气相连续合成氯化亚砜工艺设计

1、气相连续合成氯化亚砜工艺设计工艺设备 _中国化工贸易ChinaChemicalTrade2抵2012年 2 月 气相连续合成氯化亚砜工艺设计 袁磊（江西省化学工业设计院宁波分院 ,浙江宁波 315000） 氯化亚砜合成工艺线路概括起来有以下 4 种,即五氯化磷 法 ,氯磺酸法 ,三氧化硫法及二氧化硫法 .,氯化亚砜合成工艺线路的概括1.五氯化磷法 （联产法 ） 此法主要反应式为 :PC1s+SOf-SOC12+POCI3 首先在搪瓷反应罐内加入定量的五氯化磷 ,然后通入经过 干燥的二氧化硫气体，反应温度控制在40 80°C （反应为放热 反应）,当回流冷凝器出口有二氧化硫尾气时 ,反

2、应结束 .将 反应混合液进行精馏 ,在塔顶得氯化亚砜 ,塔底得三氯氧磷 .该 方法也可用三氯化磷为原料替代五氯化磷 ,加上等摩尔的氯气 五氯化磷法生产工艺较为简单 ,间歇操作 ,生产容易控 制,但联产三氯氧磷制约了该工艺的发展 .因为三氯氧磷的生 产原料三氯化磷国内产量很大 ,生产方法较多 ,三氯氧磷生产 厂家比较多 ,已经出现市场供大于求的既定局面 ;另外该法所 得的氯化亚砜中磷含量很高 ,限制了氯化亚砜的使用用途 .目 前国内采用此法生产的厂家占有比例较小 .2.氯磺酸法 此法主要反应式为 :s2CI2+C12+2HSO3C1-2SOCI2+2HCI 此法有两种工艺 :催化工艺和非催化工艺

3、 .催化工艺采用 三氯化锑作催化剂 ,使一氯化硫 ,氯气与氯磺酸反应制得氯化 亚砜 .非催化工艺首先由硫磺通氯气制备一氯化硫 ,将定量的 氯磺酸和一氯化硫投入到反应器内，在50°C以下通氯气反应， 反应好的物料经粗馏 ,精馏得氯化亚砜 .氯磺酸法反应中产生 较多的S0:和HC1,污染和腐蚀十分严重，产品质量难以保 证,而且生产成本较高 ,效益较差 .目前国内采用此法生产的 厂家占有比例较大 ,但是基本趋于逐步淘汰的局面 .3. 三氧化硫法此法主要反应式为 :SC12+S0f-S0CI2+S02 该法首先由硫磺通氯制备二氯化硫 ,将定量的二氯化硫投 入搪瓷反应釜内 ,然后通入等摩尔的三

4、氧化硫 ,反应温度控制 在4060C ,反应好的物料经精馏得氯化亚砜，尾气用碱液吸 收排放.三氧化硫法生产工艺较为先进 ,但所采用的原料三氧化硫 贮运十分危险，当温度超过30 C以上时有爆炸危险.该方法 适合于大型硫酸厂 ,三氧化硫纯净气体采用保温输送 ,国外大 多数厂家采用此法 ,其中以德国拜耳公司为此法生产的代表 , 产品质量高且质量稳定 ,无生产三废排放 ,但是此法生产的一 次性投资非常大 .4. 二氧化硫法此法主要反应式为 :,s2C12+3C12+2S0-4S0C12 该法生产中将计量的氯气 ,二氧化硫 ,一氯化硫经预热器进入 装有催化剂的固定床合成反应器中，在180200C条件下合

5、成 0401中国化工贸易I甜s海0鳓诧氇强4e 氯化亚砜 ,合成气经冷凝精馏制得氯化亚砜 .二氧化硫法实现了气相连续合成的新工艺 ,该连续合成生 产工艺反应不完全的二氧化硫经分离后可循环使用,精馏釜底物一氯化硫可返回维持系统平衡 .该法具有技术先进 ,成品无 色透明,质量稳定可靠 ,基本无三废产生的特点 .国外德国拜 耳 ,瑞士朗莎公司是此法生产的代表 . 本文介绍二氧化硫法实现气相连续合成的新工艺 . 二,工艺介绍1. 反应原理 固体硫磺与气态氯气反应生成一氯化硫 ,化学反应式为 : 2S+CI2S2C12氯化硫与氯气生成二氯化硫 ,化学反应式为 :S2C12+C122SCl2二氯化硫与氯气

6、 ,二氧化硫在催化剂作用下生成氯化亚砜 ,化学反应式为 :C12+SO2+SC12-2SOCI22. 工艺流程so漪滴焦 2 抵强 |2012年Z月J中国化工贸易Chi naChemicalTrade 工艺设备3.工艺流程简述 在一氯化硫反应釜中投入一定量的硫磺 ,然后通入氯气 , 生成的一氯化硫通过计量槽通入到二氯化硫合成气化器生成二 氯化硫 ,气化后通入到混合器 .将氯气 ,二氧化硫气化后通入 到混合器 ,混合后经过合成反应器催化反应 ,经脱气 ,精馏后 ,进行成品检验 ,合格后入库 .三,工艺设计 (以年产 5000吨氯化亚砜产 品装置为例 )1. 主要设备一览表 序设备名称规格型号材质

7、数量 号l二氧化硫干燥塔600X 270016MnRI2氯气干燥塔也600X 2700I6MnR13 分馏塔 DN400.H=l0000SS304l4 精馏塔 DN400.H:10000SS304I5二氯化硫合成气化器 D M 00.H-3220SS316I6 氯化亚砜合成反应器 DN2000.H-4975SS304I7 二氯化硫转化器 8 循环气罐 V=2000L. 士 900X 2800SS304I9 循环气缓冲罐 V=1000L. 由 800X 1800SS304I10 一氯化硫储罐 V-5000L.也 1200X 4000SS304211 一氯化硫计量罐 V=1500L,1000x16

8、00SS3()4I12 导热油膨胀槽 V=500L. 击 700X 1000A3I13粗品中间梧 V=1300L.击 800X2500SS304214粗品罐 V=IS00L.I000 X 1600SS304I15 加硫罐 V=40()LSS304116 一氯化硫中间罐 V=21300L.小 900X2800SS304I17 氯化亚砜中间槽 V=IS00L.由 2200X4000SS3(14l18尾气千膜器DN=9Ix】.H:珀6OSS304I19原料气预热器 DN65O.H=3725SS3【切I20 导热油冷却器 DN400,H=2680,S=IImSS304121 混合预热器 'DN

9、1100.H=2560SS304122 分馏塔再沸器 S=30m"SS304123 分馏塔全凝器 S=30mSS304124 精馏塔再沸器 S=30m2SS3O4125 精馏塔全凝器 S=30m2SS3O4126 循环气覆 OBY 一 10OSS3()4327 一氢化硫物料泵 O125m.H=5m.P=3.OkWsS304l28 一氯化硫进料泵 O=5m3m,H=15nkP=-I5kWSS304229 粗品物料泵 Q=12.5rrf'/h,H=25rmP=3.OkWSS3O4l30 粗品进料泵 Q=5m/h,H=15m,P=-I.5kWSS304231 一氯化硫物料泵 0=1

10、2.5m'tn.H=25m.P=3.0kWSS304l32 氯化亚砜产品泵 0=12.5m/h.H=25m,P=30kWSS304l33 行车 3t 碳钢 l34 液氯钢瓶电子秤 l_8t16MnR435 二氧化硫钢瓶电子秤 1.8tl6MnR436 氯气缓冲罐 V=l0o0L16MnR237 二氧化硫缓冲罐 V=1000Ll6MnR257 X 3.5x50000不锈钢盘臂二38气化器SS304I根39 气化器 57X 3.5X 50000不锈钢盘管一根 I6MnRI40 氯化爷寺式 .V=2000LSS304341 一氯化硫储罐卧式 .V=IS000LSS304I42 一氯化硫输送泵

11、 Q=10m3/h,H-20m,P=2.2kW 氟塑料 I2. 合成工艺参数的控制设计2.1 一氯化硫合成工艺控制设计 氯气与硫磺反应生成中间产品一氯化硫 ,该反应为放热反 应 ,且反应速度快 ,如果通入氯气速度控制过大 ,反应热量不 能及时排出 ,可能引起火灾甚至爆炸事故 ;氯化合成反应生产 氯化亚砜是一个放热过程，在较高温度(最高温度140oC)下进 行,反应较激烈 ,如果过程失控可能引起爆炸事故 ,所以要求 反应设备必须具有良好的冷却系统 ,并严格控制氯气的流量 .氯气加料流量同一氯化硫合成釜的压力进行联锁控制 ,反应压 力采用 DCS 系统集中显示控制 ,一旦釜内超压 ,氯气进料阀 就

12、会自动切断 ,泄压阀泄压 .夹套通循环水冷却水 ,移除反应 热,并设置超温报警 ,反应温度采用 DCS 系统集中显示控制 釜内下部设置筛板 ,氯气进料管深入筛板以下 ,片状硫磺只能 落在筛板上 ,氯气通过鼓泡与硫磺接触 ,并发生反应 ,生成的氯化硫液体被截留在筛板下方 .2.2 氯化亚砜合成工艺控制设计 氯气气体和二氧化硫气体及一氯化硫混合进料 ,原料气先 经混合预热再通入合成器反应 ,过量的未反应原料气与粗品气 混合在一起经过分馏和精馏分离得到产品 ,塔顶分离的二氧化 硫气体返回混合预热系统循环利用 ,硫酰氯精馏塔釜的一氯化 硫气体也返回混合预热系统循环利用 . 由于产品氯化亚砜和中间产品氯

13、化硫 ,遇水或潮湿都会分 解放出二氧化硫 ,氯化氢等刺激性的气体 ,所以来自气化车间 的氯气和二氧化硫要通过干燥塔干燥 .由于合成温度较高 ,原 料气先混合预热 ,再通入合成器反应 ,减轻了合成器加热系统 的负荷 ,使反应快速进行 .本反应的物料 （氯气,二氧化硫和氯化硫 ）利用流量计和调节阀进行连锁 ,按一定比例进料 , 本反应为氯化反应 ,重要的反应温度 ,压力 ,流量进入 DCS 控制系统经行集中控制 . 合成器出来的混合气通过分馏塔釜及分馏塔后 ,先行分离 混合气中的轻组分 ,避免了冷却加热的反复操作过程 ,既节省 了能耗 ,同时又降低了物料分解 ,增加了反应效率 ,降低了精 馏压力

14、.在合成段使用分馏塔后 ,大大降低了轻组分的含量 , 然后再通过再沸器和精馏段的组合实现逐步进料 ,逐步采出的 方案 ,从而实现连续精馏 .本项目的脱气和精馏塔顶温度同冷 凝器的循环水进阀调节阀进行连锁 ,来控制塔内温度 .冷凝器 的循环水酸碱度值进行报警 ,并与进料阀联锁 ,防止冷凝器漏 水引起大的事故 .3. 生产场所检测 ,报警设施设计 合成车间的反应器和储槽等设备的温度 ,压力进行检测显 示,对重要的氯化反应参数 （流量 ,温度或压力 ）设置 DCS 自动连锁报警系统 ;对生产场所和储存场所设置有毒气体浓度 自动报警和火灾报警系统 ,当车间内发生有毒气体浓度超标和 火灾危险 ,在 24 小时有人值班室进行集中报警 ,提醒相关人 员作必要的检查和处理措施 .四,工艺设计的成熟性 本技术先进 ,成品无色透明 ,质量稳定可靠 ,基本无三废 产生的特点 .国外德国拜耳 ,瑞士朗莎公司是此法生产的代 表 .目前国内也有