专利名称：纯氧常压合成液体三氧化硫新工艺的制作方法
技术领域：
本发明属无机化学非金属元素及其化合物技术领域，具体涉及硫及其化合物中三氧化硫的制备方法。
近年来，国内、外有机合成产品的硫化剂开始应用气、液态三氧化硫，因此液体三氧化硫工业化生产被广泛重视。液体三氧化硫因在常压下气相分压很高，故普通硫酸厂工艺用含SO37～10％(体积，以下体积均指摩尔百分比)的气体制液体三氧化硫是不可能的。
目前，国内工业生产，都以硫酸厂20～25％游离三氧化硫的发烟酸为原料，将其在蒸发釜中加热至110～130℃，使发烟酸中SO3蒸发，再冷却制成液体三氧化硫。该法的缺点是在蒸发釜内的残酸SO3不能低于15～16％，否则设备腐蚀难以解决，因此，该法必有大量残酸返回硫酸厂。另外由于采用高温蒸发工艺仍存在高温强酸的腐蚀问题，使安全生产受到威胁。
国外80年代末期，德国专利(DT2617893A1)“制造液体三氧化硫的方法”文献报导了加压纯氧法，此工艺是纯氧燃硫生产二氧化硫，再与氧在钒催化剂作用下生成高浓度三氧化硫，经冷却后制得纯液体三氧化硫。未反应的气体由压缩机升压后至焚硫炉循环。此生产方法可使生产液体三氧化硫成为独立生产装置，无需依托硫酸厂，但此工艺的缺点是设备和装置需承受压力，设备造价高，安全设施要求严格。另外，循环压缩机轴向密封泄漏较难解决，故该专利技术在国内推广应用困难较大。
本发明的目的即是针对上述缺点而设计的，能立足国内现有设备材质和制造工艺水平，生产规模可以灵活多变的纯氧常压合成液体三氧化硫新工艺。
本发明的技术方案主要如下含氧量≥99.5％(体积)的氧气和纯SO2气体，在常温、小于0.03MPa压力下经管线输入循环系统，与系统的循环气混合后，经循环风机升压，进入换热器，与经转化器反应后的热气体热交换，达到催化剂活性反应温度，经管线进入转化器，在多层钒催化剂接触下产生如下反应 出转化器反应气体，经管线进入换热器与未反应的气体换热使其达到触媒的活性反应温度，然后经管线进入冷凝器，被水或空气冷却，这时气体中SO3被冷凝成液体存于贮罐中，而未被冷凝的SO3气体和未反应的氧和二氧化硫气体，经管线进入循环风机升压后，再经管线循环回到系统，继续参加反应，由于在补充O2和SO2的同时有微量的N2气进入系统，需经管线入尾气回收装置，回收SO2、SO3后惰性气排空。
本发明的主要技术指标范围如下A、气体组份(体积)a1补充混合气SO30SO255～75O225～45N2微量a2转化器进气SO330～40SO215～25O215～25N210～20
a3循环气SO3≥40SO210～20O215～25N210～25B、系统压力(MPa)b1循环风机进口 ≤0.01b2循环风机出口 ≤0.03C、温度(℃)c1转化器进口≥430c3转化器出口≤600c3冷却温度 30～32所得液体SO3产品质量如下1、SO3(重量百分比) ≥98％2、溶解的SO2、O2、N2(重量百分比)≤2％下面结合
图1对本发明实施例加以详细描述图1为本发明的工艺方框示意图。
来自空气分离技术的≥99.5％(体积)的氧气1和纯氧燃硫来的纯SO2气体2(或经蒸发液体SO2后的纯SO2气体)，在常温、0.005MPa压力下经管线3输入循环系统11，与系统的循环气11混合后，经循环风机12升压后经管线13进入换热器4，与经转化器7反应后的热气体热交换，达到催化剂活性反应温度经管线6进入转化器7，在多层钒催化剂接触下产生如下反应 出转化器7反应气体温度590℃，经管线8进入换热器4与未反应的气体换热，使其达到触媒的活性反应温度，而本身降至150℃经管线9进入冷凝器10，被水或空气冷至31℃，这时气体中SO3被冷凝成液体经管线5存于贮罐15中，而未被冷凝的SO3和未反应的氧和二氧化硫气体经管线11进入循环风机12升压后，经管线13循环回到系统继续反应，由于在补充O2和SO2的同时有0.2％(体积)的N2气进入系统，需经管线14，排入尾气回收装置16，回收SO2、SO3后惰性气体排空，图中17为酸泵。本实施例在下列条件下完成A、气体组分(体积)a1补充混合气SO30SO265O233N20.2
a2转化器进气SO334SO224O223N219a3循环气SO342SO214O221N223B、系统压力(MPa)b1循环风机进 0.005b2循环风机出 0.025C、温度(℃)c1转化器进口 410c2转化器出口 590c3冷却温度 31所得液体SO3产品质量如下1、SO3(重量百分比)≥98％2、溶解的SO2、O2、N2(重量百分比)≤2％本发明由于常温、压力低，能立足于国内现有设备、材质和制造水平，一般碳钢设备即可使用，循环风机国内可以制造，可解决轴向密封问题。生产规模可以灵活多变，无须依托硫酸厂，可因地制宜建厂，节省大量投资，产品便于贮运，成本与发烟酸蒸发法相当。因原料为液体二氧化硫和纯氧，故原料不含有水份和硫酸杂质，因此在生产中和产品贮运中稳定，不会因含水及硫酸杂质而发生SO3聚合变型，生成难熔的三氧化硫结晶，因此在贮运中不需加防聚合稳定剂。与加压氧化法比较，因本发明是在常压下生产，分压低，故液体SO3中溶解的SO2低，不需再蒸馏将SO2除去，即可得到较纯的液体SO3。与发烟酸蒸发法相比，可避免设备腐蚀严重、安全生产受到威胁、残酸处理不便等弊端，宜推广使用。
权利要求
1.一种纯氧常压合成液体三氧化硫新工艺，其特征是含氧量(体积，以下体积均指摩尔百分比)≥99.5％的氧气和纯二氧化硫气体，在常温、小于0.03MPa压力下，经管线输入循环系统与系统的循环气混合后，经循环风机升压，进入换热器，与经转化器反应后的热气体热交换，达到催化剂活性反应温度，经管线进入转化器，在多层钒催化剂作用下产生如下反应 出转化器反应气体，经管线进入换热器与未反应的气体换热使其达到触媒的活性反应温度，然后经管线进入冷凝器，被水或空气冷却，气体中SO3被冷凝成液体，存于贮罐中，而未被冷凝的三氧化硫气体和来反应的氧和二氧化硫气体，经管线进入循环风机升压后，再经管线循环回到系统，继续参加反应，在补充氧气和二氧化硫气体的同时有微量氮气进入系统，需经管线排入尾气回收装置，回收二氧化硫、三氧化硫后将惰性气体排空，上述工艺在下列条件下完成A、气体组分(体积)a1补充混合气SO30SO255～75O225～45N2微量a2转化器进气SO330～40SO215～25O215～25N210～20a3循环气SO3≥40SO210～20O215～25N210～25B、系统压力(MPa)b1循环风机进口 ≤0.01b2循环风机出口 ≤0.03C、温度(℃)c1转化器进口≥430c2转化器出口≤600c3冷却温度 30～322、根据权利要求1所述的新工艺，其特征是工艺指标如下A、气体组分(体积)a1补充混合气SO30SO265O233N20.2a2转化器进气SO334SO224O223N219a3循环气SO342SO214O221N223B、系统压力(MPa)b1循环风机进口 0.005b2循环风机出口 0.025C、温度(℃)c1转化器进口 410c2转化器出口 590c3冷却温度 3全文摘要
一种纯氧常压合成液体三氧化硫新工艺，属无机化学非金属元素及其化合物技术领域，具体涉及硫及其化合物中液体三氧化硫的制备方法。其特征是纯氧、纯二氧化硫常温，压力小于0.03MPa下，循环反应制备液体三氧化硫。本发明常温、压力低，故设备要求不高，造价低，可因地制宜，无需依托硫酸厂，产品纯度高，贮运无需加防聚合稳定剂，适合我国国情，宜推广使用。
文档编号C01B17/76GK1134396SQ9511096
公开日1996年10月30日 申请日期1995年3月9日 优先权日1995年3月9日
发明者赵儒壁, 尚树德, 蔡崇吉, 潘保宁 申请人:南京天利应用化工技术研究所