CN1410347A - 采用低浓度三氧化硫合成高浓度氯磺酸的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用低浓度三氧化硫合成高浓度氯磺酸的新工艺，该工艺以低浓度三氧化硫为原料生产高纯度氯磺酸，采用硫酸转化烟气直接解析发烟硫酸产生的三氧化硫与各种浓度的氯化氢合成工业氯磺酸，该方法克服了原有高气浓法和低气浓法的缺陷，具有适应氯化氢浓度范围广、物能消耗低、环保水准高和生产更安全的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种氯磺酸合成工艺。
背景技术
目前国内氯磺酸生产厂家众多，由三氧化硫和干燥的氯化氢气体在150-230℃的温度下化合而成，按原料三氧化硫浓度的不同，分为低气浓法和高气浓法：
低气浓法以硫酸装置温度为200-260℃、二氧化硫转化率90-95％、三氧化硫浓度为7-10％的一次转化烟气和来自氯碱装置副产的体积含量90％以上或曼哈姆法硫酸钾装置副产的体积含量25-35％温度20-60℃干燥氯化氢气体为原料，经主辅反应合成、冷却分离生产氯磺酸，产品质量达到GB13549-92优等品标准；尾气先后经过硫酸洗涤、水洗以及碱水洗涤后达标排放。该法的主要缺点是：(1)由于原料中二氧化硫浓度高，总硫利用率低。(2)由于二氧化硫不参加反应，尾气中二氧化硫浓度远远高于国家标准允许的数值，进行碱水洗涤时要消耗大量的碱，而且废液需经处理后才能排放，成本大幅度增加。如不经过碱洗，根本无法达标排放。(3)废气水洗后，所得稀盐酸直接进污水处理，没有进行回收利用，而且增加了碱水洗涤时碱的用量，也增加了生产成本。
高气浓法主要以利用8-10kg/cm2的饱和蒸汽或硫酸转化炉气间接加热来自硫酸装置浓度为20-30％的发烟硫酸，蒸发出的温度150℃左右、浓度近100％三氧化硫气体与从氯碱装置来的温度150-180℃的高浓度干燥氯化氢经一次反应合成、冷却分离生产氯磺酸，产品质量达到GB13549-92优等品标准；尾气经过碱水洗涤后达标排放，废水进污水处理系统。该法虽然克服了传统低气浓法总硫利用率低、尾气排放量大和碱水洗涤时碱消耗量大的缺点，降低了原料成本，但仍有缺陷：(1)以8-10kg/cm2的饱和蒸汽或转化炉气为热源间接加热游离三氧化硫浓度为20-30％发烟硫酸，烟酸温度150℃左右，尽管采用耐蚀合金，设备材料仍有较大的腐蚀速率，主要设备蒸发器寿命一般不超过一年，经常导致不定期停车，更换费用和难度非常大。(2)如采用蒸汽加热，蒸发器为压力容器，一旦蒸汽泄漏到硫酸中会产生爆炸的危险。(3)如采用烟气间接加热，加热面积大，消耗热量大；列管内液膜分布不均匀，常导致局部过热，腐蚀严重。(4)由于设备有较大的腐蚀速率，使得解吸后的烟酸中含铁量偏高，影响了烟酸质量。(5)从热量平衡的角度看，原料三氧化硫所带热量不能满足采用类似于曼哈姆法硫酸钾装置副产的低浓度氯化氢为原料的情况。(6)尾气采用碱液吸收后排放，酸洗和水洗后的废液无法回本系统循环利用。
发明内容
本发明的目的是：提供一种采用低浓度三氧化硫合成高浓度氯磺酸的新工艺，该方法克服了我国目前氯磺酸生产的不足，不仅原料浓度范围广、消耗低，而且能量综合利用好、环保水准高、生产安全性高。
本发明的技术方案是：一种采用低浓度三氧化硫合成高浓度氯磺酸的新工艺，包括下列步骤：
(1)由硫酸装置生产的游离三氧化硫浓度为28％以上的发烟硫酸，经初步预热后送入三氧化硫解吸塔，在常压下进行解吸，三氧化硫解吸所需的潜热由来自硫酸装置二次转化后330℃以上的烟气提供，强化换热传质后，离开解吸塔的三氧化硫含量为15-25％、温度为120-140℃的气体再与来自硫酸装置二次转化后的高温副线烟气混合，温度达160-230℃、三氧化硫浓度达10-15％后送往氯磺酸合成塔，所剩游离三氧化硫浓度为15-20％、温度为110-130℃的发烟硫酸与来自烟酸吸收系统的浓烟酸换热后进入硫酸装置烟酸系统吸收提浓；
(2)将加热后的氯化氢气体与上述含三氧化硫的烟气按0.95～1.05∶1的比例进入合成塔，根据氯化氢浓度的不同，将反应温度控制在150-220℃之间，得到含气态氯磺酸的混合气；
(3)步骤(2)中合成塔出口的混合气用来加热经干燥、除雾过的体积含量20％以上的氯化氢气体，氯化氢气体温度升高到110℃以上后进入合成塔；
(4)步骤(3)中经换热后的气态混合气随后进入一台用水冷却的冷却分离器，冷却分离器分高温段和低温段，离开的不凝性气体和液体为氯磺酸粗品；
(5)氯磺酸粗品与一部分干燥的氯化氢再次反应，得到氯磺酸成品；
(6)不凝性气体首先进入硫酸洗涤塔用硫酸吸收其中的三氧化硫，剩余极少的三氧化硫和氯化氢再采用水吸收制得含硫酸根和氯化氢的混酸，混酸输送至氯化氢干燥塔内解析出其中的氯化氢在系统内循环利用，氯化氢干燥塔和硫酸洗涤塔保持串酸，副产少量含氯硫酸可用于其他装置；
(7)经上述吸收后，尾气经高效除雾器除雾后达标排空。
本发明的优点是：
1.在设备使用寿命和安全性上，由于开发的三氧化硫解吸塔采用改良的非金属材料制成，制造成本低，介质在常压下接触强化换热和传质。与采用蒸汽加热法和烟气间接降膜式加热相比，使得烟酸出解吸塔的温度降低15-25℃。烟酸换热器的工作温度会同样降低，烟酸换热器的腐蚀速率大幅度降低，减少了含铁发烟硫酸的量；设备运行更安全，降低了设备维修费用，提高了经济效益。
2.在节能方面，首次采用三氧化硫含量为1.1-1.2％的烟气直接加热，与高气浓法相比，不仅充分利用了硫酸行业一部分一直不予回收的热量，还最大限度地减少了含20-30％游离三氧化硫的发烟硫酸的循环量，该工段动力消耗减少15％左右；合成塔出口气体用来加热干燥的氯化氢气体，充分利用了系统的余热，同时该处设备也不存在任何安全问题，属国内首创。
3.在原料利用方面，采用二氧化硫含量小于300ppm的烟气为原料，与传统低气浓法相比，硫总利用率提高4.5％；废气吸收后的混酸回系统继续利用，氯化氢利用率提高4％，降低了生产成本。
4.在环保方面，由于进合成塔三氧化硫气浓的提高，使尾气排放量比传统低气浓法减少1/4，尾气中二氧化硫含量降低到200ppm以下，尾气经除雾后氯化氢40-50mg/Nm3、硫酸雾5-10mg/Nm3。更显著的特点：本工艺省去了碱洗工序，工艺废水排放量为零，优于国家规定的标准，属清洁工艺。
5.在装置适应性上，能适合高浓度到低浓度的氯化氢，是高气浓法所不及的。
附图说明
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
图1为本发明的工艺流程图；
具体实施方式
实施例：如图1所示，一种采用低浓度三氧化硫合成高浓度氯磺酸的新工艺，包括下列步骤：
(1)由硫酸装置生产的游离三氧化硫浓度为28％以上的发烟硫酸，经初步预热后送入三氧化硫解吸塔，在常压下进行解吸，三氧化硫解吸所需的潜热由来自硫酸装置二次转化后330℃以上的烟气提供，强化换热传质后，离开解吸塔的三氧化硫含量为15-25％、温度为120-140℃的气体再与来自硫酸装置二次转化后的高温副线烟气混合，温度达160-230℃、三氧化硫浓度达10-15％后送往氯磺酸合成塔，所剩游离三氧化硫浓度为15-20％、温度为110-130℃的发烟硫酸与来自烟酸吸收系统的浓烟酸换热后进入硫酸装置烟酸系统吸收提浓；
(2)将加热后的氯化氢气体与上述含三氧化硫的烟气按0.95～1.05∶1的比例进入合成塔，根据氯化氢浓度的不同，将反应温度控制在150-220℃之间，得到含气态氯磺酸的混合气；
(3)步骤(2)中合成塔出口的混合气用来加热经干燥、除雾过的体积含量20％以上的氯化氢气体，氯化氢气体温度升高到110℃以上后进入合成塔；
(4)步骤(3)中经换热后的气态混合气随后进入一台用水冷却的冷却分离器，冷却分离器分高温段和低温段，离开的不凝性气体和液体为氯磺酸粗品；
(5)氯磺酸粗品与一部分干燥的氯化氢再次反应，得到氯磺酸成品；
(6)不凝性气体首先进入硫酸洗涤塔用硫酸吸收其中的三氧化硫，剩余极少的三氧化硫和氯化氢再采用水吸收制得含硫酸根和氯化氢的混酸，混酸输送至氯化氢干燥塔内解析出其中的氯化氢在系统内循环利用，氯化氢干燥塔和硫酸洗涤塔保持串酸，副产少量含氯硫酸可用于其他装置；
(7)经上述吸收后，尾气经高效除雾器除雾后达标排空。
本发明以低浓度三氧化硫为原料生产高纯度氯磺酸，采用硫酸转化烟气直接解析发烟硫酸产生的三氧化硫与各种浓度的氯化氢合成工业氯磺酸，该方法克服了原有高气浓法和低气浓法的缺陷，具有适应氯化氢浓度范围广、物能消耗低、环保水准高和生产更安全的特点。
Claims (1)
1.一种采用低浓度三氧化硫合成高浓度氯磺酸的新工艺，包括下列步骤：
(1)由硫酸装置生产的游离三氧化硫浓度为28％以上的发烟硫酸，经初步预热后送入三氧化硫解吸塔，在常压下进行解吸，三氧化硫解吸所需的潜热由来自硫酸装置二次转化后330℃以上的烟气提供，强化换热传质后，离开解吸塔的三氧化硫含量为15-25％、温度为120-140℃的气体再与来自硫酸装置二次转化后的高温副线烟气混合，温度达160-230℃、三氧化硫浓度达10-15％后送往氯磺酸合成塔，所剩游离三氧化硫浓度为15-20％、温度为110-130℃的发烟硫酸与来自烟酸吸收系统的浓烟酸换热后进入硫酸装置烟酸系统吸收提浓；
(2)将加热后的氯化氢气体与上述含三氧化硫的烟气按0.95～1.05∶1的比例进入合成塔，根据氯化氢浓度的不同，将反应温度控制在150-230℃之间，得到含气态氯磺酸的混合气；
(3)步骤(2)中合成塔出口的混合气用来加热经干燥、除雾过的体积含量20％以上的氯化氢气体，氯化氢气体温度升高到110℃以上后进入合成塔；
(4)步骤(3)中经换热后的气态混合气随后进入一台用水冷却的冷却分离器，冷却分离器分高温段和低温段，离开的不凝性气体和液体为氯磺酸粗品；
(5)氯磺酸粗品与一部分干燥的氯化氢再次反应，得到氯磺酸成品；
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