CN219744427U - 一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置 - Google Patents

一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,包括酸洗塔、绝热吸收塔、提馏塔、降膜吸收器以及洗涤塔;酸洗塔、绝热吸收塔、降膜吸收器和洗涤塔依次通过气体管道连接;酸洗塔前端设有混合气引入管,洗涤塔后端设有二氧化硫气体引出管;洗涤塔下方设置洗涤塔塔釜;降膜吸收器下方设置的降膜吸收器塔釜;提馏塔下方设置提馏塔塔釜;洗涤塔塔釜、降膜吸收器塔釜、绝热吸收塔以及提馏塔依次通过液体管道连接;洗涤塔侧面连接有工艺水引入管,提馏塔塔釜底部设有盐酸引出管。该装置通过对混合尾气酸冼、多形式组合水吸收+提馏耦合操作,可适应于多种不同来源的氯化氢二氧化硫混合尾气,同时得到高品质的回收盐酸与回收二氧化硫。

Description

一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置
技术领域
本实用新型属于气体分离装置技术领域,具体涉及一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置。
背景技术
以磺酰氯、亚硫酰氯对有机物进行氯化过程;以硫磺法生产氯乙酰氯过程均将产生大量混有二氧化硫的氯化氢酸性尾气。现有工厂主流方案为以水吸收氯化氢为盐酸,剩余二氧化硫用碱性物质吸收后排放,但因盐酸中溶有大量二氧化硫(~4%),二氧化硫中含有一定量氯化氢难以处理,造成较大的环保压力。
李娄刚、张汉杰于2012年6月在《化学工业与工程技术》杂志发表硫酰氯作氯化剂的尾气回收利用论文,论文列举了加压精馏法、多级水吸收氯化氢生成盐酸后碱吸收二氧化硫得亚硫酸钠、加压冷冻回收二氧化硫再用水吸收氯化氢、通氯气直接反应生成硫酰氯再用水吸收氯化氢等方案。
专利CN210278686U《一种含二氧化硫、氯化氢尾气回收处理装置》提出了加压精馏分离氯化氢二氧化硫的方案。专利CN201922451886《二氧化硫氯化氢废气自动处理装置》提供一种二氧化硫和氯化氢废气的自动处理装置,通过自动控制技术,有效降低了人工劳动强度,提高生产效率,降低了生产成本。
加压精馏法可以直接得到纯净氯化氢与二氧化硫,已实现工业化运行并达到很好的分离效果,但受限于设备的规模与材质,该方案对尾气量及尾气组份要求较高,且装置投资较大,在实际使用中受到较大限制。单纯通过工艺条件控制多级降膜吸收得盐酸,可以使盐酸中二氧化硫含量明显下降,但受限于尾气中二氧化硫分压,在气液平衡条件下盐酸中依然含有较高浓度的二氧化硫,同时因盐酸的挥发性,二氧化硫中依然存在少量的氯化氢。加压冷冻回收二氧化硫再用水吸收氯化氢能一定程度降低盐酸中二氧化硫浓度,但尾气中的高沸点杂质及少量氯化氢的溶入使二氧化硫纯度难以令人满意,并且设备投资与运行费用较高。
尾气与氯气合成磺酰氯,尾气中的二氧化硫与氯气生成磺酰氯得以分离利用,但尾气中存在氯化氢与有机杂质及尾气量尾气浓度波动的影响磺酰氯反应,其单程转化率不足90%,使原有二元混合气变成了更复杂的三元混合气,未能从根本上解决问题。
专利CN110898618 A利用低浓度盐酸绝热吸收尾气,再以直接蒸汽汽提得到低二氧化硫含量的盐酸。但塔顶所出二氧化硫从稀盐酸中逸出只经过两级气液平衡,无法控制二氧化硫中的氯化氢含量;绝热吸收过程大量的吸收热依靠吸收水气化带出,氯化氢吸收效率低,流程缺乏缓冲空间,尾气量与组份波动时将直接影响回收料浓度与纯度,不适合于组份及气量频繁波动的混合尾气分离回收。
实用新型内容
实用新型目的:本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种气体分离装置,以适应多种不同来源的氯化氢二氧化硫混合尾气,同时得到高品质的回收盐酸与回收二氧化硫,解决尾气气量与组份波动对分离效果的影响问题,达到稳定、低能耗对二氧化硫氯化氢混合尾气资源化利用目的。
为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案如下:
一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,包括酸洗塔、绝热吸收塔、提馏塔、降膜吸收器以及洗涤塔;所述酸洗塔、绝热吸收塔、降膜吸收器和洗涤塔依次通过气体管道连接;所述酸洗塔前端设有混合气引入管,所述洗涤塔后端设有二氧化硫气体引出管;
所述洗涤塔下方设置洗涤塔塔釜;所述降膜吸收器下方设置的降膜吸收器塔釜;所述提馏塔下方设置提馏塔塔釜;所述洗涤塔塔釜、降膜吸收器塔釜、绝热吸收塔以及提馏塔塔釜依次通过液体管道连接;所述洗涤塔侧面连接有工艺水引入管,所述提馏塔塔釜底部设有盐酸引出管。
具体地,所述酸洗塔下方设置酸洗塔塔釜,所述酸洗塔塔釜与酸洗塔之间设置有酸洗液循环管路,所述酸洗液循环管路上设有酸洗液循环泵;所述酸洗塔顶部通过气体引出管连接至绝热吸收塔。
具体地,所述绝热吸收塔顶部通过气体引出管连接至降膜吸收器,底部通过液体引出管连接至提馏塔。
具体地,所述提馏塔顶部通过气体引出管连接至绝热吸收塔侧面下方;所述提馏塔塔釜采用夹套蒸汽加热、导热油再沸器加热或者电加热中的任意一种;所述提馏塔塔釜底部通过盐酸引出管外排盐酸。
具体地,所述降膜吸收器塔釜下方设置降膜吸收液管,所述降膜吸收液管后端通过两个分管分别连接至绝热吸收塔侧面上方和降膜吸收器上方。
进一步地,所述的降膜吸收器设置为依次串联的三级吸收器,每级降膜吸收器下方配置对应的降膜吸收器塔釜;前一级降膜吸收器塔釜顶部通过降膜吸收气体管连接至后一级的降膜吸收器上;后一级的降膜吸收器塔釜侧面通过降膜吸收液连通管连接至上一级的降膜吸收器塔釜。
进一步地,第二级与第三级的降膜吸收器塔釜底部通过降膜吸收液循环管与其上方对应的降膜吸收器连接,所述的降膜吸收液循环管设置有降膜吸收液循环泵;第一级降膜吸收器塔釜底部通过降膜吸收液管分别连接至绝热吸收塔侧面上方和降膜吸收器上方,所述降膜吸收液管上设置降膜吸收液输送泵。
具体地,所述洗涤塔塔釜与上方的洗涤塔之间通过洗涤液循环管路连接,所述洗涤液循环管路上设置有洗涤液循环泵;所述洗涤塔塔釜与前端的降膜吸收器塔釜之前通过洗涤液连通管连接。
进一步地,所述的酸洗塔的塔顶气体出口处,设置有除沫器。
进一步地,所述的工艺水引入管,以及降膜吸收器塔釜与绝热吸收塔之间的液体管道上,设置有相应的流量调节阀门。
有益效果:
(1)本实用新型装置通过对混合尾气酸冼、多形式组合水吸收+提馏耦合操作,可适应于多种不同来源的氯化氢二氧化硫混合尾气,同时得到高品质的回收盐酸与回收二氧化硫,解决了尾气气量与组份波动对分离效果的影响问题,达到稳定、低能耗对二氧化硫氯化氢混合尾气资源化利用目的。
(2)混合尾气通过本装置可同时得到令人满意品质的回收盐酸与回收二氧化硫。回收盐酸中二氧化硫浓度<0.2%,回收二氧化硫中氯化氢浓度<0.1%。
(2)本实用新型装置具有良好的操作弹性,可处置间歇生产产生的波动尾气。装置常压气液相操作,物料最高温度小于100℃,无需加减压、冷冻、吸附及水以外其他介质的介入,方便实现高度自动化。相对于加压精馏、压缩深冷等方案,装置投资及运行费用均较低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明,本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本实用新型装置的整体结构示意图。
其中,各附图标记分别代表:
10酸洗塔;101酸洗塔塔釜;102酸洗液循环管路;103除沫器;20绝热吸收塔;30提馏塔;301提馏塔塔釜;302蒸汽管;303冷凝水管;40降膜吸收器;401降膜吸收器塔釜;402降膜吸收液管;403降膜吸收气体管;404降膜吸收液连通管;405降膜吸收液循环管;50洗涤塔;501洗涤塔塔釜;502洗涤液循环管路;503洗涤液连通管;60混合气引入管;70二氧化硫气体引出管;80工艺水引入管;90盐酸引出管。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本实用新型。
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。
结合图1,本实用新型分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,包括酸洗塔10、绝热吸收塔20、提馏塔30、降膜吸收器40以及洗涤塔50。
其中,酸洗塔10、绝热吸收塔20、降膜吸收器40和洗涤塔50依次通过气体管道连接;所述酸洗塔10前端设有混合气引入管60,所述洗涤塔50后端设有二氧化硫气体引出管70。
洗涤塔50下方设置洗涤塔塔釜501;降膜吸收器40下方设置的降膜吸收器塔釜401;提馏塔30下方设置提馏塔塔釜301;洗涤塔塔釜501、降膜吸收器塔釜401、绝热吸收塔20以及提馏塔塔釜301依次通过液体管道连接;所述洗涤塔50侧面连接有工艺水引入管80,所述提馏塔塔釜301底部设有盐酸引出管90。
酸洗塔10下方设置酸洗塔塔釜101,所述酸洗塔塔釜101与酸洗塔10之间设置有酸洗液循环管路102,所述酸洗液循环管路102上设有酸洗液循环泵;所述酸洗塔10顶部通过气体引出管连接至绝热吸收塔20。
绝热吸收塔20顶部通过气体引出管连接至降膜吸收器40,底部通过液体引出管连接至提馏塔30。
提馏塔30顶部通过气体引出管连接至绝热吸收塔20侧面下方;所述提馏塔塔釜301外部设置夹套,夹套上部连接蒸汽管302,下方连接冷凝水管303;所述提馏塔塔釜301底部通过盐酸引出管90外排盐酸。
降膜吸收器塔釜401下方设置降膜吸收液管402,所述降膜吸收液管402后端通过两个分管分别连接至绝热吸收塔20侧面上方和降膜吸收器40上方。
其中,降膜吸收器40设置为依次串联的三级吸收器,每级降膜吸收器40下方配置对应的降膜吸收器塔釜401;前一级降膜吸收器塔釜401顶部通过降膜吸收气体管403连接至后一级的降膜吸收器40上;后一级的降膜吸收器塔釜侧面通过降膜吸收液连通管404连接至上一级的降膜吸收器塔釜。降膜吸收器40可以采用YKX型圆块孔式石墨降膜吸收器。
第二级与第三级的降膜吸收器塔釜401底部通过降膜吸收液循环管405与其上方对应的降膜吸收器40连接,所述的降膜吸收液循环管405设置有降膜吸收液循环泵;第一级降膜吸收器塔釜401底部通过降膜吸收液管402分别连接至绝热吸收塔20侧面上方和降膜吸收器40上方,所述降膜吸收液管402上设置降膜吸收液输送泵。
洗涤塔塔釜501与上方的洗涤塔50之间通过洗涤液循环管路502连接,所述洗涤液循环管路502上设置有洗涤液循环泵;所述洗涤塔塔釜501与前端的降膜吸收器塔釜401之前通过洗涤液连通管503连接。
酸洗塔10的塔顶气体出口处,设置有除沫器103。
洗涤水引入管80,以及降膜吸收器塔釜401与绝热吸收塔20之间的液体管道上,设置有相应的流量调节阀门。
使用时,含有二氧化硫氯化氢的混合尾气经混合气引入管60依次经酸洗塔10、绝热吸收塔20,再经三级降膜吸收器40、洗涤塔50逐级吸收洗涤去除氯化氢,最后相对纯净的二氧化硫从二氧化硫气体引出管70排出。同时,洗涤水经洗涤塔50、三级降膜吸收器40,再经绝热吸收塔20、提馏塔30得到盐酸,经盐酸引出管90外排。
混合尾气中往往含有机杂质(酰氯类)、亚硫酰氯、磺酰氯、氯化硫、氯气等杂质,经酸洗塔10与水反应可分解并去除大部分易分解、水溶性及低蒸汽压杂质,减轻其对盐酸品质的影响。
除杂后尾气进入绝热吸收塔20与一级降膜盐酸进行绝热吸收,绝热塔内盐酸与高浓度氯化氢尾气相平衡,可同时提高盐酸浓度及温度,降低二氧化硫溶解度。绝热吸收塔20中产生的盐酸进提馏塔30塔顶提馏,提馏塔釜301加热蒸出相对高二氧化硫浓度的提馏塔顶气,得到相对纯净的回收盐酸;提馏塔30顶出气与酸洗塔10出气一起进绝热吸收塔20再次绝热吸收,通过两塔的耦合操作达到最大程度在保证盐酸浓度的前提下降低二氧化硫浓度。
绝热吸收塔20塔顶出气进入三级降膜吸收器40,并分别得到氯化氢浓度依次降低的一级盐酸、二级盐酸、三级盐酸,对应的尾气中平衡氯化氢浓度逐级降低。
本实用新型分离回收装置按最大可能气量设置,可以设置相应的检测与自控系统,根据各塔釜实时盐酸浓度控制洗涤水水量与进气量维持相适应的动态平衡,三级降膜吸收器塔釜内吸收液的浓度与液位变动空间为进气气量与组份的波动提供了充足的缓冲空间。经三级降膜吸收器后尾气进入洗涤塔50循环水洗+逆流水洗,从而回收二氧化硫。装置常压气液相操作,物料最高温度小于100℃,混合尾气通过本装置可同时得到令人满意品质的回收盐酸与回收二氧化硫。
实施例1:
某厂以磺酰氯为氯化剂进行某有机产品氯化反应,产生等摩尔的氯化氢及二氧化硫气体,工艺尾气经车间冷凝回收冷凝液后尾气中含有1%左右的磺酰氯蒸汽、1~2%氮气、微量产品及溶剂蒸汽等。
车间混合尾气经风机引风增压进入酸洗塔10以盐酸溶液循环洗涤,磺酰氯与盐酸反应生成硫酸与氯化氢、产品及溶剂蒸汽被溶解截留于循环酸液中定期更换外排;酸洗温度控制30~70℃。
酸洗后尾气经除沫通过绝热吸收塔20进入三级降膜吸收器模块,三级降膜吸收循环液浓度逐级降低,尾气中氯化氢分压同步降低。一级降膜吸收温度控制40~60℃,二三级降膜吸收温度控制30~40℃,一级循环吸收液酸浓控制23~33%。
降膜吸收后经洗涤塔50循环水洗+逆流喷淋,最终回收二氧化硫中氯化氢浓度小于0.1%。
洗涤塔50新鲜水流量根据一级降膜循环吸收液浓度调节流量。
新鲜水经洗涤塔50喷淋、多级降膜喷淋吸收后定量进入绝热吸收塔20,在塔内与酸洗后尾气逆流绝热吸收,绝热吸收温度控制50~90℃。
经绝热吸收塔20底部出来的盐酸进提馏塔30塔顶,在提馏塔30以蒸汽间接加热气提,气液比控制0.03~0.3,釜温控制90~100℃。塔釜液冷却得回收盐酸(含微量溶剂),酸浓27~32%,二氧化硫浓度小于0.2%。
实施例2:
以硫磺催化法氯气氯化生产氯乙酰时产生的氯化氢二氧化硫混合尾气为例,某厂工艺尾气经车间冷凝回收冷凝液后尾气组分为:氯化氢64%、二氧化硫26%、2~6%氯气、~1%氯化亚砜蒸汽、~2%不凝气、~1%氯乙酰氯及少量氯化硫等。
车间混合尾气经风机引风增压进入酸洗塔10以盐酸溶液循环洗涤,氯化亚砜与盐酸反应生成二氧化硫与氯化氢、氯气与二氧化硫反应生成硫酸与氯化氢、氯化硫与盐酸反应生成氯化氢二氧化硫单质硫等、氯乙酰氯水解生成氯乙酸与氯化氢,其中硫酸氯乙酸硫磺被截留于循环酸液中定期更换外排;酸洗温度控制30~70℃。
酸洗后尾气经除沫通过绝热吸收塔20进入三级降膜吸收器模块,三级降膜吸收循环液浓度逐级降低,尾气中氯化氢分压同步降低。一级降膜吸收温度控制40~60℃,二三级降膜吸收温度控制30~40℃,一级循环吸收液酸浓控制23~33%。
降膜吸收后经洗涤塔50水洗循环+逆流喷淋,最终回收二氧化硫中氯化氢浓度小于0.1%。
洗涤塔50新鲜水流量根据一级降膜循环吸收液浓度调节流量。
新鲜水经洗涤塔50喷淋、多级降膜喷淋吸收后定量进入13)绝热吸收塔20,在塔内与酸洗后尾气逆流绝热吸收,绝热吸收温度控制50~90℃。
经绝热吸收塔20塔釜出来的盐酸进提馏塔30塔顶,在提馏塔30以蒸汽间接加热气提,气液比控制0.03~0.3,釜温控制90~100℃。提馏塔塔釜301液冷却得回收盐酸,酸浓27~32%(含少量硫酸),二氧化硫浓度小于0.2%。
本实用新型提供了一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,包括酸洗塔(10)、绝热吸收塔(20)、提馏塔(30)、降膜吸收器(40)以及洗涤塔(50);所述酸洗塔(10)、绝热吸收塔(20)、降膜吸收器(40)和洗涤塔(50)依次通过气体管道连接;所述酸洗塔(10)前端设有混合气引入管(60),所述洗涤塔(50)后端设有二氧化硫气体引出管(70);
所述洗涤塔(50)下方设置洗涤塔塔釜(501);所述降膜吸收器(40)下方设置的降膜吸收器塔釜(401);所述提馏塔(30)下方设置提馏塔塔釜(301);所述洗涤塔塔釜(501)、降膜吸收器塔釜(401)、绝热吸收塔(20)以及提馏塔塔釜(301)依次通过液体管道连接;所述洗涤塔(50)侧面连接有工艺水引入管(80),所述提馏塔塔釜(301)底部设有盐酸引出管(90)。
2.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述酸洗塔(10)下方设置酸洗塔塔釜(101),所述酸洗塔塔釜(101)与酸洗塔(10)之间设置有酸洗液循环管路(102),所述酸洗液循环管路(102)上设有酸洗液循环泵;所述酸洗塔(10)顶部通过气体引出管连接至绝热吸收塔(20)。
3.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述绝热吸收塔(20)顶部通过气体引出管连接至降膜吸收器(40),底部通过液体引出管连接至提馏塔(30)。
4.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述提馏塔(30)顶部通过气体引出管连接至绝热吸收塔(20)侧面下方;所述提馏塔塔釜(301)采用夹套蒸汽加热、导热油再沸器加热或者电加热中的任意一种;所述提馏塔塔釜(301)底部通过盐酸引出管(90)外排盐酸。
5.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述降膜吸收器塔釜(401)下方设置降膜吸收液管(402),所述降膜吸收液管(402)后端通过两个分管分别连接至绝热吸收塔(20)侧面上方和降膜吸收器(40)上方。
6.根据权利要求5所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述的降膜吸收器(40)设置为依次串联的三级吸收器,每级降膜吸收器(40)下方配置对应的降膜吸收器塔釜(401);前一级降膜吸收器塔釜(401)顶部通过降膜吸收气体管(403)连接至后一级的降膜吸收器(40)上;后一级的降膜吸收器塔釜侧面通过降膜吸收液连通管(404)连接至上一级的降膜吸收器塔釜。
7.根据权利要求6所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,第二级与第三级的降膜吸收器塔釜(401)底部通过降膜吸收液循环管(405)与其上方对应的降膜吸收器(40)连接,所述的降膜吸收液循环管(405)设置有降膜吸收液循环泵;第一级降膜吸收器塔釜(401)底部通过降膜吸收液管(402)分别连接至绝热吸收塔(20)侧面上方和降膜吸收器(40)上方,所述降膜吸收液管(402)上设置降膜吸收液输送泵。
8.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述洗涤塔塔釜(501)与上方的洗涤塔(50)之间通过洗涤液循环管路(502)连接,所述洗涤液循环管路(502)上设置有洗涤液循环泵;所述洗涤塔塔釜(501)与前端的降膜吸收器塔釜(401)之前通过洗涤液连通管(503)连接。
9.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述的酸洗塔(10)的塔顶气体出口处,设置有除沫器(103)。
10.根据权利要求1所述的分离回收二氧化硫氯化氢混合尾气的装置,其特征在于,所述的工艺水引入管(80),以及降膜吸收器塔釜(401)与绝热吸收塔(20)之间的液体管道上,设置有相应的流量调节阀门。
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