一种氯磺酸生产系统的制作方法

本实用新型涉及化工领域，具体涉及一种氯磺酸安全生产系统。

背景技术：

氯磺酸主要用于糖精制备、磺胺药生产、染料和染料中间体合成及合成洗涤剂原料烷基苯的磺化；也用于生产农药和烟幕剂。传统氯磺酸生产工艺均以so3与hcl气相合成来制得氯磺酸。其中原料hcl通过cl2、h2在hcl合成炉中燃烧制得，so3由焙烧硫磺或硫铁矿，先制取so2，so2经催化氧化得so3，因此so3浓度不超过9％，一般只有7％左右。so3浓度低，不仅影响氯磺酸合成的质量，而且造成处理尾气时设备变多、投资巨大，日常生产中维护的复杂化。为了增加so3的浓度以发烟硫酸为原料生产so3，大幅增加生产能力，相应的设备维护及更新费用将大幅降低。更为重要的是产品质量会有大的提高，随着质量和产量的提高，产品将极具市场竞争力。

另外业内通过曼海姆炉产生的低浓度氯化氢气体经冷却、干燥，成为含45％氯化氢、0.06％水分的气体。该气体由引风机送入合成塔，在一定温度、压力下与硫酸装置转化工段来的含7.5％的三氧化硫气体进行反应，生成氯磺酸气体，氯磺酸气体经冷凝而分离。含有部分so3和hcl的尾气在尾吸系统处理后排放。

so3与hcl进行气相合成后制造氯磺酸，已普遍使用，如申请号为201720299875.5的专利公开了用纯品三氧化硫气相合成氯磺酸的装置，在合成塔中hcl与so3经过多级折流板混合反应，制备得到气态的氯磺酸，然后气态氯磺酸经过两级冷凝器冷凝后进入地槽，通过泵输送至换热器，降温后进入辅助吸收塔进行精制，得到成品。这种装置在合成塔内生产的氯磺酸为气态状，因此原料hcl需要分支路进入辅助吸收塔，不易控制hcl的用量会导致尾气中hcl增多，增加尾气处理的压力。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种氯磺酸生产系统，在合成塔内部生产得到液态状的氯磺酸，原料hcl不需要再设置分支管路输送用于精制，减少尾气中的hcl，提高精制效率。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种氯磺酸生产系统，包括原料hcl生产单元、原料so3生产单元、尾气处理单元以及与原料hcl生产单元、原料so3生产单元、尾气处理单元均相连的合成单元，所述合成单元包括合成塔、用于收集合成塔制备的成品的第一地槽、精制塔以及用于收集精制品的第二地槽；

所述精制塔的顶部设置有hcl排出管道、上部设置有成品氯磺酸进料管道、下部设置有精制品出料管道以及底部设置有hcl进料管道；

所述合成塔的顶部设置有气态状氯磺酸排放管道、上部设置有液态状氯磺酸进料管道、下部设置有原料进料管道以及液态状氯磺酸排放管道；

其中，精制塔顶部的hcl排出管道与合成塔的原料进料管道相连通，合成塔的气态状氯磺酸排放管道另一端连通有冷却器，冷却器通过管道与第一地槽连通，第一地槽分别通过合成塔的液态状氯磺酸进料管道、液态状氯磺酸排放管道与合成塔连通且在合成塔的液态状氯磺酸进料管道上设置有第一循环泵；

第一地槽通过成品氯磺酸进料管道与精制塔连通且在成品氯磺酸进料管道上设置有成品循环泵，精制塔通过精制品出料管道与第二地槽连通。

so3和hcl按体积比1.05∶1通过合成塔的原料进料管道进入合成塔，在合成塔填料床合成反应形成氯磺酸。气态状氯磺酸从合成塔顶部的气态状氯磺酸排放管道进入冷却器冷凝为液态状氯磺酸，然后通过液态状氯磺酸排放管道进入第一地槽。合成塔内部液态状氯磺酸从合成塔下部设置的液态状氯磺酸排放管道进入第一地槽。第一地槽里的液态氯磺酸通过液态状氯磺酸进料管道进入合成塔上部，在合成塔内，从上至下进行吸附，结束吸附后再次通过液态状氯磺酸排放管道进入第一地槽得到氯磺酸成品。第一地槽通过成品氯磺酸进料管道及成品氯磺酸进料管道上设置的成品循环泵输送进入精制塔。在精制塔内，氯磺酸的副产物与来自hcl生产单元的hcl进行反应得到氯磺酸和so3达到精制的目的。精制塔精制后的氯磺酸通过精制品出料管道进入第二地槽。最终通过第二地槽转运至氯磺酸罐区。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

无需单独设置分支管路进行添加hcl，采用直接自hcl生产单元产生的hcl与成品氯磺酸在精制塔内吸附反应，使得氯磺酸内部的副产物重新反应生产氯磺酸达到精制，使本系统中最大浓度的hcl用于精制，减少精制过程中的控制条件，简化精制条件，使得精制后的氯磺酸的纯度大于97％，符合国家一级品要求；不需要设置hcl的支路用于精制，减少尾气中hcl的浓度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，原料so3生产单元1、原料hcl生产单元2、尾气处理单元3、合成塔4、精制塔5、第一地槽6、第二地槽7、第一除雾器8、第二除雾器9、流量计10、冷却器11、分离器12、除沫器13、hcl洗涤塔31、酸洗塔32、水洗塔33、硫酸装置尾气处理塔34、原料进料管道41、气态状氯磺酸排放管道42、液态状氯磺酸进料管道43、液态状氯磺酸排放管道44、第一喷淋装置45、第二喷淋装置46、hcl排出管道51、精制品出料管道52、hcl进料管道53、成品氯磺酸进料管道54、第一循环泵61、成品循环泵62、精制氯磺酸输送口71。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型作进一步详细说明，并给出具体实施方式。

如图1所示，一种氯磺酸生产系统，包括原料hcl生产单元2、原料so3生产单元1、尾气处理单元3以及与原料hcl生产单元2、原料so3生产单元1、尾气处理单元3均相连的合成单元，所述合成单元包括合成塔4、用于收集合成塔4制备的成品的第一地槽6、精制塔5以及用于收集精制品的第二地槽7；

所述精制塔5的顶部设置有hcl排出管道51、上部设置有成品氯磺酸hcl进料管道53、下部设置有精制品出料管道52以及底部设置有hcl进料管道53；

所述合成塔4的顶部设置有气态状氯磺酸排放管道42、上部设置有液态状氯磺酸hcl进料管道43、下部设置有原料hcl进料管道41以及液态状氯磺酸排放管道44；

其中，精制塔5顶部的hcl排出管道51与合成塔4的原料hcl进料管道53相连通，合成塔4的气态状氯磺酸排放管道42另一端连通有冷却器11，冷却器11通过管道与第一地槽6连通，第一地槽6分别通过合成塔4的液态状氯磺酸进料管道、液态状氯磺酸排放管道44与合成塔4连通且在合成塔4的液态状氯磺酸进料管道43上设置有第一循环泵61；

第一地槽6通过成品氯磺酸hcl进料管道53与精制塔5连通且在成品氯磺酸hcl进料管道53上设置有成品循环泵62，精制塔5通过精制品出料管道52与第二地槽7连通。

所述精制塔5的hcl进料管道53上设置有用于除杂的第一除雾器8。

所述原料so3生产单元通过原料hcl进料管道41与合成塔4相连通且在原料hcl进料管道41支路上设置有用于so3除杂的第二除雾器9。

所述合成塔4内部设置有第一喷淋装置45以及第二喷淋装置46。

所述合成塔4的液态状氯磺酸hcl进料管道43分别与第一喷淋装置45、第二喷淋装置46相连通。

所述so3生产单元连通在合成塔4的原料hcl进料管道41上。

合成塔4的原料hcl进料管道41上设置有控制原料hcl、so3进料量的流量计10。

原料so3：自原料so3生产单元产生的so3进入管道经过第二除雾器9除杂得到较纯气体so3，自第二除雾器9排出后通过原料hcl进料管道41的支管进入合成塔4，在进入合成塔4前，so3的温度为100±0.5℃，压力为32kpa。

原料hcl：来自hcl生成单元的hcl气体进入hcl洗涤塔31与来自酸洗塔32的浓硫酸相遇去除水分。经过干燥的hcl气体进入第一除雾器8进行除雾，此时hcl气体纯度大于99％，hcl气体自第一除雾器8排出通过精制塔5的hcl进料管道53进入精制塔5。在精制塔5中和液体氯磺酸相遇，一方面液体氯磺酸与hcl气体进行热交换，提高hcl气体的温度；另一方面hcl和氯磺酸副产物反应，产生氯磺酸和so3，达到精制的目的。hcl气体携带少量的so3从精制塔5、hcl排出管道51进入原料hcl进料管道41然后进入到合成塔4中，进入到合成塔4前，温度为80±0.5℃，压力为22kpa。

氯磺酸合成与精制：so3和hcl通过流量计10按体积比1.05∶1进入合成塔4，在合成塔4填料床合成反应形成氯磺酸。气体状氯磺酸从顶部的气态状氯磺酸排放管道42排出，进入合成塔4冷却器11，经冷却处理变为液态，进入第一地槽6。另外合成塔4中的液体状氯磺酸从合成塔4底部的液态状氯磺酸排放管道44进入第一地槽6。通过设置在第一地槽6上的第一循环泵61将液体状氯磺酸输送至合成塔4的液态状氯磺酸hcl进料管道43然后进入合成塔4，进入喷淋设备。第一喷淋装置45吸收反应制得的气体状氯磺酸，第二喷淋装置46用于吸收小液滴状的氯磺酸。经过喷淋吸附后，再次通过液态状氯磺酸排放管道44进入第一地槽6。设置在第一地槽6上的成品循环泵62将成品氯磺酸输送出第一地槽6，通过精制塔5的成品氯磺酸hcl进料管道53进入精制塔5，与干燥、除雾后原料hcl相遇，使得成品氯磺酸中的副产物与hcl进行反应生成得到氯磺酸和so3达到精致的目的。精制塔5内的精制成品通过精制品出料管道52进入到第二地槽7中，通过泵和第二地槽7上设置的精制氯磺酸输送口71输送入成品罐。

第一喷淋装置与第二喷淋装置，设置在塔内部自上而下分别是第一喷淋装置、第二喷淋装置，能够实现喷洒液体氯磺酸即可，可设置多个雾化喷头、压力控制部件等组成喷淋装置。

尾气处理：在合成塔4随气体状氯磺酸一起进入气态状氯磺酸排放管道42的还有未完全反应的so3、hcl以及so2。经过合成塔4冷却器11后，再经过分离器12和除沫器13后，进入到尾气处理单元3的酸洗塔32，然后自酸洗塔32进入水洗塔33，自水洗塔33排出后进入到硫酸装置尾气处理塔34进行氨吸收用于除去so2。本系统中的硫酸装置尾气处理塔34与硫酸生产的尾气处理装置共用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。