石油磺酸盐培训

1.5万吨/年石油磺酸盐装置

培训2013年4月1、装置简介

1.5万吨/年石油磺酸盐装置，以大庆炼化公司自产的原油馏分油和硫磺为主要原料，在膜式磺化反应器内，利用气体SO3和原料油进行连续的气液膜式磺化反应，磺化反应得到的适宜深度的磺酸，再经过中和反应，生产石油磺酸盐产品。本装置通过调节SO3／原料油的摩尔比、SO3转化率、SO3气浓、反应温度等工艺参数，可稳定地调控磺化反应的程度。

装置设备主要包括列管式磺化器、气液分离器、尾气旋风分离器、空气干燥器、熔硫槽、燃硫炉、转化塔、换热器、SO3吸收塔、静电除雾器及各类容器等。筛选确定的定型设备主要包括罗茨鼓风机、冷却风机、再生风机、保护风机、制冷机组、计量泵、离心泵和齿轮泵等。1、装置简介2、工艺原理

燃硫

由熔融的液体硫磺在干燥空气中燃烧，与空气中的氧气发生反应，生成二氧化硫气体，化学反应式如下：S﹢O2→SO2↑﹢9282KJ/Kgs该反应为放热反应，产生大量的热。二氧化硫气体转化

由二氧化硫气体和空气中的氧气在矾催化剂存在的条件下反应生成三氧化硫，反应式如下：

SO2﹢1/2O2→SO3﹢3043KJ/Kgs（427℃）

此反应为放热反应，在V2O5触媒条件下，二氧化硫生成三氧化硫的转化率可达98%。2、工艺原理

磺化反应

磺化反应阶段，化学反应式如下：

主反应：RArH+SO3→RArSO3H副反应：RArSO3H+SO3→RArSO2OSO3HRArSO2OSO3H+RArSO3H→(RArSO2)2O+H2SO4磺化反应是精细化工有机合成工艺中的重要反应，磺化技术是制备阴离子表面活性剂的关键技术，它是在有机化合物分子中引入磺酸基（-SO3H）或硫酸基（-OSO3H）的化学反应过程。2、工艺原理

中和反应中和时使用氢氧化钠碱液作为中和剂，化学反应式如下：主反应：RArSO3H+NaOH→RArSO3Na+H2O副反应：H2SO4+NaOH→Na2SO4+H2OH2SO3+NaOH→Na2SO3+H2O2、工艺原理

中和反应的特征：

①有机酸和碱之间是瞬间反应和强放热反应。

②中和温度、在线产品PH值可能使产品粘度发生变化，对中和压力有较大影响。因此应该准确控制中和系统的温度及PH值。

2、工艺原理

尾气洗涤

在尾气洗涤塔（T1501）中尾气中的SO2用一定浓度的氢氧化钠碱液吸收。反应式：SO2+NaOH→Na2SO3+H2O2、工艺原理

酸吸收

用98.3%硫酸吸收中尾气中的SO3，生成焦硫酸。

SO3+H2SO4═H2S2O7（焦硫酸）

生成的焦硫酸，加新鲜水稀释。

H2S2O7+H2O═2H2SO42、工艺原理

产品配制

采用氧化剂将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。Na2SO3+氧化剂→Na2SO4

2、工艺原理

燃硫和转化所需的空气经过滤，通过罗茨鼓风机（B1101A/B）压缩后送入空气冷却器组（E1101），经循环冷却水和乙二醇冷冻液二级冷却，除去压缩过程中产生的热量并将水份冷凝，经冷凝的空气在恒定温度下送入硅胶干燥器（V1104A/B），经硅胶吸附水份后，使硅胶干燥器（V1104A/B）出口处干燥空气的露点达到-60℃以下。3工艺流程说明-----空气干燥系统

制冷机组（M1101）通过将乙二醇溶液（22%）冷却，为空气冷却器组（E1101）提供冷源，利用乙二醇循环泵（P1101A/B）将乙二醇循环利用，硅胶干燥器（V1104A/B）两台交替使用，硅胶的再生通过再生风机（B1102A/B）、再生空气冷却器（E1102）、再生空气加热器（E1103），采用SO2和SO3冷却时产生的热空气加热完成，通过气动蝶阀（KV1101～1114）定时切换工作与再生，一般8小时为一个周期。硅胶干燥器出口干燥空气露点由在线露点仪（MI1101）连续检测，保证干燥空气的露点达到-60℃以下。3工艺流程说明-----空气干燥系统固体硫磺定期投入熔硫罐（V1201）中，用0.3～0.45MPa蒸汽加热熔化（135℃～150℃），以保持液硫温度恒定，静置沉淀除去杂质，后经液硫转料泵（P1201A/B）、液硫粗滤器（F1201）输送到液硫恒位槽（V1202）中，再经液硫过滤器（F1202A/B）、液硫输送泵（P1202A/B）、质量流量计（FIC1202）定量输送至燃硫炉（H1201）中。------三氧化硫发生系统3工艺流程说明液体硫磺与干燥空气逆流进入燃硫炉，燃硫炉内装填耐火球，硫磺在炉内充分燃烧，生成浓度大约为7％（体积浓度）的SO2气体，生成的二氧化硫气体经二氧化硫冷却器（E1202）冷却至450～480℃后，送至转化塔（T1201），在钒催化剂的作用下生成SO3气体。塔内装三层五氧化二钒催化剂，在钒触媒作用下催化转化成三氧化硫气体，在第一层与第二层之间、第二层与第三层之间分别注入不同数量的激冷空气，可将转化温度控制在最佳范围内，转化塔出口约98％SO2转化为SO3。三氧化硫气体再经串联的1#SO3冷却器（E1203）和2#SO3冷却器（E1204），用空气间接冷却至70～90℃左右，冷凝烟酸则流入烟酸收集罐（V1204），定期通过P1203输送至酸吸收系统。-------三氧化硫发生系统3工艺流程说明

本工序在正常操作时，燃硫、转化反应放热即能保证正常运行，只需适当调节各点的温度，冷却SO2和SO3时生成的热空气（＜200℃左右）可用于硅胶的再生，熔硫蒸汽要保持稳定，不宜太高和太低，应随时保证硫磺进料量稳定。为使开车迅速，本中试装置采用了电加热快速升温预热系统，采用直接加热方式，装置开车前，将燃硫炉预热到一定温度后，将液体硫磺滴入或喷入燃硫炉中，使其迅速充分燃烧成二氧化硫气体，再与矾催化剂作用转化成三氧化硫气体。-------三氧化硫发生系统3工艺流程说明

SO3气体由干燥空气稀释至被磺化原料所需浓度，经SO3过滤器（F1301A/B）过滤后，进入磺化反应器（R1301A/B）并精确地等量分布到每一根反应管中。由混料罐来的原料经原料供料泵、原料油过滤器（F1303A/B）、原料加热器（E1302）定量输送至磺化反应器（R1301A/B）的头部，磺化器头部的分配机构自行将原料油均匀分配至各反应管，沿反应管内壁均匀成膜状降落，与从顶部通入的三氧化硫气体并流而下，短时间内完成磺化反应，反应热通过夹套冷却水取走，冷却水温度由磺化冷却水循环泵（P1301A/B）通过温度控制阀自动调节。------磺化系统3工艺流程说明磺化的气液混合物经气液分离器（V1301A/B）进行气液分离，尾气经旋风分离器（V1302A/B）、酸雾分离器（S1301）送至酸吸收和尾气处理系统（其中经过旋风分离器和酸雾分离器所分离的液相排入磺化出料泵的入口，被带入磺化产物的液相中）。磺化后的液相通过磺化出料泵（P1302A/B）输送至中和系统。------磺化系统3工艺流程说明液碱由罐车卸入到液碱储罐（V1704），在储罐内的液碱经过泵输送至静态混合器（MX1401），在静态混合器内按一定比例与新鲜水输送泵（P1401A/B）来的新鲜水充分混合后进入液碱恒位槽（V1402）内（其中液碱与新鲜水的量是通过流量计与调节阀进行自动控制），液碱恒位槽内的液碱经过液碱输送泵（P1402A/B）定量的输送至中和泵（P1403A/B）进口，在中和泵高速搅拌下完成中和反应。中和后产物经中和循环泵（P1404A/B）输送至中和冷却器，经中和冷却器（E1401）移去反应热，大部分产物返回气液分离器形成循环回路，另一部分中和产物经单体出料泵（P1406A/B）出料进入产品调制单元。----------中和系统3工艺流程说明

单体出料泵（P1406A/B）入口有pH自动检测器（PHIC1406）来测定产品pH值，通过液碱输送泵（P1402A/B）出口的调节阀开度来控制液碱的流量，来调节产品pH值，中和温度由中和冷却水通过温度控制阀自动调节。3工艺流程说明----------中和系统浓硫酸贮罐（V1602）内的浓硫酸经泵输送至进入硫酸循环槽（V1601），通过硫酸循环泵（P1602A/B）在硫酸循环槽（V1601）、硫酸换热器（E1601）、酸吸收塔（T1601）内建立循环。尾气进入酸吸收塔（T1601）内与浓硫酸气液接触放热，通过硫酸换热器（E1601）来循环取热，尾气中的SO3逐渐被吸收，浓硫酸浓度逐渐上升，新鲜水通过新鲜水计量泵（P1601A/B）补充到酸吸收系统中，通过加水量来控制硫酸浓度在98%以上。---------酸吸收系统3工艺流程说明

处理后的尾气在硫酸循环槽顶部进入到酸雾分离器（S1601）中，气相进入到静电除雾器中，液相从酸雾分离器底部重新进入到酸吸收系统。另外在SO3发生系统产生的烟酸通过烟酸输送泵（P1203）输送到硫酸循环泵（P1602A/B）入口处，从而使产生的烟酸进入到酸吸收系统中。酸吸收系统中有测量硫酸浓度的仪表（CIC1601），通过硫酸浓度来控制新鲜水计量泵（P1601A/B）出口新鲜水的流量。---------酸吸收系统3工艺流程说明

从酸吸收系统来的尾气进入静电除雾器（V1501A/B）除去硫酸雾和有机酸雾，从顶部排出至尾气洗涤塔（T1501）内，塔内通过引入液碱，由洗涤液循环泵（P1501A/B）使洗涤液在塔内循环，除去尾气中的二氧化硫。液碱经调节阀进入到洗涤塔内，通过PH检测器（PHIC501）测定值来调节加碱量，以便使洗涤塔的pH值控制在7～9之间。处理后的洗涤液通过溢流可以保持塔内液位恒定。--------尾气处理系统3工艺流程说明

馏分油储罐(V1701)、辅剂储罐(V1702)的原料油，分别经馏分油输送泵(P1701)、辅剂输送泵(P1702)，控制原料加入量，配成混合料，输送至静态混合器，混合后进入到原料蒸发系统，经蒸发脱水后的原料输送至混合料储罐（V1304A/B），再经搅拌混合均匀，然后通过原料供料泵（P1303A/B）送入磺化系统。---------原料和成品罐系统3工艺流程说明

将稳定剂加入到稳定剂储罐，通过稳定剂输出泵将一定量稳定剂送入产品静态混合器，在静态混合器内与产品出料泵（P1406A/B）来的产