喷射磺化反应器在石油磺酸盐生产中的应用

张小亮

摘 要：本文将喷射反应器应用在液相磺化生产石油磺酸盐的工艺中，经实验，喷射磺化工艺能够使磺化剂使用量减少5.9%，产物中活性物、未磺化油和无机盐含量分别为18.21%、5.68%和2.58%，节省了原料，减少了污水的产生，能够有效的降低生产成本。能将孤岛采油厂孤岛区块静态洗油效率可提高13个百分点，产品性能明显提升。

关键词：喷射反应器；石油磺酸盐；液相磺化；界面张力；洗油效率

目前石油磺酸盐的生产工艺主要是气相磺化工艺和液相磺化工艺。气相磺化存在反应激烈，瞬间放热量大，易发生局部过热和多磺化，生成砜类副产物。液相磺化能耗与溶剂使用量大，物料返混严重，易导致过磺化和结焦炭化等副反应发生。为解决以上问题，开发了液相喷射磺化工艺，具有物料接触面积较大，且采用强制外循环散热器可快速移走反应热，防止副反应发生，产物純度较高等优点。

1 实验部分

1.1 实验检测仪器

①界面张力仪TX-500C；②分析天平ML503；③磁力搅拌器WH-610D。

1.2 实验装置流程图

高压射流流体a从喷嘴b高速射出，在喷嘴出口处形成负压区，低压引射流体c由此处进入并与射流流体一起进到混合室d。射流流体和引射流体在混合室充分混合后进入扩散室e，在扩散室内增压后送后续单元。

在反应釜内加入5kg原料油，10kg二氯乙烷，启动循环泵，调整流量1m3/h，喷射器开始工作。开启循环水，将釜内温度控制在10℃。待釜内温度稳定，喷射器状态正常后，打开磺化剂进料阀，控制磺化剂进入速率5kg/h。在磺化剂进入量为6.5kg、7.5kg、8.5kg时分别取样500g，加入NaOH中和至pH=7～8，加入定量的水，用旋转蒸发仪浓缩，去除其中的溶剂，待用。

1.3 张力检测

原油为孤岛脱水原油，水样为孤岛模拟水，测定温度为70℃，油水密度差为0.1 g/cm3。

1.4 静态洗油方法

称取10g左右油砂，样品溶液20g，在定温下连续放置一周，将洗出原油及溶液去除烘干，称取试管质量，计算得出洗油效率。

2 数据及分析

2.1 磺化实验结果

随剂油比的增加，产物中未磺化油减少、活性物增加，无机盐变化不明显，说明喷射反应器传质效果好，增加的磺化剂大部分参与了磺化反应，仅有少部分生成了无机盐。

喷射反应器使三氧化硫利用率大大提高，在产量相当的情况下，喷射反应器磺化中和样无机盐含量减少将近40%，减轻了环保压力，节省了生产成本。

2.2 张力检测

选取传统釜式磺化反应器剂油比为1.7：1（样品1，下同）和喷射磺化器剂油比为1.6：1（样品2，下同）进行张力测定，测定浓度为0.1～0.7%，具体实验结果见表1。

随着测试浓度的增加，界面张力呈下降趋势，在到达某一浓度后界面张力变化较小。产品1产品在测试浓度窗口内最低界面张力只到2.9×10-2mN/m，产品2单一界面张力在0.3%～0.7%浓度范围内对孤岛油水体系均能达到10-3数量级，具有较宽的浓度窗口，表明样品2对该区块油水具有良好降低界面张力性能。

2.3 静态洗油效率

选取样品1和样品2进行油砂洗油实验，在浓度1‰和3‰时，样品1的洗油效率分别为16.62%和53.99%，样品2的洗油效率分别为23.49%和67.20%。

通过洗油效果图片可以看出，样品2的洗油效果明显好于样品1，在样品浓度为0.3%时，洗油效率可到67%，比样品1的洗油效率提高了13个百分点。

3 结论

①喷射反应器应用于油品磺化反应，传质效果要优于传统釜式反应器，过磺化产物减少，磺化剂利用率提高，污水产生量降低，降低了生产成本；②喷射反应器磺化产物在0.3%～0.7%浓度范围内对孤岛油水体系均能达到10-3数量级，具有较宽的浓度窗口，降低界面张力的能力良好；③样品浓度为0.3%时，喷射磺化反应器磺化样品洗油效果显著，洗油效率可到67%，比传统反应釜生产样品的洗油效率提高了13个百分点。

参考文献：

[1]焦静娜.气相SO3磺化制备石油磺酸盐的研究进展[J].河南化工，2012，29（6）：29-31.