一種移除磺化反應熱的方法與流程
2023-07-28 21:25:46 1
技術領域：
本發明涉及磺化反應技術領域，尤其是一種移除磺化反應熱的方法。
背景技術：
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在進行石油磺酸鹽的生產過程中，原料轉化率低及過磺化現象是面臨的突出問題。主要原因是磺化反應能夠瞬時完成，並產生大量反應熱。在組分複雜的原料油與三氧化硫進行磺化反應時，由於不同組分的反應活化能不同，使原料油轉化不均勻，並造成局部熱量迅速增加並促進部分已磺化物料的繼續反應，使原料油與磺化劑不能按等當量反應。為此，國內已進行了多種提高原料油與磺化劑接觸效率的研究，如cn101318112a報導了使用超重力技術磺化200~550℃餾分油的方法，提高了物料轉移速度和接觸能力，但是沒有說明移熱方法；cn1275431a報導了膜式磺化320~380℃石油餾分油的方法，雖然膜式磺化反應具有較強的物料接觸和反應熱交換能力，但是對於組成複雜及粘稠物料的磺化反應，易於產生磺化器堵塞現象，並不適宜石油磺酸鹽的生產；cn1472199a報導了串聯反應罐連續製備石油磺酸鹽的方法，經過多級反應雖然提高了原料油轉化率，但是存在物料混合不均勻、熱量轉移速度慢、局部過磺化現象嚴重等問題。
本發明的目的在於克服上述石油磺酸鹽生產過程中存在的反應熱轉移問題，解決高傳質與快速傳熱之間的矛盾，提供一種實現物料均質反應並迅速移除反應熱的石油磺酸鹽生產方法。在進行反應物料均質化反應的基礎上，能夠迅速移除反應過程中物料內部的反應熱，保證物料在合理的溫度下均勻進行，提高物料轉化率並避免局部過熱和過磺化現象的發生。
技術實現要素：
本發明的目的就是針對現有技術存在的缺陷，提供設計合理實用、靈敏、高效、準確的一種移除磺化反應熱的方法。其技術方案為：採用易蒸發溶劑將原料油和三氧化硫進行稀釋，然後按比例進入高效混合器，混合後快速進入反應蒸發器，溶劑迅速汽化移除反應熱，蒸發的溶劑經過冷卻收集，返回高效混合器原料油或磺化劑的進料端，再次對原料進行稀釋，反應蒸發器內的磺化產物經過中和、脫水、脫溶劑後，即為石油磺酸鹽產品。
原料油儲存罐中路管線連接高效混合器，原料油儲存罐中路的分支管線經計量泵連接緩衝罐，高效混合器頂部管線連接磺化劑儲存罐，中路管線連接反應蒸發器，反應蒸發器頂部管線經冷卻器連接緩衝罐，下部管線上設有磺化產物出口，緩衝罐頂部管線上設有真空泵。
易蒸發溶劑為：二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、二氟四氯乙烷、三氟三氯乙烷中的一種或幾種。
高效混合器為：管道混合器、均質機、超重力反應器、噴射反應器中的一種。
原料油為：原油餾分油、糠醛抽出油、高芳烴油中的一種。
本發明與現有技術相比具有如下特點：
1、實現了物料內部磺化反應熱的快速轉移。由於傳統磺化反應器採用間壁式換熱，傳質速度越快，熱量的移除越困難；物料越粘稠，換熱效率越低。本技術方案中，物料迅速通過混合器進入低壓反應器內，反應器的低壓狀態和釋放的反應熱，促進了溶劑快速蒸發，使反應熱隨溶劑蒸發被迅速轉移。由於反應熱是被反應混合物料內的溶劑汽化帶走，和傳統的冷卻水換熱器間接式取熱有本質區別，克服了磺化反應中提高傳質速度與快速傳熱的矛盾，解決了粘稠物料內部熱量的轉移問題。
2、保持了反應過程中穩定的反應溫度。由於本發明是通過調整反應器內部壓力使溶劑迅速達到氣化狀體，使熱量被氣化溶劑帶走，只要保持反應器內部穩定的壓力，物料內部溫度就能夠保持恆定，因而，有效避免了局部過熱現象。
3、物料混合均勻。反應物料首先通過高速強力攪拌後進入反應器，物料被充分混合，有利於物料間的均質反應。
4、溶劑用量少，生產效率高。蒸發的溶劑收集後返回物料輸入端，對反應物料再次進行稀釋，溶劑在密閉系統內被循環使用，能夠減少反應物料的稀釋比率和產品中溶劑的含量，從而減少了對原料稀釋和產品中去除溶劑帶來的工作量，提高了生產效率。
5、設備工藝簡單，便於連續化生產。系統中沒有複雜的生產設備，工藝簡單、易於操作。在生產達到穩定狀態後，物料連續進入反應系統，磺化產物被連續移出，實現了連續化生產過程。
附圖說明
圖1為本發明生產裝置結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，用溶劑將原料油稀釋為質量百分數為20%~80%的溶液存放於原料油儲存罐1中，用溶劑將so3稀釋為質量百分數為10%~40%的溶液存放於磺化劑儲存罐3中，原料油與磺化劑採用同種溶劑進行稀釋。調整流量使磺化劑與原料油按溶液質量比1:0.5~2分別進入高效混合器2，經過混合後迅速進入反應蒸發器4，在真空泵6作用下，反應蒸發器4內壓力可控制為0.001~0.2mpa，由於反應熱的作用反應蒸發器4內的溶劑迅速達到沸點，蒸發的溶劑通過0~-20℃冷卻器5冷卻降溫後收集於緩衝罐8中，然後通過計量泵9再將收集的溶劑返入原料油儲存罐1輸出管道或者返入磺化劑儲存罐3輸出管道，也可以使溶劑同時進入上述兩種物料輸出管道，溶劑在系統內被循環利用，對原料再次進行稀釋。保持緩衝罐8內溶劑收集的質量與計量泵9排出的質量相同、原料油和磺化劑進入高效混合器2的質量與磺化產物出口7排出磺化產物的質量相同，物料達到平衡狀態，可保持連續化生產。對磺化產物進行中和、脫水、脫溶劑後可得到石油磺酸鹽產品。
實施例1
1）使用ch2cl2將260~530℃餾分油稀釋為50%（質量百分數）的濃度存放於原料油儲存罐1中。使用ch2cl2將磺化劑s03配製為30%（質量百分數）的溶液存放於磺化劑儲存罐3中。
2）控制原料油流量1.80kg/h、磺化劑流量1.35kg/h，進入均質機在1500r/min混合。
3）緩衝罐8預儲存ch2cl25kg，計量泵9控制流量0.945kg/h，返入磺化劑儲存罐3出料管線內。
4）反應蒸發器4壓力0.09~0.11mpa，溫度35~45℃。
5）冷卻器5通入-10~0℃冷凍液對溶劑降溫回收。
6）磺化產物用25%（質量百分數）氨水中和，中和活性物含量17.1%。
7）脫水脫溶劑後活性物含量48.2%。
8）活性物中單磺酸含量73.8%，雙磺酸含量24.1%，多磺酸鹽含量2.1%。
實施例2
1）使用ch2cl2將260~530℃餾分油稀釋為50%（質量百分數）的濃度存放於原料油儲存罐1中。使用ch2cl2將磺化劑s03配製為30%（質量百分數）的溶液存放於磺化劑儲存罐2中。
2）控制原料油流量1.80kg/h、磺化劑流量1.26kg/h，進入均質機在1500r/min混合。
3）緩衝罐8預儲存ch2cl25kg，計量泵9控制流量0.9kg/h，返入原料油儲存罐1出料管線內，返入磺化劑儲存罐3出料管線內。
4）反應蒸發器4壓力0.03~0.05mpa，溫度20~35℃。
5）冷卻器5通入-10~0℃冷凍液對溶劑降溫回收。
6）磺化產物用25%（質量百分數）氨水中和，中和活性物含量16.7%。
7）脫水脫溶劑後活性物含量46.8%。
8）活性物中單磺酸含量75.3%，雙磺酸含量24.5%，多磺酸鹽含量1.2%。
實施例3
1）使用c2h4cl2將260~530℃餾分油稀釋為50%（質量百分數）的濃度存放於原料油儲存罐1中。使用c2h4cl2將磺化劑s03配製為30%（質量百分數）的溶液存放於磺化劑儲存罐2中。
2）控制原料油流量1.8kg/h、磺化劑流量1.17kg/h，進入均質機在1500r/min混合。
3）緩衝罐8預儲存c2h4cl25kg，計量泵9控制流量0.82kg/h，返入磺化劑儲存罐3出料管線內。
4）反應蒸發器4壓力0.05~0.07mpa，溫度50~70℃。
5）冷卻器5通入-10~0℃冷凍液對溶劑降溫回收。
6）磺化產物用25%（質量百分數）氨水中和，中和活性物含量16.1%。
7）脫水脫溶劑後活性物含量45.7%。
8）活性物中單磺酸含量71.9%，雙磺酸含量24.2%，多磺酸鹽含量3.9%。