CN211813429U - 一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置。包括硫基复合肥吸收工段中的氯化氢气体管道以及氯化氢回收储罐，所述氯化氢气体管道与填料吸收塔的中下部进口相连通，填料吸收塔的上部设有与浓硫酸储罐相连的硫酸进口，填料吸收塔顶部的气相出口通过酸雾补集器和氯化氢干燥提纯单元与氯化氢回收储罐相连；所述填料吸收塔的下部设有硫酸循环口以及硫酸排出口，所述浓硫酸储罐和硫酸进口之间设有三通，三通的第三端通过浓酸换热器和浓硫酸泵与硫酸循环口相连通；所述的硫酸排出口与硫酸氢钾反应槽相连。具有结构简单、流程设计合理、操作简便、在降低生产成本的前提下有效提高氯化氢气体附加值的优点。

Description

一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置

技术领域

本实用新型属于氯化氢生产技术领域，具体为一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置。

背景技术

硫基复合肥一般采用氯化钾和浓硫酸为原料，经低温转化，生成硫酸氢钾溶液和氯化氢气体，氯化氢经水吸收得到浓度为31%的盐酸，硫酸氢钾经过一系列加工程序得到硫基肥成品；上述生产工艺中所得到的副产品稀盐酸附加值低，产能大，厂家甚至需自费寻找单位对其进行回收，因此副产品稀盐酸的产出成为硫基肥系统运行的重要负担。另一方面氯化氢可以用来制备以下产品：氯化烷烃、氯代醇、含氯酸、氯代硅烷、医药/农药中间体、农药/医药盐酸盐、液体氯化氢、电子级氯化氢等，不仅附加值高，且市场前景广阔；但由于硫基复合肥生产系统中的氯化氢水含量过高且含量较低，直接造成氯化氢的干燥提纯工艺复杂、控制操作不便、设备购置成本高以及易产生其他附加值较低的副产物，最终导致成本过高无法维持设备的正常运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷而提供一种结构简单、流程设计合理、操作简便、在能够有效降低生产成本的前提下有效提高氯化氢气体附加值的利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，该装置包括硫基复合肥吸收工段中的氯化氢气体管道以及氯化氢回收储罐，所述氯化氢气体管道与填料吸收塔的中下部进口相连通，填料吸收塔的上部设有与浓硫酸储罐相连的硫酸进口，填料吸收塔顶部的气相出口通过酸雾补集器和氯化氢干燥提纯单元与氯化氢回收储罐相连；所述填料吸收塔的下部设有硫酸循环口以及硫酸排出口，所述浓硫酸储罐和硫酸进口之间设有三通，三通的第三端通过浓酸换热器和浓硫酸泵与硫酸循环口相连通；所述的硫酸排出口与硫酸氢钾反应槽相连。

优选的，所述酸雾补集器和氯化氢干燥提纯单元之间设有第一在线水分析仪，硫酸循环口与浓硫酸泵之间设有第二在线水分析仪，浓硫酸储罐和三通之间设有第一自调阀，硫酸排出口与硫酸氢钾反应槽之间设有第二自调阀。

优选的，所述第一在线水分析仪和第二在线水分析仪分别与PLC控制系统的信号输入端相连，PLC控制系统的信号出端分别与第一自调阀和第二自调阀相连。

优选的，所述酸雾补集器的顶部气相出口通过第一在线水分析仪与氯化氢干燥提纯单元相连，酸雾补集器底部的液相出口通过管道与填料吸收塔下部的回流口相连。

优选的，所述氯化氢干燥提纯单元包括干燥塔，干燥塔的出口依次通过压缩机和热交换器与精馏塔的进口相连，精馏塔底部的液相出口与氯化氢回收储罐相连，干燥塔的进气口与酸雾补集器的顶部气相出口相连。

优选的，所述精馏塔顶部的气相出口通过顶部冷凝器与气液分离器相连，气液分离器的气相与硫基复合肥的氯化氢回收工段相连，气液分离器的液相出口与精馏塔的循环液进口相连。

按照上述方案制成的一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，通过设置填料吸收塔不仅能够实现对氯化氢气体中水分的吸收，还能够实现对浓硫酸的有效循环利用，该有效循环利用是指不仅能够循环吸收氯化氢气体中水分还可以用于硫酸氢钾生产，以防止副产物的产生；同时通过设置酸雾补集器不仅能够有效脱除硫酸根离子还能实现对其进行回收利用，不仅能够避免副产物的产生还为后续提纯奠定良好的基础；进一步地通过设置氯化氢干燥提纯单元，即干燥塔、压缩机、热交换器以及精馏塔的组合，能够实现对氯化氢气体的多次干燥以及提纯，实现了产品能够达到纯度不小于99.5%和水含量不大于10ppm的目的；且通过气液分离器排出的气体由氯化氢回收工段再利用后排出，不仅实现了对少量氯化氢气体的再利用，同时也达到了环境友好的目的；具有结构简单、流程设计合理、操作简便、在能够有效降低生产成本的前提下有效提高氯化氢气体附加值的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型控制原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-2，一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，该装置包括硫基复合肥吸收工段1中的氯化氢气体管道2以及氯化氢回收储罐3，所述氯化氢气体管道2与填料吸收塔4的中下部进口相连通，填料吸收塔4的上部设有与浓硫酸储罐5相连的硫酸进口6，填料吸收塔4顶部的气相出口通过酸雾补集器9和氯化氢干燥提纯单元与氯化氢回收储罐3相连；所述填料吸收塔4的下部设有硫酸循环口7以及硫酸排出口8，所述浓硫酸储罐5和硫酸进口6之间设有三通，三通的第三端通过浓酸换热器17和浓硫酸泵10与硫酸循环口7相连通；所述的硫酸排出口8与硫酸氢钾反应槽11相连。本实用新型中设置了浓硫酸储罐5以及三通，能够实现对填料吸收塔4中氯化氢气体水分的及时吸收以及实现快速补入浓硫酸的运行方式，该运行方式能够保证填料吸收塔4底部的浓硫酸的浓度满足硫酸氢钾生产的需要，还能够实现对氯化氢气体中水分的有效吸收，保证氯化氢气体中水分的含量基本一致，为后续干燥提纯奠定基础；同时本实用新型中的水分吸收是通过多梯度来实现的，即填料吸收塔4、氯化氢干燥提纯单元中的干燥塔19以及对压缩换热后进行干燥提纯的精馏塔22，以保证产品纯度以及水含量符合标准。同时上述结构还能够有效保证没有副产物的产出之目的，具体是通过设置硫酸排出口8以及硫酸氢钾反应槽11，当浓硫酸的浓度符合硫酸氢钾生产要求时可使浓硫酸进入硫酸氢钾反应槽11中满足生产硫酸氢钾的需要。

进一步地，所述酸雾补集器9和氯化氢干燥提纯单元之间设有第一在线水分析仪12，硫酸循环口7与浓硫酸泵10之间设有第二在线水分析仪13，浓硫酸储罐5和三通之间设有第一自调阀14，硫酸排出口8与硫酸氢钾反应槽11之间设有第二自调阀15。本实用新型通过设置第一在线水分析仪12和第二在线水分析仪13能够实时监测氯化氢气体以及浓硫酸中水分含量，监测氯化氢气体水分含量能够判断是否需要补入浓硫酸，通过浓硫酸中水分含量的监测能够判断浓硫酸的浓度，以判断浓硫酸进入硫酸氢钾反应槽11的时机，上述的控制方式可以为自动控制同时也可以为手动控制。

进一步地，所述第一在线水分析仪12和第二在线水分析仪13分别与PLC控制系统16的信号输入端相连，PLC控制系统16的信号出端分别与第一自调阀14和第二自调阀15相连。通过设置用于接收信号以及发送控制信号的PLC控制系统16，能够实现对水含量数据的自动分析以及通过对数据的分析对比实现对第一自调阀14和第二自调阀15启闭，从而保证设备能够正常稳定运行的目的。

进一步地，所述酸雾补集器9的顶部气相出口通过第一在线水分析仪12与氯化氢干燥提纯单元相连，酸雾补集器9底部的液相出口通过管道与填料吸收塔4下部的回流口18相连。通过设置填料吸收塔4下部的回流口18能够有效去除浓硫酸吸水时产生的杂质，避免影响后续提纯制取的流程。

进一步地，所述氯化氢干燥提纯单元包括干燥塔19，干燥塔19的出口依次通过压缩机20和热交换器21与精馏塔22的进口相连，精馏塔22底部的液相出口与氯化氢回收储罐3相连，干燥塔19的进气口与酸雾补集器9的顶部气相出口相连。通过设置干燥塔19能够实现脱除氯化氢气体中的大部分的水分，通过设置压缩机20和热交换器21能够对气体进行有效压缩，在使其满足精馏塔22运行要求的前提下为进一步干燥提纯的制取创造条件。

进一步地，所述精馏塔22顶部的气相出口23通过顶部冷凝器24与气液分离器25相连，气液分离器25的气相与硫基复合肥的氯化氢回收工段26相连，气液分离器25的液相出口与精馏塔22的循环液进口27相连。通过对气液分离器25气相的回收能够实现对废气的回收再利用，以及达到环境友好的目的。

一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置的制取方法，包括硫基复合肥吸收工段1中的氯化氢，氯化氢进入填料吸收塔4内与硫酸进口6中进入的浓硫酸逆流接触，逆流接触后的氯化氢通过用于脱除硫酸根的酸雾补集器9、用于脱除水分的干燥塔19、用于压缩气体的压缩机20以及用于冷却氯化氢的热交换器21进入精馏塔22中，经过精馏塔22精馏，精馏后的液相为氯化氢通过精馏塔22底部的液相出口进入氯化氢回收储罐3中进行回收。

一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置的制取方法，包括如下步骤：

步骤1：硫基复合肥吸收工段1中的氯化氢气体通过填料吸收塔4的中下部进口进入填料吸收塔4中上行，同时填料吸收塔4上部的硫酸进口6中进入的浓硫酸下行，氯化氢气体和浓硫酸逆流接触，浓硫酸吸收氯化氢中的水分后产生热量并进入填料吸收塔4的底部；所述硫基复合肥吸收工段1中的氯化氢气体的压力为：45-55Kpa，组分为：质量分数为33%-45%氯化氢、饱和水以及余量为空气；

步骤2：填料吸收塔4底部的浓硫酸通过第二在线水分析仪13、浓硫酸泵10、浓酸换热器17以及三通进入硫酸进口6中；所述的第二在线水分析仪13实时监测浓硫酸中水的含量，并将上述信号传输至PLC控制系统16内，PLC控制系统16控制第二自调阀15的启闭，以满足硫酸氢钾生产的需求；所述浓酸换热器17将浓硫酸换热至33-37℃；

步骤3：氯化氢通过浓硫酸脱水后通过填料吸收塔4顶部的气相出口进入酸雾补集器9中进行雾沫脱除，用于脱除氯化氢气体中的硫酸根浓度，控制排出的氯化氢气体中的硫酸根含量小于1ppm；

步骤4：脱除硫酸根的氯化氢气体通过第一在线水分析仪12进入干燥塔19中，第一在线水分析仪12用于分析脱除硫酸根后氯化氢气体中的水含量数据，并将数据传输至PLC控制系统16内，PLC控制系统16控制第一自调阀14的启闭，以达到补充浓硫酸降低氯化氢气体中水含量以满足后期生产需要；

步骤5：脱除硫酸根的氯化氢气体进入干燥塔19中进行干燥后进入压缩机20对氯化氢气体进行压缩，所述氯化氢气体通过干燥塔19后水含量小于3ppm，通过压缩机后的氯化氢气体的压力为10-12bar；

步骤6：被压缩后的氯化氢气体进入热交换器21中换热冷却后进入精馏塔22内，所述通过热交换器21换热冷却后的氯化氢气体温度为35-45℃；

步骤7：换热冷却后的氯化氢气体进入精馏塔22内进行精馏，氯化氢气体在精馏塔22内上升与循环液进口27进入的循环液逆流接触，大部分的氯化氢气体被冷凝液化并在塔底富集再沸，精馏塔22塔底的冷凝液通过精馏塔22底部的液相出口进入氯化氢回收储罐3中，所述的冷凝液中氯化氢的纯度不小于99.5%，水含量不大于10ppm；

步骤8：氯化氢气体在精馏塔19内上升与循环液进口27进入的循环液逆流接触，少部分的氯化氢气体和杂质气体通过精馏塔22顶部的气相出口23进入顶部冷凝器24中进行冷凝成为液相混合物，液相混合物进入气液分离器25中进行气液分离，分离后的液相为循环液，循环液通过气液分离器25的液相出口以及精馏塔22的循环液进口27进入精馏塔22中；

步骤9：所述步骤8中液相混合物进入气液分离器25中进行气液分离，分离后的气相通过气液分离器25顶部的出口进入硫基复合肥的氯化氢回收工段26中，回收后经处理合格排放。

所述步骤2中PLC控制系统16实时接收第二在线水分析仪13的数据，当浓硫酸的浓度大于95%时，PLC控制系统16控制第二自调阀15处于关闭状态；当浓硫酸的浓度为95%时，PLC控制系统16控制第二自调阀15处于开启状态，使填料吸收塔4底部的浓硫酸通过第二自调阀15进入硫酸氢钾反应槽11中，用于生产硫酸氢钾。所述步骤5中当氯化氢气体中的水含量不大于4000ppm时，第一自调阀14处于关闭状态，当氯化氢气体中的水含量大于4000ppm时，第一自调阀14处于开启状态，使浓硫酸储罐5中的浓硫酸通过第一自调阀14和硫酸进口6进入填料吸收塔4中。

本实用新型能够利用硫基复合肥生产过程中的废酸制取纯度不小于99.5%以及水含量不大于10ppm的氯化氢产品，用于生产氯化烷烃、氯代醇、含氯酸、氯代硅烷、医药/农药中间体、农药/医药盐酸盐、液体氯化氢、电子级氯化氢等，以提高氯化氢气体的附加值，不仅避免产生大量稀盐酸无法出售的问题，且能够实现对浓硫酸有效循环利用及回收使用，同时本实用新型还能够实现对氯化氢气体的分梯度干燥，为后期的提纯制取创造条件。本实用新型的工艺流程简单，操作简便能够实现对低浓度氯化氢进行有效的回收，其能够实现在硫基肥生产行业推广应用；在硫基肥生产工艺过程中，一般采用98%的浓硫酸作为原料，最低浓度不得低于95%，本实用新型采用分级干燥方法，首先通过浓硫酸干燥脱水，将原料气中大部分的水分脱除，将浓硫酸稀释浓度控制在95%左右，还可以返回作为硫酸氢钾的原料，减轻后续吸附剂脱水负担，提高吸附剂的使用周期，降低生产成本。通过设置第一在线水分析仪12能够控制浓硫酸的加入量防止水分超标，不仅减轻后续的生产负荷，还避免对设备造成腐蚀；原硫基肥制得的31%稀盐酸一般以50-200元/吨的价格，支付给回收单位，按年产20万吨硫基肥生产装置，副产7万吨稀盐酸，合计年需投入350-1400万元的处理费。本实用新型的产品纯度达到99.5%以上，水含量小于10ppm,用途广泛，附加值高，目前市场价约400元/吨，按年产20万吨硫基肥生产装置，副产1万吨工业级氯化氢计算，年销售收入为400万元。另外，本实用新型中进入硫基复合肥的氯化氢回收工段26中的尾气氯化氢含量＜2%，含量少，在硫基复合肥的氯化氢回收工段26中通过盐酸吸收后能够大大降低稀盐酸生产库存。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，该装置包括硫基复合肥吸收工段（1）中的氯化氢气体管道（2）以及氯化氢回收储罐（3），其特征在于：所述氯化氢气体管道（2）与填料吸收塔（4）的中下部进口相连通，填料吸收塔（4）的上部设有与浓硫酸储罐（5）相连的硫酸进口（6），填料吸收塔（4）顶部的气相出口通过酸雾补集器（9）和氯化氢干燥提纯单元与氯化氢回收储罐（3）相连；

所述填料吸收塔（4）的下部设有硫酸循环口（7）以及硫酸排出口（8），所述浓硫酸储罐（5）和硫酸进口（6）之间设有三通，三通的第三端通过浓酸换热器（17）和浓硫酸泵（10）与硫酸循环口（7）相连通；

所述的硫酸排出口（8）与硫酸氢钾反应槽（11）相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，其特征在于：所述酸雾补集器（9）和氯化氢干燥提纯单元之间设有第一在线水分析仪（12），硫酸循环口（7）与浓硫酸泵（10）之间设有第二在线水分析仪（13），浓硫酸储罐（5）和三通之间设有第一自调阀（14），硫酸排出口（8）与硫酸氢钾反应槽（11）之间设有第二自调阀（15）。

3.根据权利要求2所述的一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，其特征在于：所述第一在线水分析仪（12）和第二在线水分析仪（13）分别与PLC控制系统（16）的信号输入端相连，PLC控制系统（16）的信号出端分别与第一自调阀（14）和第二自调阀（15）相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，其特征在于：所述酸雾补集器（9）的顶部气相出口通过第一在线水分析仪（12）与氯化氢干燥提纯单元相连，酸雾补集器（9）底部的液相出口通过管道与填料吸收塔（4）下部的回流口（18）相连。

5.根据权利要求1所述的一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，其特征在于：所述氯化氢干燥提纯单元包括干燥塔（19），干燥塔（19）的出口依次通过压缩机（20）和热交换器（21）与精馏塔（22）的进口相连，精馏塔（22）底部的液相出口与氯化氢回收储罐（3）相连，干燥塔（19）的进气口与酸雾补集器（9）的顶部气相出口相连。

6.根据权利要求5所述的一种利用硫基复合肥废酸制取氯化氢的装置，其特征在于：所述精馏塔（22）顶部的气相出口（23）通过顶部冷凝器（24）与气液分离器（25）相连，气液分离器（25）的气相与硫基复合肥的氯化氢回收工段（26）相连，气液分离器（25）的液相出口与精馏塔（22）的循环液进口（27）相连。

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