磺化设备的更新和产品质量的提升

张建平 刘艳森

摘要：通过三十多年的发展，国内磺化生产设备由原始阶段到发展阶段再到目前的成熟阶段，升级换代取得了良好的局面，目前国内的生产设备从产能、单耗、产品质量指标和环保角度都符合社会发展的需要，本文主要介绍直链烷基苯磺酸的生产设备工艺变化。

关键词：反应釜;多管膜式磺化器;发烟硫酸;直链烷基苯;三氧化硫

一、烟酸磺化的原始阶段

反应原理：用发烟硫酸作为磺化剂对烷基苯进行磺化，也称液体三氧化硫磺化法。发烟硫酸中游离SO3含量控制在20%～40%之间。

1、反应釜烟酸磺化（上世纪60、70年代）

主要设备是采用反应釜为磺化设备，反应釜型号在0.5～1.5吨，内部有陶瓷涂层。把原料烷基苯定量加入到反应釜内，再向反应釜内缓慢注入烟酸，在加注烟酸的同时进行不断搅拌。由于反应剧烈，产生大量的热，所以反应釜内要时刻控制好反应温度，使温度控制在55～65℃，这就需要反应釜内必须带有冷却装置，能够很快的把反应所产生的热量带走。把一定量的烟酸加注完成后，需要向反应釜内再加一定时的水进行水解，水解有两个作用，一是分解磺酸中的酸酐，另一个是保持物料正逆反应均衡。随后物料进行静置老化30～40分钟，时间到后再把反应釜底部废酸排空，剩余的部分就是磺酸产品，对其进行包装。本生产工艺在国内60、70年代有工厂进行生产。

产品质量指标情况：成品质量指标：活性物含量一般在86～90%，游离油在1.0～2.5%，游离酸在1.5～3.0%，色泽在70～120Klett，从各项指标看，活性物含量不高，色泽偏深，影响下游产品的外观（本阶段下游产品主要以生产洗衣膏为主，少量部分是生产洗衣粉用）

本工艺的特点：1、生产量小，间隔时间长，从投料到出成品需要4个小时;2、反应过程不容易控制，产品副反应比较多;3、产生废料（废酸）比较多，需要单独进行处理;4、烟酸储存运输不太方便，工作环境危险，存在高温、现场三氧化硫气体味比较重等情况，风险难以控制。

2、泵式连续烟酸磺化（上世纪80、90年代）

主要设备是一台铸铁泵不反应器，并连两个物料进口，一个物料进口为烷基苯，一个物料口进行为烟酸，一个物料口进烷基苯，通过泵式磺化后物料进入到老化器内进行老化，老化的作用是物料进行一步的充分反应，提升物料的转化率。后面连接一台水解泵，经过流量计进行控制水的加入量，水解泵的作用就是使物料反应趋于平衡，水解后的混合物料需要经过石墨冷却器进行冷却，控制好物料的后序温度，使产品不易体焦化，再往后以次进入到一、二、三级分酸槽内，主要是把烷基苯磺酸和废酸进行分离，保证产品内活性物的含量。上世纪80、90年代国内普遍采用此工艺进行磺化产品的生产。

产品质量情况：活性物含量在90～94%，游离油在1.0～2.0%，游离酸在1.0～1.8%，色泽在40～70Klett，从指标上来看，较反应釜式生产工艺质量指标有所提高。

本工艺的特点：1、生产是连续进行，产量有很大的提升;2、反应过程容易控制，反应温度能很好的控制，副反应少;3、工作现场有比较可控，对人体危害少;4、产生废料比较多，同样需要单独处理;5、烟酸储存运输不太方便。

二、三氧化硫磺化阶段

反应原理：用气体三氧化硫与烷基本进行磺化，也称为气体三氧化硫磺化法，用气体三氧化硫作磺化剂反应气浓控制在5%～7%。

这阶段对于磺化设备来说是一个质的提升，前期阶段有部分生产硫酸设备通过在催化工段后部增加多管膜式磺化设备来对烷基苯进行磺化，有部分工厂直接采用液硫通过燃烧生成二氧化硫，经过用五氧化二釩做催化剂使二氧化硫转化为三氧化硫，通过向系统中加入稀释风使气浓在4%～7%，通过多管膜式磺化装置进行磺化，多管膜式磺化装置能使烷基苯分布头均匀分布到各反应管，接触到三氧化硫与其快速反应，膜式磺化器目前国内有1吨/h、2吨/h、4吨/h和5吨/h等装置，1吨/h磺化器内有24根反应管，同样2吨/h装置是48根反应管，以此类推，反应管外部有循环冷却水把反应所产生的热量瞬速带走，避免产品过磺化，从磺化器出来形成半成品直链烷基苯磺化，经过老化器使未磺化的烷基苯进行一步反应，老化时间一般控制在0.5～1小时之间，陏后产品通过水解泵进行水解，再经过冷却器进入到成品罐。目前国内基本上都是采用膜式磺化装置进行直链烷基苯磺酸的生产，本设备产能大并且质量稳定。

产品质量情况：活性物含量96.0～97.5%，游离油能控制在0.85～1.3%，游离酸能控制在0.6～1.0%，色泽控制在30Klett以下，如果设置工艺控制好可以把色泽控制在16Klett以下。

本工艺的特点：1、生产能力较初期成倍提升，如果工艺控制好能连续20天不间断生产;2、产品质量指标完全能达到标准要求，各项单耗明显降低;3、生产过程产生的废料很少，特别是烟酸量比较少;4、工作环境能满足清洁生产要求，控制好不会对人身造成危害。

三、结束语

我国自从大规模引进多管膜式SO3化硫磺化装置，特别是第1套国产多管膜式磺化装置建成以来，SO3磺化工艺扶技术和装置水平取得了很大的进步，SO3磺化产品品种不断增多，产品质量不断提高。近年来，随着国内加工行业的技术装备和技术水平的提高，SO3磺化設备质量日渐提高。国产多管膜式磺化器的性能指标，可以与引进设备相媲美。