繼續通入過量的H2S氣體，反應生成溶于水的硫氫化鈣。具體的反應方程式為:
Ca (OH) 2+H2S=CaS 丨 +2H20CaS 丨 +H2S=Ca (SH) 2
在反應器內先加入Ca(SH)2溶液，在攪拌下加入氰氨化鈣(又名石灰氮)，控制一定的溫度和時間便生成硫脲，化學反應式為:
Ca (SH) 2+2CaCN2+6H20=2 (NH2) 2CS+3Ca (OH) 2
2、一步法:
近年來一些廠家將上面的兩步法合并成一步法進行硫脲生產，即將硫化氫氣體直接通入氰氨化鈣漿液中，具體反應方程式為:
HS2+CaCN2+2H20= (NH2) 2CS+Ca (OH) 2
現階段，國內廠家生產硫脲，基本只采用一步法進行生產，淘汰了兩步法的生產，主要原因是由于兩步法生產過程中存在的技術難題高于一步法，但經過考察，這兩種工藝生產方法都有著各自的技術缺點。
[0003]兩步法技術缺點:傳統的生產廠家在生產Ca(SH)2的工藝步驟中，采用的通入法，將H2S通入石灰乳中，再經過攪拌生產成溶于水的Ca (SH) 2，此法的最大不足是H2S于石灰乳的反應面積較小，反應過程緩慢粗放，無法解決H2S有效吸收的問題，造成了吸收率偏低，且H2S氣體浪費，污染環境的問題。
[0004]一步法技術缺點:此法是針對兩步法進行改良的方法，采用石灰氮直接通入硫化氫，同樣與兩步法的缺點相似，最終吸收層面上都采用氣液反應，在難溶于水的乳液中通入H2S，經過攪拌吸收的方式都存在著吸收率低，生產成本高，污染環境等問題。同時造成了高價值的石灰氮的浪費。
[0005]發明專利201410002180.7^201410002205.3 和 201410002213.8，均公開了一種采用粘膠纖維生產的含硫混合廢氣制備硫脲的工藝，通過噴淋石灰氮乳液或者石灰氮和石灰的混合乳液來吸收廢氣中的h2s氣體。以上專利均采用一步法進行硫脲生產，最終產物為硫脲和氫氧化鈣，其中氫氧化鈣溶液俗稱為石灰乳，是難溶于水的物質，在堿噴淋反應的過程中，最終產物石灰乳會再次產生出來，不利于堿噴淋系統的循環運行，也就是堿噴淋一直使用難溶于水的乳液進行反應，同時也會造成高價值的石灰氮的浪費。
【發明內容】
[0006]針對目前硫脲生產中H2S吸收率低的技術問題，本發明提供了一種硫脲的生產工藝。采用兩步法可以實現硫脲的生產，實現H2s的有效吸收，同時可實現第二步的固液反應，有效的提升硫脲生產工藝的生產效率，降低生產成本，解決環境污染的問題。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下:
一種硫脲的生產工藝，其特征在于:工藝步驟如下:
A、石灰乳的配制
配制質量濃度為22-25%的石灰乳，石灰乳溫度保持在45-55°C ;
B、噴淋
將配制好的石灰乳栗入噴淋塔中，開啟循環栗使石灰乳在塔內循環，再通入富含H2S的氣體，進行堿噴淋吸收，釜底液中硫氫化鈣的含量達到130~150 g/L后，排料，并補充新鮮石灰乳，實現循環生產；
C、合成
將B步驟排出的料液過濾，濾液為硫氫化鈣溶液，加入石灰氮，在80-85°C的溫度下，保溫反應；
D、后處理
合成反應完成后，保溫過濾，將濾液濃縮，并冷卻結晶，離心，干燥得到硫脲產品。
[0008]本發明配制石灰乳的濃度為22-25%，濃度過大，會造成石灰乳的粘度增加，加劇循環栗的負荷，不利于噴淋，過小吸收效果達不到最優。石灰乳溶液要進入堿噴淋系統與h2s反應，屬于酸堿中和反應，會放出大量熱，石灰乳初始溫度越高，會導致反應過程變慢。為了維持石灰乳的溶解度，同時也要有利于與H2S的反應，控制石灰乳的最終溫度為45-55°C，也是吸收反應的溫度，有利于反應的進行。
[0009]本發明控制釜底液中硫氫化鈣的含量為130~150 g/L，是基于出料后安全考慮，若硫氫化鈣反應濃度過高，整體反應過于徹底，那么出料后，硫氫化鈣液體勢必為夾帶著h2s氣體，h2s氣體為劇毒氣體，會對人體造成傷害同時污染環境，因此，根據實際情況，設定此反應終止濃度，保證出料液體中仍然含有少量的石灰乳，以便吸收液體內殘留的h2s氣體。
[0010]本發明所述的B步驟，石灰乳在塔內的循環量達到10 m3/h時，通入富含H2S的氣體。
[0011]由于循環量過大，會導致石灰乳與H2S氣體接觸時間縮短，減少了反應時間，不利于反應，同時循環量過大，還會導致石灰乳沉淀，堵塞噴淋塔級循環管道。10 m3/h的循環量是實現循環生產的最優化選擇。
[0012]本發明所述的B步驟，氣體在塔內的流速為l_2m/s，控制氣體的速率為l_2m/s，是為了保證逆流接觸的時間，也就是反應時間，確保吸收率。
[0013]本發明所述的B步驟，在石灰乳噴淋前和停車時，用高壓沖洗水進行噴淋。
[0014]由于石灰乳難溶于水，造成噴頭、孔板及管道堵塞，在石灰乳噴淋前利用高壓沖洗水對系統進行疏通清洗，停車時同樣利用高壓沖洗水進行再清洗，從而防止系統堵塞。
[0015]優選地，所述的高壓沖洗水的壓強為4Mpa，確保系統內無沉淀的石灰乳產生。
[0016]本發明所述的堿噴淋塔內設置有多孔板，多孔板內無填料，增加了堿噴淋塔中多孔板的數量，保證石灰乳均勻分散，同時取消了原有的填料，防止石灰乳沉淀堵塞填料。
[0017]優選地，所述的噴淋塔內設置有4層多孔板，石灰乳液體經過4層孔板的均勻分散，加上逆流原理，大大的增加了反應界面，進一步提高吸收效率。
[0018]多孔板將噴頭噴淋出的石灰乳，均勾的分散成小液滴，充滿整個噴淋塔截面，H2S氣體自下而上穿過多孔板，與均勻分散的石灰乳液滴逆流接觸，加大了反應速率和反應面積，保證了充分的吸收率，達到了反應目的。
[0019]進一步優選地，所述多孔板之間的間距為1-1.5米，給予H2S與石灰乳足夠的反應空間，確保吸收率。
[0020]優選地，所述多孔板的孔徑為3cm，多孔板孔徑過大會導致石灰乳無法有效的均勻分散，過小會造成石灰乳分散不暢，形成液泛現象，不利于吸收。
[0021]本發明采用三個噴淋塔串聯。實現三級反應，H2S吸收更完全，每級反應未反應完全的h2s，再次送至風機進口，實現h2s的循環利用不外排。
[0022]本發明所述的C步驟，向濾液中加水稀釋，硫氫化鈣濃度為130_150g/L。因為在出料后，溶液里夾渣的少量硫化氫仍有可能繼續參與反應，導致濃度過高。130-150g/L的濃度是為了方便工藝控制，同樣，濃度過高會導致硫氫化鈣溶液分解，產生H2S，污染環境，濃度過低無法保證合成率。
[0023]本發明所述的C步驟，加入石灰氮的量達到反應量的1/3時，開始加熱，加熱過程中持續投料，直至石灰氮投加完畢，在溫度達到70°C以前完成投料。
[0024]本發明所述的D步驟，濃縮至硫脲濃度在135_140g/L，冷卻至5_10°C結晶。
[0025]本發明所述富含H2S的氣體是指H2S濃度不低于10%。
[0026]本發明的有益效果在于:
1、本發明在傳統的兩部法上進行優化，在第一步生成Ca(SH)J#，有別于傳統的粗放的向石灰乳中直接通入H2S的生產方式，采用堿噴淋生產Ca(SH)2，利用堿噴淋逆流反應機理，提高H2S的吸收效率，減少環境污染，投入原料為難溶于水的石灰乳，而最終的反應產物為易溶于水的Ca(SH)2溶液，有利于堿噴淋系統的運行，可以更好的實現循環生產，減少高價值的石灰氮的浪費。與傳統的H2S直接通入法吸收相比，吸收效率提高3倍以上，三級堿噴淋塔串聯的反應系統H2S吸收率可達90%以上，實現H2S的循環利用不外排。
[0027]2、本發明從石灰乳的配制出發，控制石灰乳的濃度為22-25%，避免濃度過大造成石灰乳的粘度增加，同時控制石灰乳溫度為45-55°C，保證石灰乳的溶解度，在保證吸收率的前提下，減小循環栗的負荷，避免造成堵塞，使噴淋順利進行。
[0028]3、本發明控制釜底液中硫氫化鈣的含量為130~150 g/L，是基于出料后安全考慮，若硫氫化鈣反應濃度過高，整體反應過于徹底，那么出料后，硫氫化鈣液體勢必為夾帶著h2s氣體，h2s氣體為劇毒氣體，會對人體造成傷害同時污染環境，因此，根據實際情況，設定此反應終止濃度，保證出料液體中仍然含有少量的石灰乳，以便吸收液體內殘留的H2S氣體。
[0029]4、由于石灰乳的循環量過大，會導致石灰乳與H2S氣體接觸時間縮短，減少了反應時間，不利于反應，同時循環量過大，還會導致石灰乳沉淀，堵塞噴淋塔級循環管道。因此，10 m3/h的循環量是實現循環生產的最優化選擇。
[0030]5、由于石灰乳難溶于水，造成噴頭、孔板及管道堵塞，在石灰乳噴淋前利用高壓沖洗水對系統進行疏通清洗，停車時同樣利用高壓沖洗水進行再清洗，確保系統內無沉淀的石灰乳產生，從而防止系統堵塞。
[0031]6、本發明在堿噴淋塔內設置有無填料的4層多孔板，通過增加堿噴淋塔中多孔板的數量，保證石灰乳均勻分散，同時取消了原有的填料，防止石灰乳沉淀堵塞填料。多孔板將噴頭噴淋出的石灰乳，均勻的分散成小液滴，充滿整個噴淋塔截面，h2s氣體自下而上穿過多孔板，與均勻分散的石灰乳液滴逆流接觸，加大了反應速率和反應面積，保證了充分的吸收率，達到了反應目的。
【具體實施方式】
[0032]下面結合【具體實施方式】對本發明的實質性內容作進一步詳細的描述。
[0033]實施例1
一種硫脲的生產工藝，工藝步驟如下:
A、石灰乳的配制
配制質量濃度為22%的石灰乳，石灰乳溫度保持在45°C ;
B、噴淋
將配制好的石灰乳栗入噴淋塔中，開啟循環栗使石灰乳在塔內循環，再通入富含H2S的氣體，進行堿噴淋吸收，釜底液中硫氫化鈣的含量達到130g/L后，排料，并補充新鮮石灰乳，實現循環生產；
C、合成
將B步驟排出的料液過濾，濾液為硫氫化鈣溶液，加入石灰氮，在80°C的溫度下，保溫反應;
D、后處理
合成反應完成后，保溫過濾，將濾液濃縮，并冷卻結晶，離心，干燥得到硫脲產品。
[0034]實施例2
一種硫脲的生產工藝，工藝步驟如下:
A、石灰乳的配制
配制質量濃度為25%的石灰乳，石灰乳溫度保持在55°C ;
B、噴淋
將配制好的石灰乳栗入噴淋塔中，開啟循環栗使石灰乳在塔內循環，再通入富含H2S的氣體，進行堿噴淋吸收，釜底液中硫氫化鈣的含量達到150 g/L后，排料，并補充新鮮石灰乳，實現循環生產；