一种高效率生产亚硝基硫酸的方法和系统与流程

1.本发明属于化工生产技术领域，具体地，涉及一种高效率生产亚硝基硫酸的方法和系统。


背景技术：

2.亚硝基硫酸主要用于分散染料重氮反应中取代亚硝酸钠，从而降低成本，提高产品质量，也广泛应用在农药、医药领域。
3.发明专利cn106379875b公开了一种亚硝基硫酸的生产方法及应用，该发明中所公开的生产方法是：1、将重氮化脱胺基产生的废酸加热脱水，得浓缩废酸，浓缩废酸的总酸浓度》70％，补加浓硫酸配成混酸；2、将硝基苯类化合物氯代硝基反应产生的废气和空气混合后导入混酸喷淋塔中进行吸收，喷淋塔中制备的亚硝基硫酸经检测合格后，直接泵入亚硝基硫酸的储存罐中，此工艺利用回收废酸制作亚硝基硫酸。
4.应对日益增长的产量需求，最常用的亚硝基硫酸的生产工艺为：浓硝酸二氧化硫气体吸收法(简称so2吸收法)，该方法以浓硫酸为介质，采用二氧化硫气体与浓硝酸直接反应，得到亚硝基硫酸，但是该方法工艺复杂，且生产效率较低，导致生产时间较长，通常需要12-24h，为了实现高效生产，需要对该生产工艺进行改进。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种高效率生产亚硝基硫酸的方法和系统。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种高效率生产亚硝基硫酸的方法，包括以下步骤：
8.a1、硫酸储罐内98％硫酸(市售)经硫酸泵泵入98％硫酸计量槽内，将工业水加入至水计量槽内，将工业水加入配酸釜内，再缓慢加入98％硫酸，边加边搅拌，将98％硫酸稀释为90％硫酸，控制配酸釜内温度在80-100℃，当温度过高时，减缓98％硫酸的加入速率，将配置好的90％硫酸通入硫酸中间罐中，再经硫酸泵泵入90％硫酸计量槽，完成硫酸的准备工作；
9.a2、98％的硝酸经硝酸泵泵入硝酸计量槽内，完成硝酸的准备工作；
10.a3、液态二氧化硫储罐内液态二氧化硫经液态二氧化硫磁力泵泵入空温式汽化器，经过空温式汽化器的换热，将液态二氧化硫转化为气态，将气态二氧化硫输送至缓冲罐，完成二氧化的硫准备工作；
11.a4、将98％硫酸加入反应釜内，搅拌加入硝酸，开启循环泵，循环搅拌30min，通入二氧化硫，控制98％硫酸、硝酸和二氧化硫的质量比为2.5-2.52：1-1.02：1，在浓硫酸的体系中，二氧化硫直接与硝酸发生反应，制备亚硝基硫酸，反应放热，控制反应釜内温度为80-95℃，控制反应釜内压力为0.1-0.15mpa，如果反应釜内压力过大，通过停止或减少二氧化硫的通入进行调控，观察反应釜内物料呈青色透明即反应完成，将成品泵入成品罐，完成亚
硝基硫酸的高效率生产。
12.上述生产过程中，反应原理为：
13.so2+hno3＝＝nohso414.其中，浓硫酸提供反应体系环境。
15.进一步地，步骤a4中所述98％硫酸、硝酸和二氧化硫的质量比为2.52：1.02：1。
16.进一步地，步骤a4中所述反应釜内温度为85℃。
17.进一步地，步骤a4中所述反应釜内压力为0.12mpa。
18.进一步地，一种高效率生产亚硝基硫酸的系统，包括硫酸储罐、98％硫酸计量槽、水计量槽、配酸釜、硫酸中间罐、90％硫酸计量槽、反应釜、列管式换热器、硝酸储罐、硝酸计量槽、液态二氧化硫储罐、磁力泵、空温式汽化器、缓冲罐和成品罐；
19.所述硫酸储罐内为市售的98％的硫酸，硫酸储罐的出料口与98％硫酸计量槽的进料口连通，硫酸储罐与98％硫酸计量槽之间的管道上安装有硫酸泵，98％硫酸计量槽的出料口与配酸釜的一侧进料口连通，配酸釜的另一侧进料口与水计量罐的出料口连通，配酸釜用于将市售的98％的硫酸配置为90％的硫酸，配酸釜的出料口与硫酸中间罐的进料口连通，硫酸中间罐用于暂存90％的硫酸，硫酸中间罐的出料口与90％硫酸计量槽的进料口连通，硫酸中间罐与90％硫酸计量槽之间的管道上安装有硫酸泵，同时，90％硫酸计量槽的上端开设有排气口，排气口与硫酸中间罐的上端连通，90％硫酸计量槽的出料口与反应釜的第一进料口连通，硫酸管道安装完毕。
20.所述硝酸储罐的出料口与硝酸计量槽的进料口连通，硝酸储罐与硝酸计量槽之间的管道上安装有硝酸泵，硝酸计量槽的出料口与反应釜的第二进料口连通，硝酸管道安装完毕。
21.所述液态二氧化硫储罐的出料口与空温式汽化器的进料口连通，空温式汽化器用于将液态二氧化硫换热成气态，液态二氧化硫储罐与空温式汽化器之间的管道上安装有磁力泵，空温式汽化器的出料口与缓冲罐的进料口连通，缓冲罐用于暂存二氧化硫气体，缓冲罐的出料口与列管式换热器的一侧进料口连通，列管式换热器的另一侧进料口与反应釜的一侧出料口连通，反应釜的另一侧出料口与成品罐的进料口连通，列管式换热器的出料口与反应釜的第三进料口连通，二氧化硫管道安装完毕。列管式换热器的作用是降低反应釜内物料的温度。
22.进一步地，所述硫酸泵、硝酸泵和磁力泵均设置有一备一用，保证系统连续运行。
23.进一步地，所述配酸釜和反应釜的釜体外侧设置有夹套，夹套内通入有循环水，循环水用于釜体的降温。
24.进一步地，所述硫酸储罐、98％硫酸计量槽、水计量槽、配酸釜、硫酸中间罐、90％硫酸计量槽、反应釜、列管式换热器、硝酸储罐、硝酸计量槽、液态二氧化硫储罐、磁力泵、缓冲罐和成品罐均开设有废气口，废气口连通厂区尾气吸收装置。
25.本发明的有益效果：
26.首先，二氧化硫与浓硝酸反应制备亚硝基硫酸的反应为放热反应，传统工艺中通常加装有冷冻装置，本发明采取加装列管式换热器作为反应釜降温冷却处理设备，列管式换热器换热速度快，能及时的把反应热量带着走，极大的促进反应效率，缩短反应时间，同时，设置列管式换热器能够促进物料的循环流动，提高二氧化硫和硝酸的接触效率，实现提
高反应效率的目的，最后，反应釜外侧还设置有循环水夹套，设置多重控温结构，保证反应釜内物料温度稳定。
27.然后，本发明提高了生产时的反应温度，传统工艺生产时温度控制在70℃以下，本发明中最优选方案将温度控制在85℃，提高了反应效率，即实现反应时间的降低。
28.最后，本发明生产过程中，控制反应釜的压力为0.1-0.15mpa，低压反应，提高了生产过程的安全性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明一种高效率生产亚硝基硫酸的系统的结构示意图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
32.1、硫酸储罐；2、98％硫酸计量槽；3、水计量槽；4、配酸釜；5、硫酸中间罐；6、90％硫酸计量槽；7、反应釜；8、列管式换热器；9、硝酸储罐；10、硝酸计量槽；11、液态二氧化硫储罐；12、磁力泵；13、空温式汽化器；14、缓冲罐；15、成品罐。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1
35.一种高效率生产亚硝基硫酸的方法，包括以下步骤：
36.a1、硫酸储罐1内98％硫酸(市售)经硫酸泵泵入98％硫酸计量槽2内，将工业水加入至水计量槽3内，将工业水加入配酸釜4内，再缓慢加入98％硫酸，边加边搅拌，将98％硫酸稀释为90％硫酸，控制配酸釜4内温度在80℃，当温度过高时，减缓98％硫酸的加入速率，将配置好的90％硫酸通入硫酸中间罐5中，再经硫酸泵泵入90％硫酸计量槽6，完成硫酸的准备工作；
37.a2、98％的硝酸经硝酸泵泵入硝酸计量槽10内，完成硝酸的准备工作；
38.a3、液态二氧化硫储罐11内液态二氧化硫经液态二氧化硫磁力泵12泵入空温式汽化器13，经过空温式汽化器13的换热，将液态二氧化硫转化为气态，将气态二氧化硫输送至缓冲罐14，完成二氧化的硫准备工作；
39.a4、将98％硫酸加入反应釜7内，搅拌加入硝酸，开启循环泵，循环搅拌30min，通入二氧化硫，控制98％硫酸、硝酸和二氧化硫的质量比为2.5：1：1，在浓硫酸的体系中，二氧化硫直接与硝酸发生反应，制备亚硝基硫酸，反应放热，控制反应釜7内温度为80℃，控制反应釜7内压力为0.1mpa，如果反应釜7内压力过大，通过停止或减少二氧化硫的通入进行调控，观察反应釜7内物料呈青色透明即反应完成，将成品泵入成品罐15，完成亚硝基硫酸的高效
率生产，反应耗时5.5h，亚硝基硫酸含量为41％。
40.实施例2
41.一种高效率生产亚硝基硫酸的方法，包括以下步骤：
42.a1、硫酸储罐1内98％硫酸(市售)经硫酸泵泵入98％硫酸计量槽2内，将工业水加入至水计量槽3内，将工业水加入配酸釜4内，再缓慢加入98％硫酸，边加边搅拌，将98％硫酸稀释为90％硫酸，控制配酸釜4内温度在90℃，当温度过高时，减缓98％硫酸的加入速率，将配置好的90％硫酸通入硫酸中间罐5中，再经硫酸泵泵入90％硫酸计量槽6，完成硫酸的准备工作；
43.a2、98％的硝酸经硝酸泵泵入硝酸计量槽10内，完成硝酸的准备工作；
44.a3、液态二氧化硫储罐11内液态二氧化硫经液态二氧化硫磁力泵12泵入空温式汽化器13，经过空温式汽化器13的换热，将液态二氧化硫转化为气态，将气态二氧化硫输送至缓冲罐14，完成二氧化的硫准备工作；
45.a4、将98％硫酸加入反应釜7内，搅拌加入硝酸，开启循环泵，循环搅拌30min，通入二氧化硫，控制98％硫酸、硝酸和二氧化硫的质量比为2.52：1.02：1，在浓硫酸的体系中，二氧化硫直接与硝酸发生反应，制备亚硝基硫酸，反应放热，控制反应釜7内温度为85℃，控制反应釜7内压力为0.12mpa，如果反应釜7内压力过大，通过停止或减少二氧化硫的通入进行调控，观察反应釜7内物料呈青色透明即反应完成，将成品泵入成品罐15，完成亚硝基硫酸的高效率生产，反应耗时5h，亚硝基硫酸含量为42％。
46.实施例3
47.一种高效率生产亚硝基硫酸的方法，包括以下步骤：
48.a1、硫酸储罐1内98％硫酸(市售)经硫酸泵泵入98％硫酸计量槽2内，将工业水加入至水计量槽3内，将工业水加入配酸釜4内，再缓慢加入98％硫酸，边加边搅拌，将98％硫酸稀释为90％硫酸，控制配酸釜4内温度在100℃，当温度过高时，减缓98％硫酸的加入速率，将配置好的90％硫酸通入硫酸中间罐5中，再经硫酸泵泵入90％硫酸计量槽6，完成硫酸的准备工作；
49.a2、98％的硝酸经硝酸泵泵入硝酸计量槽10内，完成硝酸的准备工作；
50.a3、液态二氧化硫储罐11内液态二氧化硫经液态二氧化硫磁力泵12泵入空温式汽化器13，经过空温式汽化器13的换热，将液态二氧化硫转化为气态，将气态二氧化硫输送至缓冲罐14，完成二氧化的硫准备工作；
51.a4、将98％硫酸加入反应釜7内，搅拌加入硝酸，开启循环泵，循环搅拌30min，通入二氧化硫，控制98％硫酸、硝酸和二氧化硫的质量比为2.52：1.02：1，在浓硫酸的体系中，二氧化硫直接与硝酸发生反应，制备亚硝基硫酸，反应放热，控制反应釜7内温度为95℃，控制反应釜7内压力为0.15mpa，如果反应釜7内压力过大，通过停止或减少二氧化硫的通入进行调控，观察反应釜7内物料呈青色透明即反应完成，将成品泵入成品罐15，完成亚硝基硫酸的高效率生产，反应耗时5h，亚硝基硫酸含量为42％。
52.实施例4
53.请参阅图1所示，一种高效率生产亚硝基硫酸的系统，包括硫酸储罐1、98％硫酸计量槽2、水计量槽3、配酸釜4、硫酸中间罐5、90％硫酸计量槽6、反应釜7、列管式换热器8、硝酸储罐9、硝酸计量槽10、液态二氧化硫储罐11、磁力泵12、空温式汽化器13、缓冲罐14和成
品罐15；
54.所述硫酸储罐1内为市售的98％的硫酸，硫酸储罐1的出料口与98％硫酸计量槽2的进料口连通，硫酸储罐1与98％硫酸计量槽2之间的管道上安装有硫酸泵，硫酸泵设置一备一用，保证系统连续运行，98％硫酸计量槽2的出料口与配酸釜4的一侧进料口连通，配酸釜4的另一侧进料口与水计量罐的出料口连通，配酸釜4用于将市售的98％的硫酸配置为90％的硫酸，配酸釜4的出料口与硫酸中间罐5的进料口连通，硫酸中间罐5用于暂存90％的硫酸，硫酸中间罐5的出料口与90％硫酸计量槽6的进料口连通，硫酸中间罐5与90％硫酸计量槽6之间的管道上安装有硫酸泵，此处的硫酸泵也设置有一备一用，保证系统连续运行，同时，90％硫酸计量槽6的上端开设有排气口，排气口与硫酸中间罐5的上端连通，90％硫酸计量槽6的出料口与反应釜7的第一进料口连通，硫酸管道安装完毕。
55.所述硝酸储罐9的出料口与硝酸计量槽10的进料口连通，硝酸储罐9与硝酸计量槽10之间的管道上安装有硝酸泵，硝酸泵设置一备一用，硝酸计量槽10的出料口与反应釜7的第二进料口连通，硝酸管道安装完毕。
56.所述液态二氧化硫储罐11的出料口与空温式汽化器13的进料口连通，空温式汽化器13用于将液态二氧化硫换热成气态，液态二氧化硫储罐11与空温式汽化器13之间的管道上安装有磁力泵12，磁力泵12设置一备一用，空温式汽化器13的出料口与缓冲罐14的进料口连通，缓冲罐14用于暂存二氧化硫气体，缓冲罐14的出料口与列管式换热器8的一侧进料口连通，列管式换热器8的另一侧进料口与反应釜7的一侧出料口连通，反应釜7的另一侧出料口与成品罐15的进料口连通，列管式换热器8的出料口与反应釜7的第三进料口连通，二氧化硫管道安装完毕。列管式换热器8的作用首先是降低反应釜7内物料的温度，同时，设置列管式换热器8能够促进物料的循环流动，提高二氧化硫和硝酸的接触效率，实现提高反应效率的目的。
57.所述硫酸储罐1、98％硫酸计量槽2、水计量槽3、配酸釜4、硫酸中间罐5、90％硫酸计量槽6、反应釜7、列管式换热器8、硝酸储罐9、硝酸计量槽10、液态二氧化硫储罐11、磁力泵12、缓冲罐14和成品罐15均开设有废气口，废气口连通厂区尾气吸收装置。
58.所述配酸釜4和反应釜7的釜体外侧设置有夹套，夹套内通入有循环水，循环水用于釜体的降温。
59.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
60.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。