專利名稱：一種含碘氫碘酸料液的精餾方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學工程技術領域，尤其涉及一種含碘氫碘酸料液(即碘化氫-碘-水三元溶液，H1-12-H2O)的精餾方法。
背景技術：
含碘氫碘酸料液(即碘化氫-碘-水三元溶液，H1-12-H2O)的精餾操作，在熱化學碘硫循環(huán)分解水制氫工藝，以及氫碘酸的電化學生產工藝中都會用到。以前者為例，碘硫循環(huán)制氫過程中，依靠Bunsen反應生成的氫碘酸，由于加入了過量的碘，形成了 H1-12-H2O物相，需要通過精餾操作，才能夠獲得制氫所需要的HI。由于H1-12-H2O體系中碘(I2)極易揮發(fā)，在加熱至60攝氏度左右時即產生碘蒸氣，因此在精餾操作中，特別是精餾裝置在運行的初始階段(開車階段)，精餾釜內的H1-12-H2O在受熱蒸發(fā)時，碘(I2)大量揮發(fā)，會先于H1、H2O到達精餾塔頂，在塔頂?shù)睦淠?、回流控制裝置等部位大量凝結，形成堅硬致密的碘結晶，在精餾塔內建立起穩(wěn)定的下降物流之前，I2蒸汽會持續(xù)涌至塔頂，造成冷凝裝置結碘失效、管路堵塞，使精餾操作難以進行，如果精餾柱內壓力不斷增加，甚至會發(fā)生物料泄漏、噴射等危險。而另一方面，大量的實驗結果表明，一旦精餾塔內建立起了穩(wěn)定的上升和下降物流，以及穩(wěn)定的HI濃度梯度，精餾釜內蒸騰起的I2蒸氣將不會再涌至塔頂，因為精餾塔內含HI的回流液能夠有效地溶解I2并將其帶至精餾釜內。但前提是:精餾塔內建立起穩(wěn)定物流和HI濃度梯度前，避免I2在塔頂裝置中大量凝結而引起操作失敗和泄漏危險。在H1-12-H2O中含水量較高的情況下(H2O對HI摩爾比大于6時)，上述的I2凝結現(xiàn)象尤為明顯，這與H1-H2O的氣液平衡關系有關，HI與H2O之間存在共沸現(xiàn)象(共沸物HI:H2O摩爾比約為1:5)，H2O含量較高時，也就是料液中HI濃度低于恒沸點濃度時，在精餾塔開車時塔頂蒸出的料液中HI含量很少，回流液溶解碘并將其沖洗回精餾釜的能力也就很低(I2僅微溶于水，常溫下IOOg水中僅可溶0.02g碘，但水中含有1-離子時，由于13_的生成，對I2的溶解能力會大幅度提高)，因此上升的I2蒸氣無法被壓制，會越來越多地凝結在塔頂冷凝管和管道壁上。以上現(xiàn)象和問題使得常規(guī)的精餾方法難以直接應用于含碘氫碘酸的精餾。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種含碘氫碘酸料液的精餾方法，使得在精餾過程中，特別是精餾操作的開車階段，上升的I2蒸汽得到控制，防止其涌至塔頂致使冷凝設備失效，并造成管路堵塞、甚至物料泄漏、噴濺等危險。本發(fā)明的技術方案如下:一種含碘氫碘酸料液的精餾方法，其特征在于該方法按如下步驟進行:I)首先向精餾釜中加入不含碘的高濃度氫碘酸，或低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸；所述不含碘的高濃度氫碘酸，其HI與H2O的摩爾比為1:5.0 6.0，所述低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸中，各組分的摩爾比為HI =H2O:I2=1:4.8 6.0:0 0.4 ;2)啟動精餾釜的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置，在全回流模式下進行操作；3)當塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流時，開始將待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔(I)內進料，并持續(xù)從塔頂和塔底進行物料采出。本發(fā)明所述的精餾塔為填料塔；所述待精餾的含碘氫碘酸料液進入精餾塔時，其溫度控制在100°c至其泡點溫度之間。本發(fā)明與傳統(tǒng)的工藝方法相比，具有以下優(yōu)點及突出性的技術效果:采用本發(fā)明的方法對含碘氫碘酸料液進行精餾時，在開車階段預先向精餾釜提供高濃度的氫碘酸溶液，或低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸溶液，在全回流模式下使精餾塔內首先建立起穩(wěn)定的上升和下降物流以及穩(wěn)定的HI濃度梯度，此后再開始將待精餾的含碘氫碘酸物料輸入精餾塔內，塔內已有的HI下降物流能夠有效壓制含碘氫碘酸物料進塔后蒸騰起來的I2蒸汽，從而避免I2在塔頂冷凝裝置上發(fā)生凝結。因此本發(fā)明提供的含碘氫碘酸料液的精餾方法能夠有效防止含碘氫碘酸料液中I2凝結于精餾塔頂而導致的精餾操作失敗。


圖1是本發(fā)明一種含碘氫碘酸料液的精餾方法所使用的設備示意圖。圖中:1_精餾塔；2_精餾釜；3_塔頂冷凝回流裝置；4_塔頂出料管路；5_進料管路；6-塔底出料管路。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的含碘氫碘酸料液的精餾方法的具體實施方式
做進一步詳細說明。這些實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制。本發(fā)明提出的含碘氫碘酸料液的精餾方法，具體包括以下步驟:I)首先向精餾釜2中加入不含碘的高濃度氫碘酸，或低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸，加入量一般為精餾釜容積的三分之二 ；所述不含碘的高濃度氫碘酸，其!11與!120的摩爾比為1:5.0 6.0，所述低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸中，各組分的摩爾比為HI:H2O:12=1:4.8 6.0:0 0.4 ;2)啟動精餾釜2的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置3，在全回流模式下進行操作；3)當塔頂冷凝回流裝置3能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流時，開始將待精餾的含碘氫碘酸料液通過進料管路5向精餾塔I內進料，進料溫度在100°C至其泡點溫度之間，并持續(xù)從塔頂出料管路4和塔底出料管路6進行物料采出。實施例1如圖1所示，在本實施例中，填料塔I的內徑為5cm，內裝填料為Φ 3mm*20mm的玻璃彈簧填料，填料層高度為1.25m，含碘氫碘酸料液的進料口距塔頂Im ;精餾釜2的容積為2L，配有功率IkW的加熱套。待精餾的含碘氫碘酸料液中各組分的摩爾比為:H1:H2O:12=1:7.10:1.50。 在對上述含碘氫碘酸料液精餾處理之前，首先向精餾釜2內加入不含碘的氫碘酸，氫碘酸中各組分的摩爾比為HI =H2O=1: 5.0。對精餾設備實施開車操作，啟動精餾釜的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置3，在全回流模式下操作。30min后，塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流，此時將上述待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔內進料，進料溫度為1180C，速率為15ml/min，20min后，開始持續(xù)從塔頂和塔底進行物料采出。由于ΗΙ:Η20:Ι2=1:7.10:1.50的待精餾物料進入精餾塔之前，塔內的回流已經建立，有了較為穩(wěn)定的上升和下降物流，以及穩(wěn)定的HI的濃度梯度，待精餾物料進塔后，I2蒸氣可被壓制，因此精餾過程中沒有發(fā)生大量I2蒸氣上升至塔頂冷凝回流裝置3處并發(fā)生凝結的現(xiàn)象。塔頂初始餾出物中各組分的摩爾比為ΗΙ:Η20:Ι2=1:4.90:0.02，逐漸變?yōu)?H1: H2O:12=1:28.09:0.03并穩(wěn)定下來；塔底初始采出物的各組分的摩爾比為:H1: H2O:12=1: 5.01:0.15，逐漸變?yōu)?H1:H20:12=1: 4.87:1.49 并穩(wěn)定下來?？梢钥闯鲚斎朐O備的含碘氫碘酸料液獲得了有效的濃縮，在塔頂采出的料液中111、12含量很低，近似為水，而塔底采出的是高HI含量的含碘氫碘酸料液。實施例2如圖1所示，在本實施例中，填料塔I內徑為10cm，內裝填料為Φ3πιπι*30πιπι的玻璃彈簧填料，填料層高度為2.0m，含碘氫碘酸料液的進料口距塔頂1.5m ;精餾釜2容積為
3.5L，配有功率3kW的加熱套。待精餾的含碘氫碘酸料液中各組分的摩爾比為:H1:H20:12=1: 10 .00:1.10。在對上述含碘氫碘酸料液精餾處理之前，首先向精餾釜2內加入不含碘的氫碘酸，氫碘酸中各組分的摩爾比為HI H2O=1:6.00對精餾設備實施開車操作，啟動精餾釜的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置3，在全回流模式下操作。30min后，塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流，此時將上述待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔內進料，進料溫度為IOO0C，速率為55ml/min，30min后，開始持續(xù)從塔頂和塔底進行物料采出。由于H1: H2O:12=1:10.00:1.10的待精餾物料進入精餾塔之前，塔內的回流已經建立，有了較為穩(wěn)定的上升和下降物流，以及穩(wěn)定的HI的濃度梯度，待精餾物料進塔后產生的I2蒸氣可被壓制，因此精餾過程中沒有發(fā)生大量I2蒸氣上升至塔頂冷凝回流裝置3處并發(fā)生凝結的現(xiàn)象。塔頂初始餾出物中各組分的摩爾比為H1: H2O:12=1:8.55:0.04，逐漸變?yōu)?H1: H2O:12=1:20.77:0.02并穩(wěn)定下來；塔底初始采出物中各組分的摩爾比為:H1: H2O:12=1: 5.83:0.11，逐漸變?yōu)?H1:H20:12=1: 4.92:1.10 并穩(wěn)定下來?？梢钥闯鲚斎朐O備的含碘氫碘酸料液獲得了有效的濃縮，在塔頂采出的料液中111、12含量很低，近似為水，而塔底采出的是高HI含量的含碘氫碘酸料液。實施例3如圖1所示，在本實施例中，填料塔I內徑為15cm，內裝填料為Φ3πιπι*30πιπι的玻璃彈簧填料，填料層高度為2.0m，含碘氫碘酸料液的進料口距塔頂1.0m ;精餾釜2容積為16L，配有功率6kW的加熱套。待精餾的含碘氫碘酸料液中各組分的摩爾比為:H1:H2O:12=1:4.23:1.70。在對上述含碘氫碘酸料液精餾處理之前，首先向精餾釜2內加入含少量碘的氫碘酸，氫碘酸各組分的摩爾比為ΗΙ:Η20:Ι2=1:4.80:0.40。對精餾設備實施開車操作，啟動精餾釜的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置3，在全回流模式下操作。30min后，塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流，此時將上述待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔內進料，進料溫度為110°c，速率為100ml/min，30min后，開始持續(xù)從塔頂和塔底進行物料采出。由于H1: H2O:12=1: 4.23:1.70的待精餾物料進入精餾塔之前，塔內的回流已經建立，有了較為穩(wěn)定的上升和下降物流，以及穩(wěn)定的HI的濃度梯度，待精餾物料進塔后I2蒸氣可被壓制，因此精餾過程中沒有發(fā)生大量I2蒸氣上升至塔頂冷凝回流裝置3處并發(fā)生凝結的現(xiàn)象。塔頂初始餾出物中各組分的摩爾比為H1:H2O:12=1:4.70:0，逐漸變?yōu)棣Е?Η20:Ι2=1:3.12:0并穩(wěn)定下來；塔底初始采出物的各組分的摩爾比為H1: H2O:12=1: 4.71:0.49，逐漸變?yōu)?H1:H20:12=1:4.62:1.70并穩(wěn)定下來?？梢钥闯鲚斎朐O備的含碘氫碘酸料液獲得了有效的濃縮，在塔頂采出料液為高濃度的無碘氫碘酸，而塔底采出的是高碘含量的氫碘酸。實施例4如圖1所示，在本實施例中，填料塔I內徑為15cm，內裝填料為Φ3πιπι*30πιπι的玻璃彈簧填料，填料層高度為2.5m,含碘氫碘酸料液的進料口距塔頂1.5m ;精餾釜2容積為16L，配有功率6kW的加熱套。待精餾的含碘氫碘酸料液中各組分的摩爾比為H1:H2O:12=1:4.23:1.70。在對上述含碘氫碘酸料液精餾處理之前，首先向精餾釜2內加入含少量碘的氫碘酸，氫碘酸各組分的摩爾比為ΗΙ:Η20:Ι2=1:6.0:0.10。對精餾設備實施開車操作，啟動精餾釜的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置3，在全回流模式下操作。30min后，塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流，此時將上述待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔內進料，進料溫度為110°C，速率為100ml/min，30min后，開始持續(xù)從塔頂和塔底進行物料采出。由于HI = H2O:12=1:4.23:1.70的待精餾物料進入精餾塔之前，塔內的回流已經建立，有了較為穩(wěn)定的上升和下降物流，以及穩(wěn)定的HI的濃度梯度，待精餾物料進塔后I2蒸氣可被壓制，因此精餾過程中沒有發(fā)生大量I2蒸氣上升至塔頂冷凝回流裝置3處并發(fā)生凝結的現(xiàn)象。塔頂初始餾出物中各組分的摩爾比為H1: H2O:12=1:8.70:0.05，逐漸變?yōu)?H1:H20:12=1:3.12:0并穩(wěn)定下來；塔底初始采出物的各組分的摩爾比為:H1: H2O:12=1:5.91:0.49，逐漸變?yōu)镠1:H20:12=1: 4.62:1.70并穩(wěn)定下來?？梢钥闯鲚斎朐O備的含碘氫碘酸料液獲得了有效的濃縮，在塔頂采出料液為高濃度的無碘氫碘酸，而塔底采出的是高碘含量的氫碘酸。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下 ，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種含碘氫碘酸料液的精餾方法，其特征在于該方法按如下步驟進行: 1)首先向精餾釜(2)中加入不含碘的高濃度氫碘酸，或低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸；所述不含碘的高濃度氫碘酸中，HI =H2O的摩爾比為1:5.0 6.0 ;所述低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸中，各組分的摩爾比為HI =H2O =I2=1:4.8 6.0:0 0.4 ; 2)啟動精餾釜(2)的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置(3)，在全回流模式下進行操作； 3)當塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流時，開始將待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔(I)內進料，并持續(xù)從塔頂和塔底進行物料采出。
2.根據(jù)權利要求1所述的含碘氫碘酸料液的精餾方法，其特征在于，所述精餾塔為填料塔。
3.根據(jù)權利 要求1或2所述的含碘氫碘酸料液的精餾方法，其特征在于，所述待精餾的含碘氫碘酸料液進入精餾塔時，該料液的溫度控制在100°c至其泡點溫度之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含碘氫碘酸料液的精餾方法。采用該方法進行含碘氫碘酸料液的精餾時，首先在精餾釜中加入高濃度的氫碘酸，或低碘含量、高HI含量的含碘氫碘酸，此后啟動精餾釜的加熱裝置和塔頂冷凝回流裝置，在全回流模式下操作；當塔頂冷凝回流裝置能夠進行穩(wěn)定的氫碘酸回流時，開始將待精餾的含碘氫碘酸料液向精餾塔內進料，并持續(xù)從塔頂和塔底進行出料。采用本發(fā)明的精餾方法對含碘氫碘酸料液進行精餾時，能夠有效防止料液中I2凝結于精餾塔塔頂而導致的精餾操作失敗。
文檔編號B01D3/14GK103212215SQ201310111059
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權日2013年4月1日
發(fā)明者陳崧哲, 王兆龍, 張平, 王來軍, 徐景明 申請人:清華大學