CN108689807A - 利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，包括磺化反应、结晶反应、离心分离、浓缩、配酸、化酸、中和反应、碱熔反应、消化溶解、沉降分离、制备第二二氧化硫、酸化反应；本发明中，将第一母液浓缩，并与发烟硫酸混合，再次参加磺化反应，实现废酸的循环利用，通过控制浓缩步骤实现甲苯磺酸同分异构体的转位，第二母液的再次参加反应，能抑制邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸的生产，提高了收率；采用专用二氧化硫装置产生的二氧化硫气体补充酸化过程中的二氧化硫，生成的亚硫酸钠能返回中和工艺使用，从而到达闭路循环，不再排放废水；专用二氧化硫装置中，供风单元中第一供风管、第二供风管、第三供风管的结构设计，能有效防止二氧化硫气体倒流而泄漏。

Description

利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法

技术领域

本发明涉及甲酚生产技术领域，特别涉及一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法。

背景技术

甲酚生产第一道工序为磺化反应，为提高甲酚纯度，普遍采用硫酸过量法反应，再经过结晶反应、离心分离，将同分异构体邻位磺酸和间位磺酸通过在硫酸溶液中与对位磺酸的溶解度不同的特点，通过控制硫酸溶液浓度和降温速度、温度，将对甲苯磺酸结晶分离出来，缺点是会产生大量的含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸和硫酸的废酸，对甲苯磺酸收率也有待提高。此外，甲酚生产过程中，酸化工序对甲酚钠经二氧化硫酸化生成对甲酚和亚硫酸钠，正常反应所需的二氧化硫由中和工序提供。在实际运行中二氧化硫不够用，需要补充部分二氧化硫，以保持系统平衡。传统的方法是加入稀硫酸酸化平衡，该方法产生的硫酸钠不能循环利用，污水排放量大。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种能循环利用废酸，提高对甲苯磺酸收率，以及解决酸化过程中硫酸钠不能循环利用，污水排放量大的利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法。

一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，包括如下步骤：

磺化反应：将甲苯与过量的质量百分比浓度为92.5～93%的硫酸反应，得到含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、对甲苯磺酸和硫酸的混合物；

结晶反应：将上述经过“磺化反应”步骤后混合物加入一定量的水，以控制混合物中的硫酸在一定浓度范围内，并控制混合物的降温速度和结晶温度，以使对甲苯磺酸结晶，

离心分离：将上述经过“结晶反应”步骤的反应产物通入离心机离心分离，分别获得对甲苯磺酸和含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、硫酸的第一母液；

离心机包括滤袋，滤袋包括由滤布构成的外层和由滤网构成的内层组成，滤布上设有透水孔，透水孔由烫孔处理制得；

浓缩：将上述第一母液在真空状态下加热蒸发，并控制第一母液的加热温度和加热时间，使第一母液中的部分邻位甲苯磺酸、间位甲苯磺酸转化为对位甲苯磺酸，并控制浓缩后的第一母液中的硫酸的质量百分比浓度为80～85%，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，将冷凝得到的水返回“结晶反应”步骤，将冷凝得到的甲苯返回“磺化反应”步骤；

配酸：将经过“浓缩”步骤的第一母液与发烟硫酸通入配酸釜混合，输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，得到硫酸的质量百分比浓度为92.5～93%的第二母液，然后将第二母液返回至“磺化反应”步骤中；

化酸：将“离心分离”步骤中得到的对甲苯磺酸加水溶解，形成对甲苯磺酸水溶液；

中和反应：将上述对甲苯磺酸的水溶液与第一亚硫酸钠水溶液反应生成对甲苯磺酸钠溶液与第一二氧化硫气体；

碱熔反应：将上述对甲苯磺酸钠溶液与熔液态的氢氧化钠在碱熔炉中反应生成甲酚钠、第二亚硫酸钠和水的第一混合物；

消化溶解：将上述第一混合物加水溶解，形成第二混合物；

沉降分离：将第二混合物采用连续沉降分离设备分离为第二亚硫酸钠、甲酚钠的水溶液；

第二二氧化硫制备：将硫磺颗粒通入专用二氧化硫装置中，制备出第二二氧化硫；

酸化反应：将甲酚钠的水溶液与“中和反应”步骤中生成的第一二氧化硫、“第二二氧化硫制备”步骤中生成的第二二氧化硫反应生成第一亚硫酸钠与甲酚，并将第一亚硫酸钠返回至“中和反应”步骤中与对甲苯磺酸的水溶液反应；

所述专用二氧化硫装置包括焚烧单元、供风单元、供料单元、冷却单元，所述焚烧单元为一个密封的炉体，在炉体沿长度方向依次竖直放置有第一挡板、第二挡板、第三挡板，以将炉体从左至右分割为第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室，所述第一挡板的上端与炉体的顶壁不接触，所述第二挡板的下端与炉体的底壁不接触，所述第三挡板的上端与炉体的顶壁不接触，以使第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，在第一燃烧室内设有燃烧盘，所述燃烧盘悬空设置，燃烧盘的外侧壁与第一燃烧室的内侧壁之间留有间隙，燃烧盘的边缘均布有溢流口，所述供风单元以为焚烧单元提供高压助燃空气，所述供料单元包括料仓、绞轮，所述料仓的出料口与绞轮的进料口连接，所述绞轮的出料口与供风单元连通，以通过绞轮将料仓内的硫磺颗粒输送至供风单元内，所述供风单元的出风口与第一燃烧室内腔连通，以通过高压助燃空气将供风单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室，所述冷却单元包括蛇形盘管，蛇形盘管的一端与第四燃烧室内腔连通，蛇形盘管的另一端为二氧化硫出气口，所述供风单元包括第一供风管、第二供风管、第三供风管，第一供风管的左端与高压鼓风机的出口连接，第一供风管的右端具有一个从左向右的第一收缩段，第二供风管的左端与第一供风管右端连接，所述第二供风管的内径与第一收缩段的右端端部内径相同，第三供风管的左端具有一个从左向右的第二收缩段，第二供风管的右端与第三供风管左端连接，所述第二供风管的内径与第二收缩段的左端端部内径相同，第三供风管的右端与第一燃烧室连通，绞轮出料口与第二供风管的右端内腔连通。

本发明中，将第一母液在真空状态下浓缩，并与发烟硫酸混合，再次参加磺化反应，实现废酸的循环利用，通过控制浓缩步骤中的加热温度和加热时间，实现甲苯磺酸同分异构体的转位，第二母液的再次参加反应，能抑制邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸的生产，从而提高对甲苯磺酸的含量，提高了收率；采用专用二氧化硫装置产生的二氧化硫气体补充酸化过程中的二氧化硫的不足，来代替传统的稀硫酸酸化工艺，避免了酸化过程中产生硫酸钠废料，也避免了大量污水的产生，采用补充二氧化硫酸化工艺，生成的亚硫酸钠能返回中和工艺使用，从而到达闭路循环，不再排放废水；专用二氧化硫装置中，利用供风单元将供料单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室内，有利于硫磺颗粒充分燃烧，供风单元中第一供风管、第二供风管、第三供风管的结构设计，能有效防止二氧化硫气体倒流而泄漏，第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通形成的“W”形气体通道，以及第一燃烧室设置的包括溢流口的燃烧盘，进一步促进了硫磺的充分燃烧，防止了升华硫生成。

附图说明

图1为所述利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法的工艺流程图。

图2为所述专用二氧化硫装置的主视图。

图3为所述专用二氧化硫装置的俯视图。

图4为供风单元与供料单元的连接关系示意图。

图5为一种具体的填料吸收塔内部结构示意图。

图6为亚硫酸钠干燥装置的主视图。

图7为亚硫酸钠干燥装置的俯视图。

图8为亚硫酸钠干燥装置的左视图。

图9为所述连续沉降分离设备结构示意图。

图中：专用二氧化硫装置10、焚烧单元11、炉体111、第一挡板112、第二挡板113、第三挡板114、燃烧盘115、溢流口1151、供风单元12、第一供风管121、第一收缩段1211、第二供风管122、第三供风管123、第二收缩段1231、供料单元13、料仓131、绞轮132、冷却单元14、蛇形盘管141、填料吸收塔20、塔体21、气相入口211、液相入口212、液相出口213，气相出口214、液体分布器22、填料压紧装置23、第一填料24、第一支撑板25、液体再分布器26、第二填料27、第二支撑板28、亚硫酸钠干燥装置30、内筒体31、锥形出料仓311、螺旋导向片312、外筒体32、螺旋导风片321、连续沉降分离设备40、第一沉降器41、第一沉降本体411、第一固相出口4111、第一液相出口4112、第一下降管412、第二沉降器42、第二沉降本体421、第二固相出口4211，第二液相出口4212、第二下降管422、第三沉降器43、第三沉降本体431、第三固相出口4311、第三液相出口4312、第三下降管432、第一加料管44、第二加料管45、超声测距装置46、电动阀门47。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1至图9，本发明实施例提供了一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，包括如下步骤：

磺化反应：将甲苯与过量的质量百分比浓度为92.5～93%的硫酸反应，得到含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、对甲苯磺酸和硫酸的混合物；

结晶反应：将上述经过“磺化反应”步骤后混合物加入一定量的水，以控制混合物中的硫酸在一定浓度范围内，并控制混合物的降温速度和结晶温度，以使对甲苯磺酸结晶，

离心分离：将上述经过“结晶反应”步骤的反应产物通入离心机离心分离，分别获得对甲苯磺酸和含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、硫酸的第一母液；

离心机包括滤袋，滤袋包括由滤布构成的外层和由滤网构成的内层组成，滤布上设有透水孔，透水孔由烫孔处理制得；

浓缩：将上述第一母液在真空状态下加热蒸发，并控制第一母液的加热温度和加热时间，使第一母液中的部分邻位甲苯磺酸、间位甲苯磺酸转化为对位甲苯磺酸，并控制浓缩后的第一母液中的硫酸的质量百分比浓度为80～85%，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，将冷凝得到的水返回“结晶反应”步骤，将冷凝得到的甲苯返回“磺化反应”步骤；

配酸：将经过“浓缩”步骤的第一母液与发烟硫酸通入配酸釜混合，输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，得到硫酸的质量百分比浓度为92.5～93%的第二母液，然后将第二母液返回至“磺化反应”步骤中；

化酸：将“离心分离”步骤中得到的对甲苯磺酸加水溶解，形成对甲苯磺酸水溶液；

中和反应：将上述对甲苯磺酸的水溶液与第一亚硫酸钠水溶液反应生成对甲苯磺酸钠溶液与第一二氧化硫气体；

碱熔反应：将上述对甲苯磺酸钠溶液与熔液态的氢氧化钠在碱熔炉中反应生成甲酚钠、第二亚硫酸钠和水的第一混合物；

消化溶解：将上述第一混合物加水溶解，形成第二混合物；

沉降分离：将第二混合物采用连续沉降分离设备40分离为第二亚硫酸钠、甲酚钠的水溶液；

第二二氧化硫制备：将硫磺颗粒通入专用二氧化硫装置10中，制备出第二二氧化硫；酸化反应：将甲酚钠的水溶液与“中和反应”步骤中生成的第一二氧化硫、“第二二氧化硫制备”步骤中生成的第二二氧化硫反应生成第一亚硫酸钠与甲酚，并将第一亚硫酸钠返回至“中和反应”步骤中与对甲苯磺酸的水溶液反应；

专用二氧化硫装置10包括焚烧单元11、供风单元12、供料单元13、冷却单元14，焚烧单元11为一个密封的炉体111，在炉体111沿长度方向依次竖直放置有第一挡板112、第二挡板113、第三挡板114，以将炉体111从左至右分割为第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室，第一挡板112的上端与炉体111的顶壁不接触，第二挡板113的下端与炉体111的底壁不接触，第三挡板114的上端与炉体111的顶壁不接触，以使第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，在第一燃烧室内设有燃烧盘115，燃烧盘115悬空设置，燃烧盘115的外侧壁与第一燃烧室的内侧壁之间留有间隙，燃烧盘115的边缘均布有溢流口1151，供风单元12以为焚烧单元11提供高压助燃空气，供料单元13包括料仓131、绞轮132，料仓131的出料口与绞轮132的进料口连接，绞轮132的出料口与供风单元12连通，以通过绞轮132将料仓131内的硫磺颗粒输送至供风单元12内，供风单元12的出风口与第一燃烧室内腔连通，以通过高压助燃空气将供风单元12内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室，冷却单元14包括蛇形盘管141，蛇形盘管141的一端与第四燃烧室内腔连通，蛇形盘管141的另一端为二氧化硫出气口，供风单元12包括第一供风管121、第二供风管122、第三供风管123，第一供风管121的左端与高压鼓风机的出口连接，第一供风管121的右端具有一个从左向右的第一收缩段1211，第二供风管122的左端与第一供风管121右端连接，第二供风管122的内径与第一收缩段1211的右端端部内径相同，第三供风管123的左端具有一个从左向右的第二收缩段1231，第二供风管122的右端与第三供风管123左端连接，第二供风管122的内径与第二收缩段1231的左端端部内径相同，第三供风管123的右端与第一燃烧室连通，绞轮132出料口与第二供风管122的右端内腔连通；

离心分离后的第一母液，硫酸的浓度浓度低，无法再用于磺化反应，本实施方式中，首先通过在真空状态下加热，蒸发水分实现浓缩，浓缩后的第一母液的硫酸浓度可达80-85%，然后在将浓缩后的第一母液与发烟硫酸进行勾兑，并控制其中的硫酸浓度达到92.5%-93%，再次参加磺化反应，实现废酸的循环利用。

浓缩步骤中，通过控制第一母液的加热温度和加热时间，保证了浓缩后的第一母液的硫酸浓度尽量高，还不会因为温度过高造成第一母液中的有机物超温碳化，同时实现甲苯磺酸同分异构体的转位，第二母液再次参加反应，能抑制邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸的生产，从而提高对甲苯磺酸的含量，提高了收率。

浓缩步骤中，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，并再次参加磺化反应，以及水用于结晶反应时废酸的浓度调节，实现零排放。

采用烫孔处理的透水孔能有效加强透水孔边缘的强度，避免了例如冲孔处理得到的透水孔，因边缘有微小裂缝而造成应力集中，容易撕裂的问题。

输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，以防止发烟硫酸勾兑过程中挥发，配酸釜的外层可设置夹套，以用于硫酸稀释放热的移除。

本实施方式中，第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，当第一燃烧室中产生未燃烧的硫磺微颗粒或升华硫时，该硫磺微颗粒或升华硫随同气流进入第二燃烧室，第二燃烧室内的温度不低于500℃，以将这部分硫磺微颗粒或升华硫燃烧殆尽，即使有少量未燃烧的硫磺微颗粒在第二燃烧室底部向上进入第三燃烧室时，由于其本身重力的作用不会随气流进入第四燃烧室，而是由于惯性沉积在第二燃烧室、第三燃烧室的底部，继续燃尽；上述设计保证了硫磺的完全燃烧。

本实施方式中，设置的燃烧盘115能为第一燃烧室内沉降下来的硫磺颗粒加热，增加硫磺单位面积燃烧强度，加速熔化、气化，进而有助硫磺燃烧，减少升华硫生产，燃烧盘115设置的溢流口1151能让一部分硫磺流入燃烧盘115底部燃烧，同时利用硫磺燃烧放出的热量加热燃烧盘115，进一步提高燃烧盘115内硫磺的加热，促进燃烧。

本实施方式中，利用供风单元12作为供料单元13内的硫磺输送的动力，供风单元12既能为焚烧单元11提供助燃气体，同时供风单元12中的助燃气体与硫磺颗粒充分混合，与现有的供料、供气独立设置的结构相比，硫磺颗粒充进入第一燃烧室后，由于体积变大，对硫磺颗粒的分散性好，有助于进入第一燃烧室后快速燃烧，燃烧强度高，燃烧面积大。

本实施方式中，供风单元12设置成依次相连的第一供风管121、第二供风管122、第三供风管123的结构，第二供风管122左右两端的第一供风管121、第三供风管123的端部设置收缩段，这样在第二供风管122和绞轮132连接处，由于高压助燃气体在第一供风管121、第二供风管122中加速，压强下降，于是在第二供风管122的右端形成负压区，该负压区一方面能促进绞轮132内硫磺颗粒进入第二供风管122，另一方面能防止二氧化硫气体顺供风单元12倒流，再从第二供风管122进入绞轮132，进而进入料仓131，并穿过硫磺颗粒的间隙泄漏，污染环境，危害工人身体健康。

现有的二氧化硫发生器装置所用的换热器，均采用冷水作为冷却介质，这将在换热器的管壁上过冷而出现结露现象，生成的二氧化硫会溶入结露中而形成稀硫酸，稀硫酸对碳钢设备腐蚀严重，本实施方式中，采用空气冷却管，不需外界其他能源冷却，利用空气自然对流冷却。还能防止局部冷凝酸腐蚀现象。

本发明中，将第一母液在真空状态下浓缩，并与发烟硫酸混合，再次参加磺化反应，实现废酸的循环利用，通过控制浓缩步骤中的加热温度和加热时间，实现甲苯磺酸同分异构体的转位，第二母液的再次参加反应，能抑制邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸的生产，从而提高对甲苯磺酸的含量，提高了收率；采用专用二氧化硫装置10产生的二氧化硫气体补充酸化过程中的二氧化硫的不足，来代替传统的稀硫酸酸化工艺，避免了酸化过程中产生硫酸钠废料，也避免了大量污水的产生，采用补充二氧化硫酸化工艺，生成的亚硫酸钠能返回中和工艺使用，从而到达闭路循环，不再排放废水；专用二氧化硫装置10中，利用供风单元12将供料单元13内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室内，有利于硫磺颗粒充分燃烧，供风单元12中第一供风管121、第二供风管122、第三供风管123的结构设计，能有效防止二氧化硫气体倒流而泄漏，第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通形成的“W”形气体通道，以及第一燃烧室设置的包括溢流口1151的燃烧盘115，进一步促进了硫磺的充分燃烧，防止了升华硫生成。

参见图2和图3，进一步，第一供风管121、第二供风管122同轴安装，第二供风管122与炉体111左侧侧壁连接处靠近炉体111前侧壁设置，第二供风管122的出风口的轴线方向指向炉体111底壁方向设置，第二供风管122在竖直面上的投影与第一挡板112的侧面成锐角α设置。

参见图2和图3，进一步，第二供风管122的出风口的轴线方向指向炉体111后侧壁方向设置，第二供风管122在水平面上的投影与第一挡板112的侧面成钝角β设置。

上述实施方式中，助燃气体带着硫磺颗粒以一定的角度进入第一燃烧室，助燃气体进入第一燃烧室后， 硫磺颗粒在第一燃烧室内侧壁曲折反弹，加长了在第一燃烧室内动态燃烧的路径的长度，而且这个角度下，助燃气体能在第一燃烧室内形成旋流，还能对燃烧盘115内的熔融态硫磺表面产生涌动，促进熔融态硫磺气化，提高其燃烧速度。

在一个具体的实施方式中，可在第一燃烧室的前侧壁上安装观察孔，观察孔采用耐高温透明材料封装，由于硫磺燃烧的火焰为蓝色，还可以在观察孔出设置火焰探测器，用于检测硫磺燃烧时不同频率光的强度变化，在控制单元中预设如蓝色光的一个基准强度值，当检测值小于基准强度值时，火焰探测器发送一个信号给控制单元，控制单元控制绞轮132供料，当检测值大于基准强度值时，火焰探测器发送另一个信号给控制单元，控制单元控制绞轮132停止供料。

参见图1至图9，进一步，还包括“尾气处理”的步骤，所述“尾气处理”具体包括以下步骤：

除酚类有机物：碱熔炉产生的尾气通入填料吸收塔20的内，所述填料吸收塔20内设置有液体分布器22，尾气与液体分布器22喷淋出的氢氧化钠溶液充分接触，尾气中的酚类有机物被还原，并溶解于氢氧化钠溶液中，再将溶有酚类有机物还原产物的氢氧化钠溶液再用于“碱熔反应”步骤中；

尾气冷凝：除去酚类有机物的尾气通入冷凝器冷凝，尾气中水蒸气冷凝成冷凝水，将冷凝水分别用于“化酸”步骤和“消化溶解”步骤；

尾气焚烧：将“尾气冷凝”步骤中除去水蒸气的尾气依次通入除雾器、旋风分离器，再输送至碱熔炉的燃烧室作为助燃风焚烧。

本实施方式中，碱熔反应生成的含酚类有机物挥发成份的水蒸汽经过填料吸收塔20，利用氢氧化钠将酚类有机物还原成酚钠盐，溶于氢氧化钠溶液中，在填料吸收塔20内进行吸收，实现有机物酚类的回收，将回收的溶解有含酚类有机物的氢氧化钠溶液用再于碱熔反应，实现了机物酚类的回收再利用；提高了收率；吸收完酚类物质的水蒸汽再经过泠凝器，对水蒸汽进行降温冷凝，冷凝水用于工艺生产，实现水平衡；冷凝完水蒸汽的尾气再经过除雾器、旋风分离器，将尾气里的水份再进一步降低，最后的尾气作为碱熔炉燃烧的助燃风，高温燃烧处理，杜绝尾气污染，实现尾气达标排放，尾气焚烧与工艺加热的很好结合还节约能源。

参见图5，具体的给出一个填料吸收塔20的具体结构，填料吸收塔20包括塔体21、位于塔体21下部一侧的气相入口211，位于塔体21上部一侧的液相入口212、位于塔体21顶部的气相出口214，位于塔体21底部的液相出口213，塔体21内从上至下依次设置有液体分布器22、填料压紧装置23、第一填料24、第一支撑板25、液体再分布器26、第二填料27、第二支撑板28，液体分布器22的入口与液相入口212连接。

氢氧化钠溶液从液相入口212进入液体分布器22，然后进入塔体21，尾气从气相入口211进入塔体21，与塔体21内的氢氧化钠溶液充分接触后，从气相出口214流出，氢氧化钠溶液从液相出口213流出。

参见图1至图9，进一步，还包括“烟气处理”的步骤，所述“烟气处理”具体包括以下步骤：

一级降温：将碱熔炉产生的高温烟气通入锅炉进行换热，变为低温烟气；

二级降温：将“沉降分离”步骤中生成的第二亚硫酸钠装入亚硫酸钠干燥装置30中，将上述低温烟气通入亚硫酸钠干燥装置30，并与亚硫酸钠干燥装置30中的第二亚硫酸钠进行换热，然后排放大气，再将第二亚硫酸钠中气体挥发物输送至碱熔炉的燃烧室作为助燃风焚烧。

参见图6至图8，亚硫酸钠干燥装置30为水平放置的筒状结构体，包括内筒体31、外筒体32，内筒体31同轴套装于外筒体32内，内筒体31的右端端部设有原料入口，内筒体31的左端端部设有锥形出料仓311，在锥形出料仓311的底部设有锥形出料口，锥形出料口内侧上部与负压风机的进风口连通，在内筒体31内设置有螺旋导向片312，螺旋导向片312是在内筒体31内壁的轴线周围伸出的螺旋形叶片板而成，内筒体31可沿其轴线相对外筒体32转动，以使内筒体31中的物料沿着螺旋导向片312的轴线方向从内筒体31的右端向左端移动，然后进入锥形出料仓311，内筒体31外壁和外筒体32的内壁形成密封的圆环体空腔，在外筒体32左端的外壁上设有热风入口，热风入口与圆环体空腔连通，在外筒体32右端的外壁上设有冷风出口，冷风出口也与圆环体空腔连通，负压风机的出风口通过管道与碱熔炉的燃烧室连通，以使内筒体31中的蒸发水分和有味气体通过负压风机送至碱熔炉的燃烧室作为助燃风焚烧。

通过锅炉换热后的烟气温度160℃-170℃，热量用于亚硫酸钠的烘干，内筒体31可相对外筒体32转动，并在内筒体31内设置的螺旋导向片312，待烘干亚硫酸钠即可沿螺旋导向片312轴线方向移动，既用以亚硫酸钠的输送，同时螺旋导向片312可增加内筒体31的换热面积，在内筒体31和外筒体32之间密封空腔中通入用锅炉进行高温段热量回收后的碱熔炉烟气，烟气方向与亚硫酸钠输送方向逆向设置，内筒体31左端的亚硫酸钠温度高，相应位置的烟气温度高，内筒体31右端的亚硫酸钠温度较低，相应位置的烟气温度较低，使亚硫酸钠全程烘干工况柔和，烘干更加充分。

对内筒体31中的蒸发水分和有味气体通过负压风机送入碱熔炉焚烧处理，解决了有味气体的直接排放造成的环境污染，还在一定程度上再利用了内筒体31排出的气体的热量以及燃烧发热，节约能源。

参见图6至图8，进一步，外筒体32的内壁设置有螺旋导风片321，螺旋导风片321片是在外筒体32内壁的轴线周围伸出的螺旋形叶片板而成，由此在圆环体空腔内形成由左向右的导流回旋风道。

外筒体32的内壁设置有螺旋导风片321能增加外筒体32与内筒体31之间的烟气的输送距离，使烟气的换热更加充分，同时螺旋导风片321的设置使烟气在流速较低的情况下便可达到湍流状态，提高了传热效果。

参见图1至图9，进一步，在“沉降分离”步骤中所采用的连续沉降分离设备40包括第一沉降器41、第二沉降器42、第三沉降器43、第一加料管44、第二加料管45，第一沉降器41包括第一沉降本体411、第一下降管412，第二沉降器42包括第二沉降本体421、第二下降管422，第三沉降器43包括第三沉降本体431、第三下降管432，第一沉降器41、第二沉降器42、第三沉降器43具有相同的结构，第一沉降本体411为一个下部成锥形的中空密封体，第一沉降本体411的底部设有第一固相出口4111，第一沉降本体411的顶部设有安装口，第一下降管412竖直设置于第一沉降本体411内，第一沉降本体411的下端端面位于第一沉降本体411中部的位置，第一下降管412上端端部的外环壁与安装口的内环壁密封连接，第一沉降本体411侧壁的上部设有第一液相出口4112，第二沉降本体421的底部设有第二固相出口4211，第二沉降本体421侧壁的上部设有第二液相出口4212，第三沉降本体431的底部设有第三固相出口4311，第三沉降本体431侧壁的上部设有第三液相出口4312，第一液相出口4112、第二液相出口4212、第三液相出口4312的水平高度依次降低，甲酚钠和亚硫酸钠的混合液从第一下降管412的上端加入第一沉降器41，第一加料管44的一端与第一液相出口4112连接，第一加料管44的另一端与第二下降管422的上端连接，第二加料管45的一端与第二液相出口4212连接，第二加料管45的另一端与第三下降管432的上端连接，甲酚钠溶液从第三液相出口4312流出，亚硫酸钠分别从第一固相出口4111、第二固相出口4211、第三固相出口4311排出。

甲酚钠溶液与亚硫酸钠的混合液经过第一下降管412进入第一沉降本体411的中部，亚硫酸钠由于重力的作用下降，甲酚钠溶液上升。

第一液相出口4112、第二液相出口4212、第三液相出口4312水平高度依次降低，第一液相出口4112流出的含有少量亚硫酸钠的甲酚钠溶液可依靠重力作用流入第二沉降本体421，沉降分离后，第二液相出口4212流出的含有少量亚硫酸钠的甲酚钠溶液可依靠重力作用再流入第三沉降本体431，最后高纯度的甲酚钠溶液依靠重力作用从第三液相出口4312流出。

改单批间歇沉降为多台沉降器连续沉降，提高了工作效率，多级分离也提高了产品纯度，利用自然落差实现多台沉降器连续沉降分离，不必使用动力部件，减少了能耗。

参见图9，进一步，连续沉降分离设备40还包括控制器、超声测距装置46，超声测距装置46安装于第一下降管412的的正上方，在第一固相出口4111上安装有电动阀门47，超声测距装置46、电动阀门47分别与控制器电性连接，控制器中预设基准高度值，超声测距装置46用于检测甲酚钠溶液与亚硫酸钠之间的界面至超声测距装置46本身的实时高度，实时高度大于基准高度值，控制器控制电动阀门47打开，实时高度小于基准高度值，控制器控制电动阀门47关闭。

超声测距传感器测距原理：超声测距装置46包括发射传感器、接收传感器，由发射传感器发出超声波脉冲，在媒质中传到介质界面，经反射后再通过媒质返回到接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接收到所需的时间，即往返时间。往返时间与媒质中的声速相乘，就是声波传输的距离。而所测传感器到界面之间的距离是声波传输距离的一半，从而确定界面位置。

超声测距装置46周期性的检测亚硫酸钠沉降层的实际高度，当实际高度大于基准高度，控制器控制电动阀门47开启，亚硫酸钠从第一固相出口4111流出，亚硫酸钠沉降层高度下降，当实际高度小于基准高度，控制器控制电动阀门47关闭。

另一个具体的实施方式中，在第一沉降器41的内腔底部可放置一个浮球，浮球的密度小于亚硫酸钠浆料的密度，浮球的密度大于甲酚钠溶液的密度，当亚硫酸钠浆料深度达到一定值时，浮球浮起，亚硫酸钠浆料从第一固相出口4111流出，当亚硫酸钠浆料深度减少至一定值时，浮球沉降，并盖合第一固相出口4111。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，其特征在于，包括如下步骤：

磺化反应：将甲苯与过量的质量百分比浓度为92.5～93%的硫酸反应，得到含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、对甲苯磺酸和硫酸的混合物；

结晶反应：将上述经过“磺化反应”步骤后混合物加入一定量的水，以控制混合物中的硫酸在一定浓度范围内，并控制混合物的降温速度和结晶温度，以使对甲苯磺酸结晶，

离心分离：将上述经过“结晶反应”步骤的反应产物通入离心机离心分离，分别获得对甲苯磺酸和含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、硫酸的第一母液；

离心机包括滤袋，滤袋包括由滤布构成的外层和由滤网构成的内层组成，滤布上设有透水孔，透水孔由烫孔处理制得；

浓缩：将上述第一母液在真空状态下加热蒸发，并控制第一母液的加热温度和加热时间，使第一母液中的部分邻位甲苯磺酸、间位甲苯磺酸转化为对位甲苯磺酸，并控制浓缩后的第一母液中的硫酸的质量百分比浓度为80～85%，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，将冷凝得到的水返回“结晶反应”步骤，将冷凝得到的甲苯返回“磺化反应”步骤；

配酸：将经过“浓缩”步骤的第一母液与发烟硫酸通入配酸釜混合，输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，得到硫酸的质量百分比浓度为92.5～93%的第二母液，然后将第二母液返回至“磺化反应”步骤中；

化酸：将“离心分离”步骤中得到的对甲苯磺酸加水溶解，形成对甲苯磺酸水溶液；

中和反应：将上述对甲苯磺酸的水溶液与第一亚硫酸钠水溶液反应生成对甲苯磺酸钠溶液与第一二氧化硫气体；

碱熔反应：将上述对甲苯磺酸钠溶液与熔液态的氢氧化钠在碱熔炉中反应生成甲酚钠、第二亚硫酸钠和水的第一混合物；

消化溶解：将上述第一混合物加水溶解，形成第二混合物；

沉降分离：将第二混合物采用连续沉降分离设备分离为第二亚硫酸钠、甲酚钠的水溶液；

第二二氧化硫制备：将硫磺颗粒通入专用二氧化硫装置中，制备出第二二氧化硫；

酸化反应：将甲酚钠的水溶液与“中和反应”步骤中生成的第一二氧化硫、“第二二氧化硫制备”步骤中生成的第二二氧化硫反应生成第一亚硫酸钠与甲酚，并将第一亚硫酸钠返回至“中和反应”步骤中与对甲苯磺酸的水溶液反应；

所述专用二氧化硫装置包括焚烧单元、供风单元、供料单元、冷却单元，所述焚烧单元为一个密封的炉体，在炉体沿长度方向依次竖直放置有第一挡板、第二挡板、第三挡板，以将炉体从左至右分割为第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室，所述第一挡板的上端与炉体的顶壁不接触，所述第二挡板的下端与炉体的底壁不接触，所述第三挡板的上端与炉体的顶壁不接触，以使第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，在第一燃烧室内设有燃烧盘，所述燃烧盘悬空设置，燃烧盘的外侧壁与第一燃烧室的内侧壁之间留有间隙，燃烧盘的边缘均布有溢流口，所述供风单元以为焚烧单元提供高压助燃空气，所述供料单元包括料仓、绞轮，所述料仓的出料口与绞轮的进料口连接，所述绞轮的出料口与供风单元连通，以通过绞轮将料仓内的硫磺颗粒输送至供风单元内，所述供风单元的出风口与第一燃烧室内腔连通，以通过高压助燃空气将供风单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室，所述冷却单元包括蛇形盘管，蛇形盘管的一端与第四燃烧室内腔连通，蛇形盘管的另一端为二氧化硫出气口，所述供风单元包括第一供风管、第二供风管、第三供风管，第一供风管的左端与高压鼓风机的出口连接，第一供风管的右端具有一个从左向右的第一收缩段，第二供风管的左端与第一供风管右端连接，所述第二供风管的内径与第一收缩段的右端端部内径相同，第三供风管的左端具有一个从左向右的第二收缩段，第二供风管的右端与第三供风管左端连接，所述第二供风管的内径与第二收缩段的左端端部内径相同，第三供风管的右端与第一燃烧室连通，绞轮出料口与第二供风管的右端内腔连通。

2.如权利要求1所述的利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，其特征在于，还包括“尾气处理”的步骤，所述“尾气处理”具体包括以下步骤：

除酚类有机物：碱熔炉产生的尾气通入填料吸收塔的内，所述填料吸收塔内设置有液体分布器，尾气与液体分布器喷淋出的氢氧化钠溶液充分接触，尾气中的酚类有机物被还原，并溶解于氢氧化钠溶液中，再将溶有酚类有机物还原产物的氢氧化钠溶液再用于“碱熔反应”步骤中；

尾气冷凝：除去酚类有机物的尾气通入冷凝器冷凝，尾气中水蒸气冷凝成冷凝水，将冷凝水分别用于“化酸”步骤和“消化溶解”步骤；

尾气焚烧：将“尾气冷凝”步骤中除去水蒸气的尾气依次通入除雾器、旋风分离器，再输送至碱熔炉的燃烧室作为助燃风焚烧。

3.如权利要求1所述的利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，其特征在于，还包括“烟气处理”的步骤，所述“烟气处理”具体包括以下步骤：

一级降温：将碱熔炉产生的高温烟气通入锅炉进行换热，变为低温烟气；

二级降温：将“沉降分离”步骤中生成的第二亚硫酸钠装入亚硫酸钠干燥装置中，将上述低温烟气通入亚硫酸钠干燥装置，并与亚硫酸钠干燥装置中的第二亚硫酸钠进行换热，然后排放大气，再将第二亚硫酸钠中气体挥发物输送至碱熔炉的燃烧室作为助燃风焚烧。

4.如权利要求1所述的利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，其特征在于：在所述“沉降分离”步骤中所采用的连续沉降分离设备包括第一沉降器、第二沉降器、第三沉降器、第一加料管、第二加料管，所述第一沉降器包括第一沉降本体、第一下降管，所述第二沉降器包括第二沉降本体、第二下降管，所述第三沉降器包括第三沉降本体、第三下降管，第一沉降器、第二沉降器、第三沉降器具有相同的结构，所述第一沉降本体为一个下部成锥形的中空密封体，第一沉降本体的底部设有第一固相出口，第一沉降本体的顶部设有安装口，第一下降管竖直设置于第一沉降本体内，第一沉降本体的下端端面位于第一沉降本体中部的位置，第一下降管上端端部的外环壁与安装口的内环壁密封连接，第一沉降本体侧壁的上部设有第一液相出口，第二沉降本体的底部设有第二固相出口，第二沉降本体侧壁的上部设有第二液相出口，第三沉降本体的底部设有第三固相出口，第三沉降本体侧壁的上部设有第三液相出口，第一液相出口、第二液相出口、第三液相出口的水平高度依次降低，甲酚钠溶液与亚硫酸钠混合物从第一下降管的上端加入第一沉降器，第一加料管的一端与第一液相出口连接，第一加料管的另一端与第二下降管的上端连接，第二加料管的一端与第二液相出口连接，第二加料管的另一端与第三下降管的上端连接，甲酚钠溶液从第三液相出口流出，亚硫酸钠分别从第一固相出口、第二固相出口、第三固相出口排出。