氣相連續(xù)合成氯化亞砜工藝設(shè)計

氣相連續(xù)合成氯化亞砜工藝設(shè)計工藝設(shè)備_中國化工貿(mào)易ChinaChemicalTrade2抵2012年2月氣相連續(xù)合成氯化亞砜工藝設(shè)計袁磊(江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計院寧波分院,浙江寧波315000)氯化亞砜合成工藝線路概括起來有以下4種,即五氯化磷法,氯磺酸法,三氧化硫法及二氧化硫法.一,氯化亞砜合成工藝線路的概括1.五氯化磷法(聯(lián)產(chǎn)法)此法主要反應(yīng)式為:PC1s+SOf--~SOC12+POCI3首先在搪瓷反應(yīng)罐內(nèi)加入定量的五氯化磷,然后通入經(jīng)過干燥的二氧化硫氣體,反應(yīng)溫度控制在40—80℃(反應(yīng)為放熱反應(yīng)),當(dāng)回流冷凝器出口有二氧化硫尾氣時,反應(yīng)結(jié)束.將反應(yīng)混合液進(jìn)行精餾,在塔頂?shù)寐然瘉嗧?塔底得三氯氧磷.該方法也可用三氯化磷為原料替代五氯化磷,加上等摩爾的氯氣.五氯化磷法生產(chǎn)工藝較為簡單,間歇操作,生產(chǎn)容易控制,但聯(lián)產(chǎn)三氯氧磷制約了該工藝的發(fā)展.因?yàn)槿妊趿椎纳a(chǎn)原料三氯化磷國內(nèi)產(chǎn)量很大,生產(chǎn)方法較多,三氯氧磷生產(chǎn)廠家比較多,已經(jīng)出現(xiàn)市場供大于求的既定局面;另外該法所得的氯化亞砜中磷含量很高,限制了氯化亞砜的使用用途.目前國內(nèi)采用此法生產(chǎn)的廠家占有比例較小.2.氯磺酸法此法主要反應(yīng)式為:s2CI2+C12+2HSO3C1---~2SOCI2+2HCI此法有兩種工藝:催化工藝和非催化工藝.催化工藝采用三氯化銻作催化劑,使一氯化硫,氯氣與氯磺酸反應(yīng)制得氯化亞砜.非催化工藝首先由硫磺通氯氣制備一氯化硫,將定量的氯磺酸和一氯化硫投入到反應(yīng)器內(nèi),在5O℃以下通氯氣反應(yīng),反應(yīng)好的物料經(jīng)粗餾,精餾得氯化亞砜.氯磺酸法反應(yīng)中產(chǎn)生較多的SO:和HC1,污染和腐蝕十分嚴(yán)重,產(chǎn)品質(zhì)量難以保證,而且生產(chǎn)成本較高,效益較差.目前國內(nèi)采用此法生產(chǎn)的廠家占有比例較大,但是基本趨于逐步淘汰的局面.3.三氧化硫法此法主要反應(yīng)式為:SC12+SOf-~SOCI2+SO2該法首先由硫磺通氯制備二氯化硫,將定量的二氯化硫投入搪瓷反應(yīng)釜內(nèi),然后通入等摩爾的三氧化硫,反應(yīng)溫度控制在40～60℃,反應(yīng)好的物料經(jīng)精餾得氯化亞砜,尾氣用堿液吸收排放.三氧化硫法生產(chǎn)工藝較為先進(jìn),但所采用的原料三氧化硫貯運(yùn)十分危險,當(dāng)溫度超過3O℃以上時有爆炸危險.該方法適合于大型硫酸廠,三氧化硫純凈氣體采用保溫輸送,國外大多數(shù)廠家采用此法,其中以德國拜耳公司為此法生產(chǎn)的代表,產(chǎn)品質(zhì)量高且質(zhì)量穩(wěn)定,無生產(chǎn)三廢排放,但是此法生產(chǎn)的一次性投資非常大.4.二氧化硫法此法主要反應(yīng)式為:,s2C12+3C12+2SO---~4SOC12該法生產(chǎn)中將計量的氯氣,二氧化硫,一氯化硫經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入裝有催化劑的固定床合成反應(yīng)器中,在180—200℃條件下合成040l中國化工貿(mào)易I甜∽海0鰳詫氌強(qiáng)4e氯化亞砜,合成氣經(jīng)冷凝精餾制得氯化亞砜.二氧化硫法實(shí)現(xiàn)了氣相連續(xù)合成的新工藝,該連續(xù)合成生產(chǎn)工藝反應(yīng)不完全的二氧化硫經(jīng)分離后可循環(huán)使用,精餾釜底物一氯化硫可返回維持系統(tǒng)平衡.該法具有技術(shù)先進(jìn),成品無色透明,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,基本無三廢產(chǎn)生的特點(diǎn).國外德國拜耳,瑞士朗莎公司是此法生產(chǎn)的代表.本文介紹二氧化硫法實(shí)現(xiàn)氣相連續(xù)合成的新工藝.二,工藝介紹1.反應(yīng)原理固體硫磺與氣態(tài)氯氣反應(yīng)生成一氯化硫,化學(xué)反應(yīng)式為:2S+CI2----~S2C12一氯化硫與氯氣生成二氯化硫,化學(xué)反應(yīng)式為:S2C12+C122SCl2二氯化硫與氯氣,二氧化硫在催化劑作用下生成氯化亞砜,化學(xué)反應(yīng)式為:C12+SO2+SC12---~2SOCI22.工藝流程SO,漪滴_——氯化蒜焦2抵強(qiáng)|2012年Z月J中國化工貿(mào)易ChinaChemicalTrade工藝設(shè)備3.工藝流程簡述在一氯化硫反應(yīng)釜中投入一定量的硫磺,然后通入氯氣,生成的一氯化硫通過計量槽通入到二氯化硫合成氣化器生成二氯化硫,氣化后通入到混合器.將氯氣,二氧化硫氣化后通入到混合器,混合后經(jīng)過合成反應(yīng)器催化反應(yīng),經(jīng)脫氣,精餾后,進(jìn)行成品檢驗(yàn),合格后入庫.三,工藝設(shè)計(以年產(chǎn)5000噸氯化亞砜產(chǎn)品裝置為例)1.主要設(shè)備一覽表序設(shè)備名稱規(guī)格型號材質(zhì)數(shù)量號l二氧化硫干燥塔600×2700l6MnRl2氯氣干燥塔也600×2700l6MnR13分餾塔DN400.H=l0000SS304l4精餾塔DN400.H:10000SS304l5二氯化硫合成氣化器D№00.H--322OSS316l6氯化亞砜合成反應(yīng)器DN2000.H-4975SS304l7二氯化硫轉(zhuǎn)化器DNM^xlo00.DN400.H=3735SS3o4l8循環(huán)氣罐V=2000L.士900×2800SS304l9循環(huán)氣緩沖罐V=1000L.由800×1800SS304l10一氯化硫儲罐v-5000L.也1200×4000SS3042ll一氯化硫計量罐V=1500L,1000x1600SS3()4l12導(dǎo)熱油膨脹槽V=500L.擊700×1000A3l13粗品中間梧V=1300L.擊800×2500SS3O4214粗品罐V=ISOOL.lO00×1600SS3O4l15加硫罐V=40()LSS304116一氯化硫中間罐V=21300L.小900x2800SS3O4ll7氯化亞砜中間槽V=IS00L.由2200×4000SS3(14l18尾氣千膜器DN=9lx】.H:珀6OSS304l19原料氣預(yù)熱器DN65O.H=3725SS3【Ⅵl20導(dǎo)熱油冷卻器DN400,H=2680,S=llmSS3O4121混合預(yù)熱器'DN1100.H=2560SS3O4122分餾塔再沸器S=30m"SS304123分餾塔全凝器S=30m~SS304124精餾塔再沸器S=30m2SS3O4125精餾塔全凝器S=30m2SS3O4126循環(huán)氣覆OBY一10OSS3()4327一氫化硫物料泵O125m.H=~5m.P=3.OkWsS304l28一氯化硫進(jìn)料泵O=5m3m,H=15nkP=-I5kWSS304229粗品物料泵Q=12.5rrf'/h,H=~25rmP=3.OkWSS3O4l30粗品進(jìn)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氯化亞砜產(chǎn)品泵0=12.5m~/h.H=25m,P=30kWSS304l33行車3t碳鋼l34液氯鋼瓶電子秤l_8t16MnR435二氧化硫鋼瓶電子秤1.8tl6MnR436氯氣緩沖罐V=l0o0L16MnR237二氧化硫緩沖罐V=1000Ll6MnR257×3.5x50000不銹鋼盤臂二38氣化器SS304l根39氣化器57×3.5×50000不銹鋼盤管一根l6MnRl40氯化爺寺式.V=2000LSS304341一氯化硫儲罐臥式.V=IS000LSS304l42一氯化硫輸送泵Q=10m3/h,H--20m,P=2.2kW氟塑料l2.合成工藝參數(shù)的控制設(shè)計2.1一氯化硫合成工藝控制設(shè)計氯氣與硫磺反應(yīng)生成中間產(chǎn)品一氯化硫,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),且反應(yīng)速度快,如果通入氯氣速度控制過大,反應(yīng)熱量不能及時排出,可能引起火災(zāi)甚至爆炸事故;氯化合成反應(yīng)生產(chǎn)氯化亞砜是一個放熱過程,在較高溫度(最高溫度140oC)下進(jìn)行,反應(yīng)較激烈,如果過程失控可能引起爆炸事故,所以要求反應(yīng)設(shè)備必須具有良好的冷卻系統(tǒng),并嚴(yán)格控制氯氣的流量.氯氣加料流量同一氯化硫合成釜的壓力進(jìn)行聯(lián)鎖控制,反應(yīng)壓力采用DCS系統(tǒng)集中顯示控制,一旦釜內(nèi)超壓,氯氣進(jìn)料閥就會自動切斷,泄壓閥泄壓.夾套通循環(huán)水冷卻水,移除反應(yīng)熱,并設(shè)置超溫報警,反應(yīng)溫度采用DCS系統(tǒng)集中顯示控制釜內(nèi)下部設(shè)置篩板,氯氣進(jìn)料管深入篩板以下,片狀硫磺只能落在篩板上,氯氣通過鼓泡與硫磺接觸,并發(fā)生反應(yīng),生成的一氯化硫液體被截留在篩板下方.2.2氯化亞砜合成工藝控制設(shè)計氯氣氣體和二氧化硫氣體及一氯化硫混合進(jìn)料,原料氣先經(jīng)混合預(yù)熱再通入合成器反應(yīng),過量的未反應(yīng)原料氣與粗品氣混合在一起經(jīng)過分餾和精餾分離得到產(chǎn)品,塔頂分離的二氧化硫氣體返回混合預(yù)熱系統(tǒng)循環(huán)利用,硫酰氯精餾塔釜的一氯化硫氣體也返回混合預(yù)熱系統(tǒng)循環(huán)利用.由于產(chǎn)品氯化亞砜和中間產(chǎn)品氯化硫,遇水或潮濕都會分解放出二氧化硫,氯化氫等刺激性的氣體,所以來自氣化車間的氯氣和二氧化硫要通過干燥塔干燥.由于合成溫度較高,原料氣先混合預(yù)熱,再通入合成器反應(yīng),減輕了合成器加熱系統(tǒng)的負(fù)荷,使反應(yīng)快速進(jìn)行.本反應(yīng)的物料(氯氣,二氧化硫和一氯化硫)利用流量計和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行連鎖,按一定比例進(jìn)料,本反應(yīng)為氯化反應(yīng),重要的反應(yīng)溫度,壓力,流量進(jìn)入DCS控制系統(tǒng)經(jīng)行集中控制.合成器出來的混合氣通過分餾塔釜及分餾塔后,先行分離混合氣中的輕組分,避免了冷卻加熱的反復(fù)操作過程,既節(jié)省了能耗,同時又降低了物料分解,增加了反應(yīng)效率,降低了精餾壓力.在合成段使用分餾塔后,大大降低了輕組分的含量,然后再通過再沸器和精餾段的組合實(shí)現(xiàn)逐步進(jìn)料,逐步采出的方案,從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)精餾.本項(xiàng)目的脫氣和精餾塔頂溫度同冷凝器的循環(huán)水進(jìn)閥調(diào)節(jié)閥進(jìn)行連鎖,來控制塔內(nèi)溫度.冷凝器的循環(huán)水酸堿度值進(jìn)行報警,并與進(jìn)料閥聯(lián)鎖,防止冷凝器漏水引起大的事故.3.生產(chǎn)場所檢測,報警設(shè)施設(shè)計合成車間的反應(yīng)器和儲槽等設(shè)備的溫度,壓力進(jìn)行檢測顯示,對重要的氯化反應(yīng)參數(shù)(流量,溫度或壓力)設(shè)置DCS自動連鎖報警系統(tǒng);對生產(chǎn)場所和儲存場所設(shè)置有毒氣體濃度自動報警和火災(zāi)報警系統(tǒng),當(dāng)車間內(nèi)發(fā)生有毒氣體濃度超標(biāo)和火災(zāi)危險,在24小時有人值班室進(jìn)行集中報警,提醒相關(guān)人員作必要的檢查和處理措施.四,工藝設(shè)計的成熟性本技術(shù)先進(jìn),成品無色透明,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,基本無三廢產(chǎn)生的特點(diǎn).國外德國拜耳,瑞士朗莎公司是此法生