CN108100997A - 溴素生产专用蒸馏塔 - Google Patents

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刘山
贾国良
王勇
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TIANJIN CHANGLU HANKU SALTERN CO Ltd
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B7/09—Bromine; Hydrogen bromide
    • C01B7/096—Bromine

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Abstract

本发明公开了一种溴素生产专用蒸馏塔，其特征是：由从上到下九节钢制塔体组成，第一节塔体顶部设有完成液进口和溴水出口，其侧部设有洗气液回流口；第二节塔体侧部设有洗溴水回流口；第七节塔体侧部设有氯气进口；第九节塔体底部和侧部分别设有废酸出口和蒸汽进口；第三节和第七节塔体上分别设有上观察口和下观察口；所述的塔体内衬有聚四氟乙烯，塔内填料为φ50*50mm聚四氟乙烯填料环。投入运行后在设备安装、维护、工艺控制、安全性、节能等方面都有了很大改观是适合溴素生产的设备。

Description

溴素生产专用蒸馏塔
技术领域
本发明涉及一种化工设备，尤其涉及到一种用于溴素生产的蒸馏塔。
背景技术
溴素是重要的化工原料，在阻燃剂、灭火剂、制冷剂、感光材料、医药、农药等行业应用广泛。溴的天然资源主要存在于海水、地下浓缩卤水和古海洋的沉积物岩盐矿以及盐湖水中。现有的一种溴素生产中，是利用海水淡化装置排出的浓盐水和冷却水，通过空气吹溴酸法吸收工艺制取氢溴酸完成液，然后经过蒸馏工序从完成液中提取溴素。该生产装置中，蒸馏工序所用的蒸馏塔多采用硼硅玻璃材质，使用中存在如下问题：
(1)针对溴素良好的市场形势，需要进行产能提升，但现有玻璃塔已不能满足需求；
(2)玻璃制品易碎，在安装过程中要特别注意防护，同时金属支架、塔节、托盘、垫片的安装手法力度需要均匀和水平垂直到位，稍有偏差塔会出现倾斜、接口会有泄漏，而且会在使用过程中经常因为金属固定支架腐蚀变形受力不均或冷热变化致塔节或接口损坏泄漏，维修难度和风险较大；
(3)停开车时因蒸汽加入量过多，塔内外温差较大(尤其是在冬季气温低时),塔节极易受冷热作用炸裂；
(4)受塔的高度限制，运行时如果蒸汽加入量较小、塔温低则塔内氧化液面较低，溴不能完全与液体分离，因此实际控制出塔口温度在110-120℃，远高于同行业控制温度，造成能源浪费；
(5)塔内玻璃填料环易破碎堵塞塔节栅板，影响完成液流量造成偏流或液泛现象，严重影响工艺稳定控制和玻璃设备安全。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足，提供了一种溴素生产专用蒸馏塔。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种溴素生产专用蒸馏塔，其特征是：由从上到下九节钢制塔体组成，第一节塔体顶部设有完成液进口和溴水出口，其侧部设有洗气液回流口；第二节塔体侧部设有洗溴水回流口；第七节塔体侧部设有氯气进口；第九节塔体底部和侧部分别设有废酸出口和蒸汽进口；第三节和第七节塔体上分别设有上观察口和下观察口；所述的塔体内衬有聚四氟乙烯，塔内填料为φ50*50mm聚四氟乙烯填料环。
本发明具有的优点和有益效果是：
1、节省了设备占地空间，提高了蒸馏设备处理能力，满足了提高产能的需求；
2、钢衬聚四氟乙烯蒸馏塔本体强度大，安装简单方便不易受力不均或磕碰损坏；
3、钢衬聚四氟乙烯蒸馏塔使用时不易出现泄漏，避免了硼硅玻璃塔在停开车期间或冬季生产时受力不均、升温过快或冷热温差大等因素造成的塔节破裂现象，提高了设备运行的安全稳定性，降低了维修量、维修难度和操作风险；
4、使用钢衬聚四氟乙烯蒸馏塔后，解决了原有玻璃塔的缺陷问题，塔内物料运行更加稳定，塔出口温度由原来的110-120℃降低到现在的80-90℃即可满足生产需求，同时对塔体进行保温处理，减少了蒸汽用量，达到了节能降耗的目的；
5、塔内填料改成φ50*50mm聚四氟乙烯填料环，该填料环不易破碎，不会堵塞栅板使流量下降造成偏流或液泛等现象，使蒸馏塔的能力能够充分稳定发挥。
附图说明
图1：本发明结构示意图；
图中：1.完成液进口；2.溴水出口；3.洗气液回流口；4.洗溴水回流口；5.上观察口；6.下观察口；7.氯气进口；8.蒸汽进口；9.塔体；10.废酸出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明详细说明如下：
1、溴素蒸馏工艺介绍
1.1溴素蒸馏原理
溴素蒸馏就是原料卤水经吹吸系统酸化氧化吸收后，形成溴化氢完成液，完成液进入蒸馏塔，加入氯气，把溴离子氧化成溴分子，然后利用各组分沸点的不同通过蒸汽加热的方式使混合液体分离的过程。溴的沸点是58.78℃，由于沸点的差异，低沸点的溴变成溴气从塔顶排出，高沸点的废液从塔底排出，从塔顶排出的溴蒸汽经过冷凝、分离后得到成品溴。
1.2蒸馏过程
蒸馏过程分成三步：预热、氧化和蒸馏。
1.2.1预热
预热的目的是防止吸收完成液进蒸馏塔后把已经蒸出的溴气冷凝而重新被完成液吸收，降低溴素的蒸出率。预热后的完成液温度应高于溴的沸点(58.78℃)、低于水的沸点(100℃)。预热温度过低，溴蒸气将被吸收在塔内循环；预热温度过高(达到或超过水的沸点)则溴水含量增加。
1.2.2氧化
氧化的目的是使进塔完成液中的溴离子转化成溴分子。
原理：2HBr+Cl2＝Br2+2HCl
蒸馏氯气量加入量过低，完成液中的溴离子不能被充分氧化，导致废液含溴量过高；加入量过大，容易造成溴含氯量偏高，影响产品质量。
1.2.3蒸馏
蒸馏主要控制出塔口混合气体的温度和氧化液面的高度。出塔口温度过低，溴不能完全分离出来；温度过高则会产生过多的溴水。进塔完成液流量过低，塔内不能被完全覆盖，容易造成偏流；进塔完成液流量过大，容易造成塔内液泛。
由附图1可知，本发明由从上到下九节钢制塔体9组成，第一节塔体顶部设有完成液进口1和溴水出口2，其侧部设有洗气液回流口3；第二节塔体侧部设有洗溴水回流口4；第七节塔体侧部设有氯气进口7；第九节塔体底部和侧部分别设有废酸出口10和蒸汽进口8；第三节和第七节塔体上分别设有上观察口5和下观察口6；所述的塔体9内衬有聚四氟乙烯，塔内填料为φ50*50mm聚四氟乙烯填料环。
在具体生产中，原使用5套φ315mm、塔高6m的硼硅玻璃蒸馏塔，安装方式为塔周钢管支架和托盘固定支撑，塔体透明，为了便于观察无保温措施，塔内填装φ40*40mm玻璃填料环，单套最大处理能力2.5m3/h。现采用3套DN600、塔高9m的钢衬聚四氟乙烯(PTFE)蒸馏塔代替原5套φ315mm、塔高6m的硼硅玻璃蒸馏塔，得到钢衬聚四氟乙烯(PTFE)蒸馏塔如下主要特点：
(1)该设备的耐腐蚀性、抗渗透性、耐温性完全能够满足溴素生产需求，已有同行业使用该类型设备；
(2)该设备的单套处理能力为7m3/h，能满足产能提升需求；
(3)该设备本体强度大、安装固定容易、操作简单、维护方便、使用安全，极大地改善了现场作业环境；
(4)系统停开车时不会出现因塔内外温差大造成塔节破裂或泄露等情况；
(5)由于蒸馏塔加粗加高，塔内处理空间大，运行时能够有效控制塔内氧化液面稳定，因此出塔口温度控制在80-90℃即可满足生产需求，同时对塔体进行保温处理，减少热量损失；
(6)塔内填料改成φ50*50mm聚四氟乙烯填料环，该填料环不易破碎，不会堵塞栅板使流量下降造成偏流或液泛等现象。
3、节能计算
蒸馏进塔蒸汽压力0.2MPa,完成液进塔温度为60℃，原玻璃蒸馏塔出塔口温度115℃，现钢衬聚四氟乙烯蒸馏塔出塔口温度85℃，对比之前在蒸汽消耗方面大幅下降。
完成液主要是氢溴酸和稀硫酸的混合液，其中氢溴酸含量约为70Kg/m3,稀硫酸浓度约为20％，比热3.52KJ/Kg℃，比重1.14*103/m3，产出1t溴素约消耗完成液14.3m3，改造后每出1t溴素可节省热量Q＝3.52*1.14*103*14.3*30＝1721491.2KJ，折合蒸汽约635Kg。年产溴素6000吨，可节约蒸汽3810t。
由硼硅玻璃蒸馏塔向钢衬聚四氟乙烯蒸馏塔的改造，是一次技术突破，投入运行后切实感受到在设备安装、维护、工艺控制、安全性、节能等方面都较以前有了很大改观。总的来说，钢衬聚四氟乙烯蒸馏塔是适合溴素生产的设备，同时未来可能在其它领域也能发挥更大作用。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种溴素生产专用蒸馏塔，其特征是：由从上到下九节钢制塔体组成，第一节塔体顶部设有完成液进口和溴水出口，其侧部设有洗气液回流口；第二节塔体侧部设有洗溴水回流口；第七节塔体侧部设有氯气进口；第九节塔体底部和侧部分别设有废酸出口和蒸汽进口；第三节和第七节塔体上分别设有上观察口和下观察口；所述的塔体内衬有聚四氟乙烯，塔内填料为φ50*50mm聚四氟乙烯填料环。
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