一种利用高位差使得粗品氯化亚砜从低压输送到高压的方法

摘要

一种利用高位差使得粗品氯化亚砜从低压输送到高压的方法，所述的方法包括利用氯化亚砜合成釜、粗品氯化亚砜冷凝器和粗品氯化亚砜脱气装置的位置高低形成压差，同时在粗品冷凝器和脱气装置之间设置一U型管作为液封，从而在不利用泵的情形下完成气态或者液态氯化亚砜粗品的输送；采用本发明所述的工艺，可以减少输送原料使用的各种泵，更加重要的是，由于减少或者不使用泵来输送原料，可以最大程度地减少反应物料溢出的可能性，减少料对环境的污染可能并提高了残余物料的循环使用，提高了物料的利用率。

说明书

发明领域

本发明涉及的是一种利用高位差使得粗品氯化亚砜从低压输送到高压的方法，具体的讲，本发明涉及的是一种利用氯化亚砜合成釜、粗品氯化亚砜冷凝器和粗品氯化亚砜脱气装置的位置高低形成压差，同时在粗品冷凝器和脱气装置之间设置一U型管作为液封，从而在不利用泵的情形下完成气态或者液态氯化亚砜粗品的输送。

背景技术

氯化亚砜溶于苯、氯仿和四氯化碳，在水中分解生成亚硫酸和氯化氢，加热至140度分解生成氯气、二氧化硫和一氯化硫，氯化亚砜的氯原子取代羟基和巯基的能力很强，有时也可取代二氧化硫、氧或氢，能与有羟基的酚或醇等有机化合物反应生成相应的氯化物，与磺酸反应生成磺酰氯，与格利雅试剂反应生成相应的亚砜化合物等。氯化亚砜在有机合成上很重要，它是农药、医药、感光材料和高聚物中间体合成的中间原料，现有技术公开了一些氯化亚砜的合成、提纯的技术方案，包括：

ZL95110380公开了一种氯化亚砜的制造方法，该方法是利用二氧化硫同氯化硫的一氯化物、二氯化物在以活性炭作为催化剂的存在下以气相反应制得氯化亚砜粗品，再将粗品和硫磺粉一起蒸馏制得精品，具体反应步骤有二氯化二硫的合成、二氯化硫的合成、氯化亚砜的合成及粗品的提纯，但是，该专利所述的间歇性生产方式，由于其中的多步反应为可逆反应，因此，为了实现正向反应的完整，需要多量的部分起始原料，导致了反应后回收的巨大困难，同时，该专利的所述工艺的原料的利用率仅仅能够提高百分之五十以上，收率也比现有技术提高百分之五十。

US2431823公开了利用二氯化二硫(S₂Cl₂)与氯气反应，生成的二氯化硫(SCl₂)及过量的氯气与二氧化硫及导入的氯气在活性炭催化下气相反应，经蒸馏得到氯化亚砜；该文献还公开了将反应后经过硫化床并蒸馏后的主要为包括硫的一氯化硫混合物经过氯化器氯化后加入预热器A，开始新的反应。

US2,779,663公开了获得SOCl₂的方法，包括脱气(二氧化硫和氯气)、冷凝，背景技术中提到S₂Cl₂、SO₂和Cl₂反应生成SOCl₂，以及将产物在硫化器中将其中的二氯化硫反应为一氯化硫，返回到开始的反应器；回收的二氧化硫和氯气返回到开始的反应器。

直接涉及二氧化硫气相法合成氯化亚砜的文献有：US2431823、DE842041；

以硫为起始物产生一氯化硫来合成氯化亚砜的文献有US1861900、US2420623；

综上所述，现有技术中，合成氯化亚砜的方法有十几种，但是，大规模工业化生产基本上是如下三种工艺路线：

(1)五氯化磷与二氧化硫反应，工艺简单，但SOCl₂与POCl₃很难分离，不易得到高纯度SOCl₂；

(2)以氯化锑等为催化剂，氯化硫与氯磺酸反应，目前国内广泛采用，工艺复杂，投资较大；

(3)气相催化法合成氯化亚砜，以活性炭为催化剂，氯化硫与二氧化硫、氯气反应，国外普遍采用，工艺简单，投资少和产品纯度高，可采用封闭式内循环装置生产，无环境污染，基本反应式如下：

(1)、

(2)、

但是，在已经公开的文献中，虽然有提出，采用封闭式内循环法生产，但是，作为一项大型工程项目，没有公开如何封闭式内循环法生产氯化亚砜具体技术方案，有鉴于此，特提出本发明。

发明目的

本发明的目的在于提供一种利用高位差使得冷凝后的粗品氯化亚砜从相对低压区间输送到相对高压区间的粗品脱气装置中的方法。

本发明的目的可以通过以下方式得以实现：本发明涉及的是一种利用利用氯化亚砜合成釜、粗品氯化亚砜冷凝器和粗品氯化亚砜脱气装置的位置高低形成压差，同时在粗品冷凝器和脱气装置之间设置一U型管作为液封，从而在不利用泵的情形下完成气态或者液态氯化亚砜粗品的输送。

本发明提供的一种粗品氯化亚砜输送方法，其中氯化亚砜的合成方法包括氯化亚砜的合成、冷凝和脱气，分别在氯化亚砜合成釜、粗品氯化亚砜冷凝器和粗品氯化亚砜脱气装置中进行，粗品氯化亚砜合成釜与粗品氯化亚砜冷凝器相连接，粗品氯化亚砜冷凝器又与粗品氯化亚砜脱气装置相连接，其特征在于粗品氯化亚砜冷凝器的出料口水平高度设置在粗品氯化亚砜脱气装置的氯化亚砜液态混合物的液面水平高度之上。

最好，粗品氯化亚砜冷凝器的出料口水平高度设置在粗品氯化亚砜脱气装置的进料口的水平高度之上；优选的，粗品氯化亚砜冷凝器的出料口水平高度设置在粗品氯化亚砜脱气装置的进料口的水平高度之上，它们之间的高位差约1-5米；最优选的，粗品氯化亚砜冷凝器的出料口水平高度设置在粗品氯化亚砜脱气装置的进料口的水平高度之上，它们之间的高位差约2.8-3.2米。

在粗品氯化亚砜冷凝器的出料口和与粗品氯化亚砜脱气装置的进料口之间设置一形成液封的“U”管或者类似的液封装置，所述的粗品氯化亚砜冷凝器的内压小于粗品氯化亚砜脱气装置的内压0.01-0.04Mpa，所述的液封可防止气体从内压较高的粗品脱气釜倒流到粗品冷凝器中。

利用粗品氯化亚砜冷凝器与粗品氯化亚砜脱气装置之间形成的压差将液态的粗品氯化亚砜从冷凝器出料口输送到粗品脱气装置进行脱气，同时调节粗品脱气装置内压使之大于氯化亚砜合成釜的内压以便使脱气釜中脱出的气体流向氯化亚砜合成釜循环反应，氯化亚砜合成釜中合成的气态粗品氯化亚砜在压力驱动下输送至粗品氯化亚砜冷凝器。

粗品脱气装置内压的调节是利用粗品脱气装置中物料的多少调节的或粗品脱气装置内压的调节是利用粗品脱气装置加热温度调节的或粗品脱气装置内压的调节是利用粗品脱气装置中物料的多少和温度的高低同时调节的。

粗品冷凝器的多余气体可以利用泵泵入合成釜中。

粗品冷凝器中的压强约为0.02～0.23MPa，脱气装置中压强为0.03～0.30Mpa。

粗品冷凝器和粗品脱气装置之间形成的压差≤0.04Mpa。

具体发明内容

在本发明中，为了说明本发明的技术方案，对部分化合物的合成作出如下的描述：

现有技术中合成氯化亚砜的化学反应式如下，即：

1、合成一氯化硫(S₂Cl₂)

硫磺的熔点为112.8℃；

二氯化二硫(氯化硫，一氯化硫)是一种无色或橙黄色油状液体，有刺激性臭味，分子量135.02，相对密度1.678，熔点-80℃，沸点138℃，英文名称：Sulfur monochloride，分子式：S₂Cl₂。

化学反应方程式：2S+Cl₂→S₂Cl₂+Q    Q＝58.1KJ/mol；

反应原理：粉状硫磺直接通氯氯化合成一氯化硫，反应过程放出热量。反应温度70～80℃。

2、合成二氯化硫(SCl₂)

二氯化硫是一种红棕色液体，有刺激性臭味，分子量103.02，相对密度1.638，受热40℃以上分解，英文名称：Sulfur dichloride，分子式：SCl₂。

化学反应方程式：S₂Cl₂+Cl₂→2SCl₂

反应原理：一氯化硫过量通氯进一步氯化生成二氯化硫。反应温度65～85℃；

3、合成氯化亚砜(SOCl₂)

氯化亚砜又名亚硫酰二氯、氧氯化硫，外观为无色或淡黄色透明液体，有强烈的刺激性气味，分子式为SOCl₂，分子量为118.97，熔点-105℃，沸点78.8℃，相对密度1.676g/m³(20℃)。

反应方程式：

Cl₂+S₂Cl₂→2SCl₂

SCl₂+Cl₂+SO₂→2SOCl₂

付反应：SO₂+Cl₂→SO₂Cl₂(磺酰氯)

本合成反应在氯化亚砜合成釜中进行，反应温度为200～250℃。

反应原理：SCl₂、Cl₂和SO₂按一定比例组成混合气体。该混合气在活性炭催化剂表面发生反应，生成粗品氯化亚砜。

在本发明中，SOCl₂的合成反应采用无固定型活性炭作催化剂。

4、氯化亚砜精馏

粗品SOCl₂中含有未反应的SCl₂、S₂Cl₂以及部分溶解在其中的Cl₂和SO₂，精馏过程是利用混合物中各组分相对挥发度不同的原理，达到分离提纯氯化亚砜的目的。

精馏在精馏塔中进行，精馏结束后，将塔釜残液排入沉降槽，然后泵入S₂Cl₂贮槽，通过S₂Cl₂输送泵输送至S₂Cl₂高位槽，S₂Cl₂高位槽中的S₂Cl₂混合液经转子流量计计量后，定量向SCl₂合成釜进料，作合成SCl₂使用，从而完成液相循环。

其中，在步骤3氯化亚砜合成釜中合成的氯化亚砜(SOCl₂)为气态粗品氯化亚砜，在精馏前需要经过冷凝变成液态粗品氯化亚砜，该步骤在粗品氯化亚砜冷凝器中进行，液态粗品氯化亚砜中有大量氯气、二氧化硫和二氯化硫存在，因此通过粗品氯化亚砜脱气装置除去氯气和二氧化硫，除去的氯气和二氧化硫循环至氯化亚砜合成釜中继续反应，以增加原料利用率。除去氯气和二氧化硫的液态粗品氯化亚砜通入到粗品硫化釜中，在此溶解在氯化亚砜中的二氯化硫与加入的固态硫磺发生反应，成高沸点的一氯化硫，以利于后续工艺精馏的进行。

作为本发明的突出特点，在所述的氯化亚砜的合成工艺中利用氯化亚砜合成釜、粗品氯化亚砜冷凝器和粗品氯化亚砜脱气装置的位置形成压差，同时在粗品冷凝器和脱气装置之间设置一U型管作为液封，从而在不利用泵的情形下完成气态氯化亚砜的输送，一般而言，脱气装置常用脱气釜。

具体的，可以将本发明所述的粗品氯化亚砜冷凝器的出料口水平高度设置在粗品氯化亚砜脱气装置的氯化亚砜液态混合物的液面水平高度之上，这样的设置就是为了使得二者之间能够利用重力形成压差，以便冷凝器中的液体能够流向内压相对较高的脱气装置。

一般的，为了确保所述的冷凝器和脱气装置之间形成明确的压差，明确的将氯化亚砜冷凝器的出料口水平高度设置在粗品氯化亚砜脱气装置的进料口的水平高度之上是可行的，优选的方案是冷凝器的出料口水平高度设置在粗品脱气装置的进料口的水平高度之上约1-5米，优选的，它们之间的高位差约2.8-3.2米。

为了防止脱气装置中的气体倒流至冷凝器中，可以在在粗品氯化亚砜冷凝器的出料口和与粗品氯化亚砜脱气装置的进料口之间设置一可形成液封的“U”管或者类似的液封装置。

类似的液封装置可以选择在现有技术中使用的，但是，本发明优选是可形成液封的“U”管，所述的粗品氯化亚砜冷凝器与粗品氯化亚砜脱气装置之间形成的压差大于粗品氯化亚砜脱气装置的内压约0.01-0.04Mpa。

使用时，冷凝器与粗品氯化亚砜脱气装置之间形成的压差将液态的粗品氯化亚砜从冷凝器出料口输送到粗品脱气装置进行脱气，同时调节粗品脱气装置内压大于氯化亚砜合成釜的内压以便使脱气釜中脱出的气体流向氯化亚砜合成釜循环反应，氯化亚砜合成釜中合成的气态粗品氯化亚砜在压力驱动下输送至粗品氯化亚砜冷凝器。

所述的粗品脱气装置内压的调节是利用粗品脱气装置中物料的多少和/或温度的高低调节的，当排放粗品脱气装置中的物料腾出更多空间时，压力减少，反之增加；当提高脱气装置温度时内压增加，反之减少。实际上，粗品冷凝器与脱气装置的内压差很小，约为0.02Mpa，或者小于0.01Mpa，或更小。粗品冷凝器的多余气体也可以利用泵泵入合成釜中。一般而言，粗品冷凝器中的压强约为0.02～0.23MPa，脱气装置中压强为0.03～0.30Mpa，粗品冷凝器和粗品脱气装置之间形成的压差最好≤0.04Mpa，氯化亚砜合成釜中的压强一般为0.12～0.13Mpa。

本发明的有益效果是：将液体的粗品氯化亚砜从相对低压的冷凝器利用重力输送到相对高压的粗品脱气装置，以便相对高压的粗品脱气装置形成相对较高的出料口压力，使得加热后脱出的气体参与氯化亚砜的气相合成，同时，无需另外设置泵，利用压差和/或重力向粗品硫化釜输送脱气提纯后的氯化亚砜。

采用本发明所述的工艺，可以减少输送原料使用的各种泵，更加重要的是，由于减少或者不使用泵来输送原料，可以最大程度地减少反应物料逸出的可能性，减少料对环境的污染可能并提高了残余物料的循环使用，提高了物料的利用率。

附图说明

图1是本发明所述的氯化亚砜的制备工艺的基本流程图。

图2是本发明所述的利用高位差使得气相粗品氯化亚砜从低压输送到高压的方法的示意图。

为了清楚说明本发明，特将附图中部件名称和对应的编号列出，二氯化硫合成釜1，氯化亚砜合成釜2，粗品冷凝器3，脱气提纯釜4，粗品硫化釜5，精馏冷凝器6，精馏塔7，塔釜8，一氯化硫输送泵9，粗品出料口10。

P1-P5为各装置中的气体压力。

具体实施方式

实施例一

氯化亚砜的合成工艺和装置参照图1和说明书部分，输送方法的关键在于，和现有技术不同，氯化亚砜合成气通过压力差，被输送到粗品冷凝器冷凝后，粗品冷凝液进入通过一个液封进入脱气釜进行脱气操作，脱出的气体又因为压差被循环的输送至氯化亚砜合成釜循环利用。其中冷凝器中的压强为0.18MPa，冷凝器出口压力为0.18MPa，脱气装置中压强为0.2MPa，出口压强为0.2MPa。粗品冷凝器与脱气装置之间的高位差为3米。从脱气装置出口出来的气体包括二氧化硫气体和氯气，重新进入氯化亚砜合成釜，作为合成氯化亚砜的原料继续使用。

实施例二

氯化亚砜的合成工艺和装置参照图1和说明书部分，将粗品氯化亚砜液体从相对低压的冷凝器中输送至相对高压的粗品脱气装置的中浓缩，其中冷凝器中的压强为0.2MPa，冷凝器出口压力为0.2MPa，脱气装置中压强为0.22MPa，出口压强为0.22MPa。粗品冷凝器与脱气装置之间的高位差为5米。从脱气装置出口出来的气体包括二氧化硫气体和氯气，重新进入氯化亚砜合成釜，作为合成氯化亚砜的原料继续使用。

实施例三

氯化亚砜的合成工艺和装置参照图1和说明书部分，将粗品氯化亚砜液体从相对低压的冷凝器中输送至相对高压的粗品脱气装置，其中冷凝器中的压力为0.02MPa，冷凝器出口压力为0.02MPa，脱气装置中压强为0.03MPa，出口压强为0.03MPa粗品冷凝器与脱气装置之间的高位差为3米。

实施例四

氯化亚砜的合成工艺和装置参照图1和说明书部分，将粗品氯化亚砜液体从相对低压的冷凝器中输送至相对高压的粗品脱气装置，其中冷凝器中的压力为0.23MPa，冷凝器出口压力为0.23MPa，脱气装置中压强为0.30MPa，出口压强为0.30MPa粗品冷凝器与脱气装置之间的高位差为1米。

实施例五

氯化亚砜的合成工艺和装置参照图1和说明书部分，将粗品氯化亚砜液体从相对低压的冷凝器中输送至相对高压的粗品脱气装置，其中冷凝器中的压强为0.12MPa，冷凝器出口压力为0.12MPa，脱气装置中压强为0.13MPa，出口压强为0.13MPa粗品冷凝器与脱气装置之间的高位差为2.8米。

实施例六

氯化亚砜的合成工艺和装置参照图1和说明书部分，将粗品氯化亚砜液体从相对低压的冷凝器中输送至相对高压的粗品脱气装置，其中冷凝器中的压力为0.18MPa，冷凝器出口压力为0.18MPa，脱气装置中压力为0.22MPa，出口压强为0.22MPa。粗品冷凝器与脱气装置之间的高位差为3.2米。