使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置及方法与流程

1.本发明属于副产盐酸处理技术领域，具体地说是涉及一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置及方法。


背景技术：

2.近年来随着mdi、tdi等涉氯产品的大规模扩产和氯碱行业的发展，副产盐酸产量不断上升。由于副产盐酸含有一定量的杂质，限制了副产盐酸的使用范围，不但价格低而且销售困难，而稀盐酸的销售则更加困难，制约了生产装置的正常运行。在环境污染的同时也造成了资源浪费。大量副产盐酸的消化利用问题已成为制约氯碱、聚氨酯、农药、医药化工等众多行业发展的共性难题。以氯化氢为原料的聚氯乙烯(pvc)等生产企业，又通过消耗大量氢气和氯气资源合成氯化氢以满足生产需要。利用副产盐酸解吸制取氯化氢，回用到pvc等生产装置，不但可使副产盐酸得到资源化利用，而且可以有效地降低企业生产成本，提高经济效益。
3.盐酸的沸点会随溶液组分改变而不断发生变化在一定条件下能形成恒沸溶液；所以无论稀盐酸还是浓盐酸最终都会达到恒沸状态。常压下盐酸最高共沸点为109℃，氯化氢质量分数为20.24％。常压下采用蒸馏操作只能得到质量分数为20％左右的盐酸，因此盐酸常规解吸仅适用于质量分数21％以上的盐酸。深度解吸工艺是常规盐酸解吸工艺的改进能够完全处理盐酸。常见深度解吸工艺有氯化钙法、压差法等。
4.氯化钙法以氯化钙为破沸剂抑制水分压从而打破盐酸溶液共沸，进而使氯化氢最大化解吸。其本质是加盐萃取，由一台加盐萃取汽提塔和一台水闪蒸塔组合而成，盐酸中含有硫酸根、或含有大分子有机物均会导致运行困难；由于二台塔均需要加热蒸发，所以蒸汽消耗高，而且氯化钙易结晶，设备易结垢对设备和操作要求较为严格。
5.压差法是利用恒沸盐酸组成随压力而变化，相对于h2o和hcl，恒沸盐酸始终是高沸点组分的特点，从而达到使h2o和hcl分离的目的。高压下共沸酸中氯化氢质量分数为18％～19％。真空状态下共沸酸中氯化氢质量分数为22％～24％。
6.压差法与氯化钙法为常用盐酸深度解吸工艺，压差法溶液不须破沸剂不会结晶和冻管，不必频繁清洗，具有明显的操作优势和成本优势。
7.随着对工业生产排放要求越来越高，化学工业正处于转型升级的重要阶段，副产盐酸的循环利用成为我国化学工业发展的重要部分。


技术实现要素：

8.为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种能耗低、成本低、适应性及稳定性好的使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置及方法。
9.本发明采用的技术方案为：
10.一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置，所述盐酸解析装置包括汽提部分、提馏部分、混合部分和除雾部分，所述汽提部分、混合部分与提馏部分相连通，提馏部分、混合部
分与除雾部分相连通，所述混合部分分别与硫酸输送管、盐酸输送管相连通，所述除雾部分与氯化氢输出管相连通；
11.所述汽提部分用于底部产生汽提气体；
12.所述提馏部分用于将盐酸和硫酸的混合物与底部产生的气体进行接触，将液相中的氯化氢汽提进入气相，将气相中水分吸收至液相中；
13.所述混合部分用于将盐酸和硫酸进行混合，混合过程中有部分氯化氢被直接汽化进入气相；
14.所述除雾部分用于将液相中的汽提出的氯化氢气体进行除雾，防止硫酸雾夹带至后续工段。
15.作为优选，所述汽提部分、提馏部分、混合部分和除雾部分由下而上顺次设置在解析塔内，解析塔塔顶设有通口，所述通口与氯化氢输出管相连通。
16.作为优选，所述汽提部分与再沸器相连通，所述再沸器设置在解析塔的底部外侧或内置于解析塔底部。可以采用外置式加热或内置式加热。
17.作为优选，所述解析塔底部与蒸汽或其他惰性气体输送管相连通。可以使用蒸汽或其他惰性气体直接加热。
18.作为优选，所述汽提部分、提馏部分、除雾部分由下而上顺次设置在解析塔内，所述混合部分设置在解析塔外，混合部分与提馏部分、除雾部分相连通，解析塔塔顶设有通口，所述通口与氯化氢输出管相连通。
19.作为优选，所述汽提部分、提馏部分、除雾部分由下而上顺次设置在解析塔内，所述混合部分设置在解析塔外，混合部分与提馏部分、氯化氢输出管相连通，解析塔塔顶设有通口，所述通口与氯化氢输出管相连通。
20.作为优选，所述汽提部分、提馏部分由下而上顺次设置在解析塔内，所述混合部分、除雾部分设置在解析塔外，所述混合部分与提馏部分、除雾部分相连通，解析塔塔顶设有通口，所述通口与除雾部分相连通。
21.作为优选，所述混合部分包括塔内混合段和塔外混合段，所述汽提部分、提馏部分、塔内混合段由下而上顺次设置在解析塔内，所述塔外混合段、除雾部分设置在解析塔外，所述塔内混合段通过塔外混合段与除雾部分相连通，所述塔内混合段与盐酸输送管相连通，塔外混合段与硫酸输送管相连通，解析塔塔顶设有通口，所述通口与塔外混合段相连通；所述外混合段、除雾部分设置在同一个吸收塔内或不设置在同一个吸收塔内。
22.本发明还提供了一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析方法，采用上述装置，具体为：盐酸和硫酸在混合部分混合后进入提馏部分的填料层内，与底部汽提部分上升的氯化氢和水蒸汽混合物换热接触，液相中的氯化氢的被上升的气相汽提出液相，气相中的水分被液相吸收；经过提馏部分填料层的汽提吸收，液相中的氯化氢被全部汽提出，而气相中的水分绝大部分被液相吸收，液相中汽提出的氯化氢气体经除雾部分进行除雾后送至后续工段。
23.作为优选，加入硫酸的质量浓度范围为45％～98％；所述汽提部分、提馏部分由下而上顺次设置在解析塔内，盐酸与硫酸在解析塔内或解析塔外混合；盐酸进料设置为单股进料或多股进料，硫酸进料设置为单股进料或多股进料；提馏部分的填料层设置为单层或多层；解析塔的加热采用外置式加热、内置式加热、直接蒸汽加热中的任一种。
24.本发明的有益效果在于：
25.(1)本发明可以有多种组合，使用灵活性更大，更能满足人们的不同需求；
26.(2)本发明在使用时，在汽提出氯化氢过程中，气相中的大部分水分被吸收入液相，塔顶氯化氢带出的水分较低，减少了后续氯化氢冷却产生的盐酸，较采用其他破沸剂或生产工艺的解析塔器，能源消耗有效降低；以20％的恒沸盐酸为例，吨氯化氢蒸汽消耗比氯化钙法降低30％，比压差法(变压精馏法)降低50％以上；
27.(3)本发明在使用时，因氯化氢在硫酸中的溶解度极低，可有效大幅度降低解析废水的环境治理成本；本发明解析后废水中的氯化氢含量不大于0.3％；比氯化钙法解析废水的氯化氢含量降低50％以上；
28.(4)与氯化钙法相比，硫酸不会在操作过程中结晶，本发明装置适应性和稳定性都优于氯化钙法。
附图说明
29.图1是本发明实施例1的一种结构示意图；
30.图2是本发明实施例1的另一种结构示意图；
31.图3是本发明外置再沸器的结构示意图；
32.图4是本发明内置再沸器的结构示意图；
33.图5是本发明通过蒸汽或其他惰性气体进行汽提的结构示意图；
34.图6是本发明实施例2的结构示意图；
35.图7是本发明实施例3的结构示意图；
36.图8是本发明实施例4的结构示意图；
37.图9是本发明实施例5的结构示意图；
38.图10是本发明实施例5中塔外混合段、除雾部分设置在同一个吸收塔内的结构示意图；
39.图示说明：汽提部分1、提馏部分2、混合部分3、除雾部分4、硫酸输送管5、盐酸输送管6、氯化氢输出管7、通口8、解析塔9、再沸器10、蒸汽或其他惰性气体输送管11。
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
41.实施例1
42.参照图1，图2，一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置，所述盐酸解析装置包括相互连通的汽提部分1、提馏部分2、混合部分3和除雾部分4，所述混合部分3分别与硫酸输送管5、盐酸输送管6相连通，所述除雾部分4与氯化氢输出管7相连通；具体的，所述汽提部分1、提馏部分2、混合部分3和除雾部分4由下而上顺次设置在解析塔9内，解析塔塔顶设有通口8，所述通口8与氯化氢输出管7相连通。
43.进解析塔的盐酸与硫酸在解析塔内的混合部分混合，分别可通过解析塔不同的填料层入口加入，盐酸进口可设置在硫酸的进口的上部，也可设置在硫酸进口的下部；盐酸进料可设置为单股进料或多股进料，硫酸进料可设置为单股进料或多股进料，解析塔内的填料层可以设置为单层，也可以设置二层以上。
44.汽提部分(汽提气体发生段)
45.底部产生水蒸气气体，做为液相的汽提产生剂；
46.提馏部分
47.盐酸和硫酸的混合物与塔底产生的气体进行接触，将液相中的氯化氢汽提进入气相，将气相中水分吸收至液相中；
48.混合部分
49.盐酸和硫酸在此段进行混合，混合过程中有部分氯化氢被直接汽化进入气相；
50.除雾部分
51.将液相中的汽提出的氯化氢气体进行除雾，防止硫酸雾夹带至后续工段。
52.参照图3，所述汽提部分1与再沸器10相连通，所述再沸器10设置在解析塔9的底部外侧。
53.参照图4，所述再沸器10也可以内置于解析塔9底部。
54.参照图5，所述解析塔9底部也可以与蒸汽或其他惰性气体输送管11相连通。
55.本发明解析塔底部产生的水蒸气可通过再沸器方式加热产生蒸汽，也可通过在塔底直接通入蒸汽或其他惰性气体的方式进行对液相的汽提。
56.上述装置用于盐酸解析的方法，具体为：
57.45％～98％硫酸和盐酸进入解析塔内部，盐酸和硫酸在混合部分混合后进入提馏部分的填料层内，与底部汽提部分上升的氯化氢和水蒸汽混合物换热接触，液相中的氯化氢的被上升的气相汽提出液相，气相中的水分被液相吸收；氯化氢在汽提过程中需要吸收热量，而硫酸在吸收水分中产生热量，可有效的将水分和氯化氢进入不同的相层，并在汽提过程中保证了热量的平衡；经过提馏部分填料层的汽提吸收，液相中的氯化氢被全部汽提出，而气相中的水分绝大部分被液相吸收，到底部后硫酸浓度被降低，因氯化氢在硫酸中的溶解度较低，氯化氢被基本汽提出硫酸；液相中汽提出的氯化氢气体经除雾部分进行除雾后送至后续工段。
58.实施例2
59.参照图6，一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置，所述盐酸解析装置包括相互连通的汽提部分1、提馏部分2、混合部分3和除雾部分4，所述混合部分3分别与硫酸输送管5、盐酸输送管6相连通，所述除雾部分4与氯化氢输出管7相连通；具体的，所述汽提部分1、提馏部分2、除雾部分4由下而上顺次设置在解析塔9内，所述混合部分3设置在解析塔9外，混合部分3与提馏部分2、除雾部分4相连通，解析塔塔顶设有通口8，所述通口8与氯化氢输出管7相连通。
60.本发明混合部分可设置在解析塔外，通过盐酸硫酸混合后进入解析塔内再进行汽提处理。
61.实施例3
62.参照图7，一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置，所述盐酸解析装置包括相互连通的汽提部分1、提馏部分2、混合部分3和除雾部分4，所述混合部分3分别与硫酸输送管5、盐酸输送管6相连通，所述除雾部分4与氯化氢输出管7相连通；具体的，所述汽提部分1、提馏部分2、除雾部分4由下而上顺次设置在解析塔内，所述混合部分3设置在解析塔9外，混合部分3与提馏部分2、氯化氢输出管7相连通，解析塔9塔顶设有通口8，所述通口8与氯化氢输
出管7相连通。
63.实施例4
64.参照图8，一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置，所述盐酸解析装置包括相互连通的汽提部分1、提馏部分2、混合部分3和除雾部分4，所述混合部分3分别与硫酸输送管5、盐酸输送管6相连通，所述除雾部分4与氯化氢输出管7相连通；具体的，所述汽提部分1、提馏部分2由下而上顺次设置在解析塔9内，所述混合部分3、除雾部分4设置在解析塔9外，所述混合部分3与提馏部分2、除雾部分4相连通，解析塔塔顶设有通口8，所述通口8与除雾部分4相连通。
65.本发明除雾部分也可以设置在解析塔外，并回流至解析塔。
66.实施例5
67.参照图9，一种使用硫酸为萃取剂的盐酸解析装置，所述盐酸解析装置包括相互连通的汽提部分1、提馏部分2、混合部分和除雾部分4，所述混合部分分别与硫酸输送管5、盐酸输送管6相连通，所述除雾部分4与氯化氢输出管7相连通；具体的，所述混合部分包括塔内混合段3
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1和塔外混合段3
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2，所述汽提部分1、提馏部分2、塔内混合段3
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1由下而上顺次设置在解析塔9内，所述塔外混合段3
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2、除雾部分4设置在解析塔9外，所述塔内混合段3
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1通过塔外混合段3
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2与除雾部分4相连通，所述塔内混合段3
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1与盐酸输送管6相连通，塔外混合段3
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2与硫酸输送管5相连通，解析塔塔顶设有通口8，所述通口8与塔外混合段3
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2相连通。
68.所述塔外混合段3
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2、除雾部分4可以分开设置，也可以设置在同一个吸收塔内，如图10所示。
69.应当指出的是，上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。