CN103626135B - 三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机化工技术领域，具体涉及一种三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法及设备。方法是先将浓硫酸或发烟硫酸通入反应釜，然后通入液体三氧化硫和液体硫磺，搅拌反应；反应产生的混合气体进入装有块状固体硫磺的填料反应塔反应，反应产生的混合气体依次进入净化塔和酸洗塔净化吸收，再经冷凝器冷却为液体二氧化硫。设备包括反应釜，反应釜、填料反应塔、净化塔、酸洗塔、冷凝器和液体二氧化硫储罐依次相连，反应釜与排污泵相连。本发明与传统纯氧燃硫法相比，无需多种复杂过滤设备及成本较高的制氧设备，原料廉价易得无需加工处理，工艺过程简单，技术稳定可靠，且生产运行成本大幅降低，产品质量高，尤其适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于无机化工技术领域，具体涉及一种三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法及设备。
背景技术
二氧化硫是一种重要的化工原料，广泛应用于化学品、医药、农药、人造纤维、染料、橡胶助剂、造纸、石油加工和金属提炼等行业。在氯化亚砜工业领域，二氧化硫为生产氯化亚砜的重要原料，而液体二氧化硫质量好坏和成本高低直接关系到氯化亚砜工业的进一步发展。
氯化亚砜作为一种重要的无机精细化工产品，具有很强的酰氯化能力，是最常用的一种氯化剂，在农药、医药、染料、有机合成等行业具有广泛的应用。目前，在氯化亚砜的工业生产主要采用二氧化硫气相法，该法具有收率高、产品质量好、符合大规模生产等特点，是目前国内外生产氯化亚砜的主要方法。
国内能够脱离硫酸厂，独立生产液体二氧化硫的工艺，基本为纯氧燃硫法，此工艺采用过硫贫氧的控制条件，气体中带有大量硫磺微粒，需额外增加净化流程且装置设备复杂，同时还需要增加空分装置，投资费用高，运行成本大，且二氧化硫质量不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，科学合理、简单易行，提高了生产的连续性和稳定性，同时降低了生产成本；本发明同时提供了三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的设备，操作方便、提高了工作效率。
本发明所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，步骤如下：
（1）先将浓硫酸或发烟硫酸通入反应釜，然后通入液体三氧化硫和液体硫磺，搅拌反应；
（2）步骤（1）中反应产生的混合气体进入装有块状固体硫磺的填料反应塔反应；
（3）步骤（2）中反应产生的混合气体依次进入净化塔和酸洗塔净化吸收，再经冷凝器冷却为液体二氧化硫。
步骤（1）中所述的浓硫酸或发烟硫酸的加入体积是反应釜体积的30-60%。
步骤（1）中所述的浓硫酸浓度为80-98%，发烟硫酸浓度为20-25%。
步骤（1）中所述的液体三氧化硫和液体硫磺的质量流量比是4-6:1。
步骤（1）中所述的液体三氧化硫的温度是30-40℃。
步骤（1）中所述的液体硫磺的温度是130-140℃。
步骤（1）中所述的反应温度是80-110℃。
步骤（2）中所述的反应温度是60-100℃。
步骤（3）中所述的冷却温度是10-40℃。
所述的系统压力为6-8kg/cm2。
本发明所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的设备包括反应釜，反应釜、填料反应塔、净化塔、酸洗塔、冷凝器和液体二氧化硫储罐依次相连，反应釜与排污泵相连。
所述的反应釜和填料反应塔之间设置有除雾器。
所述的反应釜内部设置有搅拌器，外部设置有第一夹套。
所述的填料反应塔外部设置有第二夹套。
本发明所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，具体步骤如下：
（1）先将浓硫酸或发烟硫酸通入反应釜，然后按质量流量比4-6:1通入液体三氧化硫和液体硫磺，搅拌反应，在夹套循环水冷却作用下使反应釜温度保持在80-110℃；
反应原理如下：
2SO3+S=3SO2↑
（2）步骤（1）中反应产生的混合气体（夹杂部分三氧化硫的二氧化硫气体）经除雾器进入装有块状固体硫磺的填料反应塔继续反应，三氧化硫与固体硫磺接触进一步转化为二氧化硫，并在冷却水作用下使填料反应塔温度保持在60-100℃；
（3）步骤（2）中反应产生的混合气体（二氧化硫气体此时仍含有微量的硫磺和三氧化硫及其他杂质），依次进入净化塔和酸洗塔，其中混合气体从净化塔底部进入；二氧化硫气体经冷凝器冷却为液体二氧化硫，进入液体二氧化硫储罐进行有压储存。
净化塔和酸洗塔均采用浓度为98-99%的浓硫酸，通过调节净化塔中浓硫酸的加入量使液面与进气口高度保持1m以上，以保证其净化效果，同时起到冷却作用。根据净化塔中浓硫酸的浑浊程度定期置换。
本发明以液体二氧化硫和液体硫磺为主要原料，经过两级反应生成二氧化硫，再通过两级净化吸收，最终冷凝为液体二氧化硫。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明与传统纯氧燃硫法相比，无需多种复杂过滤设备及成本较高的制氧设备，原料廉价易得无需加工处理，工艺过程简单，技术稳定可靠，且生产运行成本大幅降低，产品质量高，尤其适合工业化生产。本发明生产的液体二氧化硫水含量≤0.01%，残渣≤0.005%，优于国标规定的优等品标准。
附图说明
图1是本发明设备的结构示意图；
图中：1、反应釜；2、除雾器；3、填料反应塔；4、净化塔；5、酸洗塔；6、冷凝器；7、液体二氧化硫储罐；8、排污泵；9、搅拌器；10、第一夹套；11、第二夹套。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
（1）将80%浓硫酸通入反应釜，加入量为反应釜体积的30%，反应釜升温至80℃，然后30℃液体三氧化硫和140℃液体硫磺按照质量流量比4:1，通入反应釜中，搅拌反应，液体三氧化硫和液体硫磺在浓硫酸的混合作用下立即生成气体二氧化硫，并放出大量热量，在夹套循环水作用下控制反应釜温度维持80℃；
（2）夹杂部分三氧化硫的二氧化硫气体通过除雾器进入填料反应塔，继续反应，三氧化硫与固体硫磺接触进一步转化为二氧化硫，并在冷却水作用下使填料反应塔温度保持在60℃；
（3）由填料反应塔出来的二氧化硫气体，分别进入净化塔和酸洗塔进行净化吸收同时降低二氧化硫气体温度，净化塔中浓硫酸液面位置高于进气口1m左右，并定期置换其中浓硫酸；最终，二氧化硫经冷凝器作用得到液体二氧化硫成品，冷凝器中冷却水温度为40℃，成品最终进入储罐储存，取样分析水含量为0.008%，残渣为0.005%。
实施例2
（1）将98%浓硫酸通入反应釜，加入量为反应釜体积的40%，反应釜升温至90℃，然后35℃液体三氧化硫和130℃液体硫磺按照质量流量比5:1，通入反应釜中，搅拌反应，液体三氧化硫和液体硫磺在浓硫酸的混合作用下立即生成气体二氧化硫，并放出大量热量，在夹套循环水作用下控制反应釜温度维持95℃；
（2）夹杂部分三氧化硫的二氧化硫气体通过除雾器进入填料反应塔，继续反应，三氧化硫与固体硫磺接触进一步转化为二氧化硫，并在冷却水作用下使填料反应塔温度保持在80℃；
（3）由填料反应塔出来的二氧化硫气体，分别进入净化塔和酸洗塔进行净化吸收同时降低二氧化硫气体温度，净化塔中浓硫酸液面位置高于进气口1m左右，并定期置换其中浓硫酸；最终，二氧化硫经冷凝器作用得到液体二氧化硫成品，冷凝器中冷却水温度为30℃，成品最终进入储罐储存，取样分析水含量0.009%，残渣0.004%。
实施例3
（1）将20%发烟硫酸通入反应釜，加入量为反应釜体积的50%，反应釜温度升至100℃，然后40℃液体三氧化硫和135℃液体硫磺按照质量流量比5:1，通入反应釜中，搅拌反应，液体三氧化硫和液体硫磺在发烟硫酸的混合作用下立即生成气体二氧化硫，并放出大量热量，在夹套循环水作用下控制反应釜温度维持105℃；
（2）夹杂部分三氧化硫的二氧化硫气体通过除雾器进入填料反应塔，继续反应未反应的三氧化硫与固体硫磺接触进一步转化为二氧化硫，并在冷却水作用下使填料反应塔温度保持在90℃；
（3）由填料反应塔出来的二氧化硫气体，分别进入净化塔和酸洗塔进行净化吸收同时降低二氧化硫气体温度，净化塔中浓硫酸液面位置高于进气口1m左右，并定期置换其中浓硫酸；最终，二氧化硫经冷凝器作用得到液体二氧化硫成品，冷凝器中冷却水温度为20℃，成品最终进入储罐储存，取样分析水含量0.007%，残渣0.003%。
实施例4
（1）将25%发烟硫酸通入反应釜，加入量为反应釜体积的60%，反应釜温度升至105℃，然后30℃液体三氧化硫和130℃液体硫磺按照质量流量比6:1，通入反应釜中，搅拌反应，液体三氧化硫和液体硫磺在发烟硫酸的混合作用下立即生成气体二氧化硫，并放出大量热量，在夹套循环水作用下控制反应釜温度维持110℃；
（2）夹杂部分三氧化硫的二氧化硫气体通过除雾器进入填料反应塔，继续反应未反应的三氧化硫与固体硫磺接触进一步转化为二氧化硫，并在冷却水作用下使填料反应塔温度保持在100℃；
（3）由填料反应塔出来的二氧化硫气体，分别进入净化塔和酸洗塔进行净化吸收并降低二氧化硫气体温度，净化塔中浓硫酸液面位置高于进气口1m左右，并定期置换其中浓硫酸；最终，二氧化硫经冷凝器作用得到液体二氧化硫成品，冷凝器中冷却水温度为10℃，成品最终进入储罐储存，取样分析水含量0.01%，残渣0.005%。
Claims (9)
1.一种三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤如下：
（1）先将浓硫酸或发烟硫酸通入反应釜，然后通入液体三氧化硫和液体硫磺，搅拌反应；
（2）步骤（1）中反应产生的混合气体进入装有块状固体硫磺的填料反应塔反应；
（3）步骤（2）中反应产生的混合气体依次进入净化塔和酸洗塔净化吸收，再经冷凝器冷却为液体二氧化硫；
所述的填料反应塔外部设置有第二夹套；
所述的反应釜和填料反应塔之间设置有除雾器；
步骤（2）中所述的反应温度是60-100℃。
2.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的浓硫酸或发烟硫酸的加入体积是反应釜体积的30-60%。
3.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的液体三氧化硫和液体硫磺的质量流量比是4-6:1。
4.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的液体三氧化硫的温度是30-40℃。
5.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的液体硫磺的温度是130-140℃。
6.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的反应温度是80-110℃。
7.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于步骤（3）中所述的冷却温度是10-40℃。
8.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其特征在于系统压力为6-8kg/cm2。
9.根据权利要求1所述的三氧化硫和硫磺生产液体二氧化硫的方法，其设备包括反应釜，其特征在于反应釜、填料反应塔、净化塔、酸洗塔、冷凝器和液体二氧化硫储罐依次相连，反应釜与排污泵相连。
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