CN106914097A - 一种回收含有SO2、HCl尾气的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种回收含有SO2、HCl尾气的装置和方法，其中，该装置按照处理顺序依次包括连接的气液过滤器、吸收装置、分子筛吸附塔、HCl精馏塔；另外，该方法的处理步骤为吸收‑吸附‑精馏。本发明尾气净化率高，HCl和SO2的回收率高，吸收剂可重复利用，避免了排放的环境污染，降低了生产成本，提高了经济效益。

Description

一种回收含有SO2、HCl尾气的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种回收含有SO2、HCl尾气的装置和方法，属于化工中的物质分离技术领域。
背景技术
含有SO2和HCl的混合气体常见于药物中间体的生产过程中，比如氯化亚砜分解反应中会产生大量SO2、HCl气体，该混合气体刺激性大、腐蚀性强，需要进行回收处理，否则对环境造成极大的危害。
目前国内外工业上较为常用的方法用吸收法和冷冻法。吸收法采用水吸收混合气体中的HCl，但是由于SO2在水中也有的一定溶解度，因此水吸收HCl形成的盐酸中往往含有质量分数为1％左右的SO2，刺激性很大，无法进行后续综合利用。冷冻法利用低温下SO2易冷凝的特点将混合气体降温后进行分离，但是SO2冷凝温度低于-10℃，需要额外制冷进行分离；同时单次冷凝分离效果不理想，需要多级分离，设备投资和运行成本都比较高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种回收含有SO2、HCl尾气的装置和方法。
其中，本发明解决上述技术问题的一种技术方案如下，一种回收含有SO2、HCl尾气的装置，该装置按照处理顺序依次包括连接的：
气液过滤器；
吸收装置，吸收装置包括吸收塔，所述吸收塔塔釜连通气液过滤器的顶部出口；
分子筛吸附塔，分子筛吸附塔进料口连通吸收塔塔釜；
HCl精馏塔，HCl精馏塔连通分子筛吸附塔出料口；
SO2精馏塔，SO2精馏塔连通HCl精馏塔塔釜，SO2精馏塔塔釜连接有吸收剂缓冲罐。
综上，该装置以气液过滤器为尾气处理的始端，以吸收塔和分子筛吸附为中间过程，以HCl精馏塔和SO2精馏塔为终端，形成尾气处理装置的一个完整过程。
进一步，所述吸收塔至少为一级；有多级吸收塔时，分子筛吸附塔连通第一级吸收塔，多级吸收塔串联连接，前一级吸收塔塔顶连通后一级吸收塔塔釜，相邻的吸收塔之间由来回循环的管线连通，所述吸收剂缓冲罐通过管线连接着最后一级吸收塔。
进一步，每个所述吸收塔塔顶和塔釜之间的管线上装有循环泵和冷却器；所述HCl精馏塔塔釜连接有HCl再沸器，所述HCl精馏塔塔顶装有HCl塔顶冷凝器，HCl塔顶冷凝器下设有HCl产品缓冲罐，HCl产品缓冲罐的输出端连接着HCl精馏塔塔顶；所述SO2精馏塔塔釜连接有SO2再沸器，SO2精馏塔塔顶装有SO2塔顶冷凝器，SO2塔顶冷凝器下设有SO2产品缓冲罐，SO2产品缓冲罐的输出端连接着SO2精馏塔塔顶。
进一步，所述HCl精馏塔和分子筛吸附塔出料口之间的管线上装有溶液罐；所述气液过滤器上设有进料口，顶部设有气体出口，下部设有凝液出口；所述最后一级吸收塔塔顶设有不凝气出口；所述分子筛吸附塔上设有高压氮气进口，分子筛吸附塔的数量不少于一个，多个分子筛吸附塔并联安装，可同时使用或交替使用。
进一步，所述HCl产品缓冲罐后接吸附干燥***。
进一步，所述SO2产品缓冲罐后接吸附干燥***。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下，一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，包括以下步骤：
(1)吸收
尾气从第一级吸收塔塔釜进入，经过第一级吸收塔的吸收，饱和溶液输送到分子筛吸附塔；
(2)吸附
饱和溶液经分子筛吸附塔除去水分，脱去水分的饱和溶液从分子筛吸附塔排出并进入HCl精馏塔；
(3)精馏
HCl精馏塔内为加压操作，进入HCl精馏塔内的饱和溶液经热和质的传递过程，上升到塔顶的气相HCl经冷凝得到液相HCl产品，HCl精馏塔塔釜的溶液输送到SO2精馏塔中；
SO2精馏塔内为加压操作，进入SO2精馏塔内的饱和溶液经热和质的传递过程，上升到塔顶的气相SO2经冷凝得到液相SO2产品，在SO2精馏塔塔釜得到含吸收剂的溶液。
进一步，尾气进入第一级吸收塔之前先进行过滤分离：将尾气引入气液过滤器，凝液从气液过滤器下部排出，含HCl、SO2的二次尾气从气液过滤器上部排出并从第一级吸收塔塔釜进入。
进一步，在步骤(1)中，从第一级吸收塔塔顶排出的未被吸收的尾气进入下一级吸收塔并最终进入最后一级吸收塔；每个所述吸收塔塔顶和塔釜之间的管线上装有循环泵和冷却器，对于各个吸收塔，溶液经循环泵在各个吸收塔塔内和冷却器之间循环，在步骤(3)中，在SO2精馏塔塔釜得到的含吸收剂的溶液返回最后一级吸收塔循环利用。
进一步，所述HCl精馏塔塔釜连接有HCl再沸器，所述HCl精馏塔塔顶装有HCl塔顶冷凝器，HCl塔顶冷凝器下设有HCl产品缓冲罐，HCl产品缓冲罐后接吸附干燥***，HCl产品缓冲罐的输出端连接着HCl精馏塔塔顶；所述SO2精馏塔塔釜连接有SO2再沸器，所述SO2精馏塔塔顶装有SO2塔顶冷凝器，SO2塔顶冷凝器下设有SO2产品缓冲罐，SO2产品缓冲罐后接吸附干燥***，SO2产品缓冲罐的输出端连接着SO2精馏塔塔顶。
进一步，所述HCl精馏塔和分子筛吸附塔出料口之间的管线上装有溶液罐；所述气液过滤器上设有进料口，顶部设有气体出口，下部设有凝液出口；所述最后一级吸收塔塔顶设有不凝气出口；所述分子筛吸附塔上设有高压氮气进口，分子筛吸附塔的数量不少于一个，多个分子筛吸附塔并联安装，可同时使用或交替使用。
进一步，所述吸收塔中的吸收剂为有机溶剂，所述吸收剂有很多选择，如醇类、酮类、酯类、醚类和其他类有机溶剂等，醇类包括甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等，酮类包括丙酮、丁酮、2-戊酮等，酯类包括甲酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯等。
本发明中的工艺方法和装置的有益效果是：(1)吸收剂吸收含HCl、SO2的尾气是一个放热过程，吸收塔内温度过高排出的HCl、SO2的二次尾气就会增多，降低了吸收效果，在循环泵后增设冷却器，降低了溶液温度，低温溶液直接接触高温溶液达到降低吸收塔内温度的目的；(2)吸收剂可以重复利用，避免了排放的环境污染，而且降低了生产成本，提高了经济效益；(3)HCl和SO2的分离完全，HCl和SO2的回收率高，均可达99.9％以上；(4)分子筛吸附塔可重复循环利用，节约成本，提高效率；(5)本发明具有很高的实用价值和很大的市场需要。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的结构示意图。
其中，气液过滤器1；第一级吸收塔2；第二级吸收塔3；分子筛吸附塔4；1#分子筛吸附塔4-1；2#分子筛吸附塔4-2；溶液罐5；HCl精馏塔6；SO2精馏塔7；循环泵8；冷却器9；HCl再沸器10；HCl塔顶冷凝器11；HCl产品缓冲罐12；SO2再沸器13；SO2塔顶冷凝器14；SO2产品缓冲罐15；吸收剂缓冲罐16；吸附干燥***17。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1，一种回收含有SO2、HCl尾气的装置，该装置包括气液过滤器1、吸收装置、分子筛吸附塔4、HCl精馏塔6、SO2精馏塔7，其中：
气液过滤器1，目的是过滤掉尾气中的水和凝液，气液过滤器1上设有进料口，顶部设有气体出口，下部设有凝液出口；
吸收装置，吸收装置包括两级吸收塔，编号为第一级吸收塔2、第二级吸收塔3，第一级吸收塔2塔釜连通气液过滤器1的顶部出口，第一级吸收塔2塔顶连通第二级吸收塔3塔釜，物料的双向输送可实现第一级吸收塔2和第二级吸收塔3的内部循环，第二级吸收塔3塔顶设有不凝气出口；第一级吸收塔2塔顶和塔釜之间以及第二级吸收塔3塔顶和塔釜之间的管线上均装有循环泵8和冷却器9，第一级吸收塔2塔釜连通分子筛吸附塔4塔釜进料口；通过在线路上设置远传液位计连锁调节阀、流量计连锁调节阀或远传液位计和流量计连锁调节阀，实现第一级吸收塔2和第二级吸收塔3之间的物料循环，以及物料的运送。
分子筛吸附塔4，分子筛吸附塔4上设有高压氮气进口，分子筛吸附塔4的数量有两个，1#分子筛吸附塔4-1和2#分子筛吸附塔4-2，两个分子筛吸附塔4并联安装在第一级吸收塔2塔釜和HCl精馏塔6之间，两个分子筛吸附塔4可同时使用或交替使用；
HCl精馏塔6，HCl精馏塔6中部连通1#分子筛吸附塔4-1和2#分子筛吸附塔4-2塔顶出料口，HCl精馏塔6和1#分子筛吸附塔4-1和2#分子筛吸附塔4-2塔顶出料口之间的管线上装有溶液罐5；HCl精馏塔6塔釜连接有HCl再沸器10，HCl精馏塔6塔顶装有HCl塔顶冷凝器11，HCl塔顶冷凝器11下设有HCl产品缓冲罐12，HCl产品缓冲罐12后接吸附干燥***17，HCl产品缓冲罐12的输出端连接着HCl精馏塔6塔顶；
SO2精馏塔7，SO2精馏塔7中部连通HCl精馏塔6塔釜，SO2精馏塔7塔釜连接有吸收剂缓冲罐16；SO2精馏塔7塔釜连接有SO2再沸器13，SO2精馏塔7塔顶装有SO2塔顶冷凝器14，SO2塔顶冷凝器14下设有SO2产品缓冲罐15，SO2产品缓冲罐15后接吸附干燥***17，SO2产品缓冲罐15的输出端连接着SO2精馏塔7塔顶。
吸收剂缓冲罐16还通过管线连接着第二级吸收塔3，在线路上设置远传液位计连锁调节阀、流量计连锁调节阀或远传液位计和流量计连锁调节阀，自动将吸收剂缓冲罐16中的吸收剂输入第二级吸收塔3，如此，第二级吸收塔3和SO2精馏塔7之间完成了吸收剂的返料循环。
该装置以气液过滤器1为尾气处理的始端，以吸收塔和分子筛吸附为中间过程，以HCl精馏塔6和SO2精馏塔7为终端，形成尾气处理的一个完整过程。
实施例2
如图2，在实施例1的基础上，分子筛吸附塔4的数量为一个，分子筛吸附塔4塔釜为出料口，塔顶为进料口，吸收塔为一个。
实施例3
(1)吸收
尾气从第一级吸收塔2塔釜进入，第一级吸收塔2吸收尾气中的HCl、SO2后，饱和溶液输送到分子筛吸附塔4，而未被吸收的尾气从第一级吸收塔2塔顶排出并从第二级吸收塔3塔釜进入，经第二级吸收塔3再次吸收后，得到不饱和溶液返回第一级吸收塔2；所述第一级吸收塔2塔顶和塔釜之间、所述第二级吸收塔3塔顶和塔釜之间的管线上均装有循环泵8和冷却器9，对于各个吸收塔，溶液经循环泵8在各个吸收塔塔内和冷却器9之间循环；
(2)吸附
由第(2)步输送来的饱和溶液会含有少量水分，吸附工段的目的就是除去饱和溶液中的水分。具体操作为饱和溶液进入分子筛吸附塔4，分子筛吸附塔4内装有特定尺寸孔道的分子筛，分子筛吸附塔4的上部设有分子筛装填手孔，下部设有分子筛卸料口方便更换分子筛。饱和溶液经过特定孔道的分子筛可以将饱和溶液中的水分除去，以达到脱水的目的。同时分子筛吸附塔4上设有高压氮气进口，吸附满水分的分子筛可通过高压氮气吹扫，除去吸附的水分，实现分子筛在线再生，重复循环利用，节约成本，提高效率。被氮气吹扫下来的水可达标排放或去相应工段储存再利用。脱去水分的饱和溶液从1#分子筛吸附塔4-1、2#分子筛吸附塔4-2的顶部排出，进入到溶液罐5中储存，1#分子筛吸附塔4-1和2#分子筛吸附塔4-2可同时使用，也可交替使用，本装置设计的1#分子筛吸附塔4-1、2#分子筛吸附塔4-2为交替使用，其目的是保证在进行分子筛在线再生时，整套装置的持续稳定运行；
(3)精馏
包括HCl精馏和SO2精馏。具体操作是储存在溶液罐5中含有HCl、SO2的饱和溶液输送到HCl精馏塔6。HCl精馏塔6为加压操作，HCl精馏塔6 内的饱和溶液经HCl再沸器10加热后变成蒸汽上升至HCl精馏塔6内，HCl精馏塔6中装有填料，在每层填料上回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程，沸点低、易挥发的HCl转变成气相上升到塔顶，经过HCl塔顶冷凝器11的冷凝，气相HCl转变成液相得到合格的HCl产品，而未冷凝的少量不凝气可安全排空。塔顶设有HCl产品缓冲罐12，部分HCl产品输送至HCl精馏塔6中以保持HCl精馏塔6的平衡。沸点高的SO2及吸收剂经过回流的液相HCl的冷却，冷凝下来回到塔釜中继续循环。HCl精馏塔6塔釜的溶液输送至SO2精馏塔7中；
SO2精馏塔7同样为加压操作，SO2精馏塔7内的饱和溶液经SO2再沸器13加热后变成蒸汽上升至SO2精馏塔7内，SO2精馏塔7中装有填料，在每层填料上回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程，沸点低、易挥发的SO2转变成气相上升到塔顶，经过SO2塔顶冷凝器14的冷凝，气相SO2转变成液相得到合格的SO2产品，而未冷凝的少量不凝气可安全排空。塔顶设有SO2产品缓冲罐15，部分SO2产品输送至SO2精馏塔7中以保持SO2精馏塔7的平衡。沸点高的吸收剂经过回流的液相SO2的冷却，冷凝下来回到塔釜中继续循环。SO2精馏塔7塔釜的吸收剂经冷却输送至吸收剂缓冲罐16中。转存至吸收剂缓冲罐16中的吸收剂，可作为新鲜的吸收剂进入到第二级吸收塔3中循环利用。
实施例4
在实施例3的基础上，在步骤(1)前增加过滤分离的操作，能更有效的先将气液分离：将含SO2、HCl、CO、CO2、水及其他不凝气的尾气加入含丝网除沫器的气液过滤器1，凝液从气液过滤器1下部排放到相应的工段储存或直接排放，含HCl、SO2的二次尾气从气液过滤器1上部排出并从第一级吸收塔2塔釜进入。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回收含有SO2、HCl尾气的装置，其特征在于，该装置按照处理顺序依次包括连接的：
气液过滤器；
吸收装置，吸收装置包括吸收塔，所述吸收塔塔釜连通气液过滤器的顶部出口；
分子筛吸附塔，分子筛吸附塔进料口连通吸收塔塔釜；
HCl精馏塔，HCl精馏塔连通分子筛吸附塔出料口；
SO2精馏塔，SO2精馏塔连通HCl精馏塔塔釜，SO2精馏塔塔釜连接有吸收剂缓冲罐。
2.根据权利要求1所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的装置，其特征在于，所述吸收塔至少为一级；有多级吸收塔时，分子筛吸附塔连通第一级吸收塔，多级吸收塔串联连接，前一级吸收塔塔顶连通后一级吸收塔塔釜，相邻的吸收塔之间由来回循环的管线连通，所述吸收剂缓冲罐通过管线连接着最后一级吸收塔。
3.根据权利要求1所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的装置，其特征在于，每个所述吸收塔塔顶和塔釜之间的管线上装有循环泵和冷却器；所述HCl精馏塔塔釜连接有HCl再沸器，所述HCl精馏塔塔顶装有HCl塔顶冷凝器，HCl塔顶冷凝器下设有HCl产品缓冲罐，HCl产品缓冲罐后接吸附干燥***，HCl产品缓冲罐的输出端连接着HCl精馏塔塔顶；所述SO2精馏塔塔釜连接有SO2再沸器，SO2精馏塔塔顶装有SO2塔顶冷凝器，SO2塔顶冷凝器下设有SO2产品缓冲罐，SO2产品缓冲罐后接吸附干燥***，SO2产品缓冲罐的输出端连接着SO2精馏塔塔顶。
4.根据权利要求1所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的装置，其特征在于，所述HCl精馏塔和分子筛吸附塔出料口之间的管线上装有溶液罐；所述气液过滤器上设有进料口，顶部设有气体出口，下部设有凝液出口；所述分子筛吸附塔上设有高压氮气进口，分子筛吸附塔的数量不少于一个，多个分子筛吸附塔并联安装，可同时使用或交替使用。
5.一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)吸收
尾气从第一级吸收塔塔釜进入，经过第一级吸收塔的吸收，饱和溶液输送到分子筛吸附塔；
(2)吸附
饱和溶液经分子筛吸附塔除去水分，脱去水分的饱和溶液从分子筛吸附塔排出并进入HCl精馏塔；
(3)精馏
HCl精馏塔内为加压操作，进入HCl精馏塔内的饱和溶液经热和质的传递过程，上升到塔顶的气相HCl经冷凝得到液相HCl产品，HCl精馏塔塔釜的溶液输送到SO2精馏塔中；
SO2精馏塔内为加压操作，进入SO2精馏塔内的饱和溶液经热和质的传递过程，上升到塔顶的气相SO2经冷凝得到液相SO2产品，在SO2精馏塔塔釜得到含吸收剂的溶液。
6.根据权利要求5所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，其特征在于，尾气进入第一级吸收塔之前先进行过滤分离：将尾气引入气液过滤器，凝液从气液过滤器下部排出，含HCl、SO2的二次尾气从气液过滤器上部排出并从第一级吸收塔塔釜进入。
7.根据权利要求5所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，其特征在于，在步骤(1)中，从第一级吸收塔塔顶排出的未被吸收的尾气进入下一级吸收塔并最终进入最后一级吸收塔；每个所述吸收塔塔顶和塔釜之间的管线上装有循环泵和冷却器，对于各个吸收塔，溶液经循环泵在各个吸收塔塔内和冷却器之间循环，在步骤(3)中，在SO2精馏塔塔釜得到的含吸收剂的溶液返回最后一级吸收塔循环利用。
8.根据权利要求5所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，其特征在于，所述HCl精馏塔塔釜连接有HCl再沸器，所述HCl精馏塔塔顶装有HCl塔顶冷凝器，HCl塔顶冷凝器下设有HCl产品缓冲罐，HCl产品缓冲罐后接吸附干燥***，HCl产品缓冲罐的输出端连接着HCl精馏塔塔顶；所述SO2精馏塔塔釜连接有SO2再沸器，所述SO2精馏塔塔顶装有SO2塔顶冷凝器，SO2塔顶冷凝器下设有SO2产品缓冲罐，SO2l产品缓冲罐后接吸附干燥***，SO2产品缓冲罐的输出端连接着SO2精馏塔塔顶。
9.根据权利要求5所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，其特征在于，所述HCl精馏塔和分子筛吸附塔出料口之间的管线上装有溶液罐；所述气液过滤器上设有进料口，顶部设有气体出口，下部设有凝液出口；所述分子筛吸附塔上设有高压氮气进口，分子筛吸附塔的数量不少于一个，多个分子筛吸附塔并联安装，可同时使用或交替使用。
10.根据权利要求5所述的一种回收含有SO2、HCl尾气的方法，其特征在于，所述吸收塔中的吸收剂为有机溶剂。
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