磺化設(shè)備的更新和產(chǎn)品質(zhì)量的提升

張建平 劉艷森

摘要：通過三十多年的發(fā)展，國內(nèi)磺化生產(chǎn)設(shè)備由原始階段到發(fā)展階段再到目前的成熟階段，升級換代取得了良好的局面，目前國內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備從產(chǎn)能、單耗、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)和環(huán)保角度都符合社會發(fā)展的需要，本文主要介紹直鏈烷基苯磺酸的生產(chǎn)設(shè)備工藝變化。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)釜;多管膜式磺化器;發(fā)煙硫酸;直鏈烷基苯;三氧化硫

一、煙酸磺化的原始階段

反應(yīng)原理：用發(fā)煙硫酸作為磺化劑對烷基苯進(jìn)行磺化，也稱液體三氧化硫磺化法。發(fā)煙硫酸中游離SO3含量控制在20%～40%之間。

1、反應(yīng)釜煙酸磺化（上世紀(jì)60、70年代）

主要設(shè)備是采用反應(yīng)釜為磺化設(shè)備，反應(yīng)釜型號在0.5～1.5噸，內(nèi)部有陶瓷涂層。把原料烷基苯定量加入到反應(yīng)釜內(nèi)，再向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢注入煙酸，在加注煙酸的同時進(jìn)行不斷攪拌。由于反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量的熱，所以反應(yīng)釜內(nèi)要時刻控制好反應(yīng)溫度，使溫度控制在55～65℃，這就需要反應(yīng)釜內(nèi)必須帶有冷卻裝置，能夠很快的把反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量帶走。把一定量的煙酸加注完成后，需要向反應(yīng)釜內(nèi)再加一定時的水進(jìn)行水解，水解有兩個作用，一是分解磺酸中的酸酐，另一個是保持物料正逆反應(yīng)均衡。隨后物料進(jìn)行靜置老化30～40分鐘，時間到后再把反應(yīng)釜底部廢酸排空，剩余的部分就是磺酸產(chǎn)品，對其進(jìn)行包裝。本生產(chǎn)工藝在國內(nèi)60、70年代有工廠進(jìn)行生產(chǎn)。

產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)情況：成品質(zhì)量指標(biāo)：活性物含量一般在86～90%，游離油在1.0～2.5%，游離酸在1.5～3.0%，色澤在70～120Klett，從各項指標(biāo)看，活性物含量不高，色澤偏深，影響下游產(chǎn)品的外觀（本階段下游產(chǎn)品主要以生產(chǎn)洗衣膏為主，少量部分是生產(chǎn)洗衣粉用）

本工藝的特點：1、生產(chǎn)量小，間隔時間長，從投料到出成品需要4個小時;2、反應(yīng)過程不容易控制，產(chǎn)品副反應(yīng)比較多;3、產(chǎn)生廢料（廢酸）比較多，需要單獨進(jìn)行處理;4、煙酸儲存運輸不太方便，工作環(huán)境危險，存在高溫、現(xiàn)場三氧化硫氣體味比較重等情況，風(fēng)險難以控制。

2、泵式連續(xù)煙酸磺化（上世紀(jì)80、90年代）

主要設(shè)備是一臺鑄鐵泵不反應(yīng)器，并連兩個物料進(jìn)口，一個物料進(jìn)口為烷基苯，一個物料口進(jìn)行為煙酸，一個物料口進(jìn)烷基苯，通過泵式磺化后物料進(jìn)入到老化器內(nèi)進(jìn)行老化，老化的作用是物料進(jìn)行一步的充分反應(yīng)，提升物料的轉(zhuǎn)化率。后面連接一臺水解泵，經(jīng)過流量計進(jìn)行控制水的加入量，水解泵的作用就是使物料反應(yīng)趨于平衡，水解后的混合物料需要經(jīng)過石墨冷卻器進(jìn)行冷卻，控制好物料的后序溫度，使產(chǎn)品不易體焦化，再往后以次進(jìn)入到一、二、三級分酸槽內(nèi)，主要是把烷基苯磺酸和廢酸進(jìn)行分離，保證產(chǎn)品內(nèi)活性物的含量。上世紀(jì)80、90年代國內(nèi)普遍采用此工藝進(jìn)行磺化產(chǎn)品的生產(chǎn)。

產(chǎn)品質(zhì)量情況：活性物含量在90～94%，游離油在1.0～2.0%，游離酸在1.0～1.8%，色澤在40～70Klett，從指標(biāo)上來看，較反應(yīng)釜式生產(chǎn)工藝質(zhì)量指標(biāo)有所提高。

本工藝的特點：1、生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)量有很大的提升;2、反應(yīng)過程容易控制，反應(yīng)溫度能很好的控制，副反應(yīng)少;3、工作現(xiàn)場有比較可控，對人體危害少;4、產(chǎn)生廢料比較多，同樣需要單獨處理;5、煙酸儲存運輸不太方便。

二、三氧化硫磺化階段

反應(yīng)原理：用氣體三氧化硫與烷基本進(jìn)行磺化，也稱為氣體三氧化硫磺化法，用氣體三氧化硫作磺化劑反應(yīng)氣濃控制在5%～7%。

這階段對于磺化設(shè)備來說是一個質(zhì)的提升，前期階段有部分生產(chǎn)硫酸設(shè)備通過在催化工段后部增加多管膜式磺化設(shè)備來對烷基苯進(jìn)行磺化，有部分工廠直接采用液硫通過燃燒生成二氧化硫，經(jīng)過用五氧化二釩做催化劑使二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，通過向系統(tǒng)中加入稀釋風(fēng)使氣濃在4%～7%，通過多管膜式磺化裝置進(jìn)行磺化，多管膜式磺化裝置能使烷基苯分布頭均勻分布到各反應(yīng)管，接觸到三氧化硫與其快速反應(yīng)，膜式磺化器目前國內(nèi)有1噸/h、2噸/h、4噸/h和5噸/h等裝置，1噸/h磺化器內(nèi)有24根反應(yīng)管，同樣2噸/h裝置是48根反應(yīng)管，以此類推，反應(yīng)管外部有循環(huán)冷卻水把反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量瞬速帶走，避免產(chǎn)品過磺化，從磺化器出來形成半成品直鏈烷基苯磺化，經(jīng)過老化器使未磺化的烷基苯進(jìn)行一步反應(yīng)，老化時間一般控制在0.5～1小時之間，陏后產(chǎn)品通過水解泵進(jìn)行水解，再經(jīng)過冷卻器進(jìn)入到成品罐。目前國內(nèi)基本上都是采用膜式磺化裝置進(jìn)行直鏈烷基苯磺酸的生產(chǎn)，本設(shè)備產(chǎn)能大并且質(zhì)量穩(wěn)定。

產(chǎn)品質(zhì)量情況：活性物含量96.0～97.5%，游離油能控制在0.85～1.3%，游離酸能控制在0.6～1.0%，色澤控制在30Klett以下，如果設(shè)置工藝控制好可以把色澤控制在16Klett以下。

本工藝的特點：1、生產(chǎn)能力較初期成倍提升，如果工藝控制好能連續(xù)20天不間斷生產(chǎn);2、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)完全能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，各項單耗明顯降低;3、生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢料很少，特別是煙酸量比較少;4、工作環(huán)境能滿足清潔生產(chǎn)要求，控制好不會對人身造成危害。

三、結(jié)束語

我國自從大規(guī)模引進(jìn)多管膜式SO3化硫磺化裝置，特別是第1套國產(chǎn)多管膜式磺化裝置建成以來，SO3磺化工藝扶技術(shù)和裝置水平取得了很大的進(jìn)步，SO3磺化產(chǎn)品品種不斷增多，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。近年來，隨著國內(nèi)加工行業(yè)的技術(shù)裝備和技術(shù)水平的提高，SO3磺化設(shè)備質(zhì)量日漸提高。國產(chǎn)多管膜式磺化器的性能指標(biāo)，可以與引進(jìn)設(shè)備相媲美。