專利名稱：采用低濃度三氧化硫合成高濃度氯磺酸的新工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氯磺酸合成工藝。
背景技術：
目前國內氯磺酸生產廠家眾多，由三氧化硫和干燥的氯化氫氣體在150-230℃的溫度下化合而成，按原料三氧化硫濃度的不同，分為低氣濃法和高氣濃法低氣濃法以硫酸裝置溫度為200-260℃、二氧化硫轉化率90-95％、三氧化硫濃度為7-10％的一次轉化煙氣和來自氯堿裝置副產的體積含量90％以上或曼哈姆法硫酸鉀裝置副產的體積含量25-35％溫度20-60℃干燥氯化氫氣體為原料，經主輔反應合成、冷卻分離生產氯磺酸，產品質量達到GB13549-92優等品標準；尾氣先后經過硫酸洗滌、水洗以及堿水洗滌后達標排放。該法的主要缺點是(1)由于原料中二氧化硫濃度高，總硫利用率低。(2)由于二氧化硫不參加反應，尾氣中二氧化硫濃度遠遠高于國家標準允許的數值，進行堿水洗滌時要消耗大量的堿，而且廢液需經處理后才能排放，成本大幅度增加。如不經過堿洗，根本無法達標排放。(3)廢氣水洗后，所得稀鹽酸直接進污水處理，沒有進行回收利用，而且增加了堿水洗滌時堿的用量，也增加了生產成本。
高氣濃法主要以利用8-10kg/cm2的飽和蒸汽或硫酸轉化爐氣間接加熱來自硫酸裝置濃度為20-30％的發煙硫酸，蒸發出的溫度150℃左右、濃度近100％三氧化硫氣體與從氯堿裝置來的溫度150-180℃的高濃度干燥氯化氫經一次反應合成、冷卻分離生產氯磺酸，產品質量達到GB13549-92優等品標準；尾氣經過堿水洗滌后達標排放，廢水進污水處理系統。該法雖然克服了傳統低氣濃法總硫利用率低、尾氣排放量大和堿水洗滌時堿消耗量大的缺點，降低了原料成本，但仍有缺陷(1)以8-10kg/cm2的飽和蒸汽或轉化爐氣為熱源間接加熱游離三氧化硫濃度為20-30％發煙硫酸，煙酸溫度150℃左右，盡管采用耐蝕合金，設備材料仍有較大的腐蝕速率，主要設備蒸發器壽命一般不超過一年，經常導致不定期停車，更換費用和難度非常大。(2)如采用蒸汽加熱，蒸發器為壓力容器，一旦蒸汽泄漏到硫酸中會產生爆炸的危險。(3)如采用煙氣間接加熱，加熱面積大，消耗熱量大；列管內液膜分布不均勻，常導致局部過熱，腐蝕嚴重。(4)由于設備有較大的腐蝕速率，使得解吸后的煙酸中含鐵量偏高，影響了煙酸質量。(5)從熱量平衡的角度看，原料三氧化硫所帶熱量不能滿足采用類似于曼哈姆法硫酸鉀裝置副產的低濃度氯化氫為原料的情況。(6)尾氣采用堿液吸收后排放，酸洗和水洗后的廢液無法回本系統循環利用。
發明內容
本發明的目的是提供一種采用低濃度三氧化硫合成高濃度氯磺酸的新工藝，該方法克服了我國目前氯磺酸生產的不足，不僅原料濃度范圍廣、消耗低，而且能量綜合利用好、環保水準高、生產安全性高。
本發明的技術方案是一種采用低濃度三氧化硫合成高濃度氯磺酸的新工藝，包括下列步驟(1)由硫酸裝置生產的游離三氧化硫濃度為28％以上的發煙硫酸，經初步預熱后送入三氧化硫解吸塔，在常壓下進行解吸，三氧化硫解吸所需的潛熱由來自硫酸裝置二次轉化后330℃以上的煙氣提供，強化換熱傳質后，離開解吸塔的三氧化硫含量為15-25％、溫度為120-140℃的氣體再與來自硫酸裝置二次轉化后的高溫副線煙氣混合，溫度達160-230℃、三氧化硫濃度達10-15％后送往氯磺酸合成塔，所剩游離三氧化硫濃度為15-20％、溫度為110-130℃的發煙硫酸與來自煙酸吸收系統的濃煙酸換熱后進入硫酸裝置煙酸系統吸收提濃；(2)將加熱后的氯化氫氣體與上述含三氧化硫的煙氣按0.95～1.05∶1的比例進入合成塔，根據氯化氫濃度的不同，將反應溫度控制在150-220℃之間，得到含氣態氯磺酸的混合氣；(3)步驟(2)中合成塔出口的混合氣用來加熱經干燥、除霧過的體積含量20％以上的氯化氫氣體，氯化氫氣體溫度升高到110℃以上后進入合成塔；(4)步驟(3)中經換熱后的氣態混合氣隨后進入一臺用水冷卻的冷卻分離器，冷卻分離器分高溫段和低溫段，離開的不凝性氣體和液體為氯磺酸粗品；(5)氯磺酸粗品與一部分干燥的氯化氫再次反應，得到氯磺酸成品；(6)不凝性氣體首先進入硫酸洗滌塔用硫酸吸收其中的三氧化硫，剩余極少的三氧化硫和氯化氫再采用水吸收制得含硫酸根和氯化氫的混酸，混酸輸送至氯化氫干燥塔內解析出其中的氯化氫在系統內循環利用，氯化氫干燥塔和硫酸洗滌塔保持串酸，副產少量含氯硫酸可用于其他裝置；(7)經上述吸收后，尾氣經高效除霧器除霧后達標排空。
本發明的優點是1.在設備使用壽命和安全性上，由于開發的三氧化硫解吸塔采用改良的非金屬材料制成，制造成本低，介質在常壓下接觸強化換熱和傳質。與采用蒸汽加熱法和煙氣間接降膜式加熱相比，使得煙酸出解吸塔的溫度降低15-25℃。煙酸換熱器的工作溫度會同樣降低，煙酸換熱器的腐蝕速率大幅度降低，減少了含鐵發煙硫酸的量；設備運行更安全，降低了設備維修費用，提高了經濟效益。
2.在節能方面，首次采用三氧化硫含量為1.1-1.2％的煙氣直接加熱，與高氣濃法相比，不僅充分利用了硫酸行業一部分一直不予回收的熱量，還最大限度地減少了含20-30％游離三氧化硫的發煙硫酸的循環量，該工段動力消耗減少15％左右；合成塔出口氣體用來加熱干燥的氯化氫氣體，充分利用了系統的余熱，同時該處設備也不存在任何安全問題，屬國內首創。
3.在原料利用方面，采用二氧化硫含量小于300ppm的煙氣為原料，與傳統低氣濃法相比，硫總利用率提高4.5％；廢氣吸收后的混酸回系統繼續利用，氯化氫利用率提高4％，降低了生產成本。
4.在環保方面，由于進合成塔三氧化硫氣濃的提高，使尾氣排放量比傳統低氣濃法減少1/4，尾氣中二氧化硫含量降低到200ppm以下，尾氣經除霧后氯化氫40-50mg/Nm3、硫酸霧5-10mg/Nm3。更顯著的特點本工藝省去了堿洗工序，工藝廢水排放量為零，優于國家規定的標準，屬清潔工藝。
5.在裝置適應性上，能適合高濃度到低濃度的氯化氫，是高氣濃法所不及的。
下面結合實施例對本發明作進一步的描述圖1為本發明的工藝流程圖；具體實施方式
實施例如圖1所示，一種采用低濃度三氧化硫合成高濃度氯磺酸的新工藝，包括下列步驟(1)由硫酸裝置生產的游離三氧化硫濃度為28％以上的發煙硫酸，經初步預熱后送入三氧化硫解吸塔，在常壓下進行解吸，三氧化硫解吸所需的潛熱由來自硫酸裝置二次轉化后330℃以上的煙氣提供，強化換熱傳質后，離開解吸塔的三氧化硫含量為15-25％、溫度為120-140℃的氣體再與來自硫酸裝置二次轉化后的高溫副線煙氣混合，溫度達160-230℃、三氧化硫濃度達10-15％后送往氯磺酸合成塔，所剩游離三氧化硫濃度為15-20％、溫度為110-130℃的發煙硫酸與來自煙酸吸收系統的濃煙酸換熱后進入硫酸裝置煙酸系統吸收提濃；(2)將加熱后的氯化氫氣體與上述含三氧化硫的煙氣按0.95～1.05∶1的比例進入合成塔，根據氯化氫濃度的不同，將反應溫度控制在150-220℃之間，得到含氣態氯磺酸的混合氣；(3)步驟(2)中合成塔出口的混合氣用來加熱經干燥、除霧過的體積含量20％以上的氯化氫氣體，氯化氫氣體溫度升高到110℃以上后進入合成塔；(4)步驟(3)中經換熱后的氣態混合氣隨后進入一臺用水冷卻的冷卻分離器，冷卻分離器分高溫段和低溫段，離開的不凝性氣體和液體為氯磺酸粗品；(5)氯磺酸粗品與一部分干燥的氯化氫再次反應，得到氯磺酸成品；(6)不凝性氣體首先進入硫酸洗滌塔用硫酸吸收其中的三氧化硫，剩余極少的三氧化硫和氯化氫再采用水吸收制得含硫酸根和氯化氫的混酸，混酸輸送至氯化氫干燥塔內解析出其中的氯化氫在系統內循環利用，氯化氫干燥塔和硫酸洗滌塔保持串酸，副產少量含氯硫酸可用于其他裝置；(7)經上述吸收后，尾氣經高效除霧器除霧后達標排空。
本發明以低濃度三氧化硫為原料生產高純度氯磺酸，采用硫酸轉化煙氣直接解析發煙硫酸產生的三氧化硫與各種濃度的氯化氫合成工業氯磺酸，該方法克服了原有高氣濃法和低氣濃法的缺陷，具有適應氯化氫濃度范圍廣、物能消耗低、環保水準高和生產更安全的特點。
權利要求
1.一種采用低濃度三氧化硫合成高濃度氯磺酸的新工藝，包括下列步驟(1)由硫酸裝置生產的游離三氧化硫濃度為28％以上的發煙硫酸，經初步預熱后送入三氧化硫解吸塔，在常壓下進行解吸，三氧化硫解吸所需的潛熱由來自硫酸裝置二次轉化后330℃以上的煙氣提供，強化換熱傳質后，離開解吸塔的三氧化硫含量為15-25％、溫度為120-140℃的氣體再與來自硫酸裝置二次轉化后的高溫副線煙氣混合，溫度達160-230℃、三氧化硫濃度達10-15％后送往氯磺酸合成塔，所剩游離三氧化硫濃度為15-20％、溫度為110-130℃的發煙硫酸與來自煙酸吸收系統的濃煙酸換熱后進入硫酸裝置煙酸系統吸收提濃；(2)將加熱后的氯化氫氣體與上述含三氧化硫的煙氣按0.95～1.05∶1的比例進入合成塔，根據氯化氫濃度的不同，將反應溫度控制在150-230℃之間，得到含氣態氯磺酸的混合氣；(3)步驟(2)中合成塔出口的混合氣用來加熱經干燥、除霧過的體積含量20％以上的氯化氫氣體，氯化氫氣體溫度升高到110℃以上后進入合成塔；(4)步驟(3)中經換熱后的氣態混合氣隨后進入一臺用水冷卻的冷卻分離器，冷卻分離器分高溫段和低溫段，離開的不凝性氣體和液體為氯磺酸粗品；(5)氯磺酸粗品與一部分干燥的氯化氫再次反應，得到氯磺酸成品；(6)不凝性氣體首先進入硫酸洗滌塔用硫酸吸收其中的三氧化硫，剩余極少的三氧化硫和氯化氫再采用水吸收制得含硫酸根和氯化氫的混酸，混酸輸送至氯化氫干燥塔內解析出其中的氯化氫在系統內循環利用，氯化氫干燥塔和硫酸洗滌塔保持串酸，副產少量含氯硫酸可用于其他裝置；(7)經上述吸收后，尾氣經高效除霧器除霧后達標排空。
全文摘要
本發明公開了一種采用低濃度三氧化硫合成高濃度氯磺酸的新工藝，該工藝以低濃度三氧化硫為原料生產高純度氯磺酸，采用硫酸轉化煙氣直接解析發煙硫酸產生的三氧化硫與各種濃度的氯化氫合成工業氯磺酸，該方法克服了原有高氣濃法和低氣濃法的缺陷，具有適應氯化氫濃度范圍廣、物能消耗低、環保水準高和生產更安全的特點。
文檔編號C01B17/00GK1410347SQ02138609
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月13日 優先權日2002年11月13日
發明者顧林建 申請人:顧林建