磺化装置工艺原理

1.1 装置概况

1.1.1 装置简介

洗化厂磺化装置于2005年1月通过装置验收。2005年3月正式投产，设计规模是5吨/小时直链烷基苯磺酸钠，磺酸的生产规模为4.66吨/小时，年设计生产7200小时。

洗化厂5吨/小时SO

3

磺化装置是引进意大利Ballestra公司的技术，以直链烷基苯、硫磺为主要生产原料，生产直链烷基苯磺酸。装置核心设备是Ballestra公司的多管降膜式磺化器。该膜式磺化器的主要特点是气、液分配均匀，能够充分接触反应，转化率高，游离油含量低；该装置的检测仪表和控制阀门自动化程度高，监控系统采用PLC控制系统。整套装置工艺先进，设备精良，具有适应原料品种广、消耗指标低、产品质量好等特点。

该装置由以下几个部分组成：空气压缩与干燥单元、熔硫与计量单元、燃硫和SO

3

生成

单元、膜式磺化单元、SO

3

吸收/LABS老化和水解单元、尾气处理单元、亚硫酸盐氧化单元。

1.1.2 工艺原理

1.1.

2.1原理叙述

熔硫与干燥的空气燃烧生成SO

2，SO

2

在催化剂的作用下生成SO

3

；SO

3

和有机物料（烷基

苯）在多管膜式反应器中发生磺化反应，生成磺酸。尾气使用碱液吸收，生成亚硫酸盐，之后通入空气氧化，生成硫酸盐，达到排放标准。

1.1.

2.2反应方程式：

（1）烷基苯磺化反应

磺化反应机理：

在磺化反应器中，气体三氧化硫和液体烷基苯顺流接触，发生磺化反应，生成烷基苯磺酸。

磺化反应的特性如下：

a、三氧化硫与烷基苯之间的反应几乎是瞬间反应；

b、发生平行反应或连续反应，特别是在温度较高时；

c、反应为强放热反应；

d、烷基苯磺酸的粘度远高于烷基苯的粘度。

用气体三氧化硫作磺化剂磺化烷基苯生成烷基苯磺酸，反应式如下：

RC

6H

5

+ 2SO

3

→ RC

6

H

4

SO

2

OSO

3

H(快)

（烷基苯）（焦磺酸）

RC

6H

4

SO

2

OSO

3

H + RC

6

H

5

→ 2RC

6

H

4

SO

3

H（慢ΔH=-170kJ/mol）

（焦磺酸）（磺酸）

磺化反应器中还存在着两种副反应，形成磺酸酐和砜。它们的反应式如下：

RC

6H

4

SO

2

OSO

3

H ＋ RC

6

H

4

SO

3

H → RC

6

H

4

SO

2

OSO

2

C

6

H

4

R + H

2

SO

4

（焦磺酸）（磺酸）（磺酸酐）

RC

6H

4

SO

2

OSO

3

H ＋ RC

6

H

5

→ RC

6

H

4

SO

2

C

6

H

4

R + H

2

SO

4

（焦磺酸）（烷基苯）（砜）

磺酸酐在老化和加水稳定中逐步转变成磺酸：

老化阶段 RC

6H

4

SO

2

OSO

2

C

6

H

4

R + H

2

SO

4

+ RC

6

H

5

→ 3 RC

6

H

4

SO

3

H

（磺酸酐）（磺酸）

加水稳定时 RC

6H

4

SO

2

OSO

2

C

6

H

4

R + H

2

O → 2 RC

6

H

4

SO

3

H

（磺酸酐）（磺酸）

但是砜是一种结构很稳定的化合物，不易被分解，在产品中将作为游离油的一部分存在。

烷基苯磺化为强烈放热反应，放热量为-170kJ/mol。

烷基苯磺化时除上述两个主要副反应外，还会形成极少量的二磺酸、烯烃、氧化产品和其它有色产品。

原料中水份的存在会与三氧化硫反应生成硫酸，空气中的微量水份在三氧化硫发生工段形成的硫酸也部分进入磺化产品中。

（2）其他反应方程式

SO

3生成： S + O

2

→ SO

2

SO

2

+ 1/2 O

2

→ SO

3

尾气处理： SO

2 + 2NaOH → Na

2

SO

3

+ H

2

O

SO

3 + 2NaOH → Na

2

SO

4

+ H

2

O

亚硫酸盐氧化：Na

2SO

3

+ 1/2O

2

→ Na

2

SO

4

1.1.3 工艺流程说明

1.1.3.1工艺空气干燥

在燃硫和SO

3

生成过程中所需的空气首先经过滤以除去杂质，然后由低压鼓风机11K1压缩。为了除去压缩过程中产生的热量并将水分冷凝，空气由在11V2中的11E3、11E4冷却到5℃，第一级冷却器11E3冷却介质是循环水，第二级冷却器11E4冷却介质是乙二醇水溶液，其运行温度为2℃。

乙二醇溶液通过乙二醇循环泵11P1打入冷却器11E4管束中，然后循环回缓冲罐11V3