一种制备高纯二氧化硫的方法与流程

1.本发明属于二氧化硫纯化技术领域，具体涉及一种制备高纯二氧化硫的方法。


背景技术：

2.二氧化硫是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、医药、人造纤维、染料、制糖、制酒、造纸、石油加工和金属提炼等行业。为了便于运输和储存,大部分是将二氧化硫气体以液体的形式供应给用户。
3.液体二氧化硫在我国的生产量很大，目前市场上二氧化硫均为工业级二氧化硫，控制指标为水分和残渣，但由于气源及提纯技术的限制，二氧化硫产品纯化质量参差不齐，无法满足电子、半导体行业对高纯二氧化硫的需求。
4.中国专利cn201910401685.3提出了一种制备高纯度二氧化硫气体的方法及装置，包括将二氧化硫依次经过预冷、吸附、精密过滤、液化、精馏最终制得的高纯度二氧化硫，可实现工业化生产99.99％纯度二氧化硫气体，但是在该工艺中吸附脱水过程中吸附剂采用的是丝光沸石，其预处理与再生的过程较为复杂。此外，该专利方法涉及多种单元操作，流程繁琐，设备投资与操作成本较高。
5.中国专利cn201920376011.8利用酸性气先合成反应，生成低浓度的二氧化硫，然后采用干燥净化塔，对反应后的气体中的一些杂质进行吸收，提高粗品二氧化硫的纯度，粗品二氧化硫经过热泵精馏塔得到高纯度二氧化硫产品。但是该专利方法涉及反应单元，烧炉内酸性气与氧气发生反应容易出现各种不可控情况，且干燥净化塔所用分子筛吸附抗压强度一般，干燥操作需要额外的设备投资，操作繁琐。
6.因此，找到一种装置稳定、操作简便、运行成本低、安全可控的新型高纯二氧化硫纯化路线，是十分必要的。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备高纯二氧化硫的方法，该方法采用加入酸性辅助剂辅助脱轻和脱重两级精馏，实现二氧化硫气体的高纯化。
8.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备高纯二氧化硫的方法，该方法为：
9.s1、将粗品二氧化硫和酸性辅助剂一起进入脱轻塔进行一级精馏后，所述脱轻塔的塔顶气相采出轻组分杂质，所述脱轻塔的塔釜采出重组分物料；
10.s2、s1中得到的重组分物料进入脱重塔进行二级精馏后，所述脱重塔的塔顶气相采出高纯二氧化硫，所述脱重塔的塔釜采出重组分杂质。
11.优选地，s1中所述粗品二氧化硫和酸性辅助剂的质量比为1：(0.001～0.1)。
12.优选地，s1中所述酸性辅助剂为甲酸和乙酸的混合物。
13.优选地，所述酸性辅助剂中甲酸和乙酸的质量比为(0.5～1):1。
14.优选地，s1中所述轻组分杂质包括一氧化碳、二氧化碳、氮气和氧气；所述重组分物料包括一级精馏后的二氧化硫、酸性辅助剂和水。
15.优选地，s2中所述重组分杂质包括酸性辅助剂和水。
16.优选地，s1中所述脱轻塔的操作压力为0.4mpa～1.0mpa，理论板数为30～40，回流比为10～15，塔顶温度为25℃～35℃。
17.优选地，s2中所述脱重塔的操作压力为0.3mpa～0.9mpa，理论板数为35～40，回流比为0.8～1.5，塔顶温度为17℃～23℃。
18.本发明与现有技术相比具有以下优点：
19.本发明精简了传统复杂的纯化工艺，可以得到高纯二氧化硫，且将操作温度提高至常温，可以降低公用工程的要求。流程简单，以精馏脱水代替吸附脱水，脱水过程不引入吸附剂，大大简化了工艺，从而降低成本。
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
21.图1是本发明高纯二氧化硫的制备方法的流程图。
22.附图标记说明：
23.t-101—脱轻塔；
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e-101—脱轻塔冷凝器；
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e-102—脱轻塔再沸器；
24.t-201—脱重塔；
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e-201—脱重塔冷凝器；
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e-202—脱重塔再沸器；
具体实施方式
25.以下各实施例中所用的粗品二氧化硫原料物流规格(质量百分数)为：纯度为99.9％粗品二氧化硫，杂质包括0.06％水、0.01％氧气、0.005％一氧化碳、0.01％二氧化碳、0.015％氮气。
26.实施例1
27.本实施例的制备高纯二氧化硫的方法，流程图如图1所示，该方法为：
28.s1、将流量为100kg/hr的粗品二氧化硫和流量为1kg/hr的酸性辅助剂(质量比为0.5:1的甲酸和乙酸的混合物)一起进入脱轻塔t-101进行一级精馏，脱轻塔t-101的操作压力为0.4mpa，理论板数为30，回流比为10，塔顶温度为25℃，经一级精馏后，所述脱轻塔t-101的塔顶气相采出轻组分杂质，所述脱轻塔t-101的塔釜采出重组分物料；所述轻组分杂质包括一氧化碳、二氧化碳、氮气和氧气；所述重组分物料包括一级精馏后的二氧化硫、酸性辅助剂和水；所述粗品二氧化硫经过一级精馏后二氧化硫的纯度为99.16％；所述一级精馏后二氧化硫中氧气含量3.0ppm、氮气含量6.0ppm、一氧化碳含量0.5ppm、二氧化碳含量1.0ppm。
29.s2、s1中得到的重组分物料以流量为91kg/hr进入脱重塔t-201进行二级精馏后，所述脱重塔t-201的塔顶气相以流量为90kg/hr采出高纯二氧化硫，所述脱重塔t-201的塔釜采出重组分杂质；所述重组分杂质包括酸性辅助剂和水；所述脱重塔t-201的操作压力为0.3mpa，理论板数为35，回流比为0.8，塔顶温度为17℃。
30.本实施例最终采出的高纯二氧化硫的纯度为99.997％，所述高纯二氧化硫中的水含量18.0ppm、氧气含量4.0ppm、氮气含量6.3ppm、一氧化碳含量0.7ppm、二氧化碳含量
1.0ppm。
31.实施例2
32.本实施例的制备高纯二氧化硫的方法，流程图如图1所示，该方法为：
33.s1、将流量为100kg/hr的粗品二氧化硫和流量为1kg/hr的酸性辅助剂(质量比为0.8:1的甲酸和乙酸的混合物)一起进入脱轻塔t-101进行一级精馏，脱轻塔t-101的操作压力为1.0mpa，理论板数为35，回流比为15，塔顶温度为30℃，经一级精馏后，所述脱轻塔t-101的塔顶气相采出轻组分杂质，所述脱轻塔t-101的塔釜采出重组分物料；所述轻组分杂质包括一氧化碳、二氧化碳、氮气和氧气；所述重组分物料包括一级精馏后的二氧化硫、酸性辅助剂和水；所述粗品二氧化硫经过一级精馏后二氧化硫的纯度为99.25％；所述一级精馏后二氧化硫中氧气含量3.0ppm、氮气含量4.0ppm、一氧化碳含量0.5ppm、二氧化碳含量0.5ppm。
34.s2、s1中得到的重组分物料以流量为91kg/hr进入脱重塔t-201进行二级精馏后，所述脱重塔t-201的塔顶气相以流量为90kg/hr采出高纯二氧化硫，所述脱重塔t-201的塔釜采出重组分杂质；所述重组分杂质包括酸性辅助剂和水；所述脱重塔t-201的操作压力为0.9mpa，理论板数为35，回流比为1.0，塔顶温度为22℃。
35.本实施例最终采出的高纯二氧化硫的纯度为99.998％，所述高纯二氧化硫中的水含量12ppm、氧气含量3ppm、氮气含量＜4ppm、一氧化碳含量0.5ppm、二氧化碳含量0.5ppm。
36.实施例3
37.本实施例的制备高纯二氧化硫的方法，流程图如图1所示，该方法为：
38.s1、将流量为100kg/hr的粗品二氧化硫和流量为1kg/hr的酸性辅助剂(质量比为1:1的甲酸和乙酸的混合物)一起进入脱轻塔t-101进行一级精馏，脱轻塔t-101的操作压力为0.7mpa，理论板数为40，回流比为15，塔顶温度为35℃，经一级精馏后，所述脱轻塔t-101的塔顶气相采出轻组分杂质，所述脱轻塔t-101的塔釜采出重组分物料；所述轻组分杂质包括一氧化碳、二氧化碳、氮气和氧气；所述重组分物料包括一级精馏后的二氧化硫、酸性辅助剂和水；所述粗品二氧化硫经过一级精馏后二氧化硫的纯度为99.5％；所述一级精馏后二氧化硫中氧气含量3ppm、氮气含量3ppm、一氧化碳含量0.5ppm、二氧化碳含量1.0ppm。
39.s2、s1中得到的重组分物料以流量为90.5kg/hr进入脱重塔t-201进行二级精馏后，所述脱重塔t-201的塔顶气相以流量为89kg/hr采出高纯二氧化硫，所述脱重塔t-201的塔釜采出重组分杂质；所述重组分杂质包括酸性辅助剂和水；所述脱重塔t-201的操作压力为0.5mpa，理论板数为40，回流比为1.5，塔顶温度为23℃。
40.本实施例最终采出的高纯二氧化硫的纯度为99.998％，所述高纯二氧化硫中的水含量12ppm、氧气含量3ppm、氮气含量3.5ppm、一氧化碳含量0.5ppm、二氧化碳含量1.0ppm。
41.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。