CN101357753A - 一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法，在真空汽提塔中将硫酸溶液进行连续减压水蒸汽汽提，通过使硫酸二甲酯充分发生水解反应而进行脱除。所用硫酸的重量百分比浓度为50～80％，水蒸汽汽提所需的汽液比为0.5～10，优选为0.8～2.5，真空度为0.07～0.09MPa；水蒸汽压力为0.5～1.5MPa。本发明的方法可以使硫酸溶液中的硫酸二甲酯浓度降低到100ppm以下，保证产品硫酸溶液符合安全生产的指标要求，同时不增加新的污染。

Description

一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法

技术领域

本发明涉及一种从硫酸溶液中脱除杂质的方法，特别是涉及一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法。

背景技术

在工业生产中，浓度96％以上的浓硫酸常常被用为干燥剂，用于脱除反应物系中的水分。脱水操作后，硫酸溶液的浓度降低到50％～80％。在硫酸携带水分出来的同时，部分小分子醇、醚也一起被携带出来。当被干燥物系中含有甲醇、二甲醚等小分子有机物时，他们容易与硫酸发生反应生成硫酸二甲酯，并存留在硫酸溶液中。有关反应如下：

CH₃OH+H⁺→CH₃-O⁺-H₂

CH₃-O⁺-H₂+SO₄ ^2-→CH₃HSO₄+H₂O

CH₃-O-CH₃+H⁺→CH₃-OH⁺-CH₃

2CH₃-OH⁺-CH₃+SO₄ ^2-→(CH₃)₂SO₄+2CH₃OH

2CH₃HSO₄→(CH₃)₂SO₄+H₂SO₄

(CH₃)₂SO₄+H₂O→2CH₃OH+H₂SO₄

CH₃HSO₄+H₂O→CH₃OH+H₂SO₄

由于所处体系为高浓度硫酸溶液，因此生成硫酸二甲酯的反应平衡向右进行。为了使得硫酸二甲酯发生比较彻底的水解反应，应该及时除去其水解反应生成的甲醇、二甲醚等有机小分子。

硫酸二甲酯(Dimethyl Sulfate)的理化性质为：无色或微黄色，略有葱头气味的油状可燃性液体。分子式C2-H6-O4-S。化学式(CH₃)₂SO₄。分子量126.14。相对密度1.3322(20℃/4℃)。熔点-31.8℃。沸点188℃。闪点83.33℃。自燃点187.78℃。蒸气密度4.35。饱和蒸气压2.00kPa(15mmHg、76℃)。溶于乙醇和乙醚，在水中溶解度2.8g/100ml。在18℃易迅速水解成硫酸和甲醇。在冷水中分解缓慢。遇热、明火或氧化剂可燃。

硫酸二甲酯属高毒类化学品，侵入途径主要经呼吸道吸入，也可经皮肤吸入。其毒性作用与芥子气相似，急性毒性类似光气，比氯气大15倍。对眼、上呼吸道有强烈刺激作用，对皮肤有强腐蚀作用。

硫酸二甲酯的高毒性要求，必须尽可能完全将其脱除，同时在脱除过程中不能增加新的污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法，使硫酸中硫酸二甲酯的浓度降低到100ppm以下。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法，在真空汽提塔中将硫酸溶液进行连续减压水蒸汽汽提，通过使硫酸二甲酯充分发生水解反应而进行脱除。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述硫酸的重量百分比浓度为50～80％。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述水蒸汽汽提所需的汽液比为0.5～10，优选为0.8～2.5。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述水蒸汽汽提所需的真空度为0.07～0.09MPa。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述水蒸汽汽提所需水蒸气压力为0.5～1.5MPa。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述硫酸预热至75～90℃后进入汽提塔。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述硫酸从汽提塔顶部进入，水蒸汽从汽提塔底部进入。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述真空汽提塔所用填料为玻璃、陶瓷或塑料波纹填料。考虑到硫酸的强腐蚀性，应该首选玻璃或者能被水溶液润湿的耐强酸腐蚀的塑料填料。

上述脱除硫酸二甲酯的方法，其中，所述真空汽提塔的填料层高度与塔径的比为20～40。

本发明所采用的工艺装置如下，其主体为一台真空汽提塔。塔顶连接冷凝器、气液分离器、真空泵、燃烧系统。塔底连接产品罐。原料硫酸溶液和蒸汽的流量均采用质量流量计计量。

本发明从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法，含有硫酸二甲酯的硫酸溶液和汽提蒸汽逆行接触，硫酸二甲酯与水蒸汽发生水解反应，生成甲醇和硫酸。甲醇等有机分子被汽提蒸汽携带，由塔顶排出的尾气经燃烧后排放。从塔底部得到产品硫酸溶液中的硫酸二甲酯浓度降低到100ppm以下。本发明方法可以保证产品硫酸溶液符合安全生产的指标要求，同时在脱除过程中又不增加新的污染。

具体实施方式

下面结实施例详细描述本发明。

实施例1

实验装置采用直径50mm、有效长度1000mm的玻璃精馏塔，内充弹簧式玻璃填料，精馏塔下部设置蒸汽通入口，底部连接硫酸产品釜。精馏塔上部设置原料硫酸溶液入口，顶部连接冷凝系统、真空泵和燃烧装置。

从塔下部通入汽提蒸汽，在塔顶有水馏出后，从精馏塔上部加入80℃重量百分比浓度为75％的硫酸溶液。原料硫酸溶液在下行过程中与上升的汽提蒸汽充分传质传热，并发生水解反应。生成的甲醇随着汽提蒸汽上行，从塔顶馏出。产品硫酸则流入精馏塔底部的硫酸釜。

采用的真空度为0.09MPa、汽提的水蒸汽压力为0.5MPa、水蒸汽与硫酸的汽液比为2.5。

经过汽提塔汽提后，硫酸溶液中的硫酸二甲酯含量由原料中的9141ppm降到80ppm。

实施例2

实验装置采用直径50mm、有效长度1500mm的玻璃精馏塔，内充弹簧式玻璃填料，精馏塔下部设置蒸汽通入口，底部连接硫酸产品釜。精馏塔上部设置原料硫酸溶液入口，顶部连接冷凝系统、真空泵和燃烧装置。

从塔下部通入汽提蒸汽，在塔顶有水馏出后，从精馏塔上部加入75℃重量百分比浓度为50％的硫酸溶液。原料硫酸溶液在下行过程中与上升的汽提蒸汽充分传质传热，并发生水解反应。生成的甲醇随着汽提蒸汽上行，从塔顶馏出。产品硫酸则流入精馏塔底部的硫酸釜。

采用的真空度为0.09MPa、汽提的水蒸汽压力为1.0MPa、水蒸汽与硫酸的汽液比为0.8。

经过汽提塔汽提后，硫酸溶液中的硫酸二甲酯含量由原料中的8592ppm降到71ppm。

实施例3

工业装置采用直径450mm、填料高度11500mm的精馏塔，填料采用∮50mm玻璃环。其他部分与实验装置相同。

80％(重量)硫酸经预热至85℃后进入真空汽提塔上部，1.2MPa汽提蒸汽从汽提塔下部进入。水蒸汽与硫酸的汽液比为0.5，汽提塔的真空度为0.077MPa。

经过汽提塔汽提后，硫酸溶液中的硫酸二甲酯含量由原料中的500ppm降到50ppm。

实施例4

工业装置采用直径450mm、填料高度18000mm的精馏塔，填料采用∮50mm玻璃环。其他部分与实验装置相同。

65％(重量)硫酸经预热至90℃后进入真空汽提塔上部，1.5MPa汽提蒸汽从汽提塔下部进入。所用汽液比为10，汽提塔的真空度为0.08MPa。

经过汽提塔汽提后，硫酸溶液中的硫酸二甲酯含量由原料中的800ppm降到65ppm。

实施例5

工业装置采用直径450mm、填料高度13500mm的精馏塔，填料采用∮50mm玻璃环。其他部分与实验装置相同。

60％(重量)硫酸经预热至78℃后进入真空汽提塔上部，0.8MPa汽提蒸汽从汽提塔下部进入。所用汽液比为1.6，汽提塔的真空度为0.07MPa。

经过汽提塔汽提后，硫酸溶液中的硫酸二甲酯含量由原料中的1500ppm降到75ppm。

Claims (10)

1、一种从硫酸溶液中脱除硫酸二甲酯的方法，其特征在于，在真空汽提塔中将硫酸溶液进行连续减压水蒸汽汽提。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸的重量百分比浓度为50～80％。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽汽提所需的汽液比为0.5～10。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽汽提所需的汽液比为0.8～2.5。

5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽汽提所需的真空度为0.07～0.09MPa。

6、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水蒸汽汽提所需水蒸汽压力为0.5～1.5MPa。

7、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫酸预热至75～90℃后进入真空汽提塔。

8、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫酸从真空汽提塔顶部进入，水蒸汽从真空汽提塔底部进入。

9、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述真空汽提塔所用填料为玻璃、陶瓷或塑料波纹填料。

10、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述真空汽提塔的填料层高度与塔径的比为20～40。