浅谈磺化工艺操作三要素

浅谈磺化工艺操作三要素

磺化工艺操作三要素是不包含设备在内，影响产品质量的关健要点，主要是好的原料、稳定的气浓、合理的操作。

一、好的原料

1、烷基苯：生产洗涤剂用表面活性剂一般采用十二烷基苯为有机原料进行磺化，正十二烷基苯的物理特性：分子式C18H80，分子量246.42，折光率nD 1.4824（20℃），1.4803（25℃），1.4782（30℃），密度(克/毫升)：0.8551（20℃），0.8516（25℃），0.8481（30℃）。实际操作上烷基苯是各单体不同馏分的混合体，商品十二烷基苯的近似物理特性：比重：（20℃）0.865克/毫升，馏程：初馏点275℃，5%277℃，50%280℃，90%283℃，干点288℃，平均分子量：240，折光指数：1.49，溴价：0.05。烷基苯杂质对磺化产品质量的影响如下：（1）含水量一般为零。实际上在运输、贮存过程会带入水分，含水量高会造成游离酸及过磺化粒子增多，会加深磺酸的色泽。（2）溴价要低，溴价高会造成磺酸的色泽深，烷基苯溴价与磺酸盐色译的关系如下图表所示。

烷基苯质量对磺酸盐色译的影响

磺

酸

盐

色

泽

烷基苯溴价

2、硫磺：硫的一般性质：原子量32.066，沸点444.6℃，熔点：112.8℃（菱形硫），119.0℃（单斜形硫），密度（克/立方厘米）（20℃）2.07（菱形硫），1.98（单斜形硫），1.7789（150℃液态硫）。（1）纯度要高，纯度低会造成加快堵塞液硫过滤器滤网，并在燃硫炉燃烧过程产生过多灰份带入系统加快堵塞三氧化硫冷却器及过滤器。（2）硫磺中的水分在熔化过程要排净，水分过多会在燃硫转化过程产生酸雾，冷却后形成烟酸，与灰分及粉尘等接触形成的酸泥易堵管道、设备。

3、工艺空气：露点要低，露点高即工艺空气的含水量高，会在燃硫转化过程产生过多的烟酸。在磺化生产中，在进入硅胶干燥之前，先要把空气通过除湿器冷却，空气具有一定的湿度，在冷却时，空气中的水蒸汽被冷凝形成水通过疏水阀排走，除去空气中大部分水分。当空气温度降至3-10℃，进入硅胶干燥器时就更有效的吸附空气中的残余水分。空气中含水量越低，检测的空气露点就越低。越干燥的空气，在燃硫转化过程中产生的酸雾就越少。越有利于磺化工艺，减少烟酸量，降低磺酸色泽，减少结焦次数，减少硫磺损耗。空气除湿器由U形铜管和亲水铝铂散热片组成，冷冻剂（乙二醇水混合液）在铜管内流动，空气在铜管外流动，通过散热片及铜管的热传导，由冷冻剂带走空气中的热量。空气除湿器用冷冻剂，一般空气除湿器以27%乙二醇和73%的水混合液体为冷冻剂。按此比例的乙二醇水混合液体的开始凝固点约在-8℃左右。乙二醇为无色透明浆状液体，密度1.1155克/立方厘米；沸点197.2℃；凝固点-13.5℃；熔点-12.6℃；自燃温度412.8℃；闪点116℃；能与水、低级醇等混溶。乙二醇根据生产工艺的不同质量等级和用途也就不同，有常压水合法、加压水合法及甲醛法生产工艺制成的乙二醇。空气除湿器所使用的乙二醇应是涤纶用乙二醇，氯化物（以CI-计）：少于0.001-0.002%，硫酸盐（SO4-计）：少于0.001-0.002%，稀释用的水应是去离子水，控制乙二醇水混合液体的PH值7-8，因为偏酸性及混合液的氯离子及硫酸根离子含量偏高，会很快腐蚀铜管，影响空气除湿器的使用寿命。通过除湿器脱除工艺空气中的大部分水分后，然后采用吸附的方法脱水，用分子筛、活性氧化铝或者硅胶作吸附剂。脱除气体中微量水分以分子筛吸附水容量最高。但是在相对湿度较高时，活性氧化铝和硅胶的吸附水容量都大于分子筛。因此有的脱水流程是采用活性氧化铝与分子筛串联。高温则有利于吸热的脱附过程。分子筛吸附水的容量与温度有关，温度低，水的平衡吸附容量高;反之，则低。

分子筛、活性氧化铝或者硅胶吸附了水分以后，用加热的方法可以使水分脱附出来，达到再生的目的，以便重新用来脱水。

影响工艺空气露点高的主要原因：（1）再生温度太高或太低，温度太高会使硅胶表面结焦影响吸附水分，温度太低会使硅胶吸附的水分难以蒸发。（2）冷却温度过高，会使硅胶达不到最佳吸附温度，从而影响空气中水分的脱水效果。（3）乙二醇冷却温度不够，会影响空气的最佳脱水温度，从而影响硅胶吸附空气中水分的脱水效率。（4）再生时间不够，时间过短会使硅胶再生后残流的水分过多，影响吸附效率。

二、稳定的气浓

（一）合理的空气总量

工艺空气总量指进入磺化反应管前决定三氧化硫浓度的工艺风总量，根据产品品种及产量不同而变化。由于有机物的磺化反应是一种放热反应，并在瞬间进行，如十二烷基苯生成磺酸时并放出热量约170千卡/公斤烷基苯，其放热速度与三氧硫气体的浓度和温度有关。浓度和温度越高，反应就越极烈，放热速度就越快，使靠近磺化分布器的反应管温度快速升高，极易造成反应管结焦。反应速度越快，磺酸的色泽就越深。反之则慢，色泽就浅。一般烷基苯磺化过程中在进入磺化反应管前的三氧化硫体积浓度控制在5%。则空气总量应以硫磺的投料量来决定，硫磺的投料量根据磺化器的能力来决定，其计算方法为：硫磺投料量=硫磺分子量（32）*产量(Kg)/产品分子量/硫磺含量(99.95%)/硫磺燃烧及SO3转化率(97%)/磺化利用率(98%)。如2000Kg/h,磺化能力硫磺投料量=32*2000/320/0.9995/0.97/0.98=211公斤/小时。干燥器出口的工艺空气温度20℃、压力

0.05MPa近似常温常压值。总风量=硫磺投料量(Kg)*硫磺体积系数（0.7立方米/公斤）/

三氧化硫气浓（LAB的SO3磺化一般气浓为5%）。如2000Kg/h,磺化能力的工艺空气总量=211*0.7/5%=2954立方米/小时。

（二）合理的空气分配

除了控制好磺化反应管前的三氧化硫体积浓度外，还要对工艺空气的总量进行合理分配，1、燃硫炉的工艺空气用量一般控制在二氧化硫体积浓度的93%，燃硫耗风量=硫磺体积系数（0.7立方米/公斤）*硫磺投料量/三氧化硫气浓7%。如2000Kg/h,磺化能力的燃硫空气量=0.7*211公斤/小时/0.07=2110立方米/小时。2、转化塔第三、四催化剂床层（二氧化硫转化成三氧化硫用钒催化剂）的冷却用冷激风满足冷却温度后，多余风量用于稀释风。

（三）熔硫有足够的沉淀时间

硫磺熔化后具有较大的粘度，其中的游离水及粉尘等杂质需要有足够的沉淀时间才能分离及蒸发出来，时间短易把这些杂质带到系统酸雾及酸泥，会影响产品质量及堵塞系统管道设备。