【導讀】年產(chǎn)3萬噸十二烷基苯磺酸的工藝設(shè)計

　　

【正文】 和介質(zhì)的腐蝕性選定優(yōu)質(zhì)超低碳不銹（ 00Cr17Ni14Mo2）作為磺化反應(yīng)管。 同一殼徑采用正三角形排列可以比 正方形或正方形轉(zhuǎn) 450 排列的多排 17%的管子，因而單位面積的金屬耗量較低。在本設(shè)計中殼層不易結(jié)垢，故采用正三角形排列。故直徑處共排列 11 根列管，取列管之間間距為 15mm，則反應(yīng)器內(nèi)徑 D=1130+1215=550mm。 以 3SO 分壓差為傳質(zhì)推動力計算高度 采用下列反應(yīng)條件： 21 反應(yīng)開始時的 3SO 濃度 C1=6%（ v） 反應(yīng)終止時的 3SO 濃度 C2=%（ v） 本反應(yīng)器的膜 隙為 25mm。擴散距離 Z 是影響 Kg的決定性因素，這就決定了反應(yīng)器的Kg 值不會有非常大的差別。 本反應(yīng)器采用的周邊強度 S=480（ kg/）， Re 是影響 Kg 的重要因素。因此， Re 對Kg 的影響必須考慮。 ω增大，不但影響 Re，而且還會使反應(yīng)段的阻力增加，從而使 P1和P 也增加。然而，反應(yīng)段的阻力本來就不大，因此影響甚小。經(jīng)計算，對 P1和 P 的影響分別是 +%和 +%，且看下列計算，升高 5℃ ， T 的升高率僅 %。因此，本計算中也忽略了對溫度的影響。 根據(jù)反應(yīng)器參數(shù)表可知，本設(shè)計反應(yīng)器 : 反應(yīng)起 始壓力 P1=(Kg/ 2cm ) 反應(yīng)終止壓力 P1=(Kg/ 2cm ) 反應(yīng)器內(nèi)平均壓力 P1=(Kg/ 2cm ) 反應(yīng)器內(nèi)平均溫度 t=80℃ 反應(yīng)器內(nèi) 3SO 平均濃度 C=2%（ v） Kc=KgRT （ 52) Kg= 410????????????????????? 22 mKgmhKgm ol = 410??????????????????????22MKgmsmolKg R=848 ? ????????? ??? oKmolKg mKgm23 / T=353 0K Kc= 35384810 4 ??? 22 =?????????????????????32210mK g m o lmsK g m o l=??????? sm210 反應(yīng)高度： H= 2 ?????? ?m （ 53) 利用該計算式，可算出在任一高度時的 3SO 反應(yīng)率。 2 ???? ? XH =XCC1 表 反應(yīng)器高度與反應(yīng)率對應(yīng)表 XH (米 ) lnXCC1 = XCC1 XC %1001 ??XXC CC 從表例可以看出，反應(yīng)集中在上部。在離頂部 米處， 3SO 反應(yīng)率已近 50%，在 米處已大于 80%。由于 3SO 相對過量，烷基苯的反應(yīng)率將高于 3SO 的反應(yīng)率。在 米處已達 95%。在 米處，大于 99%,尾氣中的 3SO 濃度為 %（ v）。顯然，大于 4 米已無必要。外加塔底 2 米的裙座裝置。因此，反應(yīng)器的主要工藝尺寸 是： 23 di=550mm H 總 =9000mm 接管 十二烷基苯 ， 十二烷基苯磺酸 的摩爾質(zhì)量及密度計算得進料和出料液的流率如下： 表 進出口溶液的流率 十二烷基苯 十二烷基苯磺酸 摩爾質(zhì)量 /kg/kmol 246 326 密度 kg/m3 1050 摩爾流率 /kmol/h 質(zhì)量流率 /kg/h 3275 4167 體積流率 /m3/s 進料管和出料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、彎管進 料管。本設(shè)計采用直管。管徑計算如下： 直管中原料液的流速為 uF=則進料管管徑為： D ? ? 2/14FuV?? ? ? 2/ 0 0 1 0 ??? ==215mm （ 54) 查標準系列選取 Φ250 出料管管徑為 D ? ? 2/14FuV?? ? ? 2/ 0 0 1 1 ??? ==223mm （ 55) 查標準系列選取 Φ250 法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標準管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)的法蘭 進料管接管法蘭： Pg6Dg140HG5010—58 出料管接管法蘭： Pg6Dg70HG5010—58 裙座 裙座是塔設(shè)備的主要支座形式塔底采用裙座支撐，裙座的機構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的 24 局部阻力小，為了制作方便，一般采用圓筒形。由于裙座內(nèi)徑大于 500mm，故裙座壁厚取16mm。裙座高度均取 2m。 塔板 塔板類型選擇 塔板類型：浮閥塔 依據(jù)：篩板塔沒有升氣管和 泡罩，篩板塔操作時液體橫過塔板，氣體則自板上小孔（篩孔）鼓泡進入板上液層。當氣速過低時篩孔會漏液；若氣速過高，氣體會通過篩孔后排開板上液體徑自向上方?jīng)_出，造成過量液沫夾帶即嚴重軸向混合。泡罩塔結(jié)構(gòu)復雜，造價高，氣體通過每層塔板的壓降大。與之相比浮閥塔的板效率比泡罩塔約高 15%，制造費用為泡罩塔的 60%~80%。生產(chǎn)能力比泡罩塔約大 20%~40%，操作彈性可達 7~9，所以采用浮閥塔板。 塔板結(jié)構(gòu)及與塔體的連接形式 塔板設(shè)計要求：應(yīng)滿足具有良好的拐度并且方便拆裝 塔板形式：自身梁式塔板 塔板結(jié)構(gòu)：矩 形板。它是將矩形板沿其長邊向下彎曲而成，從而形成梁和塔板的統(tǒng)一整體。自身梁式矩形板僅有一邊彎曲成梁，在梁板過渡處有一凹平面，以便與另一塔板實現(xiàn)搭接安裝并與之保持在同一水平面。 連接形式：根據(jù)人孔位置及檢修要求，分塊式塔盤板間的連接分為上可拆連接和上下均可拆連接兩種。常用的緊固件式螺栓和橢圓墊片。塔盤板安放于焊在塔壁上的支持圈上。 筒體 由于反應(yīng)常壓操作，對壁厚沒有特殊要求， 塔 體 焊 縫 為 雙 面 對 焊 接 ， 局 部 無 損 檢 測 ，但 考 慮 到 此 塔 較 高 ， 風 載 荷 較 大 ，故 應(yīng) 適 當 增 加 厚 度 ， 為 了 便 于 焊 接 ， 取 封 頭 與 筒 體 等 厚 ，即 δn=12mm，材料為 20R。 25 結(jié)論 我國的洗化品已有成長期進入成熟期，發(fā)展前景樂觀。目前已有 300 多個品牌，其中20 多個品牌占據(jù)市場主要地位，合資企業(yè)份額達到 80%左右，據(jù)專家預(yù)測，未來市場將更大程度地開放，并將向多元化發(fā)展 [24]。國際品牌將大舉進入國內(nèi)市場，國內(nèi)企業(yè)只有充分研究分析對手，提高核心產(chǎn)品研發(fā)競爭力，擴大生產(chǎn)規(guī)模，降低產(chǎn)品價格，才能建立一個逐漸穩(wěn)定的根據(jù)地。 本設(shè)計以干燥空氣稀釋 SO3 氣 體作為磺化劑，采用多管降膜式反應(yīng)器作為磺化反應(yīng)器，反應(yīng)器總高 9000mm，內(nèi)徑 550mm,內(nèi)置 90 根優(yōu)質(zhì)超低碳不銹鋼反應(yīng)管，整體工藝較先進，可以滿足任務(wù)要求。但是，目前存在的最大問題是直接用現(xiàn)有的膜式磺化器較難磺化高黏度、易結(jié)焦的原料，因此，應(yīng)加強對不同性質(zhì)原料磺化機理以及不同類型反應(yīng)器傳質(zhì)傳熱機理的研究 ,從而指導磺化反應(yīng)器及工藝參數(shù)的改進。傳統(tǒng)型磺化產(chǎn)品的集約化、大規(guī)模生產(chǎn)勢在必行 ,單臺磺化器的生產(chǎn)能力還不夠高。為了提高單臺磺化器的生產(chǎn)能力 ,必須擴大生產(chǎn)規(guī)模，降低產(chǎn)品成本，從而降低產(chǎn)品價格。 26 參考文獻 [1] 孫明和 ,胡劍品 ,鄒歡金 ,等 .我國三氧化硫磺化技術(shù)的最新進展 [J].浙江：日用化學品科學 ,2020， 33（ 9）： 1～ 4. [2] 鄒左英 ,杜菊 ,杜寶泉 .烷基苯的磺化研究 [J]. 遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計院 ,1997,26(3)： 147～ 148. [3] 張遵，王旭峰，韓琳 ,等 .磺化反應(yīng)工藝研究進展 [J].化學推進劑與高分子材料 ,2020,5(1)： 38～ 42. [4] 孟明揚 .三氧化硫磺化技術(shù)進展 [J].染料與染色 ,2020,41(1):43～ 46. [5] 余來普 .多管 降膜式磺化反應(yīng)器 [J].摘自《 European Chemcail News》 ,1987. [6] 羅濤 .烷基苯 3SO 磺化工藝改進 [J].精細化工中間體 ,2020,34(2)： 65～ 67. [7] 呂彤 .表面活性劑合成技術(shù) [M].中國紡織出版社 ,2020. [8] 孫明和 ,方銀軍 .三氧化硫磺化技術(shù)的熱點問題 [J].日用化學品科學 ,2020,28(4)： 12～ 15. [9] 高西青 .烷基苯磺化的化學和技術(shù) [J].上海合成洗滌劑廠 . [10] 李永吉 .高深 .烷基苯 3SO 磺化優(yōu)化操作研究 [J].當代化工 ,2020,37(4)： 395～ 398. [11] 薛福連 .固體硫磺熔化裝置的設(shè)置和應(yīng)用 [J]. 沈陽市遼中縣化工總廠 ,2020,(1)： 40～ 41. [12] 王大全 .精細化工生產(chǎn)流程圖解 [M].化學工業(yè)出版社 ,1996. [13] B. Dabir, M. R. Riazi and H. R. Davoudirad. Modelling of falling film reactors Original Research Article[J]， printed in Great Britain. Chemical Engineering Science, Volume 51, Issue 11, June 1996, Pages 25532558. [14] Johnson, ., Crynes, ., 1974. Modeling of a thin film sulfur trioxide sulfonation reactor Ind. Eng. Chem. Process Des. Develop., 13, 1: 614. [15] 吳東明 . 靜電除霧在三氧化硫磺化尾氣處理中的應(yīng)用 [J].設(shè)計 研究 制造 ,2020,27(4): 27 ～ 29. [16] 吳志泉，涂晉林，徐汛 .化工工藝計算 [M].華東理工大學出版社 [17] 秦永庚 .十二烷基苯磺化的反應(yīng)機理及其工藝進展 [J].化學世界 ,1993,(11)： 487～ 490. [18] 宋相丹，劉有智， .磺化劑及磺化工藝技術(shù)研究進展 [J]. 當代化工 ,2020,39(1)： 83~88. [19] 郭朝華，耿小雯，楊效益 .三氧化硫磺化裝置 的核心設(shè)備 —磺化反應(yīng)器 [J]. 日用化學品科學 ,2020,31(11)： 49～ 52. [20] 石權(quán)達，孟明揚 .三氧化硫磺化芳香化合物的新發(fā)展 [J].沈陽化工研究院 ,2020,(7):13～ 17. [21] 王萬緒 .我國三氧化硫磺化裝置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J], 日用化學品學 ,2020,29(1)： 6~10. [22] 孫明和 ,方銀軍 . 三氧化硫磺化技術(shù)最新進展 [J].精細與專用化學品 ,2020,20(13):8～ 11. [23] 劉宏 .大型多管膜式磺化反應(yīng)器的傳質(zhì)和提量 [J].江蘇化工， 2020， (6):46～ 50. 27 [24] 周西勇 .21世紀的多管膜式磺化反應(yīng)器 [J].中國洗滌用品工業(yè)， 2020:40～ 42. 28 附錄 A 29 附錄 B