间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的设备及其工艺的制作方法

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设备及其工艺。

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，目前国内主要以水吸收、压缩冷凝、碱吸收的方式对尾气进行吸收处理。该方法存在以下问题：(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；(3)对水和液碱消耗量较大，造成资源浪费。

现有氯磺酸生产工艺设备繁杂，前期原料预处理程度要求高，氯磺酸生产设备易腐蚀、损坏，更换、检修频繁；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，提高尾气吸收副产品的价值和在利用率。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺。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，而且更进一步提高了尾气中氯化氢的产品附加值。本发明还提供了一种操作简单的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的设备。

本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的设备，包括尾气预处理装置和氯磺酸生产装置，尾气预处理装置包括吸收塔、尾气冷凝器和捕雾器；氯磺酸生产装置包括一级反应塔、二级反应塔和稀so3气体进料管线；尾气预处理装置中的捕雾器通过管路分为两路，分别与氯磺酸生产装置中的一级反应塔和二级反应塔连接。

其中：

尾气预处理装置还包括间/对苯二甲酰氯尾气进料管线和氯化亚砜进料管线；间/对苯二甲酰氯尾气进料管线与吸收塔下部一侧连接，氯化亚砜进料管线与吸收塔上部一侧连接，吸收塔顶部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，分别与一级反应塔和二级反应塔的下部一侧连接。

氯磺酸生产装置还包括一级循环泵、一级循环冷凝器、二级循环泵、二级循环冷凝器、产品冷凝器、气液分离器和成品储罐；产品冷凝器包括产品一级冷凝器、产品二级冷凝器和产品三级冷凝器；气液分离器包括第一气液分离器、第二气液分离器和第三气液分离器。

一级反应塔下部另一侧通过管路与一级循环泵和一级循环冷凝器依次连接，一级循环冷凝器通过管路与一级反应塔上部一侧连接，一级反应塔顶部通过管路与二级反应塔下部一侧连接，二级反应塔下部另一侧通过管路与二级循环泵和二级循环冷凝器依次连接，二级循环冷凝器通过管路与二级反应塔上部一侧连接，二级反应塔顶部通过管路与产品一级冷凝器连接，产品一级冷凝器通过管路与第一气液分离器连接，第一气液分离器气相出口通过管路与产品二级冷凝器连接，第一气液分离器液相出口通过管路与成品输送管路连接，产品二级冷凝器通过管路与第二气液分离器连接，第二气液分离器气相出口通过管路与产品三级冷凝器连接，第二气液分离器液相出口通过管路与成品输送管路连接，产品三级冷凝器通过管路与第三气液分离器连接，第三气液分离器通过管路与成品输送管路连接，成品输送管路与成品储罐顶部连接，产品三级冷凝器上部通过转化工段输送管路与二氧化硫生产车间的转化工段连接。

尾气冷凝器出口温度≤35℃。

一级反应塔和二级反应塔均通有导热油的升温夹套。

一级反应塔温度控制在150～185℃，一级反应塔塔内压力在≤20kpa。

二级反应塔温度控制在165～200℃，二级反应塔塔内压力在15～30kpa。

产品一级冷凝器出口温度≤130℃，产品二级冷凝器出口温度≤90℃，产品三级冷凝器出口温度≤50℃。

成品储罐加装呼吸阀，并连通一个冷凝器，冷凝器出口温度≤35℃。

本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的整套设备中各个设备的作用如下：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、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。产品一、二、三级冷凝器：冷凝液化反应塔反应生成的氯磺酸。第一、二、三级气液分离器：将冷凝下来的氯磺酸和不凝气分离。成品储罐：储存液态氯磺酸成品。转化工段输送管路：将不凝气送至二氧化硫生产车间的转化工段。

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稀so3气体进行反应；经过一、二级反应制备生成的氯磺酸和气相不凝气由二级反应塔顶部进入冷凝和气液分离器工序，经过三级产品冷凝器逐步冷凝、三级气液分离器分离后，氯磺酸液相进入成品储罐储存；

(2)未被冷凝下来的气相通过转化工段输送管路送至二氧化硫生产车间的转化工段。

作为一个优选的技术方案，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：

一、尾气预处理

(1)间/对苯二甲酰氯尾气与氯化亚砜在吸收塔内逆流接触除杂后，间/对苯二甲酰氯尾气由吸收塔顶部进入尾气冷凝器冷凝，捕雾器捕雾后进入下一工序；

二、氯磺酸的制备

(2)从捕雾器出来的间/对苯二甲酰氯尾气气相进入一级反应塔和二级反应塔内，间/对苯二甲酰氯尾气中的氯化氢与进入一级反应塔和二级反应塔内的稀so3气体气相进行反应制备氯磺酸，然后经过产品冷凝器冷凝、气液分离器冷凝分离后，制备的氯磺酸液相打入氯磺酸成品储罐，未被冷凝下来的气相通过转化工段输送管路送至二氧化硫生产车间的转化工段。

稀so3气体过量。

以质量百分数计，稀so3气体的由以下成分组成：so345％，so26％，空气49％。稀so3气体与间/对苯二甲酰氯尾气的体积比是稀三氧化硫：尾气＝7:1。

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设备中的具体处理过程如下：

以质量分数计，间/对苯二甲酰氯尾气由so263.5％，hcl36％和酰氯杂质0.5％组成。

尾气预处理中，间/对苯二甲酰氯尾气从间/对苯二甲酰氯尾气进料管线进入吸收塔下部一侧，氯化亚砜吸收液从氯化亚砜进料管线进入吸收塔上部一侧，氯化亚砜吸收液与间/对苯二甲酰氯尾气在吸收塔内逆流接触，氯化亚砜吸收液对间/对苯二甲酰氯尾气中的酰氯杂质进行吸收，吸收完毕后，尾气进入尾气冷凝器冷凝，经过冷凝后的气相进入捕雾器，尾气冷凝器出口温度保持在35℃以下。

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，进入部位皆为塔体下部一侧。

稀so3气体由稀so3气体进料管线输送，从一级反应塔下部一侧进入，与下部进入的间/对苯二甲酰氯尾气中的氯化氢进行反应。一级反应塔塔底反应液通过一级循环泵打入一级循环冷凝器，经一级循环冷凝器冷凝后喷淋，控制一级反应塔塔内压力在≤20kpa，尾气停留时间≥7s。

一级反应塔顶部出来的气相从二级反应塔下部一侧进入，与捕雾器出来的另一路间/对苯二甲酰氯尾气进行反应。二级反应塔塔底反应液通过二级循环泵打入二级循环冷凝器，经二级循环冷凝器冷凝后喷淋，控制二级反应塔塔内压力在15～30kpa，尾气停留时间≥5s。二级反应塔顶部出来的气相，经过产品一级冷凝器、产品二级冷凝器、产品三级冷凝器和第一气液分离器、第二气液分离器和第三气液分离器冷凝分离后，液相打入产品储罐，未被冷凝下来的气相通过转化工段输送管路送至二氧化硫生产车间的转化工段。

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，而且更进一步提高了尾气中氯化氢的产品附加值。

(2)本发明所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的设备，投资少，操作简单，设计合理，回收二氧化硫和制备氯磺酸纯度高，氯磺酸产品含量≥99％，对间/对苯二甲酰氯尾气中氯化氢吸收反应彻底，是一种新型的间/对苯二甲酰氯尾气处理工艺设备。

附图说明

图1是间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺流程图。

1、间/对苯二甲酰氯尾气进料管线；2、氯化亚砜进料管线；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、稀so3气体进料管线；9、一级循环泵；10、一级循环冷凝器；11、二级循环泵；12、二级循环冷凝器；13、产品一级冷凝器；14、产品二级冷凝器；15、产品三级冷凝器；16、第一气液分离器；17、第二气液分离器；18、第三气液分离器；19、成品储罐；20、转化工段输送管路；21、成品输送管路。

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设备，参考附图1，包括尾气预处理装置和氯磺酸生产装置，尾气预处理装置包括吸收塔3、尾气冷凝器4和捕雾器5；氯磺酸生产装置包括一级反应塔6、二级反应塔7和稀so3气体进料管线8；尾气预处理装置中的捕雾器5通过管路分为两路，分别与氯磺酸生产装置中的一级反应塔6和二级反应塔7连接。

尾气预处理装置还包括间/对苯二甲酰氯尾气进料管线1和氯化亚砜进料管线2；间/对苯二甲酰氯尾气进料管线1与吸收塔3下部一侧连接，氯化亚砜进料管线2与吸收塔3上部一侧连接，吸收塔3顶部管路与尾气冷凝器4和捕雾器5依次连接，捕雾器5通过管路，分为两路，分别与一级反应塔6和二级反应塔7的下部一侧连接。

氯磺酸生产装置还包括一级循环泵9、一级循环冷凝器10、二级循环泵11、二级循环冷凝器12、产品冷凝器、气液分离器和成品储罐19；产品冷凝器包括产品一级冷凝器13、产品二级冷凝器14和产品三级冷凝器15；气液分离器包括第一气液分离器16、第二气液分离器17和第三气液分离器18。

一级反应塔6下部另一侧通过管路与一级循环泵9和一级循环冷凝器10依次连接，一级循环冷凝器10通过管路与一级反应塔6上部一侧连接，一级反应塔6顶部通过管路与二级反应塔7下部一侧连接，二级反应塔7下部另一侧通过管路与二级循环泵11和二级循环冷凝器12依次连接，二级循环冷凝器12通过管路与二级反应塔7上部一侧连接，二级反应塔7顶部通过管路与产品一级冷凝器13连接，产品一级冷凝器13通过管路与第一气液分离器16连接，第一气液分离器16气相出口通过管路与产品二级冷凝器14连接，第一气液分离器16液相出口通过管路与成品输送管路21连接，产品二级冷凝器14通过管路与第二气液分离器17连接，第二气液分离器17气相出口通过管路与产品三级冷凝器15连接，第二气液分离器17液相出口通过管路与成品输送管路21连接，产品三级冷凝器15通过管路与第三气液分离器18连接，第三气液分离器18通过管路与成品输送管路21连接，成品输送管路21与成品储罐19顶部连接，产品三级冷凝器15上部通过转化工段输送管路20与二氧化硫生产车间的转化工段连接。

本实施例1所述的间/对苯二甲酰氯尾气生产氯磺酸的工艺，具体处理过程如下：

以质量分数计，间/对苯二甲酰氯尾气由so263.5％，hcl36％和酰氯杂质0.5％组成。

以质量百分数计，稀so3气体的由以下成分组成：so345％，so26％，空气49％。稀so3气体与间/对苯二甲酰氯尾气的体积比是稀三氧化硫：尾气＝7:1。

尾气预处理中，间/对苯二甲酰氯尾气从间/对苯二甲酰氯尾气进料管线1进入吸收塔3下部一侧，氯化亚砜吸收液从氯化亚砜进料管线2进入吸收塔3上部一侧，氯化亚砜吸收液与间/对苯二甲酰氯尾气在吸收塔3内逆流接触，氯化亚砜吸收液对间/对苯二甲酰氯尾气中的酰氯杂质进行吸收，吸收完毕后，尾气进入尾气冷凝器4冷凝，经过冷凝后的气相进入捕雾器5，尾气冷凝器4出口温度保持在35℃以下。

尾气预处理完毕后，从捕雾器5出来的气相分为两股，分别进入一级反应塔6和二级反应塔7，进入部位皆为塔体下部一侧。

稀so3气体由稀so3气体进料管线8输送，从一级反应塔6下部一侧进入，与下部进入的间/对苯二甲酰氯尾气中的氯化氢进行反应。一级反应塔6塔底反应液通过一级循环泵9打入一级循环冷凝器10，经一级循环冷凝器10冷凝后喷淋。

一级反应塔6顶部出来的气相从二级反应塔7下部一侧进入，与捕雾器5出来的另一路间/对苯二甲酰氯尾气进行反应。二级反应塔7塔底反应液通过二级循环泵11打入二级循环冷凝器12，经二级循环冷凝器12冷凝后喷淋。二级反应塔7顶部出来的气相，经过产品一级冷凝器13、产品二级冷凝器14、产品三级冷凝器15和第一气液分离器16、第二气液分离器17和第三气液分离器18冷凝分离后，液相打入成品储罐19，气相通过转化工段输送管路20送至二氧化硫生产车间的转化工段。

一级反应塔6和二级反应塔7均通有导热油的升温夹套。

一级反应塔6温度控制在155±5℃，尾气停留时间为10s，一级反应塔6塔内压力为19kpa。

二级反应塔7温度控制在180±10℃，尾气停留时间为10s，二级反应塔7塔内压力在25kpa。

产品一级冷凝器13出口温度为120±5℃，产品二级冷凝器14出口温度为80±5℃，产品三级冷凝器15出口温度为40±5℃。

经检验此方法生产的氯磺酸纯度为99.2％。

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和二级反应塔7温度、压力及其尾气停留时间不同。

一级反应塔6温度控制在165±5℃，尾气停留时间为8s，一级反应塔6塔内压力为19kpa。

二级反应塔7温度控制在185±5℃，尾气停留时间为8s，二级反应塔7塔内压力在25kpa。

产品一级冷凝器13出口温度为125±5℃，产品二级冷凝器14出口温度为80±5℃，产品三级冷凝器15出口温度为40±5℃。

经检验此方法生产的氯磺酸纯度为99.0％。

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和二级反应塔7温度、压力及其尾气停留时间不同。

一级反应塔6温度控制在175±5℃，尾气停留时间为6s，一级反应塔6塔内压力为19kpa。

二级反应塔7温度控制在195±5℃，尾气停留时间为6s，二级反应塔7塔内压力在25kpa。

产品一级冷凝器13出口温度为115±5℃，产品二级冷凝器14出口温度为75±5℃，产品三级冷凝器15出口温度为35±5℃。

经检验此方法生产的氯磺酸纯度为99.3％。