一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法及系统，所述连续化生产亚硝酰硫酸的方法包含以下步骤：硫酸、水和硝酸连续地泵入配酸釜，得到混酸，混酸和液态二氧化硫连续泵入超重力反应器进行反应，最终得到亚硝酰硫酸产品。本发明专利技术可以精准地控制物料进量，增强了传质效果，缩短了反应时间，物料在反应循环体系里的平均停留时间短，同时减少原料损耗，降低生产成本，且系统无生产尾气产生，绿色环保。

A method and system for continuous production of nitrosylsulphuric acid

【技术实现步骤摘要】
一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法和系统
本专利技术属于染料中间体生产领域，具体涉及一种连续化生产染料中间体亚硝酰硫酸的方法和系统。
技术介绍
亚硝酰硫酸是一种重要的重氮化反应原料。重氮化反应是指重氮组分和重氮化试剂之间相互作用，最终反应产生重氮盐的过程，其中前者通常为芳香族伯胺，后者为通常为亚硝酸。但是亚硝酸很容易分解，因此重氮化反应过程通常采用亚硝酸钠与盐酸(或硫酸)在溶液中反应生成亚硝酸，亚硝酸立即与重氮组分发生反应的操作方式。然而，该过程在重氮化及后续生产过程中会产生盐，不仅增加处理成本，还易造成环境污染。与亚硝酸钠相比，亚硝酰硫酸是一种拥有更高活性的重氮化原料，不仅可以用于常规重氮化反应过程，而且可与一些低活性氨基进行重氮化反应。另外，采用亚硝酰硫酸作为重氮化组分，物料流动性更好，在重氮化及后续处理过程中不会产生盐，便于后续工序稀硫酸的浓缩回收。亚硝酰硫酸通常由二氧化硫和硝酸在硫酸催化下反应生成，工业上通常采用将SO2气体通入到硫酸/硝酸混合溶液中进行反应制备得到。研究表明，二氧化硫和硝酸的反应是快速强放热反应，且亚硝酰硫酸易分解，一旦局部温度达到70℃以上，亚硝酰硫酸可能会快速分解，极易产生安全事故，并造成环境污染。另外，反应原料有易挥发组分和气态组分，因此在生产过程中可能产生硝酸酸雾、氮氧化物、二氧化碳、三氧化硫等废气，不仅需要进行尾气处理，而且还会对环境造成极大影响。公开号为CN103435018A的中国专利申请文献公开了一种塔式连续生产亚硝酰硫酸的方法及装置，所述的方法是在反应塔和成品中间槽之间进行，配好混酸后向成品中间槽通入二氧化硫气体，反应温度为70℃以下，通过泵循环实现连续化，但是该方法其实是个半连续过程，二氧化硫气体进料量控制地不够精准，且温度较高，易导致产品分解。公开号为CN107963617A的中国专利申请文献公开了一种亚硝酰硫酸的生产方法和系统，利用浓缩废酸对亚硝酰硫酸生产过程中的尾气进行吸收回用配置成需求浓度的硫酸溶液，并与硝酸混合配置成混酸；混酸、含二氧化硫的气体通过连续进料进入反应塔进行反应，最终得到亚硝酰硫酸成品，该方法虽然实现了亚硝酰硫酸的连续生产以及废酸和尾气的资源化回用，但是其反应时间长、反应温度高，反应产生的硝酸酸雾、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物等废气多，还要另外进行尾气处理，步骤繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法，不仅显著的缩短了反应时间、减少了废气的产生，还保证了产物具有较高的收率。本专利技术的另一目的还在于提供了一种连续化生产亚硝酰硫酸的系统，不仅简化并缩小了反应装置，还使生产更安全，降低了生产成本。本专利技术采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法，包括以下步骤：(1)硫酸、水和硝酸混合配置成混酸；(2)混酸和液态二氧化硫进入超重力反应单元进行循环反应，反应完全后连续出料得到亚硝酰硫酸成品。所述超重力反应单元包括超重力旋转填充床、超重力旋转折流床、超重力旋转螺旋通道、超重力旋转碟片或定转子超重力旋转装置，优选为超重力旋转填充床。其中，超重力旋转填充床包括壳体、旋转腔室，旋转腔室通过电机带动旋转，旋转腔室内设置有填料，例如丝网填料等。超重力旋转填料床的超重力作用促使反应物料在多孔介质中流动接触，从而产生巨大剪切力将液体撕裂成纳米级的液膜、液丝或液滴，强化内部微观混合与反应传质作用。进一步优选，所述超重力旋转填充床的转速为500-2800r/min，优选为1000-1500r/min。所述超重力反应单元的反应压力为0-2Mpa，优选为0-0.8Mpa。所述超重力反应单元的反应温度为20-70℃，优选为46-55℃。优选地，所述混酸与液态二氧化硫的进料质量比为(2-4)：1。所述循环反应体系内反应物料的平均停留时间为10-120min，优选为10-30min。所述循环反应的循环液与液态二氧化硫的进料质量比为(20-100)：1。第二方面，本专利技术还提供了一种连续化生产亚硝酰硫酸的系统，包括：配酸装置，用于将硫酸、水和硝酸混合配置得到混酸；超重力反应装置，包括超重力反应器、接收槽、反应换热器和产品槽；所述混酸和液态二氧化硫分别打入超重力反应器反应后流入接收槽，所述接收槽的反应液继续循环至超重力反应器，反应完全后的产品连续采出至产品槽。优选地，所述的配酸装置包括硫酸计量槽、水计量槽、硝酸计量槽、配酸釜、配酸换热器和混酸槽，硫酸、水和硝酸分别通过计量泵打入配酸釜，配酸产生的热量由配酸换热器移除，混酸由配酸釜往混酸槽连续采出。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术利用超重力反应器作为生产亚硝酰硫酸的反应器，加快了传质效果和反应速度，且反应原料硝酸分解量少，二氧化硫损失少；另外，本专利技术采用超重力反应器作为连续化反应器，缩小了反应装置，使生产更安全，也降低了生产成本。2、本专利技术超重力反应器中的原料二氧化硫可直接采用液态输送，精准地控制二氧化硫的进料速度及其用量；原料二氧化硫与混酸为液液反应，反应效率高，且反应体系无生产尾气产生，无需进行尾气处理即可直接出料，简化了生产工艺；原料二氧化硫得以充分利用，绿色环保。3、本专利技术方法全程自动化联锁控制，实现亚硝酰硫酸连续化生产，可以精准地控制工艺参数，保证产品的质量。附图说明图1为本专利技术连续化生产亚硝酰硫酸的工艺流程图。图2为本专利技术连续化生产亚硝酰硫酸的配酸系统装置图，其中，(1)为硫酸计量槽；(2)为硫酸计量泵；(3)为水计量槽；(4)为水计量泵；(5)为硝酸计量槽；(6)为硝酸计量泵；(7)为配酸釜；(8)为配酸循环泵；(9)为配酸换热器；(10)为混酸槽。图3为本专利技术连续化生产亚硝酰硫酸的超重力反应系统装置图，其中，(10)为混酸槽；(11)为混酸计量泵；(12)为液态二氧化硫计量槽；(13)为液态二氧化硫计量泵；(14)为超重力反应器；(15)为接收槽；(16)为反应循环泵；(17)为反应换热器；(18)为产品槽。具体实施方式为了更好地说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。第一方面，本专利技术先提供了一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法，由图1所示的工艺流程图可知，该连续化生产亚硝酰硫酸工艺包括以下工序：(1)硫酸、水和硝酸通过计量装置按照特定的比例连续地泵入到配酸釜配置得到混酸；(2)液态二氧化硫、混酸通过计量装置进入超重力反应器反应，反应后自超重力反应器底部流出，再流入接收槽，通过循环泵至超重力反应器，体系通过换热器降温；(3)产品从接收槽采出，得到亚硝酰硫酸成品。步骤(1)中，将原料硫酸、水和硝酸采用计量装置自动控制进料流量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法，包括以下步骤：/n(1)硫酸、水和硝酸混合配置成混酸；/n(2)混酸和液态二氧化硫进入超重力反应单元进行循环反应，反应完全后连续出料得到亚硝酰硫酸成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续化生产亚硝酰硫酸的方法，包括以下步骤：
(1)硫酸、水和硝酸混合配置成混酸；
(2)混酸和液态二氧化硫进入超重力反应单元进行循环反应，反应完全后连续出料得到亚硝酰硫酸成品。


2.根据权利要求1所述的连续化生产亚硝酰硫酸的方法，其特征在于：
所述超重力反应单元为超重力旋转填充床，转速为500-2800r/min，优选为1000-1500r/min。


3.根据权利要求1所述的连续化生产亚硝酰硫酸的方法，其特征在于：
所述超重力反应单元的反应压力为0-2Mpa，优选为0-0.8Mpa。


4.根据权利要求1所述的连续化生产亚硝酰硫酸的方法，其特征在于：
所述超重力反应单元的反应温度为20-70℃，优选为46-55℃。


5.根据权利要求1所述的连续化生产亚硝酰硫酸的方法，其特征在于：
所述循环反应体系内反应物料的平均停留时间为10-120min，优选为10-30min。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，徐万福，陈建峰，唐智勇，邹海魁，周贤宝，初广文，冯彦博，罗勇，徐斌，孙宝昌，
申请(专利权)人：浙江迪邦化工有限公司，北京化工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33