CN100491238C - 液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法及设备。使用浓度大于99%的液体三氧化硫，与浓度为30%～100%的常温干燥氯化氢气体直接在反应塔中合成氯磺酸，液体三氧化硫与氯化氢两种物料按分子质量比为1～1.1∶1；本发明是采用两台串联的反应塔，两台反应塔都设置有单独的循环泵、循环酸冷却器，一个反应塔为氯化氢进料塔，同时设置有氯磺酸产物出口；另一个反应塔为三氧化硫进料塔，同时设置有尾气出口；反应物分别在两个塔逆向加料。该方法突破了以往只能以气相法合成制取氯磺酸的传统工艺观念，克服了原有各种气相法合成路线的缺陷，彻底消除污染问题，具有设备简单、物耗能耗低、产品质量好的特点。

Description

液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法及设备

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，特别涉及一种以液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法及设备。

背景技术

氯磺酸是硫酸厂的下延产品，国内现有的氯磺酸生产装置，均采用来自硫酸生产系统各种浓度条件的气体三氧化硫作为一种反应物，来自曼海姆法硫酸钾装置的(HCl≥30％)或者是氯碱装置(HCl≈95％)、硫酸—盐酸萃取出氯化氢的发生装置(HCl 100％)的常温干燥氯化氢气体作为另一反应物，两种反应物在130～230℃下合成气态氯磺酸，经过冷凝分离得到液体工业氯磺酸产品。

气相法合成工艺存在的问题是；a.尾气污染严重，治理费用很高；b.由于大量的惰性气体参与过程，使得设备复杂、庞大，腐蚀严重，尤其以氯磺酸冷凝器最为严重；c.能耗相对较高。我厂(天津市硫酸厂)的原有氯磺酸生产装置就是气相合成工艺路线，多年来深受这些工艺弊病的困扰，开车率很低，环境污染严重。

发明内容

本发明目的是解决现有技术的不足，提供一种液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法及设备。

本发明的基理是：经过大量实验证明，液体三氧化硫—氯化氢的气液相反应在移出反应热、控制反应温度的条件下，是一个化学吸收过程；在这个过程中，气—液相间的反应比气相反应进行的更充分，反应条件更温和；采用两种反应物逆向加料的流程形式，可控制三氧化硫进料塔循环酸中三氧化硫组分浓度过量，使氯化氢气体完全被吸收，尾气中不含游离氯化氢组分，使得尾气处理更简单方便；控制氯化氢进料塔中氯化氢气相操作压力，使氯化氢组分过量，控制循环酸温度，使出塔成品得到高浓度氯磺酸。

本发明使用具体工艺方法如下：

本发明的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法是：使用浓度大于99％的液体三氧化硫，与浓度为30％～100％的常温干燥氯化氢气体直接在反应塔中合成氯磺酸，液体三氧化硫与氯化氢两种物料按分子质量比为1～1.1∶1。

本发明的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，是采用两台串联的反应塔，两台反应塔都设置有单独的循环泵、循环酸冷却器，一个反应塔为氯化氢进料塔，同时设置有氯磺酸产物出口；另一个反应塔为三氧化硫进料塔，同时设置有尾气出口；反应物分别在两个塔逆向加料，两个反应塔之间设置有氯化氢气相管线和粗品氯磺酸管线相联接。

所述氯化氢进料塔和三氧化硫进料塔都是填料塔，通过管道采出塔釜中部的高浓度物料分别作为粗品氯磺酸和成品氯磺酸。

本发明的反应塔的循环酸温度为30～60℃，塔出口气相压力1～4kPa。

本发明的液体三氧化硫按计量比连续加入三氧化硫进料塔，自塔釜中部采出循环酸通入氯化氢进料塔；氯化氢气体连续通入氯化氢进料塔，过量的氯化氢气体通入三氧化硫进料塔；氯化氢进料塔产出合格氯磺酸成品；三氧化硫进料塔出塔尾气经冷凝器再次分离后通入浓硫酸吸收塔，尾气中少量三氧化硫经浓硫酸循环吸收捕集，尾气直接达标放空，生成的浓硫酸返回氯化氢发生器、干燥器使用；经冷凝器分离的液体氯磺酸返回三氧化硫进料塔继续参加反应。

根据实际情况的需要，常温干燥的氯化氢可以是来自氯化氢发生器的氯化氢，或者是来自氯碱装置的合成氯化氢、曼海姆法硫酸钾装置的副产氯化氢；液体三氧化硫来自硫酸生产装置。

本发明的优点是：

1.本发明可使用多种浓度的常温干燥氯化氢气体，可以是来自硫酸—盐酸萃取氯化氢发生器的常温干燥氯化氢气体，或者是来自氯碱装置的合成氯化氢、曼海姆法硫酸钾装置的副产氯化氢；

2.本发明采用气—液相合成方法，反应充分，成品收率可接近到理论值；

3.本发明在使用硫酸—盐酸萃取氯化氢发生器产出的常温干燥高浓度氯化氢气体时没有工艺尾气产生，彻底消除了环境污染；

4.本发明的工艺设备简单小巧，生产强度大，没有高温腐蚀气体，设备防腐问题容易解决，大大降低设备投资；

5.本发明制造的产品质量好，纯度高，氯磺酸含量达98％以上，超过国标优等品标准；

6.因为液体三氧化硫可以在容器中大量储存，随时使用，所以本装置运行不易受硫酸装置开停车的影响。有相应条件的非硫酸生产厂甚至可以购买液体三氧化硫，自行生产氯磺酸。

附图说明

图1：本发明的工艺流程简图。

其中：1.氯化氢进料塔；2.三氧化硫进料塔；3.冷凝器；4.酸洗塔；5a、5b、5c.循环泵；6a、6b、6c.冷却器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明是采用两台串联的反应塔，两台反应塔都设置有单独的循环泵、循环酸冷却器，一个反应塔为氯化氢进料塔，同时设置有氯磺酸产物出口；另一个反应塔为三氧化硫进料塔，同时设置有尾气出口；反应物分别在两个塔逆向加料，两个反应塔之间设置有氯化氢气相管线和粗品氯磺酸管线相联接。氯化氢进料塔和三氧化硫进料塔都是填料塔，通过管道采出塔釜中部的高浓度物料分别作为粗品氯磺酸和成品氯磺酸。

来自氯化氢发生器的常温干燥氯化氢气体浓度为100％，连续通入氯化氢进料塔1，由循环泵5a、冷却器6a控制氯化氢进料塔循环酸温度为30～60℃，塔出口气相压力1～4kPa，氯化氢气体在塔中与循环酸反应生成合格氯磺酸，经过塔釜中部采出送成品罐，过量的氯化氢气体继续通入三氧化硫进料塔2，在塔中与三氧化硫进料塔循环酸充分反应，完全被吸收。

由硫酸生产装置送来的浓度大于99％的液体三氧化硫经流量计计量，选择液体三氧化硫与氯化氢两种物料按分子质量比为1～1.1∶1，连续加入到本装置的三氧化硫进料2，在塔釜中与循环酸混合，维持循环酸中三氧化硫组分过量，由循环泵5b、.冷却器6b控制循环酸温度在30～60℃，塔出口气相压力1～4kPa，可以充分吸收由氯化氢进料塔通入的氯化氢气体，使排出塔的尾气中仅含有少量氯磺酸蒸气，尾气经冷凝器3再分离，经冷凝器分离的液体氯磺酸返回三氧化硫进料塔继续参加反应。

尾气通入酸洗塔4，循环泵5c.和冷却器6c组成酸洗塔的循环系统；其中少量三氧化硫经浓硫酸循环吸收捕集，尾气直接达标放空，生成的浓硫酸返回氯化氢发生器、干燥器使用；本实施例的常温干燥的氯化氢可以是来自氯化氢发生器的氯化氢，或者是来自氯碱装置的合成氯化氢、曼海姆法硫酸钾装置的副产氯化氢和其他符合条件的氯化氢。

本实施例的液体三氧化硫来自硫酸生产装置或其他符合条件的液体三氧化硫。

本发明公开和提出的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法及设备，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数和设备的替换和变换等环节实现。本发明的方法和设备已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和设备进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (7)

1.一种以液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法，其特征是：使用浓度大于99％的液体三氧化硫，与浓度为30％～100％的常温干燥氯化氢气体直接在反应塔中合成氯磺酸，液体三氧化硫与氯化氢两种物料按分子量比为1～1.1∶1。

2.如权利要求1所述的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，其特征是采用两台串联的反应塔，两台反应塔都设置有单独的循环泵、循环酸冷却器，一个反应塔为氯化氢进料塔，同时设置有氯磺酸产物出口；另一个反应塔为三氧化硫进料塔，同时设置有尾气出口；反应物分别在两个塔逆向加料，两个反应塔之间设置有氯化氢气相管线和粗品氯磺酸管线相联接。

3.如权利要求2所述的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，其特征是所述三氧化硫进料塔和氯化氢进料塔都是填料塔，通过管道采出塔釜中部的高浓度物料分别作为粗品氯磺酸和成品氯磺酸。

4.如权利要求2所述的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，其特征是所述的反应塔的循环酸温度为30～60℃，塔出口气相压力1～4kPa。

5.如权利要求2所述的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，其特征是所述的液体三氧化硫按计量比连续加入三氧化硫进料塔，自塔釜中部采出循环酸通入氯化氢进料塔；氯化氢气体连续通入氯化氢进料塔，过量的氯化氢气体通入三氧化硫进料塔；氯化氢进料塔产出合格氯磺酸成品；三氧化硫进料塔出塔尾气经冷凝器再次分离后通入浓硫酸吸收塔，尾气中少量三氧化硫经浓硫酸循环吸收捕集，尾气直接达标放空，生成的浓硫酸返回氯化氢发生器、干燥器使用；经冷凝器分离的液体氯磺酸返回三氧化硫进料塔继续参加反应。

6.如权利要求5所述的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，其特征是所述常温干燥的氯化氢是来自氯化氢发生器的氯化氢，或者是来自氯碱装置的合成氯化氢、曼海姆法硫酸钾装置的副产氯化氢。

7.如权利要求5所述的液体三氧化硫合成氯磺酸的工艺方法的设备，其特征是所述的液体三氧化硫来自硫酸生产装置。

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