CN111874873A - 一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺 - Google Patents

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刘辉
刘春江
谢省宾
郭凯
项文雨
魏东旭
韦昌鹏
付娜
李月坤
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Abstract

本发明提出一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，包括反应精馏塔、再沸器和冷凝器；其特征是反应精馏塔由精馏段、反应段和提馏段组成；反应段装有催化精馏模块，催化剂为活性炭或樟等；反应精馏塔塔底设有再沸器、塔顶设有冷凝器。二氧化硫从反应精馏塔塔反应段的上部进料，氯气从反应精馏塔塔反应段下部进料，产品硫酰氯塔底采出，塔顶为采出过量的氯气，二氧化硫转化率超过93.0％，硫酰氯纯度在99.0％以上。本发明可以实现硫酰氯连续化生产、流程简单、设备投资少、提高了硫酰氯生产工艺的经济效益。

Description

一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺
技术领域
本发明属于精细化工生产领域，尤其涉及一种反应精馏生产硫酰氯的生产工艺。
背景技术
硫酰氯主要用作有机合成的氯化剂、磺化剂、氯磺化剂，如芳香族化合物的氯化、羧酸的氯化及其他各种有机和无机化合物的氯化；也用于制造医药品、染料、表面活性剂等。因此应用市场和发展前景十分广阔。生产方法之一是氯化法，反应式为:
Figure BDA0002657503840000011
国内制备方法主要包括三种：(1)将二氧化硫气化后和氯气在活性炭催化剂存在下进行反应，生成的硫酰氯经冷凝，制得硫酰氯成品；(2)用活性炭或樟脑为催化剂使二氧化硫与氯气直接反应可制得硫酰氯；(3)由三氟三氯乙烷(CFC-113a或R113a)和三氧化硫通过固定床催化反应。以上不论那种制备方法，基本都是采用固定床式反应器，反应完后需要通过精馏进行产品提纯分离，投资大，占地多。
发明内容
本发明在于提供一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，本发明具有连续操作、工艺流程简单，产品收率高、质量稳定。
本发明利用反应精馏技术，在化学反应进行的同时将生成的产物分离出反应体系，从而促进反应的进行。因此本工艺可以有效提高产物的收率，减少后续分离的成本。
本发明采用活性炭或樟等作为催化剂，具有设备投资少，工艺流程简单，经济效益高等优势。
本发明采用如下的技术方案来实现：一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺包括：反应精馏塔、再沸器和冷凝器；其特征是反应精馏塔由精馏段、反应段和提馏段组成；反应段装有催化精馏模块，催化剂为活性炭或樟等；反应精馏塔塔底设有再沸器、塔顶设有冷凝器。二氧化硫从反应精馏塔塔反应段的上部进料，氯气从反应精馏塔塔反应段下部进料，产品硫酰氯塔底采出，塔顶为采出过量的氯气。
二氧化硫又称亚硫酸酐，化学式为SO2，分子量64.06，无色气体，有强烈刺激性气味，熔点-75.5℃，沸点-10℃，相对密度2.26kg/m3。氯气，化学式为Cl2，分子量71，常温常压下为黄绿色，有强烈刺激性气味的有毒气体，熔点-101℃，沸点-34℃，相对密度3.21kg/m3。硫酰氯亦称“二氯二氧化硫”。化学式SO2Cl2，分子量134.97，无色液体。有强烈刺鼻气味。熔点-54.1℃，沸点69.1℃，相对密度1.667kg/m3。
本发明提供的一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，步骤如下：
(1)反应精馏塔由精馏段、反应段和提馏段组成，反应精馏段装有催化精馏模块，催化剂为活性炭或樟脑等；
(2)二氧化硫从反应精馏塔反应段的上部进料，氯气从反应精馏塔塔反应段下部进料；
(3)反应精馏塔采用常压或者加压连续操作，反应段温度-20～60℃；
(4)顶部气相经冷凝器冷凝，冷凝后的液体二氧化硫作为回流进入反应精馏塔，氯气采出或回用；
(5)产品硫酰氯塔底采出。
本发明具有的优点是：
本发明将反应过程与精馏分离过程有机的耦合在一起，在化学反应进行的同时将生成的产物分离出反应体系，从而促进反应的进行，可实现二氧化硫转化率超过93.0％，硫酰氯纯度在99.0％以上。本发明实现了连续操作、流程简单、设备投资少、无废水，提高了硫酰氯生产工艺的经济效益。
附图说明
图1：装置流程图
R1-反应精馏塔、E1-反应精馏塔再沸器、E2-反应精馏冷凝器，1-二氧化硫、2-氯气、3- 反应精馏塔塔气相、4-反应精馏塔回流液相、5-硫酰氯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
如图1所示：
一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺包括：反应精馏塔R1、反应精馏塔再沸器E1、反应精馏冷凝器E2。其特征是反应精馏塔(R1)由精馏段、反应段和提馏段组成，反应精馏段装有催化精馏模块，催化剂为活性炭或樟脑等；二氧化硫(1)从反应精馏塔(R1)反应段的上部进料，氯气(2)从反应精馏塔(R1)反应段下部进料；反应精馏塔(R1)采用常压或者加压连续操作，反应段温度-20～60℃；反应精馏塔(R1)顶部气相(3)经冷凝器冷凝，冷凝后的液相二氧化硫作为回流进入反应精馏塔，氯气(4)采出或回用；塔釜液相硫酰氯(5) 作为产品采出。
下面结合具体实试例来对本发明进行进一步说明，但并不能将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1
二氧化硫(1)以650kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段的上部连续进料，氯气(2) 以750kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段下部进料；反应精馏塔(R1)采用常压连续操作，反应段温度为-20℃、顶部温度为-29℃、塔釜温度为68℃；反应精馏塔(R1)顶部气相(3)以65kg/h的流量经冷凝器冷凝，冷凝后的液相二氧化硫作为回流进入反应精馏塔，未反应的氯气(4)以52kg/h的流量采出或回用；塔釜液相硫酰氯(5)以1334kg/h的流量作为产品采出。二氧化硫转化率位97％，硫酰氯纯度为99.5％
实施例2
二氧化硫(1)以650kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段的上部连续进料，氯气(2) 以750kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段下部进料；反应精馏塔(R1)采用常压连续操作，反应段温度为60℃、顶部温度为-18℃、塔釜温度为68℃；反应精馏塔(R1)顶部气相(3)以126kg/h的流量经冷凝器冷凝，冷凝后的液相二氧化硫作为回流进入反应精馏塔，未反应的氯气(4)以80kg/h的流量采出或回用；塔釜液相硫酰氯(5)以1274kg/h的流量作为产品采出。二氧化硫转化率位93％，硫酰氯纯度为99.99％
实施例3
二氧化硫(1)以650kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段的上部连续进料，氯气(2) 以750kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段下部进料；反应精馏塔(R1)控制压力为0.1MPa，反应段温度为-10℃、顶部温度为-9℃、塔釜温度为88℃；反应精馏塔(R1)顶部气相(3) 以65kg/h的流量经冷凝器冷凝，冷凝后的液相二氧化硫作为回流进入反应精馏塔，未反应的氯气(4)以52kg/h的流量采出或回用；塔釜液相硫酰氯(5)以1334kg/h的流量作为产品采出。二氧化硫转化率位97％，硫酰氯纯度为99.5％。
实施例4
二氧化硫(1)以650kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段的上部连续进料，氯气(2) 以750kg/h的流量从反应精馏塔(R1)反应段下部进料；反应精馏塔(R1)控制压力为0.2MPa，反应段温度为20℃、顶部温度为2℃、塔釜温度为104℃；反应精馏塔(R1)顶部气相(3) 以65kg/h的流量经冷凝器冷凝，冷凝后的液相二氧化硫作为回流进入反应精馏塔，未反应的氯气(4)以52kg/h的流量采出或回用；塔釜液相硫酰氯(5)以1334kg/h的流量作为产品采出。二氧化硫转化率位97％，硫酰氯纯度为99.5％。

Claims (4)

1.一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，包括反应精馏塔，其特征是反应精馏塔由精馏段、反应段和提馏段组成；反应段装有催化精馏模块，催化剂为活性炭或樟脑；反应精馏塔塔底设有再沸器、塔顶设有冷凝器；二氧化硫从反应精馏塔塔反应段的上部进料，氯气从反应精馏塔塔反应段下部进料，产品硫酰氯塔底采出，塔顶为采出过量的氯气。
2.根据权利要求1所述的一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，其特征是，二氧化硫从反应精馏塔反应段的上部进料，氯气从反应精馏塔塔反应段下部进料。
3.根据权利要求1所述的一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，其特征是，反应精馏塔采用常压或者加压连续操作，反应段温度-20～60℃。
4.根据权利要求1所述的一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺，其特征是，顶部气相经冷凝器冷凝，冷凝后的液体二氧化硫作为回流进入反应精馏塔。
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