Способ получения хлорсульфоновой кислоты и устройство для его осуществления

 

Союз Соввтскик

Соцнапистнчески к

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (п>865780 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 01.1176 (21) 2415441/23-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 2309,81. Бюллетень HQ 35

Дата опубликования описания 230981 (53)pA. Кл э

С 01 В 17/46

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 546. 226..325(088.8) Л.П.Ряднева,В.В.Тараторкин,Е.М.Попов,1 .К.Чистяков, Г.В.Белоусов,В.П.Будник,Р.A.Hñêàêîâ,B)A.Найденова, и Л.Л.Рыбакова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРСУЛЬФОНОВОЙ КИСЛОТЫ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к производству хлорсульфоновой кислоты и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ получения хлорсульфоновой кислоты путем взаимодействия газообразного 100%-ного серного ангидрида и хлористого водорода в насадочном аппарате во взвешенном слое жидкой хлорсульфоновой кислоты при 148-151О С (1) .

Однако этот способ сложен в технологическом отношении за счет трудности поддержания в аппарате постоянной высоты слоя кипящей хлорсульфо- 15 новой кислоты, а также эа счет загрязнения полученной хлорсульфоновой кислоты серным ангидридом и пиросульфурилхлоридом.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому результату является способ получения хлорсульфоновой кислоты, включакщий взаимодействие серного ангидрида с хлористым водородом при 2>

130 С, конденсацию образующегося целевого продукта и обработку его хлористым водородом (2).

Известно устройство для осуществления способа получения хлорсульфо- 30 новой кислоты, содержащее корпус, разделенный перегородкой на отстойную и реакционную камеру. В реакционной камере размещены смеситель и вертикальный кожухотрубный теплообменник. Устройство снабжено фазораэделителем с колпачковым гидроэатвором (3).

Недостатком процесса является невозможность использования тепла реакции серного ангидрида с хлористым водородом для нагревания олеума, десорбции из него серного ангидрида и нагревания паров БОа. Кроме того, взаимодействие серного ангидрида и хлористого водорода проводят при температуре ниже температуры кипения хлорсульфоновой кислоты. Время пребывания газа в реакционном объеме составляет не менее 0,5 с, что снижает интенсивность процесса.

Цель изобретения †интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему взаимодействие серного ангидрида с хлористым водородом при повышенной температуре, конденсацию образующегося целевого продукта и обработку его хлористым водородом, 865780 взаимодействие исходных реагентов ведут при 155-175 С. о

Для осуществления способа используют устройство, содержащее корпус, разделенный перегородкой на отстойную и реакционную камеры, в которой размещены смеситель и теплообменник.

Причем корпус снабжен установленной над перегородкой отстойной камеры дополнительной перегородкой, которые образуют между собой камеру для подачи олеума.

lO

При этом теплообменник выполнен в виде труба в трубе, где внутренняя труба укреплена в нижней перегородке, а наружная — в верхней.

На чертеже изображено предлагае- 1$ мое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит корпус 1, разделенный перегородкой 2 на реакционную камеру 3 и отстойную камеру 4.

Внутри реакционной камеры размещен Zp теплообменник типа труба в трубе, включающий внутреннюю трубку 5 и наружную трубку 6. Над перегородкой отстойной камеры дополнительно установлена вторая перегородка 7, которые образуют между собой камеру для подачи олеума 8. Реакционная ".амера снабжена также смесителем 9, штуцерами 10 и 11 для ввода контактных газов и хлористого водорода и штуцерами 12 и 13 для вывода и ввода олеума. З 1

Отстойная камера снабжена штуцером для вывода отходящих газов 14 и хлорсульфоновой кислоты 15.

Способ осуществляют следующим образом. 35

При пуске устройства в смеситель

9 через штуцера 10 и 11 ввода подают контактный газ и хлористый водород.

Парогаэовая смесь поступает затем в трубки 5 и 6 теплообменника. За счет ф} тепла реакции температура в верхней части трубок повышается. Одновременно в камеру для подачи олеума 8, отделенную перегородкой 7, через штуцер 13 подают исходный олеум. Олеум, 4 поднимаясь по кольцевому зазору между трубками 5 и 6 со скоростью

0,08-0,2 м/с, быстро нагревается до

120-140 С, отнимая тепло от парогазожидкостной смеси, проходящей по .трубке 5, и иэ него начинает испаряться серный ангидрид. Испарившийся серный ангидрид поднимается вверх реакционной камеры 3 и затягивается в смеситель 9. При этом подача контактного газа в смеситель прекращается. Температура газа в верхней части реакционной камеры 3 составляет 155-175оС, время пребывания гаэовой смеси в реакционном объеме составляет 0,2-0,4 с. Перелившийся 4) через край трубки олеум, иэ которого. десорбируетсл серный ангидрид, стекает тонкой пленкой по внешней стороне этой трубки вниз и охлаждается эа счет поднимающегося в межтрубном д кольцевом пространстве олеума, который одновременно нагревается до

75-85 С и выходит из реактора через штуцер 12, Содержание свободного серного ангидрида в нем составляет

18-25%. Гаэопаровая смесь, содержащая хлорсульфоновую кислоту, движется по трубке 5 вниз, охлаждается олеумом, конденсируется и поступает в отстойную камеру 4, отделенную от камеры 8 для подачи олеума перегородкой 2. В отстойной камере 4 происходит отделение жидкой хлорсульфоновой кислоты от газов, содержащих пары хлорсульфоновой кислоты и пиросульфурилхлорида. Газы выводят через штуцер 14, а кислоту через штуцер 15.

Хлорсульфоновая кислота из реакционного устройства поступает в абсорбер с целью освобождения ее от примесей пиросульфурилхлорида. В адсорбере кислоту обрабатывают при 75100 С хлористым водородом, затем охлаждают в холодильнике и отправляют на склад. Выходящие из реакционного устройства газы, содержащие пары хлорсульфоновой кислоты и пиросульфурилхлорида, охлаждают в холодильнике. Сконденсировавшаяся там кислота соединяется с вытекающей из реактора кислотой перед абсорбером, а отходящие газы обрабатывают 9698%-ной серной кислотой и выводят из процесса.

Температура 155-175 С в реакционной зоне обусловлена наибольшей степенью взаимодействия серного ангидрида и хлористого водорода и способствует наиболее полному выделению серного ангидрида иэ олеума. Снижение температуры в реакционной зоне ниже 155оС приводит к уменьшению степени взаимодействия серного ангидрида и хлористого водорода и требует дополнительного подвода тепла для испарения серного ангидрида из олеума. Повышение температуры выше

175 С приводит к частичному термио ческому распаду хлорсульфоновой кислоты на сульфурилхлорид и серную кислоту.

Пример 1. 162,7 кг/ч олеума с содержанием 34,6% SO св. и

6,9 нм /ч хлористого водорода подают в реакционное устройство. Температура гаэопаровой фазы в полом объеме

162 С, время пребывания газов в зоне о реакции 0,3 с..Вытекающую из реакционного устройства хлорсульфоновую кислоту обрабатывают хлористым водородом при 80 С и после охлаждения в количестве 35,2 кг/ч направляют на склад. Продукционная кислота содержит 98,53 HSOgCS.

Пример 2. 162,7 кг/ч олеума с содержанием 34,6% SO> св. и

6,9 нм /ч хлористого водорода подают в реакционное устройство. Температура гаэопаровой фазы в полом объеме

865780

Монмакльные гази НС1

155ОС, время пребывания газов в зоне реакции 0,2 с. Вытекающую из реакционного устройства хлорсульфоновую кислоту обрабатывают хлористым водородом при 90 С и после охлаждения в количестве 33,4 кг/ч направляют на склад. Продукционная кислота содержит 98,9% HSOyC8.

Пример 3. 162,7 кг/ч олеума с содержанием 34,6% SO св. и

6,9 нм/ч хлористого водорода подают

s реакционное устройство. Температура газопаровой фазы в полом объеме 175 С, время пребывания газов в зоне реакции 0,4 с. Вытекающую из реакционного устройства хлорсульфоновую кислоту обрабатывают хлористым водородом 15 при 100 С и после охлаждения в количестве 35,0 кг/ч направляют на склад.

Продукционная кислота содержит 98,2%

HSO СС.

3 спользование предлагаемого спосо- 2р ба получения хлорсульфоновой кислоты и устройства для его осуществления позволяет интенсифицировать процесс за счет более полного превращения реагентов, сокращения времени их 25 взаимодействия и совмещения процесса получения хлорсульфоновой кислоты и десорбции 100%-ного серного ангидрида иэ олеума.

Формула изобретения

1. Способ получения хлорсульфоновой кислоты, включающий взаимодействие серного ангидрида с хлористым водородом при повышенной температуре, конденсацию образующегося целевого продукта и обработку его хлористым водородом, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, взаимодействие исходных реагентов ведут при 155-175 С.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее корпус, разделенный перегородкой на отстойную и реакционную камеры, в которой размещены смеситель и теплообменник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус снабжен установленной над перегородкой отстойной камеры дополнительной перегородкой, которые образуют между собой камеру для подачи олеума.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что теплообменник выполнен в виде труба в трубе, при этом внутренняя труба укреплена в нижней перегородке, а наружная — в верхней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 1226991, кл. 12 i 17/45, 1964.

2. Патент Франции 9 2117297, кл. С 01 В 17/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

9 652958, кл. В 01 Э 1/00, 1976.

ВНИИПИ Заказ 7972/32

Тираж 508 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород,ул.Проектная,4