间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统及工艺的制作方法

本发明属于尾气处理技术领域，具体的涉及一种间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统及工艺。

背景技术：

目前我国生产企业主要采用氯化亚砜法或光气法进行生产酰氯，生产中反应产生的尾气主要含有氯化氢和二氧化硫，国内主要以水吸收、压缩冷凝、碱吸收的方式对尾气进行吸收处理。该方法存在：(1)副产品杂质含量高，再利用困难；(2)能耗高，产出副产品难于销售长期积压；(3)对水和液碱消耗量较大，造成资源浪费。

现有的氯磺酸生产工艺设备繁杂，前期原料预处理程度要求高，氯磺酸生产设备存在易腐蚀、损坏、更换、检修频繁的缺点；生产尾气处理困难，能耗高，资源浪费严重，易生成环境污染问题。

随着国内芳纶技术的发展，芳纶原料生产规模不断扩大，亟需一种对生产尾气的合理处理方法，提高尾气吸收副产的价值和在利用率。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统及工艺。该工艺不但减少了废气的排放，实现了高纯度二氧化硫的循环利用，而且进一步提高了尾气中氯化氢的产品附加值。

本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统，包括尾气预处理系统、氯磺酸生产系统和二氧化硫处理回收系统；尾气预处理系统包括吸收塔、尾气冷凝器和捕雾器；氯磺酸生产系统包括液体so3进料管线、一级反应塔、二级反应塔、氯磺酸产品冷凝器和氯磺酸成品储罐；二氧化硫处理回收系统包括so3转换釜和so2储罐；尾气预处理系统中的捕雾器通过管路与氯磺酸生产系统中的一级反应塔和二级反应塔连接；氯磺酸生产系统中的二级反应塔通过管路与二氧化硫处理回收系统中的so3转换釜连接。

其中：

尾气预处理系统还包括氯化亚砜进料管线和间/对苯二甲酰氯尾气进料管线；吸收塔下部与间/对苯二甲酰氯尾气进料管线连接，吸收塔上部与氯化亚砜进料管线连接，吸收塔顶部通过管路与尾气冷凝器和捕雾器依次连接；捕雾器通过管路分为两路分别与一级反应塔的下部和二级反应塔的下部连接。

氯磺酸生产系统还包括循环冷凝器、一级冷凝器、一级循环泵、二级冷凝器和二级循环泵；一级反应塔上部与液体so3进料管线连接，一级反应塔顶部与循环冷凝器连接，一级反应塔下部通过管路与一级循环泵和一级冷凝器依次连接，一级冷凝器通过管路与循环冷凝器出口管路汇合后与一级反应塔上部连接，一级反应塔底部通过管路与二级反应塔上部连接；二级反应塔底部通过管路与氯磺酸产品冷凝器和氯磺酸成品储罐依次连接，二级反应塔下部通过管路与二级循环泵和二级冷凝器依次连接，二级冷凝器出口管线通过管路与一级反应塔底部出口管线汇合后与二级反应塔上部连接。

二氧化硫处理回收系统还包括压缩机和冷凝器；二级反应塔顶部通过管路与so3转换釜、压缩机、冷凝器和so2储罐依次连接。

尾气冷凝器出口温度≤35℃。

一级反应塔通有循环冷凝水的降温夹套，保持一级反应塔内温度在40～65℃。

循环冷凝器出口温度在25～35℃。

一级冷凝器出口温度保持在30～55℃。

二级反应塔通有循环冷凝水的降温夹套，二级反应塔保持塔内温度在50～80℃。

二级冷凝器为两级冷凝器串联，二级冷凝器出口温度保持在40～65℃。

本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统中各设备的作用如下：吸收塔：通过氯化亚砜的喷淋完成对间/对苯二甲酰氯尾气中所含酰氯的吸收溶解。尾气冷凝器：将吸收塔中带出的部分氯化亚砜进行冷凝液化消除。捕雾器：对尾气冷凝器带出的氯化亚砜进行捕雾消除。一级反应塔和二级反应塔：通过控制合理温度和循环冷凝器冷凝液的喷淋，促进三氧化硫和氯化氢的彻底反应。氯磺酸产品冷凝器：冷凝反应塔反应生成的氯磺酸。氯磺酸成品储罐：储存液态氯磺酸成品。so3转换釜：使未反应的三氧化硫配硫反应成二氧化硫。压缩机：压缩液化二氧化硫。冷凝器：冷凝被压缩的二氧化硫。so2储罐：储存冷凝液化后的二氧化硫。

本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺，具体包括以下步骤：

(1)间/对苯二甲酰氯尾气在吸收塔内被氯化亚砜吸收液吸收后，通过捕雾器分为两路，分别进入一级反应塔和二级反应塔与液体so3进行反应；经过一、二级反应制备生成的氯磺酸由二级反应塔底部进入氯磺酸产品冷凝器冷凝后，进入氯磺酸成品储罐储存；

(2)间/对苯二甲酰氯尾气中未反应的so2和气化的液体so3经二级反应塔顶部进入so3转换釜制备so2，经压缩机压缩和冷凝器冷凝后进入so2储罐，回收液体so2。

其中：

气相在so3转换釜内停留时间不小于3s。

so3转换釜是配硫反应釜或者硫酸吸收釜中的一种。

so3转换釜中加液硫或者是98％高浓度硫酸。

本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺在生产系统中的具体处理过程如下：

尾气预处理中，间/对苯二甲酰氯尾气依次经过吸收塔、尾气冷凝器和捕雾器；间/对苯二甲酰氯尾气从吸收塔下部一侧进入吸收塔，氯化亚砜吸收剂由氯化亚砜进料管线进入吸收塔上部，氯化亚砜吸收剂与间/对苯二甲酰氯尾气逆行；氯化亚砜吸收剂对间/对苯二甲酰氯尾气中的酰氯杂质进行吸收，间/对苯二甲酰氯尾气中的so2、hcl和氯化亚砜经尾气冷凝器冷凝后，so2和hcl气体经过捕雾器进入一级反应塔和二级反应塔。

尾气冷凝器出口温度≤35℃。

由液体so3进料管线输送进入一级反应塔和二级反应塔内的液体so3过量，保证在一级反应塔和二级反应塔内，液体so3和hcl气体充分完全的反应，制备氯磺酸。

尾气预处理完毕后，从捕雾器出来的气相分为两股，分别进入一级反应塔和二级反应塔的底部，液体so3由液体so3进料管线进入一级反应塔的上部，在一级反应塔内，气相中的的hcl和液体so3反应制备氯磺酸；由于液体so3的沸点低，容易气化，气化的液体so3由一级反应塔顶部进入循环冷凝器冷凝后再返回一级反应塔；一级反应塔塔底反应液(氯磺酸及液体so3)经一级循环泵循环、一级冷凝器冷凝后返回一级反应塔的上部，进行循环喷淋反应，一级冷凝器出口温度控制在30～55℃。

一级反应塔塔体通入循环冷水，保持塔内温度在40～65℃。

循环冷凝器出口温度不应高于35℃，不应低于25℃。

一级反应塔底部混合液由塔底压入二级反应塔，由二级反应塔上部一侧进入。

二级反应塔下部一侧入口，通入间/对苯二甲酰氯尾气，进入二级反应塔内的间/对苯二甲酰氯尾气与一级反应塔底部出料进行反应，制备氯磺酸，二级反应塔塔底液相(氯磺酸和液体so3)经二级循环泵循环、二级冷凝器冷凝后打入二级反应塔的上部，进行循环喷淋。

二级冷凝器出口温度在40～65℃。

二级反应塔塔体通入循环冷凝水，进行冷却，保持塔内温度在50～80℃，反应后液相从二级反应塔底部出来，进入氯磺酸产品冷凝器，冷凝后打入氯磺酸成品储罐。

二级反应塔顶部气相采出，经过so3转换釜反应后，经过so3转换釜的气相停留时间不小于3s，经压缩机压缩，冷凝器冷凝，打入so2储罐。

以质量分数计，间/对苯二甲酰氯尾气由以下成分组成：so263.5％，hcl36％，酰氯0.5％。

液体so3过量。液体so3与间/对苯二甲酰氯尾气的体积比是1:1500。

一级反应塔塔顶出口气压为1～3kpa；二级反应塔塔顶出口气压为2～5kpa。

间/对苯二甲酰氯尾气在一级反应塔和二级反应塔的停留时间≥10s。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺，方法简单，充分利用了间/对苯二甲酰氯生产中产生的尾气，提高了副产品附加值，解决副产品积压问题；进一步改进了原有氯磺酸生产工艺，使氯磺酸产品纯度在99％以上，二氧化硫回收纯度在99.6％以上。

(2)本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统，设计合理，安全性高，操作简单；合理利用间/对苯二甲酰氯尾气，产品能耗低，成品纯度高；二氧化硫回收纯度高、质量好、回收完全；整个系统无废气产生，环境友好，减少了环境风险，极大减少了间/对苯二甲酰氯尾气。

附图说明

图1是间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统图。

图中：1、氯化亚砜进料管线；2、间/对苯二甲酰氯尾气进料管线；3、吸收塔；4、尾气冷凝器；5、捕雾器；6、一级反应塔；7、二级反应塔；8、液体so3进料管线；9、循环冷凝器；10、一级冷凝器；11、一级循环泵；12、二级冷凝器；13、二级循环泵；14、氯磺酸产品冷凝器；15、氯磺酸成品储罐；16、so3转换釜；17、压缩机；18、冷凝器；19、so2储罐。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例1所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的系统，参考附图1，包括尾气预处理系统、氯磺酸生产系统和二氧化硫处理回收系统。尾气预处理系统中，吸收塔3顶部气相出口与尾气冷凝器4下部相连，走尾气冷凝器4管程，尾气冷凝器4的管程出口与捕雾器5入口相连，捕雾器5出口后分为两路。

从捕雾器5出来后分为两路，一路从一级反应塔6下部一侧进入一级反应塔6，在一级反应塔6中，与上部进入一级反应塔6的液体三氧化硫反应，反应气相经循环冷凝器9冷凝后，回流一级反应塔6，一级反应塔6塔底反应液用一级循环泵11，经过一级冷凝器10冷凝后，打入一级反应塔6上部，并入冷凝液相回流管。

从捕雾器5出来后，另外一路从二级反应塔7下部一侧进入二级反应塔7，与从二级反应塔7上部一侧进入的一级反应塔6底部出料进行反应，二级反应塔7塔底液相，用二级循环泵13经过二级冷凝器12冷凝后打循环，并入二级反应塔7上部进料管。二级反应塔7塔底液相压入氯磺酸产品冷凝器14冷凝，冷凝后打入氯磺酸成品储罐15；二级反应塔7塔顶气相采出，经so3转换釜16反应，经压缩机17压缩、冷凝器18冷凝打入so2储罐19。

一种间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺，包括以下步骤：

(1)从间/对苯二甲酰氯反应系统出来的尾气，经过吸收塔3氯化亚砜喷淋吸收，出来的气相经过尾气冷凝器4，尾气冷凝器4出口温度应32±3℃。

(2)捕雾器5出来的气相分为两路，一路进入一级反应塔6与液体三氧化硫反应，一级反应塔6塔体通循环冷凝水，保持塔内温度在47±7℃，并用一级循环泵11经一级冷凝器10打循环，一级反应塔6塔顶气相采出经循环冷凝器9冷凝，循环冷凝器9出口温度在30±5℃，然后回流一级反应塔6塔釜。

(3)捕雾器5出来的另一路气相进入二级反应塔7，与一级反应塔6压入的液相逆向接触反应，二级反应塔7塔体通循环冷水，保持二级反应塔7塔内温度在65±5℃，并保持二级循环泵13经过二级冷凝器12冷凝后循环打入二级反应塔7上部，二级反应塔7塔底液相采出经氯磺酸产品冷凝器14冷凝，打入氯磺酸成品储罐15，二级反应塔7塔顶气相采出经so3转换釜16与液硫反应，除去多余三氧化硫(且停留时间不小于3s)，经压缩、冷凝后，打入so2储罐19。

so3转换釜16为配硫反应釜。

以质量分数计，间/对苯二甲酰氯尾气由以下成分组成：so263.5％，hcl36％，酰氯0.5％。

液体so3过量。液体so3与间/对苯二甲酰氯尾气的体积比是1:1500。

一级反应塔6塔顶出口气压为1～2kpa；二级反应塔7塔顶出口气压为2～5kpa。

间/对苯二甲酰氯尾气在一级反应塔6和二级反应塔7的停留时间≥11s。

经检验此方法生产的氯磺酸纯度为99.3％，回收液体二氧化硫纯度为99.7％。

实施例2

本实施例2与实施例1相比，不同点只在于一级反应塔6塔内温度保持在45±5℃，一级冷凝器10出口温度保持在35±5℃，二级反应塔7温度保持在58±8℃，二级冷凝器12出口温度保持在55±10℃，so3转换釜16为硫酸吸收罐，内加入含量为98％的浓硫酸。

以质量分数计，间/对苯二甲酰氯尾气由以下成分组成：so263.5％，hcl36％，酰氯0.5％。

液体so3过量。液体so3与间/对苯二甲酰氯尾气的体积比是1:1500。

一级反应塔塔顶出口气压为1～2kpa；二级反应塔塔顶出口气压为2～4kpa。

间/对苯二甲酰氯尾气在一级反应塔和二级反应塔的停留时间≥10s。

经检验此方法生产的氯磺酸纯度为99.1％，回收液体二氧化硫纯度为99.8％。

实施例3

本实施例3与实施例1相比，不同点只在于一级反应塔6塔内温度保持在55±5℃，一级冷凝器10出口温度保持在35±5℃，二级反应塔7温度保持在75±5℃，二级冷凝器12出口温度保持在55±10℃，so3转换釜16为硫酸吸收罐，内加入含量为98％的浓硫酸。

以质量分数计，间/对苯二甲酰氯尾气由以下成分组成：so263.5％，hcl36％，酰氯0.5％。

液体so3过量。液体so3与间/对苯二甲酰氯尾气的体积比是1:1500。

一级反应塔塔顶出口气压为1～2kpa；二级反应塔塔顶出口气压为2～4kpa。

间/对苯二甲酰氯尾气在一级反应塔和二级反应塔的停留时间≥10s。

经检验此方法生产的氯磺酸纯度为99.1％，回收液体二氧化硫纯度为99.6％。