气相连续合成氯化亚砜工艺设计

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.一,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℃(反应为放热反应),当回流冷凝器出口有二氧化硫尾气时,反应结束.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.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5O℃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SO: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+SOf-~SOCI2+SO2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氧化硫,反应温度控制在40～60℃,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3O℃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+2SO---~4SOC12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180—200℃条件下合成040l中国化工贸易I甜∽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+CI2----~S2C12一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,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_——氯化蒜焦2抵强|2012年Z月J中国化工贸易ChinaChemicalTrade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数量号l二氧化硫干燥塔600×2700l6MnRl2氯气干燥塔也600×2700l6MnR13分馏塔DN400.H=l0000SS304l4精馏塔DN400.H:10000SS304l5二氯化硫合成气化器D№00.H--322OSS316l6氯化亚砜合成反应器DN2000.H-4975SS304l7二氯化硫转化器DNM^xlo00.DN400.H=3735SS3o4l8循环气罐V=2000L.士900×2800SS304l9循环气缓冲罐V=1000L.由800×1800SS304l10一氯化硫储罐v-5000L.也1200×4000SS3042ll一氯化硫计量罐V=1500L,1000x1600SS3()4l12导热油膨胀槽V=500L.击700×1000A3l13粗品中间梧V=1300L.击800×2500SS3O4214粗品罐V=ISOOL.lO00×1600SS3O4l15加硫罐V=40()LSS304116一氯化硫中间罐V=21300L.小900x2800SS3O4ll7氯化亚砜中间槽V=IS00L.由2200×4000SS3(14l18尾气千膜器DN=9lx】.H:珀6OSS304l19原料气预热器DN65O.H=3725SS3【Ⅵl20导热油冷却器DN400,H=2680,S=llmSS3O4121混合预热器'DN1100.H=2560SS3O4122分馏塔再沸器S=30m"SS304123分馏塔全凝器S=30m~SS304124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=12.5m'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=1000Ll6MnR257×3.5x50000不锈钢盘臂二38气化器SS304l根39气化器57×3.5×50000不锈钢盘管一根l6MnRl40氯化爷寺式.V=2000LSS304341一氯化硫储罐卧式.V=IS000LSS304l42一氯化硫输送泵Q=10m3/h,H--20m,P=2.2kW氟塑料l2.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,生成的一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,二氧化硫和一氯化硫)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.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