毕业设计说明书参考1

1、温州大学本科毕业设计2000 kg/h烷基苯磺酸盐主体车间工艺设计磺化和中和工序工艺设计设计说明书前言直链烷基苯磺酸钠是阴离了表面活性剂中最重要的一个品种，也是我国合成洗涤剂活性物的主要品种。烷基苯磺酸钠去污力强，泡沫力和泡沫稳定性好，它在酸性、碱性和某些氧化剂(如次氯酸钠、过氧化物等)溶液中稳定性好，是优良的洗涤剂和泡沫剂。它作为洗涤剂配方的表面活性物易喷雾干燥成型，是洗衣粉的必要组分，可适量用于香波、泡沫浴液等化妆品中;也可作纺织工业的清洗剂、染色助剂、金属清洗剂、造纸工业的脱墨剂等。烷基苯磺酸钠原料来源充足，成本低，制备工艺成熟。1 1 1 1 14 11 总论1.1项目背景经过基础研究

2、表明，高当量的烷基苯磺酸盐是一种非常好的表面活性剂，随着表面活性剂在工业领域的进一步推广，以及洗涤剂工业的发展，对烷基苯表面活性剂的年用量在不断增加，市场前景广阔。2现在我国的每年仍然需要进口大1.5亿的油剂，存在这么大的缺口，应该说本工艺的产品无需担心产品的销售问题.1.2项目的意义磺化是化工生产中常用的化学加工过程，传统的磺化方法是用浓硫酸或发烟硫酸作磺化剂，产生废水和废酸，腐蚀设备，副反应多，收率低，后处理困难，流程长，带来严重的环保问题。用二氧化硫可增加反应收率、提高产品质量、减少污染治理费用、具有显著的环保效应。31.3国内的现状国内现有的三氧化硫磺化装置，如果不0.5t/h规模以下

3、的小型装置共有约73套，总的生产能力超过112t/h。这些磺化装置从意大利Ballestra公司引进了19套，总的生产力为35.6t/h其中 3t/h的装置5套，2t/h的3套，16t/h的6套，1t/h的6套。最近安徽安庆南风日公司又与Ballestra公司签订协议，引进一套3t/h的化装置，故实为2套，总能力为38.6t/h。41.4 设计依据1） 温州大学化学与材料工程学院化学工程与工艺专业毕业设计教学大纲2） 温州大学化学与材料工程学院化学工程与工艺专业毕业设计任务书3） 温州大学化学与材料工程学院化学工程与工艺专业实习4） 温州大学化学与材料工程学院皮革所三氧化硫磺化实验室实习5）

4、文献资料和工具书1.5 设计规模本项目以硫矿，烷基苯，空气，氢氧化钠等为主要原料，采用三氧化硫直接磺化烷基苯工艺，利用世界上比较先进的Ballacstra多管降膜式磺化反应装置。装置的生产能力均可实现中型化生产。本项目主导产品为烷基苯磺酸钠，生产规模总能力为每小时2吨，本项目建成后每天运行24小时，年操作8000小时，所以年生产能力为1.6万吨/年，实际生产中将根据市场情况调整产品的产量。1.6 设计范围设计范围包括以下六方面：1）对磺化和中和工序进行方案设计；2）从硫磺开始到烷基苯磺酸盐进行物料衡算；3）对磺化和中和工序进行设备工艺设计与选择（包括必要的热量衡算）：4）对磺化和中和工序进行工

5、艺流程设计；5）对磺化和中和工序进行设备布置设计；6）编制扩初设计说明书。1.7 产品概况、性质、质量指标和用途1.7.1产品概况、性质及用途烷基苯磺酸钠是中性的，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广，广泛应用于食品、医药、化工、金属、建材、橡胶、纺织、印染、餐具洗涤剂, 消毒剂, 适用于化工企业的再生产, 与其它助剂配伍性良好,是非常出色的表面活性剂。烷基苯磺酸纳对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显著的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富。可直接

6、用于配制民用及工业用洗涤用品。纺织工业的清洗剂、染色助剂，电镀工业的脱脂剂，造纸工业的脱墨剂,化肥产品添加剂,以及其它工业清洗剂、乳化剂、分散剂等。另外它做为洗涤剂、去污剂的主要原料, 可赋予洁白的色泽, 高效的去油污和抗静电的能力, 高级皮革的优良脱脂剂。还有它还是纺织油剂抗静电兼净洗效果的主要添加剂， 涤纶基材,摄影、电影片基的优良抗静电剂。对于聚烯烃、聚脂等塑料、高分材料的抗静电具有良好的作用。1.7.2质量指标表1-1 LAS的质量指标及试验方法指 标 名 称指 标试验方法外 观活性物含量 %表观密度 g/ml水 份 %PH值（25 0.1%水溶液）水溶解性 白色或微黄色粉状 80&#

7、177;3 0.18 3.0 6.08.0全溶GB/T51731995GB/T131751991GB/T13176.21991GB/T636819931.8 原料性质、规格和消耗定额1.8.1原料的性质及规格1）烷基苯烷基苯是洗涤剂工业最普通的有机原料。它们有苯环和接在苯环上的烷基链所组成的。烷基苯的质量指标取决与所希望的产品的性能。表1-2烷基苯的性质性质指标评价外观无色澄清液体目测评定沉淀无目测平均分子量±4合格 ±2更好用质谱测定溴价0.05%溴指数用于检测侧链中不饱和物的存在它们是颜色产生的根源水分0.05%Karl Fisher法气味双方商定磺化可能产生臭气，产品

8、要检查含硫检验阴性检测可能产生臭味的含硫组分铁含量以铁计1ppm标准磺化98.50%有时达不到，分析未磺化物标准磺化时软性1.5%以100%洗涤活性物计的未磺化物硬性2.0%生物降解按有关法规表1-3烷基苯规格烷基链长分布%指标<C10C101020C10+C114060C123050C131025>C13110LAB98平均分子量235255不可磺化物1.5%水分0.05%含硫检验阴性溴价0.05%密度（15）850880kg/m3外观无沉淀无色透明液体2）氢氧化钠氢氧化钠最好是液体，因为可以大批输送，运输成本低，并且无需再溶解设备。表1-4液体氢氧化钠性质性质汞电解法隔膜电解法

9、外观无色无色(%)4545碳酸钠(%)11水不溶物(%)0.30.3硫酸盐(%)0.050.05氯化钠(%)0.031.0氯酸钠（）50800铁（）55铜（）12砷（）11汞（）111.8.2原料消耗定额表1-5原料消耗定额序号名 称 及 规 格单位小时消耗备注1液态烷基苯t1.5不间断2固态硫磺t0.2不间断3液态氢氧化钠t0.8不间断1.9 动力规格和消耗定额1.9.1仪表电源装置及电动机、仪表的电源为 380VAC±10%，50±1 Hz交流电源。其电源为两路自动切换的独立供电回路，分别取自不同的电气低压母线段。 装置控制室设置不间断电源（UPS）。蓄电池后备时间为3

10、0分钟，由UPS对仪表设备供电辅助装置仪表电源为 220VAC±10%，50±1 Hz单回路交流电源，取自电气独立供电回路。1.9.2仪表气源仪表空气质量符合仪表供气设计规定 HG/T205102000的有关要求。仪表空气的露点应比工作环境、历史上年（季）极端最低温度至少低10°C，含尘粒径不应大于3mm，油份含量应控制在8ppm (重量)以下。仪表气源引自空压站。送至用气装置的仪表气源压力不低于0.6MPa(G)。空压站备用气源保持时间为15分钟。1.9.3 动力消耗定额表1-6动力消耗定额序号名 称 及 规 格单位小时消耗备注1新鲜水t3间断2电KWh6间断3

11、蒸汽0.9MPag，180t4间断4仪表空气0.6MPagNm3/h51.10车间定员本项目实行厂长负责制，按现代化企业制度设置管理体制。公司实行全员聘用制和劳动合同制度，设置将精干、简单、适用、高效的管理机构。公司的管理层次设置工厂、职能部门二级，以使工厂的生产和经营指挥通畅，管理成本低、效益高，从而成为一个按现代化企业管理模式运作的工厂。工厂分设生产部、技术开发部、质保安全部、营销部、计财部、行政管理部、后勤部七个部门，其中公司的质保安全部负责管理中央化验室、环保监测站、气体防护站及消防站；生产部统一负责进行生产装置、辅助设施和公用工程的生产调度和技术管理。1.10.1 全厂定员本项目生产

12、装置为连续操作，年运行时间为330天。根据国务院规定，每周实行40小时工作制，因此生产车间按四班制操作运行按五班配备人员即五班三轮制。个别操作系统视操作运行情况，可按一班制确定定员。全厂定员120人，其中管理人员10人。表1-7 车间人员定额序号部门和装置定员合计管理人员技术人员操作工人1生产部3330362质保安全部1343计财部334营销部555技术开发部2576行政部 337后勤部257全厂合计191135651.10.2 人员来源和培训本工程为三氧化硫磺化烷基苯生产烷基苯磺酸钠化工项目，装置多，流程复杂，设备先进，科技含量高，自动化水平高，对管理人员、技术人员及操作人员的文化素质要求严

13、格。因此必须高度重视对各类人员的培训工作，工厂技术人员、管理人员和主生产装置操作工必须为大学本科以上学历人员。凡引进技术的装置，必须派遣技术、管理人员以及操作工在国内外类似装置进行一定时间的技术、管理和操作培训，全面掌握煤基烯烃全过程的生产技能。对国外进口的DCS控制系统、大型机泵设备、关键容器设备，也必须在制造厂进行技术培训，掌握这些设备的开车、维修方法。属国内设计的装置，要选择国内同类型的生产厂对操作人员进行培训，以保证顺利开车，正常安全生产。本项目技术、管理和操作人员拟通过国内招聘的方式解决，高级管理人员由业主委派。1.11“三废”排出物综合表及处理方案由于现在的环保要求很高，因此各地都

14、要求限制磺化工厂排污水平，温州靠近大海，人口密集，对于环保要求很高，使得配备有效的处理系统很有必要，不然此项目是不会通过的。1.11.1磺化车间排放的废气组成1）二氧化硫：由于二氧化硫没有完全转化成三氧化硫而从磺化系统排放二氧化硫，磺化副反应和会产生少量二氧化硫。2）酸雾：干燥工艺空气中残留的水分导致酸雾形成。3）有机酸雾：在磺化反应器系统入口出产生。1.11.2排放的主要废液1）从碱洗塔中流出的浓度约为10%的亚硫酸拿/硫酸钠溶液2)从静电除雾器底部滴下的有机酸，硫酸等组成黑色粘稠液3)在磺化反应前的烟酸过滤器中底部收集到的硫酸1.11.3 三废综合表表1-8 三废综合表三废排出量序号三废名

15、称含量1小时每天每月每年40%LAS类型处理（kg）（kg）（T）（T）（kg/T）方案1燃烧粉尘100%3.1174.641.7913616.12220.84废渣淹埋220%发烟硫酸100%4.36104.642.5113622.60220.84产品利用3中和损失物100%22.17532.0812.7699114.9294.44损失其中：LAS84.62%18.76450.2410.805897.25183.96 H2O15.38%3.4181.841.9641617.67740.484除雾残渣100%15.3367.28.812879.31523.56废液焚烧其中：磺化杂质73.00%1

16、1.17268.086.4339257.90532.8 20%发烟硫酸27.00%4.1399.122.3788821.40990.765吸收尾气100%288669256.81662.1614959.5576.8废气排放其中：SO20.00%0.122.880.069120.622080.04 N287.27%251860437.81450.5113054.6503.6 O212.73%367.38816.16211.5881904.2973.446液相100%321.37710.48185.0521665.4663.6配制Na2SO37.16%23.01552.2413.2538119.2

17、844.6套用Na2SO42.69%8.64207.364.9766444.78981.72NaOH0.31%0.9723.280.558725.028480.2H2O88.66%284.96836.4164.0741476.6656.9磺化杂质1.18%3.891.22.188819.69920.2合计3251.978045.841873.116857.96501.11.4 三废处理1.11.4.1磺化系统排放尾气中残余二氧化硫的脱除操作稳定时，设二氧化硫/三氧化硫转化塔中转化率为98%，磺化系统排放尾气中二氧化硫的浓度在左右。不过在刚开车时，其浓度可达左右，出自碱洗塔的废气中二氧化硫水平在

18、稳态操作条件下应降至以下，刚开车时应降至。1.11.4.2尾气中硫酸雾的脱除酸雾含量与干燥空气的露点直接相关。硫酸雾在静电除雾器中可有效地去除，静电除雾器可以保证酸雾水平小于。5极少量的三氧化硫气体会通过静电除雾器，但会在碱洗塔中被吸收。尾气中有机酸雾的脱除磺化反应器系统排放尾气中夹带有机物雾沫的量主要取决于有机原料的质量。有机雾沫可被静电除雾器有效地捕捉，处理后含量不高于静电除雾器残渣的处理从静电除雾器收集到的酸一般是黑色而且组成不稳定，不可重新加入原料中，建议焚烧残渣。1.11.4.3二氧化硫吸收塔排放的稀碱液的处理从二氧化硫吸收塔排放出来的废液含有氢氧化钠，亚硫酸钠，硫酸钠和极少量活性物

19、。该碱性溶液收入一个耐酸碱的贮槽中。通常用其他碱液来稀释这种碱液并在洗衣粉生产厂中做稀释水重新加以利用，为了避免亚硫酸钠分解形成二氧化硫，pH值应始终不低于8.在磺化反应前的烟酸过滤器中底部收集到的硫酸将收集到的烟酸集中在一个带液位的耐酸贮罐中，加以利用。因为这个酸浓度高，是很好的化工原料。2 工艺设计2.1 生产方法与工艺流程选择及特点2.1.1生产方法硫含量99.5%硫矿在熔硫炉中融化，经过过滤处理，与经过硅胶处理的干燥空气在燃烧塔中燃烧生成二氧化硫，然后进入二氧化硫/三氧化硫转化塔转化成三氧化硫，三氧化硫与部分干燥空气，和烷基苯在降膜式磺化反应器中磺化，磺化产物经过旋风分离器，尾气部分进

20、行处理，液体进入老化罐进行老化，然后进入中和反应器与氢氧化钠中和反应得到产物。2.1.2工艺流程选择生产表面活性剂主要有四种生产的工艺：20%发烟硫酸磺化，硫酸磺化，氯磺酸磺化，三氧化硫磺化。62.1.2.1 20%发烟硫酸磺化烷基苯先于过量的1015%的20%发烟硫酸在一个环路反应器中反应，反应器包括一个使进料烷基苯和20%发烟硫酸与循环反应混合物混合的大容量循环离心泵，一个使反应温度维持在大约50的换热器和一个产品出口。然后所得产物磺化物和残留硫酸的混合物经过一个阻滞盘管，在此所有未磺化的烷基苯都有时间反应。在第二个环路反应器中用水将磺化后的产物稀释，以降低硫酸的浓度至7580%左右。稀释

21、过程中放出的大量热在稀释环路及稀释器中被除去。 下一步使稀释产物分层两相，下层的含水酸层作为废酸除去。磺化过程中产生的颜色大部分被包含于废酸中。分酸器的上层含90%烷基苯磺酸的物质，离开分酸器并用氢氧化钠溶液中和即得到活性物单体，2.1.2.2硫酸磺化用硫酸磺化时，化学反应式如下：从反应式可见反应中有水生成。水的存在阻碍了磺化反应，甚至阻碍了它们的均相混合。这就是为什么要使用大大过量的硫酸才能使反应进行完全的原因。稀释，分酸和中和可在同一反应器中进行，也可以一次使用几个间歇反应器。随着比例的增加，黑色的80%废酸量成比例的增加。工业上几乎不在使用硫酸磺化LAB生产洗涤活性物。2.1.2.3氯磺

22、酸磺化氯磺酸磺化，特别是间歇操作，最适合小规模生产的一些产品。用氯磺酸磺化需要专门的防腐设备，或玻璃衬里的钢制设备，或全玻璃设备。Bozzetto提供了一种氯磺酸连续磺化的工艺，由供磺化和中和用的两个带水夹套的玻璃容器和一个HCL吸收塔组成。有机原料与氯磺酸在转盘上混合，在转盘的离心作用下，反应混合物呈薄膜状喷至反应器的壁上。酸性产物落于反应器的底部，然后在另一个类似的转盘系统中和碱混合并喷至中和容器壁上。该系统在微负压下操作以便从反应区域除去HCl气体。硫磺酸磺化在工业上仅用于相对少量的洗涤剂特制品的生产。2.1.2.4.三氧化硫磺化用硫磺作为原材料的SO3磺化技术，是当今世界比较先进的技术

23、，国内绝大多数的洗涤剂制造厂都采用了这种技术.其卞要的工艺过程是：固体硫磺经过熔解、过滤后，通过硫磺计量泵定量泵入燃硫炉;硫磺在燃硫炉中与十燥的工艺空气接触而燃烧，生成SO2,再在转化塔中转化成SO3；经冷却后进入磺化反应器与烷基苯(英文缩写LAB)发生磺化反应，生成磺酸；磺酸与氢氧化钠发生中和反应后，生成烷基苯磺酸钠(英文缩写LAS) ,成为合成洗涤剂的重要原料.由于SO3磺化具有硫磺利用率高，不产生废酸，产品质量好等显著特点，近年来在我国己得到了广泛的应用.2.1.3选择本工艺的原因项目采用气相直接磺化烷基苯，磺化过程不产生废水和废酸，反应速度快，副反应少，反应完全，反应不需供热，可提高目

24、的产物收率，可消除对设备的腐蚀和废酸排放引起的环保问题。7本技术采用的磺化反应器为降膜式反应器，能有效地消除局部过热现象，严格控制反应温度，增大气液接触面积，加速传质、传热，并省去搅拌装置，设备紧凑，操作方便，易于控制。过去烷基苯磺化一直使用发烟硫酸磺化技术，普遍存在着产品收率低、成本高、产品纯度差、设备腐蚀和环境污染严重、生产规模小等问题。8得到高纯度的附产品，提高了整个装置的经济性，后来随着三氧化硫磺化技术的发展，已基本上被取而代之。2.2 工艺条件论证 2.2.1 /空气发生化学液硫经燃烧形成二氧化硫，二氧化硫随之用来生产三氧化硫。液硫首先气化，然后同氧气反应生成二氧化硫。硫的气化可以利

25、用另一部分硫的燃烧放出来的热完成。对出口气体不同的二氧化硫浓度，经过热量衡算有以下结果：表2-1 燃硫炉出口气体温度与出口气体二氧化硫浓度的近似关系二氧化硫浓度（%）气体出口温度()101003773555243323燃硫炉内某局部区域的温度可能比上述温度高得多。由于热量会从保温层散发到周围大气中，因而燃硫炉气体的实际出口温度会偏低。一般来说，出口温度相当于气体中二氧化硫的浓度的100倍。燃硫产生的热量可以利用锅炉产生蒸汽与熔硫或为厂内其他用途，也可以用来加热大气供硅胶干燥床再生，此硅胶床用来干燥工艺空气的露点降到-60。2.2.2磺化有机物料和三氧化硫在降膜式反应器中的反应很快，在6m长的反

26、应器的上部1.52.0m处转化率已约为80%，伴随这一快速反应而来的是放出相当量的反应热，这些热量必须以同样的速度快速转移以免局部过热导致颜色变差甚至碳化。9膜式反应器用水冷系统移去反应热，LAB所需冷却水温一般为2030.采用高循环速度的冷却水回路。在冷却水回路中不断补充新的冷水以维持循环冷却水在预先设定的温度下循环：90%的补充水用于反应器上段冷却回路，其余10%用在反应器下段冷却通道。当上段冷却水进出口温升约为1时，用高循环速度的冷却水和高速补充冷却水可使传热系数以及热交换动力都较大。冷却通道下段产生的热量要少的多，而且有机物粘度变为重要因数，冷却必须适度。因而冷却水的量减少且进出口冷却

27、水温差可为3左右。10要使产品色泽适中且未磺化油含量低，三氧化硫是相当重要的。三氧化硫是气浓用来适调反应速度。本项目选择14%有效地操作磺化反应器的最后一个是进料温度。一般而言，有机物进料温度应尽可能的低2.2.3磺化反应工艺化学小结1）原料的磺化反应是先经过强放热，初级反应然后经过快速但不是瞬间完成的强放热次级反应。在停留时间短的降膜式反应器中第二步反应不是总能在反应器内全部完成。对这些有机原料，需要在很好按制温度和反应时间的条件下，进行老化。2）较长的反应时间及高温会促使副反应发生，导致不希望的副产物(包括生成深色有机物)。3）在转化率达到70100时，有机相的粘度会迅速增加，磺化反应是强

28、放热的，随反应转化率增大粘度陡增，反应器的设计和整体操作条件因此受到控制。11磺化工艺就需要优化反应温度和反应时间，以得到副产物较少、色泽浅的产品。2.2.4工艺特点1)硅胶再生利用三氧化硫发生部分冷却空气吸收的余热 ,较电热再生节省了大量的电能。2)燃硫炉在开车操作时不需要预先升温 ,用电点火器点燃硫磺即可。升温操作一般只需2.5h,开、停车方便 ,节省能源3)磺化工序设有开车循环系统 ,利用原料计量泵、不合格酸暂存罐、磺化反应器和输送泵构成循环回路 ,在燃硫开始阶段 ,转化塔未进入正常运转状态时 ,用此循环物料吸收 。在转入正常运转状态时 ,将此不合格磺酸 开、停车的头、尾料 自行消化 ,

29、无需另行处理。4)磺化反应配有一套应急系统 ,在磺化开车前 ,先将应急罐内装满烷基苯 ,如遇突然停电而停车 ,应急系统开始工作 ,应急罐底阀迅速打开 ,罐内物料借重力以恒定流速流入磺化反应器内 混合气的进气阀同时关闭 ,通尾气吸收的旁路阀打开 ,使余气进入吸收系统。这样就可保证磺化反应器进料分配部分不致因过量的三氧化硫发生过磺化而结焦 ,从而可顺利进行下一步的开车和正常运转。2.3 工艺流程组织及叙述2.3.1工艺流程：硫含量99.5%硫矿在硫磺熔化槽中融化，溶化后的液硫经过液硫过滤槽过滤处理。处理后进入液硫贮罐，经泵打入燃硫炉，用工艺空气（工艺空气经过干燥以防止形成硫酸酸雾。过滤后的大气经过

30、压缩，在硅胶塔中出去大部分的水分）中的过量氧气将其转化成二氧化硫。二氧化硫/空气气流经过一个间接空气冷却器从600700冷却至420。然后二氧化硫进入二氧化硫/三氧化硫转化塔转化成三氧化硫。塔中装有四层的催化剂床，催化剂为载于石英载体的五氧化二钒。反应强放热的需要在个床之间用间接空气冷却器使工艺气流适度冷却。三氧化硫和烷基苯在降膜式磺化反应器中磺化，磺化产物经过旋风分离器，经过旋风分离器的分离作用，将磺化产物分成气液量部分。其中液体进入老化罐，老化罐提供一定的恒定温度，产物在里面大约反应40分钟左右，然后进入中和反应器，老化产物与氢氧化钠中和反应后得到目标产物。其中气体部分进入静电除雾器，由于

31、静电作用大部分的磺化杂质和20%发烟硫酸被除下来，剩下的气体进入二氧化硫，三氧化硫吸收塔，通过氢氧化钠的吸收作用大部分的有害物质被除去，并得以回收利用。2.3.2工艺流程简图尾气处理二氧化硫吸收老化及水解磺化燃烧，转化热量回收空气干燥熔硫，过滤烷基苯中和氢氧化钠2.3.3主要的反应方程1）硫燃烧工序，硫磺在燃硫槽燃烧生成二氧化硫2）二氧化硫转化工序，二氧化硫在转化塔中，以五氧化二钒作为催化剂，生成三氧化硫3)磺化老化工序a主反应磺化老化b主要有两种副反应，一种反应形成酐，另一种反应形成砜（1） 酐在老化阶段，当烷基苯过量时有稳定水源时，在有存在的条件下促使酸酐形成的因素有：过量比（mol比）大

32、,加入速度过快,原料种类（指直链烷基苯）在老化阶段特别是水解阶段（稳定水源），已经形成磺酸酐可以转化成预期的烷基苯磺酸（2）砜砜约占未磺化有的2533%，在老化和其他阶段也不能除去，及砜同预期的主反应竞争。砜的形成由以下列几种反应条件引起的：1.因为生成砜的反应比磺化主反应需要更高的活化能，高温有利于生成砜。2.高浓度的氢离子可能促成砜的形成磺酸酐和砜的形成不是唯一的副反应，其他的副反应会导致产生深色产物（过量的,高温）、微量的二磺酸、烯类、氧化产物。c从上面的化学反应可以得到以下磺化反应的条件:1.合适的摩尔比（1.011.03：1）。2.气浓（5.07.0%体积）4)中和工序5)尾气处理工

33、序a酸吸收b碱吸收与反应与反应2.4 重点设备工艺设计与选择2.4.1熔硫槽当熔梳槽位于室内时，熔硫槽应配置一排气罩(因可能释放出)。在整个熔硫容器的底部部应装有蒸汽加热装置(例如伴管焊接于底部)，以便能在定期治理容器的时候加热其底部残余物。该加热装置在正常操作时并不使用。 硫磺中的杂质导致维护保养费用的增加(例如腐蚀蒸气盘管)，并需要清盼熔硫容器。如果硫磺是纯净、干燥的，则可隔几年才清理一次。使容器的底部略微倾斜，并有一个底部卸料口（广口法兰），以使于消理。液硫的粘度随温度而变化(见图)图2-1 硫磺温度与粘度的关系表明，最佳操作温度在130、150，并且应尽可能精确地维持在预定的温度，以防

34、止由于粘度的明显变化而导致进料量的波动。 低碳钢制的熔琉容器迈常分隔为三个不同的区域： 熔硫区 这一区域承载所进料的固体硫磺并使之发生熔融。这一区域应用不锈钢粗筛网格栅与下一部分区域间隔开。 在硫磺进料口，应安置一方形筛孔的钢制格栅于熔硫室一端的上方作为安全装置，并可筛出大块的杂质。 环绕此格栅安装一小型料斗以利于硫磺在格栅上的堆积和提供一额外空间以防止泡沫溢泛，随着格栅下的硫磺熔化，该硫磺堆逐渐下沉进入熔硫室，这样每班常规的固体硫磺再加料只占操作者很少的一点操作时间。 连续熔硫比间歇即批量熔硫更好。间歇熔硫导致硫磺液位的较大波动，这会因盘管交替地暴露于硫磺或空气介质中而加刷蒸汽盘管的腐蚀。

35、安装一个带蒸汽盘管的贮耀，以便当某一单元出现故障时，可方便地切换发生故障的单元而不必关闭整个熔硫系统。熔硫器通常带有可移动式钢制或铝制端盖，以防止灰尘落入和减少热量损失。 倾析区 液硫从熔硫室溢流进入倾析区且由于折流板的作用而进一步细分进入若干个小室，从而得到更为有效的沉清并撇去漂浮的杂质。 精制区 这一部分通过底部折流挡板而与倾析沉清区相隔开，并在该区内装有泵以输送液硫。从这一区域中出来的液疏，经一适宜的过滤系统(两个并联)和比例泵直接送往燃硫工序。液硫过滤的主要目的是除去固体杂质即(灰分)，因为他们会堵塞转化塔中的催化剂颗粒。除去固体杂质也降低维护保养费用，并改善燃硫炉、泵、计量仪和其他燃

36、硫工艺设备的操作。因为灰分通常颗粒很细小而且沉降很慢，因此过滤比沉降更为有效。而且过滤不需要用于有效沉降的大容积贮罐。然而，如果只能得到灰分含量高的原料硫磺，则沉降能更加有效地频繁清洗过滤器。硫的总进料量不允许有任何变化，因为这将直接影响产品的质量。2.4.2空气干燥装置 从大气中吸取的空气经过过滤并经压缩机而获得所需要的压力以克服包括尾气净化系统在内的整个生产流程个的阻力。 空气吸人口不置于室外并经过一大小合理的过滤器。压缩机房照保证有良好的通风以发散热量。压缩机具打连续干燥的操作特性，排除了任何油分混入工艺空气中。工艺空气流是在某一恒定购压力值左右脉动的。 压缩生气然后经过一容积式测员装置

37、(孔极空气计量仪)送入两个交替工作的并联的吸附硅胶干燥器，即其中一个处于干燥空气工作状态，而另一个处于再生状态。两个并联的干燥器的周期性操作是完全由自动控制系统控制。尽管这种轮流操作是间歇性的，但工艺空气气流的压力和干空气的露点应绝对保持恒定。12 用于再生硅胶干燥剂的再生空气在开车期间可用盘管蒸汽加热器进行加热，但在正常生产操作期间可利用空气冷却器回收而得的热空气来进行加热。定期检查再生用热空气中不含有从系统中泄漏出的。再生循环所需的时间必须包括：达到所需的加热温度而又不超过最高允许温度，随后在再生以后将床层冷却至所要求的温度。(见表硅胶干燥剂再生时的温度循环)。定期地检查露点仪是否正确。硅

38、胶最为广泛地披用于吸附培中将露点为3、5的空气干燥至露点低达一60。表2-2 硅胶干燥剂在生时的温度循环时间（h）硅胶干燥器床层出口温度（）循环05再生前温度，开始引入热空气0.515加热硅胶床层1.030105加热硅胶床层大部分吸附水被除去2.0120深度脱水5.0135热空气循环结束，开始冷空气冷却6.0100冷循环7.060继续冷循环8.045继续冷循环9.032冷循环结束，床层处于待用状态2.4.3 燃硫炉装置燃硫炉采用卧式炉。由一卧式钢制圆筒内衬耐火砖和绝热砖构成。在炉子的前半部设置一耐火砖方格形构件。助燃空气从炉子的一端低于耐火砖方格形构件处进入。燃硫炉的后半部分进步纲分为若干个具

39、有顶部或底部空气折流板的小室。这些小室有助于硫磺蒸气的充分燃烧。液硫和空气在方格形构件中相互对流。火热的砖块使向下流动着的硫气化并被点燃，并在后面的几个小室中充分地燃烧。 腐蚀即“热证”通常不会成为问题。燃硫炉可运行数年而毋需对衬里或壳体作任何修理。假若燃硫炉是以良好的手艺建造，使用期间耐火衬里覆盖良好，并使用了优质纯净的硫，则燃硫炉的寿命取决于停车的次数，开车点火时是否小心以及所使用的温度。通常刀柱形构件首先损坏，但这也是使用数年以后才会发生。如使用优质纯净的硫，则燃硫炉和方格形构件毋需经常清洗。 硫的燃点温良约为250。 Batlest抛装置不预热燃硫炉而采用电点火点燃流至燃硫炉的液硫。严

40、格地遵守所要求的操作规程，尤其要保证电子部件获得特殊的电流及补充助燃空气具有正确的压力和流速(小型转子流量计)，这些都是重要的。开车时燃硫炉的温度在约3、5min内升到硫磺的自然温度，这时点火程序可以结束。 对整个磺化化车间的成功运行而言，燃硫炉的正确操作是必要的。末燃尽的硫会气化并随工艺空气向前运动，引起升华硫在过滤器及转化塔中沉积(所谓“黄热病”)。随后发生的硫磺的易位(炉外)燃烧会造成诸如冷却器、过滤器、催化剂床层支撑用格栅及转化塔其它部件的损坏。这将引起浓度不规则变化，并导致工艺气体中气浓变化，从而使产品质量下降。燃硫炉温度过低可引起不规则燃烧，导致碳化化用工艺气体中/含量的变化。燃硫

41、炉出口温度应保持在600一650之间。空气进口量、温度、压力均得到控制。并且装有联锁装置。当进口空气不足时能切断硫的进料。液硫与一定量的预置空气一起经计量泵，以达到顶期的燃硫炉出口浓度。2.4.4转化塔 考虑以下因素可使将二氧化硫经化学反应转化为三氧化硫的反应器获得最高转化率： 1）平衡转化率是温度的减函数，而是氧气与三氧化硫之比的增因数。 2）反应速率是温度的增函数。 3）气体组成及催化剂用量影响转化速率和反应的动力学 转化塔用316不绣铜制成。在所有四个床层上的限比剂均为“三明治”式，即在催化剂的上下各有一层石英碎石。催化剂上层的石英碎石层保证了气体适当的分配后再进入下层的催化剂层。而下层

42、的石英碎石防止了催化剂小球穿过不锈钢支承格栅而掉落。在每一个床层上方均开有人孔，用于检查和调换催化剂。在每一床层位置搭有一永久性的具扶梯和小型平的脚手架，以使这些人孔易于进出。在每一个转化塔床层内及出口设置热电偶。转化塔的操作受每一个床层的进出口温度的控制。因此应该每一个热电偶均处于正确的位置和良好的工作状态。每六个月通过测压接口检查每一个床层的压降。2.4.5磺化反应器整个反应器的型式与管壳式换热器想象。相互平行的不锈钢管垂直排列于壳体内，反应管的冷却也在壳体内进行。反应管长为6m。分上段和下段进行冷却。冷却水的温度可以控制在所希望的温度值上。有机物料经由一普通的液体进料室而计量，并进入若干

43、个相同的环形狭缝因而在每一反应罐的内表面行成一有机液膜。每根反应管的环形分布缝隙在反应管安装于反应器之前使已由设备供应商作了校准。缝隙的宽度已调整到勿需任何重新调整便可用于任何原料。在装置开车前应对反应管进行校核。在年度枪修期间缝隙宽度可进行更新调整。SO3 空气气体首先进入在各反应管上方的一个共同气体进料室，再从那里流出进入环形缝隙L方的管于中。SO3 空气气体的进口压力在0.2一0.3baf(表压)的范围内。在所有反应管上方并无任何“喷嘴”用于SO3空气的平均分配。经过6m管长的压力降可用著名的湍流流动的范宁公式进行计算。如在空的反应管内SO3空气的气速为30ms时，发现其压降为o025b

44、ar。当用空气和液膜进行实验时(此时人任何磺化反应发生)，测得气速30ms的压降为0.1bar。空气和液膜的波动之间的相互作用，导致压降比原来(空管时)增大3倍即乘系数4)。在实际磺化反应时，测得其压降甚至增大至0.25bar，这是因为高转化率时粘度增大所致。 随着粘度的增大，液膜厚度亦随之增加，从而减小了气体流动的自由空间，增强了气、液的相互作用。13这种气、膜之间相互作用是一种称之为“自我补偿”现象的重要作用。假设行一具三根管的反应器。通过三根管的总压强为，式中为气体共同进料室中的压力，是气体共同出料室的压力。现举例说明：假设管1所进的液料比管2和管3少5%，假设开始时进入每根反应管的SO

45、3 空气气体流量相同，则管1中将发生过磺化。然而，这全导致粘度的急剧增人，引起管1中的压降增高。但是，因为对所有反应管来说是恒定不变的(在所有管子的下端为共同出料室)，所以其压降不可能增高。因此，流向管1的气体只能自动减少以满足值不变。这样就实现了白我补偿作用。反应热主要由围绕于反应管外壁的冷却水出去。冷却是非常重要的，尤其在反应器顶部。通常将整个反应器分成两个冷却区：一个针对上段，另一个针对下段。对每一种有机物料均应确定其最佳冷却水温度。冷却水的循环速率很高，因此冷却水的热阻降至最低值且反应器冷却水进、出口间的温升甚微（1），从而保持最大的传热推动力以除去强放热反应的反应热。由于具有使有机原

46、料或有机原料与有机磺酸的混合物凝固的危险性，故温度很低的冷却水并非总是可以使用的。另外，当冷却水温度过低时，有机原料和有机磺酸的混合物因处于低温而粘度急剧增大，引起传热过程全面减缓。降膜式磺化反应器的上段和下段分别需要不同温度和流量的冷却水。2.4.6老化罐烷基苯经磺化后，磺酸必须老化和水解以将形成的酸酐转变成烷基苯磺酸。在老化过程中，焦磺酸和未反应的烷基苯发生反应而生成两分子的磺酸并放出反应热。因此，老化釜应装有搅拌器和冷却盘管，以使这一补充反应能在等温条件下进行。老花时间应根据不同的烷基苯原料而变化，因此设计时应设计最佳老化时间可进行选择的老化釜。所要求的老化时间一般为45-50下老化20

47、min。如果含量很低（0.5%），则可能要求较长的停留时间（数小时）。2.4.7中和罐有机酸和中和剂，例如氢氧化钠溶液和磺酸之间的反应是瞬间进行的，并为强放热反应，且产生的浓度为40-75%的洗涤活性物单体，是高粘度的。为了将中和反应热迅速除去，所有设备供应商均采用了环路型循环反应器。循环泵的容量大约是进料液体的以及出料单体的总体积的流量的10倍。 在高剪切均质器中单体的表观粘度将减至最小。导致有机磺酸和单体中的稀苛性碱液发生瞬时的混合反反应。在这一强放热反应巾中，循环的物料作为热载休。正是由于这一作用，在经过均质器以后物料温度仅升高约5o进入均质器前的典型温度应为50，反应后均质器出口温度为

48、55，经过补充换热器后又恢复到50，这是离开环路反应器的单体的温度，也是环路反应器中循环的单休的温度。14从化学工程的兔度看，以上简述的环路反应具有全混的特性这一类型的反应器显示了中和步骤所要求的下列特征：1）将磺酸液与单体主流中的稀碱液高效分散，使各组分达到微观混合，使中和反应在很短的时间内完成。2）通过采用冷的循环单体作为热或体的方法实现良好的温度控制，液循环单休是用作为环路反应器中一个部分的换热器采冷却的。3）系统容积小，反应灵敏，这对良好的PH控制而言是重要的。制备高活性物含量洗涤剂单体的技术利用了粘度最小值这一特性。因为粘度高以及需要小心地控制有机磺酸和氢氧化钠的相对量，所以实观良好

49、的混合是困难的，但这十分重要。如果存在末中和强酸的微小团块，则会导致产品发生酸性水解。特制的循环泵的操作压力可以高达10bar吸入压力为2bar环路的最大设计尾力达30ba r。根据用稀的强碱液滴定强酸的突跃滴定曲线可以清楚地看出，强碱液量的任何细微改变都会导致PH值发生大的波动。仅从防腐考虑，任何时候都应避免产生酸性单体。由于pH曲线的突跃性，对中和控制具体下列要求：1）根据所要求的单体浓度，计算氢氧化铂并稀释至30。2）将氢氧化钠溶液分成两股，3：要地一般用于中和的碱液(占碱液用量的95%) 用流量控制器控制，其余部分(占碱液用量的5)根据单休所要求的pH位控制加入。3）实际的pH测量最好

50、在单独的经稀释的单体样品小进行，以免电极上淤积上厚厚的膏体，防止电极损坏。2.5 分析检测方法2.5.1原理酸价是指中和1g酸性物质中含有的游离酸所消耗的氢氧化钾克数。基于此定义，采用以去离子水为溶剂，以酚酞为指示剂，采用氢氧化钠中和滴定。2.5.2仪器与试剂250ml锥形瓶 3个50ml量筒 1个25ml碱式滴定罐 1支0.1mol/L氢氧化钠标准溶液 酚酞指示剂（1%）2.5.3操作精确称取0.30.5克左右（精确至0.0001克）的试样于锥形瓶中，加入100150ml去离子水摇动使其溶解（如不溶克在水浴或电热板上温热，待完全冷却后滴定）。加入12滴酚酞指示剂，以0.1mol/L氢氧化钠滴

51、定粉红色出现，15秒不消失为终点。计算式中：V滴定所消耗氢氧化钠标准溶液的ml数 N氢氧化钠标准溶液的当前浓度 56.10氢氧化钾的克当量 W样品的质量注：滴定速度不可过慢，否则结果偏高2.6 操作规程及开/停车2.6.1操作规程2.6.1.1操作前准备1） 检查水、电、压缩空气符合操作要求，备足所需原料，2） 在尾气碱洗瓶内配制PH=910的碱液，液面高于排气网10mm。3） 检查供电和仪表系统工作是否正常；检查消防器材和防护用品是否齐全。4） 化验室准备所需的测定的药品2.6.1.2系统操作准备1）开启电控柜仪表盘仪表控制开关；空压机设定压力调至05Mpa后开启。2）打开冷干机，吸附式干燥

52、机开关。3）打开尾气排空阀，流量计旁通阀，空气出口阀；关闭所有转子流量计调节阀和三氧化硫进气阀4）将空气温度调至580、流量计调至350升/分；打开电加热开关，开始定时记录转化塔各点的温度变化；将三氧化硫冷却水阀门全启。5）检查有机物计量泵，磺酸输出泵是否正常；检查磺化器冷却水装置是否正常。2.6.1.3系统操作1）转化塔各点温度达到要求后，将空气流量计调至“关闭”位置后在调至“阀控”位置。调节空气流量计达到所需值；打开二氧化硫钢瓶阀门及进气阀，开启二氧化硫质量流量计并调至所需值。2)打开有机物泵阀、碱泵阀，打开尾气阀，关闭放空阀。3)开启有机物计量泵。当旋风分离器内积液约20mm时开启产品输

53、出泵，调节其转速使旋风分离器内的液面保持稳定。4)打开三氧化硫进气阀，打开旋风分离器尾气阀，关闭尾气阀。5)根据磺化反应产物或活性物浓度的大小调节有机物计量泵的转速值达到所需值。6)观察气液分离器中的产品颜色和粘度。每隔10min取样一次，测定酸价。7)磺化产物酸价合格后，打开老化罐阀门使磺酸进入老化器。8)打开老化器出口阀门，使磺酸溢流到产品灌内。2.6.1.4系统停车1)调节二氧化硫流量计开度为零，关闭二氧化硫进气阀和刚平阀。2)待气液分离器中产品的颜色或粘度发生变化时，切换产品输出阀门，逐渐降低有机物计量泵的转速。3)约1hr后，打开尾气阀，关闭旋风分离器的尾气阀，关闭三氧化硫进气阀转子流量计的所有阀门。4)关闭磺化器冷却水循环系统；关闭有机物计量泵、产品输送泵。5)将空气质量流量计调至“清洗”档位；关闭电加热。6)约45min后，关闭有机物泵阀，碱泵阀，关闭冷干机、干燥机和空气压缩机，关闭仪表控制柜总电源；关闭排空阀。7)打开三氧化硫过滤器和转化塔放净阀排放废酸。2.6.1.5.6紧急停车1)如遇有机物断料等其他情况须紧急停车，在电控柜仪表盘上