本发明涉及发明化工领域，特别涉及一种电子级二甲基亚砜的生产装置及工艺。
背景技术：
二甲基亚砜是一种含硫有机化合物，常温下为无色无臭的透明液体，是一种吸湿性的可燃液体。
目前，化工企业配套的工业级生产装置生产的二甲基亚砜产品为工业级产品，其中的na、mg、al、k、ca、cr、mn、fe、ni、cu、zn、pb等金属离子含量不稳定，无法满足电子级要求，即单项金属离子≤10ppb，无法满足高端产品市场的需求。
因此，如何利用企业现有的工业级生产装置生成电子级二甲基亚砜，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种电子级二甲基亚砜的生产装置及工艺，可有效降低生成的二甲基亚砜中金属离子的含量，满足电子级要求。
本发明的技术方案是：一种电子级二甲基亚砜的生产装置，包括反应器、汽化器、熔盐槽、冷凝器、醚水分离器、氧化塔、汽提塔、中和塔、蒸发器、脱水塔、浓亚砜槽、第一精馏塔，所述反应器的外壁设置换热夹层，该换热夹层与融盐槽之间通过两根管道相连形成熔盐循环管路，反应器的原料进口与汽化器的物料出口相连，反应器的排料口经汽化器的热介质通道、冷凝器、醚水分离器，对第一精馏塔提供粗硫醚，所述第一精馏塔的塔底排料口采出的精馏醚用于氧化塔(6)反应，氧化塔的排料口经汽提塔、中和塔，对蒸发器提供含盐亚砜，所述蒸发器的顶部排料口经脱水塔，与浓亚砜槽相连。
所述汽化器的甲醇进料口与一预热器的物料出口相连，该预热器的物料进口用于与甲醇源连接，所述预热器的加热介质为过热蒸汽。
所述蒸发器为连续蒸发器，连续蒸发器的塔底排料口对一立式蒸发釜相连，该立式蒸发釜的釜顶排料口经脱水塔，与浓亚砜槽相连，立式蒸发釜的釜底排料口与制片机相连。
所述浓亚砜槽与第二精馏塔相连，所述第二精馏塔由精馏塔a和精馏塔b通过再沸器串联构成，浓亚砜槽与精馏塔a相连，对精馏塔a供料，精馏塔a的塔顶采出含水亚砜，精馏塔b的塔顶采出电子级二甲基亚砜。
所述冷凝器的物料通道采用321不锈钢材料制成，，所述脱水塔的排水口与中和塔相连。
所述预热器的预热温度为65-75℃。
本发明的目的之二提供一种采用任一上述生产装置合成电子级二甲基亚砜的方法，包括以下步骤：
1)取甲醇、硫化氢，按质量比2.8:1，排入汽化器，经汽化后，排入反应器中，汽化器的温度为90-110℃；
2)利用熔盐槽的电加热装置对熔盐槽内的熔盐加热至熔融状态，通过熔盐循环管路对反应器加热至390±10℃，在催化剂三氧化二铝条件下，汽化的甲醇、硫化氢进行合成反应且放热，生成的合成气经汽化器的热介质通道，进入冷凝器，冷凝为液态，经醚水分离器分离得到粗硫醚，关闭熔盐槽的电加热装置，通过熔盐循环管路对反应器降温至390±10℃；
3)得到的粗硫醚经一级精馏塔精馏，在塔顶得到精硫醚；
4)将精硫醚、氧气和二氧化氮排入氧化塔进行过量氧化反应，生成酸性的粗亚砜，经汽提塔将其中过量的氧气、二氧化氮汽提出、经碱中和，得到含盐亚砜；
5)含盐亚砜经蒸发器连续真空浓缩，且真空度大于-85kpa，汽相进入脱水塔，经脱水，塔釜液排入浓亚砜槽，得到单项金属离子≤10ppb的电子级二甲基亚砜。
优选的，步骤3)所述中和，采用25wt％的氢氧化钠水溶液进行中和，所述氢氧化钠水溶液为离子膜氢氧化钠经软水和/或脱水塔排出的蒸馏水稀释得到。
进一步的，步骤2)所述熔盐为硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠的混合物。
进一步的，步骤5)得到的电子级二甲基亚砜的电导率＜0.1us/cm。
采用上述技术方案具有以下有益效果：
1、电子级二甲基亚砜的生产装置包括反应器、汽化器、熔盐槽、冷凝器、醚水分离器、氧化塔、汽提塔、中和塔、蒸发器、脱水塔、浓亚砜槽、第一精馏塔，其中，反应器为利用甲醇和硫化氢合成硫醚的装置，汽化器用于汽化甲醇，有效提高硫醚的合成效率，熔融槽用于向反应器提供熔融盐，对反应器加热或者将反应器产生的热量带走，氧化塔为利用生成的硫醚和氧气、二氧化氮合成二甲基亚砜的装置。所述反应器的外壁设置换热夹层，该换热夹层与融盐槽之间通过两根管道相连形成熔盐循环管路，也即，熔融盐可通过循环管路在反应器的换热夹层和熔盐槽之间循环。反应器的原料进口与汽化器的物料出口相连，反应器的排料口经汽化器的热介质通道、冷凝器、醚水分离器，对第一精馏塔提供粗硫醚，反应器生成的高温合成气先经过汽化器的热介质通道，用于对原料甲醇、硫化氢汽化，且合成气自身温度降低，降低冷凝器的工作负荷，此外，合成气作为汽态的热介质，换热时间短，避免汽化器的温度过高，可有效避免甲醇高温析碳导致催化剂碳化，降低催化剂中的金属离子进入下游工艺，保证二甲基亚砜中的金属离子含量。所述第一精馏塔的塔底排料口与氧化塔相连，氧化塔的排料口经汽提塔、中和塔，对蒸发器提供含盐亚砜，利用汽提塔将合成产物中过量的氧气、二氧化氮汽提出，且利用中和塔将其中的酸中和为盐，避免酸挥发混合至二甲基亚砜中，可有效降低二甲基亚砜中杂质的含量。所述蒸发器的顶部排料口经脱水塔，与浓亚砜槽相连，得到高浓度的二甲基亚砜产品。
2、汽化器的甲醇进料口与一预热器的物料出口相连，该预热器的物料进口用于与甲醇源连接，所述预热器的加热介质为过热蒸汽，通过预热器对液态的甲醇先进行预热，再进入汽化器进行汽化，保证汽化器可利用反应器生成的高温合成气在较低的温度(90-110℃)将甲醇汽化，避免了传统的利用熔融盐汽化甲醇导致的甲醇碳化，进而导致反应器中催化剂三氧化二铝碳化引起的金属离子增多的弊端，保证生成的硫醚的质量，进而保证下游工序生成的二甲基亚砜的质量。
3、冷凝器的物料通道采用321不锈钢材料制成，降低因设备材料腐蚀导致物料内金属离子含量增加的风险，所述脱水塔的排水口与中和塔相连，可回收利用其中的蒸馏水，降低企业的生产成本，且避免二甲基亚砜中的盐离子含量增加，保证产品质量。
4、本发明浓亚砜槽与第二精馏塔相连，所述第二精馏塔由精馏塔a和精馏塔b通过再沸器串联构成，浓亚砜槽与精馏塔a相连，对精馏塔a供料，精馏塔a的塔顶采出含水亚砜，精馏塔b的塔顶采出电子级二甲基亚砜，通过精馏塔a和精馏塔b协同配合，使精馏塔a将浓亚砜槽排至第二精馏塔的含盐亚砜中的过量水分分离出，而精馏塔b的塔顶排出高浓度的电子级二甲基亚砜，保证二甲基亚砜的分离纯度。
5、本发明生产工艺先利用预热器对甲醇预热至65-75℃，再利用反应器生成的高温合成气(硫醚、水、硫化氢、甲醇、甲硫醇的混合气体)作为热介质，在充分利用反应热、降低冷凝器工作负荷的基础上，可持续在低温条件下(90-110℃)将预热的甲醇汽化，有效提高硫醚的合成效率，也避免甲醇高温碳化，进而避免了后续工艺中催化剂三氧化二铝碳化，降低生成的硫醚中的金属离子含量。
6、本发明生产工艺先利用熔盐槽的熔融盐(390-400℃)对反应器加热至390±10℃，加热效率高，满足硫醚的合成要求，然后利用熔盐槽的熔融盐将反应器内的反应热快速带走，保证生产安全，且充分利用了反应热。
下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明生产装置的连接示意图。
附图中，1为反应器，1a为换热夹层，2为汽化器，2a为热介质通道，3为熔盐槽，4为冷凝器，5为醚水分离器，6为氧化塔，7为汽提塔，8为中和塔，9为蒸发器，10为脱水塔，11为浓亚砜槽，12为第一精馏塔，13为熔盐循环管路，14为预热器，15为立式蒸发釜，16为第二精馏塔。
具体实施方式
本发明中，未标注具体结构或型号的设备、部件通常选用化工领域常规的设备或部件，未标注具体连接方式的通常为化工领域常规的连接方式或厂家建议的连接方式。
实施例1
参见图1，电子级二甲基亚砜的生产装置包括反应器1、汽化器2、熔盐槽3、冷凝器4、醚水分离器5、氧化塔6、汽提塔7、中和塔8、蒸发器9、脱水塔10、浓亚砜槽11、第一精馏塔12。所述反应器1的外壁设置换热夹层1a，该换热夹层1a与融盐槽3之间通过两根管道相连形成熔盐循环管路13，具体的，换热夹层的下部为熔盐的进口，换热夹层的上部为熔盐的出口。反应器1的原料进口与汽化器2的物料出口相连，反应器1的排料口经汽化器2的热介质通道2a、冷凝器4、醚水分离器5，对第一精馏塔12提供粗硫醚。本实施例中，汽化器2的甲醇进料口与一预热器14的物料出口相连，该预热器14的物料进口用于与甲醇源连接，所述预热器14的加热介质为过热蒸汽，冷凝器4的物料通道采用321不锈钢材料制成。所述第一精馏塔12的塔底排料口与氧化塔6相连，氧化塔6的排料口经汽提塔7、中和塔8，对蒸发器9提供含盐亚砜，具体的，所述蒸发器9的顶部排料口经脱水塔10，与浓亚砜槽11相连，本实施例中，脱水塔10的排水口与中和塔8相连，用于稀释中和塔使用的碱，蒸发器9为连续蒸发器，连续蒸发器9的塔底排料口对一立式蒸发釜15相连，该立式蒸发釜15的釜顶排料口经脱水塔10，与浓亚砜槽11相连，立式蒸发釜15的釜底排料口与制片机相连。进一步的，为了进一步浓缩浓亚砜槽内的二甲基亚砜，浓亚砜槽11与第二精馏塔16相连，浓亚砜槽与第二精馏塔相连，所述第二精馏塔由精馏塔a和精馏塔b通过再沸器串联构成，浓亚砜槽与精馏塔a相连，对精馏塔a供料，精馏塔a的塔顶采出含水亚砜，精馏塔b的塔顶采出电子级二甲基亚砜。
实施例2
采用实施例1的生产装置合成电子级二甲基亚砜的方法，包括以下步骤：
1)取甲醇、硫化氢，甲醇先经过预热器预热至65-75℃，按质量比2.8:1排入汽化器，经汽化后，排入反应器中，汽化器的温度为90-110℃；
2)利用熔盐槽的电加热装置对熔盐槽内的熔盐(硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠的混合物)加热至熔融状态(390-400℃)，通过熔盐循环管路对反应器加热至390±10℃，在催化剂三氧化二铝条件下，汽化的甲醇、硫化氢进行合成反应且放热，生成的合成气经汽化器的热介质通道，进入冷凝器，冷凝为液态，经醚水分离器分离得到粗硫醚，关闭熔盐槽的电加热装置，通过熔盐循环管路对反应器降温至390±10℃；
3)得到的粗硫醚经一级精馏塔精馏，在塔底得到精硫醚；
4)将精硫醚、氧气和二氧化氮(硫醚纯度大于99.8％、氧气大于99.5％、氧化氮大于99.5％)排入氧化塔进行过量氧化反应，生成酸性的粗亚砜，经汽提塔将其中过量的氧气、二氧化氮汽提出，加入20-25％的氢氧化钠水溶液(50％浓度的离子膜烧碱，用热水或脱水塔采出的含亚砜水降低浓度为20-25％)，经碱中和，得到含盐亚砜；
5)含盐亚砜经蒸发器连续真空浓缩(真空度大于-85kpa)，汽相进入脱水塔，经脱水，塔釜液排入浓亚砜槽，得到单项金属离子≤10ppb的电子级二甲基亚砜。
6)浓亚砜槽得到的电子级二甲基亚砜，排至二级精馏塔的精馏塔a，精馏塔a的塔顶采出含水亚砜，精馏塔b的塔顶采出电子级二甲基亚砜。
经检测，其中二甲基亚砜的纯度99.95％以上，金属离子(na、mg、al、k、ca、cr、mn、fe、ni、cu、zn、pb)单项含量≤10(ppb)。经电导率检测，得到的电子级二甲基亚砜的电导率＜0.1us/cm。满足电子级二甲基亚砜的标准。
1.一种电子级二甲基亚砜的生产装置，其特征在于：包括反应器(1)、汽化器(2)、熔盐槽(3)、冷凝器(4)、醚水分离器(5)、氧化塔(6)、汽提塔(7)、中和塔(8)、蒸发器(9)、脱水塔(10)、浓亚砜槽(11)、第一精馏塔(12)，
所述反应器(1)的外壁设置换热夹层(1a)，该换热夹层(1a)与融盐槽(3)之间通过两根管道相连形成熔盐循环管路(13)，反应器(1)的原料进口与汽化器(2)的物料出口相连，反应器(1)的排料口经汽化器(2)的热介质通道(2a)、冷凝器(4)、醚水分离器(5)，对第一精馏塔(12)提供粗硫醚，所述第一精馏塔(12)的塔底排料口采出的精馏醚用于氧化塔(6)反应，氧化塔(6)的排料口经汽提塔(7)、中和塔(8)，对蒸发器(9)提供含盐亚砜，所述蒸发器(9)的顶部排料口经脱水塔(10)，与浓亚砜槽(11)相连。
2.根据权利要求1所述的电子级二甲基亚砜的生产装置，其特征在于：所述汽化器(2)的甲醇6进料口与一预热器(14)的物料出口相连，该预热器(14)的物料进口用于与甲醇源连接，所述预热器(14)的加热介质为过热蒸汽。
3.根据权利要求1所述的电子级二甲基亚砜的生产装置，其特征在于：所述蒸发器(9)为连续蒸发器，连续蒸发器(9)的塔底排料口对一立式蒸发釜(15)相连，该立式蒸发釜(15)的釜顶排料口经脱水塔(10)，与浓亚砜槽(11)相连，立式蒸发釜(15)的釜底排料口与制片机相连。
4.根据权利要求1所述的电子级二甲基亚砜的生产装置，其特征在于：所述浓亚砜槽(11)与第二精馏塔(16)相连，所述第二精馏塔由精馏塔a和精馏塔b通过再沸器串联构成，浓亚砜槽与精馏塔a相连，对精馏塔a供料，精馏塔a的塔顶采出含水亚砜，精馏塔b的塔顶采出电子级二甲基亚砜。
5.根据权利要求1所述的电子级二甲基亚砜的生产装置，其特征在于：所述冷凝器(4)的物料通道采用321不锈钢材料制成，所述脱水塔(10)的排水口与中和塔(8)相连。
6.根据权利要求2所述的电子级二甲基亚砜的生产装置，其特征在于：所述预热器(14)的预热温度为65-75℃。
7.采用权利要求1-6任一所述生产装置合成电子级二甲基亚砜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取甲醇、硫化氢，按质量比2.8:1，排入汽化器，经汽化后，排入反应器中，汽化器的温度为90-110℃；
2)利用熔盐槽的电加热装置对熔盐槽内的熔盐加热至熔融状态，通过熔盐循环管路对反应器加热至390±10℃，在催化剂三氧化二铝条件下，汽化的甲醇、硫化氢进行合成反应且放热，生成的合成气经汽化器的热介质通道，进入冷凝器，冷凝为液态，经醚水分离器分离得到粗硫醚，关闭熔盐槽的电加热装置，通过熔盐循环管路对反应器降温至390±10℃；
3)得到的粗硫醚经一级精馏塔精馏，在塔底得到精硫醚；
4)将精硫醚、氧气和二氧化氮排入氧化塔进行过量氧化反应，生成酸性的粗亚砜，经汽提塔将其中过量的氧气、二氧化氮汽提出、经碱中和，得到含盐亚砜；
5)含盐亚砜经蒸发器连续真空浓缩，且真空度大于-85kpa，汽相进入脱水塔，经脱水，塔釜液排入浓亚砜槽，得到单项金属离子≤10ppb的电子级二甲基亚砜。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3)所述中和，采用20-25wt％的氢氧化钠水溶液进行中和，所述氢氧化钠水溶液为离子膜氢氧化钠经软水和/或脱水塔排出的蒸馏水稀释得到。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)所述熔盐为硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠的混合物。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤5)得到的电子级二甲基亚砜的电导率＜0.1us/cm。
技术总结