氯化亞砜新型分離工藝設(shè)想與方案研究

夏峰峰 楊雪 劉博洋

【摘 要】氯化亞砜是一種重要的無機(jī)精細(xì)化工產(chǎn)品及重要的化工中間體，在工業(yè)生產(chǎn)中具有極其廣泛的應(yīng)用。本研究針對(duì)現(xiàn)有氯化亞砜分離工藝的不足，提供一種成本低、能耗低、純度高、分離環(huán)境較為友好、后處理操作簡(jiǎn)便并且安全的，單套生產(chǎn)能力較高的新型分離工藝，有效降低成本，提升氯化亞砜質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】氯化亞砜；新型分離工藝；降本增效

一、研究背景

氯化亞砜又稱亞硫酰氯或氯氧化硫，分子式SOCl2，分子量118.97，常溫常壓下為無色或淡黃色液體，有刺激性臭味，相對(duì)密度1.676，熔點(diǎn)-104.5℃，沸點(diǎn)78.8℃，遇水易分解成二氧化硫和氯化氫，溶于苯、氯仿和四氯化碳，其氯原子取代羥基或硫基能力顯著。氯化亞砜能與帶羥基的酚或醇反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；與格利雅試劑反應(yīng)生成相應(yīng)的亞砜化合物。

氯化亞砜是一種重要的無機(jī)精細(xì)化工產(chǎn)品及重要的化工中間體，被廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、顏料、食品添加劑、感光材料、電鍍和電池等行業(yè)，用途十分廣泛。目前，我國的氯化亞砜主要用于醫(yī)藥、農(nóng)藥及染料等行業(yè)。醫(yī)藥行業(yè)是我國氯化亞砜最大的消費(fèi)領(lǐng)域，可用于生產(chǎn)腦復(fù)新、布洛芬和環(huán)丙沙星等；在農(nóng)藥方面，氯化亞砜主要用于生產(chǎn)水胺硫磷、甲氰菊酯、硫丹、溴氨菊酯以及殺鼠劑等；在染料行業(yè)中，氯化亞砜主要用作氯化劑，用于生產(chǎn)活性染料中的活性翠蘭K-GL、活性翠蘭K-GP、活性翠蘭KM-GB，硫化染料中的硫化艷綠以及其它染料和染料助劑等。在食品行業(yè)中，氯化亞砜也是三氯蔗糖的主要原料。三氯蔗糖是以蔗糖為原料經(jīng)氯代而制得的一種非營養(yǎng)型強(qiáng)力甜味劑，其化學(xué)名4，1，6—三氯—4，1，6—三脫氧半乳型蔗糖，是一種白色粉末狀產(chǎn)品，極易溶于水（溶解度28.2克，20℃），水溶液澄清透明，其甜度是蔗糖的600～800倍。三氯蔗糖可廣泛運(yùn)用于保健方面，是目前食品和醫(yī)藥領(lǐng)域研究開發(fā)的熱點(diǎn)，前景看好。

氯化亞砜在高能電池制備方面也有所應(yīng)用，用氯化亞砜與四氯化鋁鋰等配成電解液制得的電池，不僅具有很高的儲(chǔ)藏溫度而且還具有較長(zhǎng)的放電時(shí)間。另外，以氯化亞砜與十氯十硼二鋰制得的電池，也具有很好的使用性能。

氯化亞砜還用于合成表面活性劑、纖維素、陽離子淀粉；用作脫水劑和溶劑，將大規(guī)模應(yīng)用于與酸反應(yīng)生成間苯二酰氯和對(duì)苯二酰氯，進(jìn)而合成多芳基型熱塑性工程塑料等。在其他方面，氯化亞砜主要用作醇類、羧酸、?；然瘜W(xué)品的氯化劑。

二、研究?jī)?nèi)容

本研究所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有氯化亞砜分離工藝的不足，提供一種成本低、能耗低、純度高、分離環(huán)境較為友好、后處理操作簡(jiǎn)便并且安全的，單套生產(chǎn)能力較高的新型分離工藝。本研究所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，其步驟如下：

粗氯化亞砜原料從隔板段進(jìn)料側(cè)進(jìn)入隔板精餾塔，首先在隔板進(jìn)料側(cè)預(yù)分離，輕組分和部分氯化亞砜以氣相的形式，從隔板進(jìn)料精餾段進(jìn)入塔頂分離段，重組分和部分氯化亞砜以液相的形式，從隔板進(jìn)料提餾段進(jìn)入塔底分離段；

塔頂分離段中輕組分和部分氯化亞砜從塔頂蒸出，塔頂分離段底部回流的液相經(jīng)流量控制，部分流到隔板進(jìn)料側(cè)，另一部分流到隔板采出側(cè)；

隔板采出側(cè)精餾段中，純度高于99.5%精氯化亞砜液體部分從隔板采出精餾段底部側(cè)線采出，另一部分作為隔板提餾段回流液；

氯化亞砜氣相和輕組分去塔頂分離段，精氯化亞砜氣相去隔板采出精餾段，重組分和氯化亞砜混合液相進(jìn)入塔底分離段；

塔底分離段中，重組分和部分氯化亞砜的混合液相從塔釜排出；塔底分離段頂部氣相經(jīng)流量控制，部分去隔板進(jìn)料側(cè)，另一部分去隔板采出側(cè)；

從隔板精餾塔的隔板采出側(cè)采出的精氯化亞砜液相進(jìn)入脫重塔進(jìn)一步脫除重組分；重組分和氯化亞砜的混合物從塔釜排出，塔頂?shù)玫郊兌冗_(dá)99.92%的優(yōu)質(zhì)氯化亞砜。

本研究設(shè)計(jì)的具體工藝參數(shù)如下：所述的一種氯化亞砜新型分離工藝，其特征在于：所述塔頂分離段底部回流的液相經(jīng)流量控制按照重力計(jì)液相分配比0.02-0.95；所述塔底分離段底部回流的液相經(jīng)流量控制按照重力計(jì)液相分配比0.02-0.95；所述原料液粗氯化亞砜中輕組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0-50%，重組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-50%，氯化亞砜的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10-99%；所述隔板精餾塔的操作壓力為50-150Kpa；所述隔板精餾塔以重力計(jì)回流比0.2-50；所述隔板精餾塔總塔板共有30-400塊塔板，隔板段有8-150塊塔板，塔頂分離段有8-240塊塔板，塔底分離段有1-250塊塔板；所述脫重塔的操作壓力為5-120Kpa，以重力計(jì)回流比0.2-10，總塔板數(shù)共有20-40塊塔板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明分離工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）本發(fā)明采用隔板精餾工藝。該工藝是在精餾塔中加一垂直擋板，將精餾塔分為塔頂分離段、塔底分離段以及由隔板分開的進(jìn)料側(cè)與采出側(cè)。隔板精餾塔一般應(yīng)用于三組分分離，輕組分從塔頂采出，中間組分由隔板采出側(cè)采出，重組分由塔釜采出。在熱力學(xué)上隔板塔等同于一個(gè)完全熱耦合塔，只需要一套塔系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)三組分的分離。與文獻(xiàn)報(bào)道的分離方法相比較，本發(fā)明的設(shè)備投入成本較低，分離效率高。

（2）該工藝中隔板的結(jié)構(gòu)特殊，脫輕和脫重可以在一個(gè)塔內(nèi)完成。與完全熱耦合塔相比，立式隔板塔投資費(fèi)用和占地更少，可操作性更強(qiáng)。與普通精餾工藝相比，該工藝安全性更高。本發(fā)明與傳統(tǒng)的氯化亞砜分離工藝相比將原來的三塔操作簡(jiǎn)化到兩塔操作，減少了一臺(tái)塔，一臺(tái)再沸器、一臺(tái)冷凝器，設(shè)備投資降低大約20%，節(jié)省占地面積30%左右。

（3）為了滿足當(dāng)?shù)仄髽I(yè)對(duì)高純度氯化亞砜的需要，本發(fā)明在隔板塔分離出的精氯化亞砜后續(xù)步驟中，需要再進(jìn)入一脫重塔，進(jìn)一步脫除重組分中的硫酰氯達(dá)到高純度醫(yī)藥級(jí)要求。

（4）本發(fā)明采用了較為先進(jìn)的流程模擬技術(shù)PRO/Ⅱ，將隔板精餾塔應(yīng)用到氯化亞砜的精餾提純中，在已有兩塔精餾工藝計(jì)算與工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比的基礎(chǔ)上，進(jìn)行隔板精餾塔的模擬與設(shè)計(jì)，并比較隔板精餾塔與常規(guī)精餾工藝的能耗。在最適宜操作條件下與常規(guī)精餾塔間接、直接精餾序列相比，分別可節(jié)能26%和18%。

（5）本發(fā)明與傳統(tǒng)的氯化亞砜分離工藝相比流程得以簡(jiǎn)化，使裝置的運(yùn)行和操作簡(jiǎn)化，裝置的操作性更強(qiáng)。

四、結(jié)論

本研究提供一種成本低、能耗低、純度高、分離環(huán)境較為友好、后處理操作簡(jiǎn)便并且安全的，單套生產(chǎn)能力較高的新型分離工藝，有利于明顯提高氯化亞砜的產(chǎn)品純度的，縮小與國外同類產(chǎn)品的技術(shù)差距，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

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