CN117509546B - 一种氢溴酸制溴方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于溴素生产技术领域，提供了一种氢溴酸制溴方法，包括配料工序、预热工序、蒸馏工序、分离工序以及精制工序，用输液泵输送母液经过第二预热器预热后，输送至回收塔顶部，母液通过回收塔后从底部出口流出后进入蒸馏塔，母液与Cl2、蒸汽接触，不断被氧化蒸出溴，溴从蒸馏塔上部出口管道流出，经冷凝器冷凝得到粗溴和溴水混合物，经过酸洗和分离，得到成品溴。蒸馏塔出来的粗溴经两次酸洗和两次分离之后，可以得到浓度相对较高的成品溴，成品溴再经过精馏塔的进一步精制，出来的精溴再经两次酸洗和两次分离，大大降低了内部的含氯量，溴素的纯度得到了提升。
Description
技术领域
本发明适用于溴素生产技术领域，提供了一种氢溴酸制溴方法。
背景技术
纯溴，也称溴素，是在室温下唯一呈现液态的非金属元素。溴的用途广泛，主要用作制取溴化物，并用于医药、农药、染料、香料、摄影材料、灭火剂、选矿、冶金、鞣革、净水等。
目前国内制溴的方法基本有三种，分别为蒸汽蒸馏法、空气吹出酸液吸收法以及空气吹出碱液吸收法。溴具有挥发性，因此可以利用这一性质将溴化物与水蒸气一起加热蒸馏。在蒸馏过程中，溴化物受热后迅速挥发，随着水蒸气一起进入冷凝器。冷凝器中的低温使溴和水蒸气迅速冷却，从而使溴凝结出来。收集和储存冷凝器中得到的溴即可。这种方法操作简单，生产效率高，是一种有效的制备溴的方法。现有的蒸汽蒸馏法虽然总收率高，但制品中的含溴量较低，含氯量较高，需要进一步得到提升。
发明内容
针对背景技术中所指出的缺陷，本发明的目的在于提供一种氢溴酸制溴方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种氢溴酸制溴方法，包括如下步骤：
步骤一：配料工序；将酸液罐、氢溴酸罐中的溶液按照3∶1的比例泵入溶解罐进行稀释制得母液，将制备完成的母液泵入沉淀罐进行静置沉淀，沉淀罐底部的杂质沉淀进行定期清理；
步骤二：预热工序；往蒸馏塔的底部通入蒸汽，当蒸馏塔的塔顶温度到达75～83℃时，继续通入蒸汽，并维持塔顶温度不变；往精馏塔的底部通入蒸汽，当精馏塔的塔顶温度到达60～75℃时，继续通入蒸汽，并维持塔顶温度不变；
步骤三：蒸馏工序；用输液泵将沉淀罐内的母液通过管道输送到回收塔的顶部，途径第二预热器对母液进行预热升温，母液通过回收塔之后从底部出口流出进入蒸馏塔，将Cl2从蒸馏塔的底部通入塔内，母液在蒸馏塔内自上而下沿填料表面流动，不断与自下而上的Cl2、蒸汽发生接触，母液被Cl2氧化生成溴，溴再通过蒸汽加温变成溴蒸汽，溴蒸汽从蒸馏塔上部的出口管道蒸出，流至蒸馏塔底部的残余母液通过管道回流至酸液罐或处理罐，残余母液经第一预热器预热、第一冷凝器冷凝回流至酸液罐，残余母液在第一预热器中产生的含溴蒸汽通过管路返回到蒸馏塔的顶部；
步骤四：分离工序；从蒸馏塔上部的出口管道蒸出的溴蒸汽流经第三冷凝器冷凝后得到溴液，溴液进行第一次的酸洗脱氯，酸洗后的溴液流入第一个溴水分离器完成溴与溴水的分离，分离的溴水通过管道回流至蒸馏塔，分离后的溴进行第二次的酸洗脱氯，二次酸洗之后的溴流入第二次溴水分离器再次完成溴与溴水的分离，第二个溴水分离器中的上层低浓度的溴液通过管道回流至蒸馏塔，下层高浓度的溴液通过管道进入精馏塔进行蒸馏精制；
布骤五：精制工序；精馏塔内高浓度的溴液通过蒸汽加温变成溴蒸汽，溴蒸汽从精馏塔上部的出口管道蒸出，流至精馏塔底部的残余溴液通过管道回流至酸液罐或处理罐或蒸馏塔的顶部，残余溴液经第一冷凝器冷凝后回流至酸液罐，从精馏塔上部的出口管道蒸出的溴蒸汽经第二冷凝器冷凝得到溴液，溴液进行酸洗脱氯后流入第三个溴水分离器完成溴与溴水的分离，分离的溴水通过管道回流至蒸馏塔，分离的溴再次酸洗脱氯后流入第四个溴水分离器完成溴与溴水的分离，第四个溴水分离器中的上层低浓度的溴液通过管道回流至蒸馏塔，下层高浓度的溴通过管道输送至溴素罐内进行存储。
优选的，所述步骤三中的Cl2由供氯装置提供，所述供氯装置包括液氯钢瓶、液氯汽化器以及氯气缓冲罐，所述液氯钢瓶通过液氯管道连接液氯汽化器的一端，所述液氯汽化器的一端通过管路连接氯气缓冲罐的一端，所述氯气缓冲罐的另一端通过管路连接蒸馏塔，所述液氯管道采用保冷措施。
优选的，所述保冷措施为采用氧指数大于30%的柔性泡沫橡塑板材包裹液氯管道。
优选的，所述液氯汽化器采用75～85℃的热媒加热，所述液氯汽化器的出口设置氯气温度计，所述氯气温度计低于71℃进行报警。
优选的，所述步骤二中的蒸汽供应量不低于0.9t/h。
优选的，所述步骤二中蒸馏塔内部为常压，精馏塔内部压强为0.5Mpa。
优选的，所述步骤三中的Cl2的供压为0.035～0.04Mpa。
优选的，所述步骤一至步骤五中，用于运配氢溴酸、母液管道采用PP材质，用于运输溴和溴水管道采用钢衬四氟管道，用于输送氯气的管道采用20G钢，用于输送蒸汽的管道采用20#钢。
优选的，所述步骤一至步骤五中，蒸馏塔、精馏塔底部的残液不回流至酸液罐时，残液通过管路进入处理罐内加碱进行中和反应，将处理罐的中和反应之后的底液输送到蒸发设备内进行蒸发结晶，蒸发设备内底液蒸发的产物通过离心机制成氯化钠。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
蒸馏塔出来的粗溴经两次酸洗和两次分离之后，可以得到浓度相对较高的成品溴，成品溴再经过精馏塔的进一步精制，出来的精溴再经两次酸洗和两次分离，大大降低了内部的含氯量，溴素的纯度得到了提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为氢溴酸制溴的工艺流程图。
图中标记：1-供氯装置，2-液氯钢瓶，3-液氯汽化器，4-氯气缓冲罐，5-溶解罐，6-酸液罐，7-沉淀罐，8-第一冷凝器，9-氢溴酸罐，10-第一预热器，11第二预热器，12-蒸馏塔，13-处理罐，14-精馏塔，15-溴素罐，16-溴水分离器，17-第二冷凝器，18-第三冷凝器，19-回收塔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
步骤一：配料工序；将酸液罐6、氢溴酸罐9中的溶液按照3∶1的比例泵入溶解罐5进行稀释制得母液（酸液罐6主要用于存储蒸馏塔12和精馏塔14的底液，在制备的初期，因不存在底液，故酸液罐6的初始阶段存有蒸馏水），将制备完成的母液泵入沉淀罐7进行静置沉淀，沉淀罐7底部的杂质沉淀进行定期清理；
步骤二：预热工序
往蒸馏塔12的底部通入蒸汽，当蒸馏塔12的塔顶温度到达75℃时，继续通入蒸汽，并维持塔顶温度不变，蒸馏塔12内部为常压，蒸汽供应量不低于0.9t/h；
往精馏塔14的底部通入蒸汽，当精馏塔14的塔顶温度到达60℃时，继续通入蒸汽，并维持塔顶温度不变，精馏塔14内部压强为0.5Mpa，蒸汽供应量不低于0.9t/h；
步骤三：蒸馏工序
用输液泵将沉淀罐7内的母液通过管道输送到回收塔19的顶部，途径第二预热器11对母液进行预热升温，母液通过回收塔19之后从底部出口流出进入蒸馏塔12，将Cl2从蒸馏塔12的底部通入塔内，Cl2的供压维持在0.035Mpa，母液在蒸馏塔12内自上而下沿填料表面流动，不断与自下而上的Cl2、蒸汽发生接触，母液被Cl2氧化，过程所涉及的化学式为：2HBr+Cl2=2HCl+Br2，反应向右进行生成溴，溴再通过蒸汽加温变成溴蒸汽，溴蒸汽从蒸馏塔12上部的出口管道蒸出，流至蒸馏塔12底部的残余母液通过管道回流至酸液罐6或处理罐13，残余母液经第一预热器10预热、第一冷凝器8冷凝回流至酸液罐6，残余母液在第一预热器10中产生的含溴蒸汽通过管路返回到蒸馏塔12的顶部；
步骤四：分离工序
从蒸馏塔12上部的出口管道蒸出的溴蒸汽流经第三冷凝器18冷凝后得到溴液，溴液进行第一次的酸洗脱氯，酸洗后的溴液流入第一个溴水分离器16完成溴与溴水的分离，分离的溴水通过管道回流至蒸馏塔12，分离后的溴进行第二次的酸洗脱氯，二次酸洗之后的溴流入第二次溴水分离器16再次完成溴与溴水的分离，第二个溴水分离器16中的上层低浓度的溴液通过管道回流至蒸馏塔12，下层高浓度的溴液通过管道进入精馏塔14进行蒸馏精制；
布骤五：精制工序
精馏塔14内高浓度的溴液通过蒸汽加温变成溴蒸汽，溴蒸汽从精馏塔14上部的出口管道蒸出，流至精馏塔14底部的残余溴液通过管道回流至酸液罐6或处理罐13或蒸馏塔12的顶部，残余溴液经第一冷凝器8冷凝后回流至酸液罐6，从精馏塔14上部的出口管道蒸出的溴蒸汽经第二冷凝器17冷凝得到溴液，溴液进行酸洗脱氯后流入第三个溴水分离器16完成溴与溴水的分离，分离的溴水通过管道回流至蒸馏塔12，分离的溴再次酸洗脱氯后流入第四个溴水分离器16完成溴与溴水的分离，第四个溴水分离器16中的上层低浓度的溴液通过管道回流至蒸馏塔12，下层高浓度的溴通过管道输送至溴素罐15内进行存储。
实施例2
将实施例1步骤二中蒸馏塔12的塔顶温度改为83℃，精馏塔14的塔顶温度改为75℃，其余同实施例1。
实施例3
将实施例1步骤二中蒸馏塔12的塔顶温度改为78℃，精馏塔14的塔顶温度改为72℃，其余同实施例1。
实施例4
将实施例1步骤二中蒸馏塔12的塔顶温度改为78℃，精馏塔14的塔顶温度改为72℃，步骤三中的Cl2的供压维持在0.04Mpa，其余同实施例1。
实施例5
将实施例1步骤二中蒸馏塔12的塔顶温度改为83℃，精馏塔14的塔顶温度改为75℃，步骤三中的Cl2的供压维持在0.04Mpa，其余同实施例1。
实施例6
将实施例1步骤二中蒸馏塔12的塔顶温度改为80℃，精馏塔14的塔顶温度改为75℃，其余同实施例1。
实施例7
将实施例1步骤二中蒸馏塔12的塔顶温度改为82℃，精馏塔14的塔顶温度改为70℃，其余同实施例1。
分别采用实施例1-7的工艺控制参数，带系统稳定运行后，以消耗定量的母液为工艺指标，得出以下结果：
根据表格可得，实施例4中的对氢溴酸中溴的回收率高最高，制得的溴素浓度也最高。
上述实施例中，步骤三中的Cl2由供氯装置1提供。供氯装置1包括液氯钢瓶2、液氯汽化器3以及氯气缓冲罐4，液氯钢瓶2通过液氯管道连接液氯汽化器3的一端，液氯汽化器3的一端通过管路连接氯气缓冲罐4的一端，氯气缓冲罐4的另一端通过管路连接蒸馏塔12。液氯管道采用保冷措施，采用氧指数大于30%的柔性泡沫橡塑板材包裹液氯管道，防止水合氯积聚堵塞管道。液氯汽化器3采用75～85℃的热媒加热，液氯汽化器3的出口设置氯气温度计，氯气温度计低于71℃进行报警。
上述实施例中，为了避免溶液受到污染，用于运配氢溴酸、母液管道采用PP材质，用于运输溴和溴水管道采用钢衬四氟管道，用于输送氯气的管道采用20G钢，用于输送蒸汽的管道采用20#钢。
蒸馏塔12、精馏塔14底部的残液不回流至酸液罐6时，残液通过管路进入处理罐13内加碱进行中和反应，中和反应所涉及的化学式包括：
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；
HCl+NaOH=NaCl+H2O；
HBr+NaOH=NaBr+H2O；
3Br+6NaOH=5NaBr+NaBrO3+3H2O
将处理罐13的中和反应之后的底液输送到蒸发设备内进行蒸发结晶，蒸发设备内底液蒸发的产物通过离心机制成氯化钠，蒸发结晶的分解反应为：2NaClO=2NaCl+O2。
依照本发明如上文的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种氢溴酸制溴方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：配料工序；将酸液罐（6）、氢溴酸罐（9）中的溶液按照3：1的比例泵入溶解罐（5）进行稀释制得母液，将制备完成的母液泵入沉淀罐（7）进行静置沉淀，沉淀罐（7）底部的杂质沉淀进行定期清理；
步骤二：预热工序；往蒸馏塔（12）的底部通入蒸汽，当蒸馏塔（12）的塔顶温度到达75～83℃时，继续通入蒸汽，并维持塔顶温度不变；往精馏塔（14）的底部通入蒸汽，当精馏塔（14）的塔顶温度到达60～75℃时，继续通入蒸汽，并维持塔顶温度不变；
步骤三：蒸馏工序；用输液泵将沉淀罐（7）内的母液通过管道输送到回收塔（19）的顶部，途径第二预热器（11）对母液进行预热升温，母液通过回收塔（19）之后从底部出口流出进入蒸馏塔（12），将Cl2从蒸馏塔（12）的底部通入塔内，母液在蒸馏塔（12）内自上而下沿填料表面流动，不断与自下而上的Cl2、蒸汽发生接触，母液被Cl2氧化生成溴，溴再通过蒸汽加温变成溴蒸汽，溴蒸汽从蒸馏塔（12）上部的出口管道蒸出，流至蒸馏塔（12）底部的残余母液通过管道回流至酸液罐（6）或处理罐（13），残余母液经第一预热器（10）预热、第一冷凝器（8）冷凝回流至酸液罐（6），残余母液在第一预热器（10）中产生的含溴蒸汽通过管路返回到蒸馏塔（12）的顶部；
步骤四：分离工序；从蒸馏塔（12）上部的出口管道蒸出的溴蒸汽流经第三冷凝器（18）冷凝后得到溴液，溴液进行第一次的酸洗脱氯，酸洗后的溴液流入第一个溴水分离器（16）完成溴与溴水的分离，分离的溴水通过管道回流至蒸馏塔（12），分离后的溴进行第二次的酸洗脱氯，二次酸洗之后的溴流入第二次溴水分离器（16）再次完成溴与溴水的分离，第二个溴水分离器（16）中的上层低浓度的溴液通过管道回流至蒸馏塔（12），下层高浓度的溴液通过管道进入精馏塔（14）进行蒸馏精制；
步骤五：精制工序；精馏塔（14）内高浓度的溴液通过蒸汽加温变成溴蒸汽，溴蒸汽从精馏塔（14）上部的出口管道蒸出，流至精馏塔（14）底部的残余溴液通过管道回流至酸液罐（6）或处理罐（13）或蒸馏塔（12）的顶部，残余溴液经第一冷凝器（8）冷凝后回流至酸液罐（6），从精馏塔（14）上部的出口管道蒸出的溴蒸汽经第二冷凝器（17）冷凝得到溴液，溴液进行酸洗脱氯后流入第三个溴水分离器（16）完成溴与溴水的分离，分离的溴水通过管道回流至蒸馏塔（12），分离的溴再次酸洗脱氯后流入第四个溴水分离器（16）完成溴与溴水的分离，第四个溴水分离器（16）中的上层低浓度的溴液通过管道回流至蒸馏塔（12），下层高浓度的溴通过管道输送至溴素罐（15）内进行存储。
2.根据权利要求1所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述步骤三中的Cl2由供氯装置（1）提供，所述供氯装置（1）包括液氯钢瓶（2）、液氯汽化器（3）以及氯气缓冲罐（4），所述液氯钢瓶（2）通过液氯管道连接液氯汽化器（3）的一端，所述液氯汽化器（3）的一端通过管路连接氯气缓冲罐（4）的一端，所述氯气缓冲罐（4）的另一端通过管路连接蒸馏塔（12），所述液氯管道采用保冷措施。
3.根据权利要求2所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述保冷措施为采用氧指数大于30%的柔性泡沫橡塑板材包裹液氯管道。
4.根据权利要求3所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述液氯汽化器（3）采用75～85℃的热媒加热，所述液氯汽化器（3）的出口设置氯气温度计，所述氯气温度计低于71℃进行报警。
5.根据权利要求1所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述步骤二中的蒸汽供应量不低于0.9t/h。
6.根据权利要求5所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述步骤二中蒸馏塔（12）内部为常压，精馏塔（14）内部压强为0.5Mpa。
7.根据权利要求6所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述步骤三中的Cl2的供压为0.035～0.04Mpa。
8.根据权利要求1所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述步骤一至步骤五中，用于运配氢溴酸、母液管道采用PP材质，用于运输溴和溴水管道采用钢衬四氟管道，用于输送氯气的管道采用20G钢，用于输送蒸汽的管道采用20#钢。
9.根据权利要求1所述的氢溴酸制溴方法，其特征在于：所述步骤一至步骤五中，蒸馏塔（12）、精馏塔（14）底部的残液不回流至酸液罐（6）时，残液通过管路进入处理罐（13）内加碱进行中和反应，将处理罐（13）的中和反应之后的底液输送到蒸发设备内进行蒸发结晶，蒸发设备内底液蒸发的产物通过离心机制成氯化钠。
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