一種負壓蒸餾提溴方法及設備的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及溴提取技術，特別是涉及一種利用負壓工藝和規整填料形成的蒸餾提溴方法及蒸餾塔設備。
【背景技術】
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[0002]溴廣泛應用于農藥、醫藥、石油行業、燃料等行業，是生產阻燃劑、滅火劑和感光材料的基本化工原料之一。工業化提溴技術以水蒸汽蒸餾法和空氣吹出法為主，其中蒸餾均為關鍵步驟之一。蒸餾步驟工藝過程是:原料液中溴離子被氯氣氧化成游離溴后，再用一定壓力和溫度的水蒸汽將揮發出的游離溴蒸出，進一步冷凝、分離后制得溴素。工業生產中，該步驟通常在蒸餾塔中進行，塔內通常設置有散堆階梯環填料。
[0003]然而，在傳統的蒸餾步驟中存在以下兩個缺點:1、蒸汽消耗量大、能耗高，因為所用水蒸汽除蒸走游離溴外，還要用于加熱原料液，因此額外用量較大。2、氯氣消耗多，一方面，由于反應溫度較高，原料液通常被加熱到110°C，高溫下副反應通常會消耗氯氣；另一方面，由眾多單體階梯環填料形成的散堆填料層具有孔隙率小、氣液流路不規則的缺陷，蒸餾塔內氣液接觸不充分，存在溝流、壁流等返混現象，導致反應不完全，溴離子完全被氧化的氯氣實際消耗量是理論用量的1.4倍。
【發明內容】
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[0004]針對現有溴提取蒸餾步驟中水蒸汽和氯氣消耗大、能耗高的缺陷，本發明提供一種新的蒸餾提溴方法，利用減壓工藝將游離溴沸點降低，游離溴自動從原料液揮發到水蒸汽中并被帶走，水蒸汽無須用于加熱鹵水，整體反應在較低溫度下進行，以減少水蒸汽和能量消耗。同時，采用內置規整填料的蒸餾塔，以適宜于減壓下操作和進一步增大氣液接觸面積，進一步減少水蒸汽、氯氣以及能量消耗。
[0005]本發明所涉及的一種負壓蒸餾提溴方法，技術步驟包括:溴離子氧化、游離溴蒸出和液溴制備。
[0006]1、溴離子氧化
[0007]開啟造負壓系統，向負壓狀態下的蒸餾塔內輸入含溴離子的原料液和氯氣，使其在蒸餾塔內接觸反應，原料液中的溴離子氯化氧化為游離溴，含有游離溴的原料液在塔內落下。含溴離子的原料液溫度為40-99°C，蒸餾塔內壓力控制在40-80kPa。
[0008]2、游離溴蒸出
[0009]向蒸餾塔內吹入水蒸氣，與含游離溴的原料液在蒸餾塔內接觸，形成含有游離溴的水蒸汽混合物從塔頂蒸出，蒸餾塔內保持負壓狀態，通過調節水蒸汽量，保持塔內溫度在80-100。。。
[0010]3、液溴制備
[0011]將蒸餾塔塔頂蒸出的含有游離溴的水蒸汽混合物進行冷凝、分離，得到液溴。冷凝、分離過程保持負壓狀態。
[0012]本發明所涉及的負壓蒸餾提溴設備為采用規整填料的蒸餾塔，蒸餾塔與冷凝器、分離器及造負壓系統相連，造負壓系統能使蒸餾塔、冷凝器和分離器保持負壓狀態。
[0013]所述蒸餾塔的主體為密封圓柱形結構，蒸餾塔內由下向上依次為蒸餾塔吹出層和蒸餾塔反應層，兩層內均填充塑料制的耐溴腐蝕的規整填料。蒸餾塔內最頂部安裝有液體分布器，蒸餾塔主體外部由下向上依次為水蒸汽管路、氯氣管路和原料液管路。在蒸餾塔主體外部的頂部和底部分別有塔頂出口和塔底出口，塔頂出口與冷凝器相連接。
[0014]所述的蒸餾塔內的規整填料為改進后的脈沖填料，脈沖填料單體為帶縮頸的中空棱柱形體，脈沖填料單體側方增開小孔，小孔直徑不大于填料單體高度的十分之一。脈沖填料單體在蒸餾塔內規整排列，形成具有多孔棱形通道的填料層。填料層縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產生強烈的湍流。在頸縮段，氣速高，從而強化傳質，在擴大段，氣速減小到最小，實現兩相的分離，適宜于減壓下操作。
[0015]應用本發明進行負壓蒸餾提溴時，蒸餾塔內呈負壓狀態下，含溴離子的原料液從原料液管路進入蒸餾塔內部，經液體分布器被均勻噴灑在反應層截面上。同時，氯氣從氯氣管路進入蒸餾塔主體內部，與滴落的原料液在反應層內逆流接觸反應，從而將原料液中的溴離子氯化氧化為游離溴。在重力作用下，該含有游離溴的原料液向下落入吹出層中。水蒸氣由水蒸氣管路引入蒸餾塔主體內部，與含游離溴的原料液在吹出層內接觸，游離溴由原料液轉移到水蒸汽中并形成含有游離溴的水蒸汽混合物，該混合物從塔頂出口蒸餾而出，剩余原料液從塔底出口排出。由塔頂出口蒸餾出的含有游離溴的水蒸汽混合物經冷凝器、分離器后可得液溴。
[0016]本發明所涉及的負壓蒸餾提溴方法的有益效果如下:
[0017]由于負壓的存在，游離溴極易達到沸點從水相揮發到氣相中，水蒸氣僅用于將溴蒸汽攜帶出系統，而無需加熱鹵水，不僅減少了水蒸氣的用量，降低了塔內循環量，而且還降低了反應溫度。
[0018]應用規整填料，氣液兩相接觸效率大大提高，強化了傳質過程，氯氣用量可相應減少，并避免了副反應的發生。所采用的脈沖填料單體側方增開一定數量小孔，優化塔內氣液兩相流路，提高氣液兩相接觸面積，在減少配氯率的同時，還可以減少全塔壓降，有助于降低能耗。
[0019]本發明所涉及的負壓蒸餾提溴方法可減少氯氣消耗10%，降低壓降10%，并減少蒸汽用量10%。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明涉及的負壓蒸餾塔設備結構示意圖；
[0021]圖2為圖1的負壓蒸餾塔內脈沖規整填料堆砌圖。
[0022]1、蒸餾塔2、反應層
[0023]3、吹出層4、原料液管路
[0024]5、氯氣管路 6、水蒸氣管路
[0025]7、塔頂出口8、塔底出口
[0026]9、液體分布器 10、冷凝器
[0027]11、分離器12、造負壓系統
[0028]13、脈沖填料單體14、小孔
【具體實施方式】
[0029]結合實施例對本發明的技術方案進一步說明。本發明所涉及的一種負壓蒸餾提溴方法的就是利用圖1所示的密封的真空圓柱形結構的蒸餾塔進行。具體實施例:
[0030]1、溴離子氧化
[0031]將濃度4500mg/L (溴化鈉計)、溫度80°C的含溴原料液從原料液管路4進入蒸餾塔I內，通過液體分布器9被均勻噴灑在蒸餾塔上部的反應層2的截面上；氯氣從氯氣管路5進入蒸餾塔I內，與滴落的原料液在反應層2中的規整填料中逆流接觸反應，將鹵水中的溴離子氧化為游離溴。在重力作用下，含有游離溴的原料液向下落入吹出層3中。蒸餾塔內壓力控制在60kPa，溫度維持在90°C。
[0032]蒸餾塔I內的規整填料為改進后的脈沖填料，脈沖填料單體13為帶縮頸的中空棱柱形體，脈沖填料單體13側方增開小孔14，小孔14直徑不大于填料單體13高度的十分之一。脈沖填料單體13在蒸餾塔I內規整排列，形成具有多孔棱形通道的填料層。
[0033]2、游離溴蒸出
[0034]向蒸餾塔I內吹入水蒸氣，水蒸氣由水蒸氣管路6進入，與含游離溴的原料液在吹出層3中的規整填料內接觸，游離溴由原料液轉移到水蒸汽并形成含有游離溴的水蒸汽混合物，該混合物并從塔頂出口 7蒸餾出，剩余原料液從塔底出口 8排出。
[0035]3、液溴制備
[0036]由塔頂出口 7蒸餾出的含有游離溴的水蒸汽混合物經冷凝器10、分離器11處理后得到液溴。
【主權項】
1.一種負壓蒸餾提溴方法，其特征在于:技術步驟包括溴離子氧化、游離溴蒸出、液溴制備；所述溴離子氧化，向負壓狀態下的蒸餾塔內輸入含溴離子的原料液和氯氣，使其在蒸餾塔內接觸反應，原料液中的溴離子氯化氧化為游離溴，含有游離溴的原料液在塔內落下；所述游離溴蒸出，向蒸餾塔內吹入水蒸氣，與含游離溴的原料液在蒸餾塔內接觸，形成含有游離溴的水蒸汽混合物從塔頂蒸出，塔內保持負壓狀態；所述液溴制備，將蒸餾塔塔頂蒸出的含有游離溴的水蒸汽混合物進行冷凝、分離，得到液溴，冷凝、分離過程保持負壓狀態。
2.如權利要求1所述的負壓蒸餾提溴方法，其特征在于:所述溴離子氧化中含溴離子的原料液溫度為40-99 °C。
3.如權利要求1所述的負壓蒸餾提溴方法，其特征在于:所述溴離子氧化、游離溴蒸出和液溴制備步驟中蒸餾塔內壓力控制在40-80kPa，并通過調節水蒸汽量將溫度維持在80-100。。。
4.一種如權利要求1所述的負壓蒸餾提溴方法所涉及的負壓蒸餾提溴設備，其特征在于:采用規整填料的蒸餾塔，蒸餾塔與冷凝器、分離器及造負壓系統相連，造負壓系統能使蒸餾塔、冷凝器和分離器保持負壓狀態；所述蒸餾塔主體為密封圓柱形結構，蒸餾塔內由下向上依次為蒸餾塔吹出層和蒸餾塔反應層，兩層內均填充耐溴腐蝕的規整填料；所述蒸餾塔內的規整填料為改進后的脈沖填料，脈沖填料單體為帶縮頸的中空棱柱形體，脈沖填料單體側方增開小孔，脈沖填料單體在蒸餾塔內規整排列，形成具有多孔棱形通道的填料層。
5.如權利要求4所述的負壓蒸餾提溴設備，其特征在于:所述的脈沖填料單體的小孔直徑不大于填料單體高度的十分之一。
【專利摘要】本發明公開了一種負壓蒸餾提溴方法，包括：溴離子氧化、游離溴蒸出和液溴制備。向負壓狀態下的蒸餾塔內輸入含溴離子的原料液和氯氣，使其在蒸餾塔內接觸反應，原料液中的溴離子氯化氧化為游離溴，含有游離溴的原料液在塔內落下；向蒸餾塔內吹入水蒸氣，與含游離溴的原料液在蒸餾塔內接觸，形成含有游離溴的水蒸汽混合物從塔頂蒸出；將蒸餾塔塔頂蒸出的含有游離溴的水蒸汽混合物進行冷凝、分離；整個過程塔內保持負壓狀態。本發明采用裝填有規整填料的蒸餾塔，該蒸餾塔與冷凝器、分離器及造負壓系統相連，造負壓系統能使蒸餾塔、冷凝器和分離器保持負壓狀態。本發明可節省氯氣和蒸汽的用量，降低污染排放，提高溴的收率和質量，適合工業化大生產。
【IPC分類】B01D3-10, C01B7-09
【公開號】CN104860270
【申請號】CN201510320899
【發明人】劉偉, 張慧峰, 姚穎, 高書寶, 王穎, 張琦, 黃西平
【申請人】國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月12日