【導(dǎo)讀】年產(chǎn)3萬噸十二烷基苯磺酸的工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 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(jì)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(dòng)力計(jì)算高度 采用下列反應(yīng)條件： 21 反應(yīng)開始時(shí)的 3SO 濃度 C1=6%（ v） 反應(yīng)終止時(shí)的 3SO 濃度 C2=%（ v） 本反應(yīng)器的膜 隙為 25mm。擴(kuò)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(huì)有非常大的差別。 本反應(yīng)器采用的周邊強(qiáng)度 S=480（ kg/）， Re 是影響 Kg 的重要因素。因此， Re 對(duì)Kg的影響必須考慮。 ω增大，不但影響 Re，而且還會(huì)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(jì)算，對(duì) P1 和 P 的影響分別是 +%和 +%，且看下列計(jì)算，升高 5℃ ， T的升高率僅 %。因此，本計(jì)算中也忽略了對(duì)溫度的影響。 根據(jù)反應(yīng)器參數(shù)表可知，本設(shè)計(jì)反應(yīng)器 : 反應(yīng)起 始?jí)毫?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 mKgmhKgmol = 410??????????????????????22MKgmsm olKg R=848 ? ????????? ???oKm olKg mKgm23 / T=353 0K Kc= 35384810 4 ??? 22 =?????????????????????32210mK gm olmsK gm ol=??????? sm210 反應(yīng)高度： H= 0 2 ?????? ?m （ 53) 利用該計(jì)算式，可算出在任一高度時(shí)的 3SO 反應(yīng)率。 02 2 ???? ? XH =XCC1 表 反應(yīng)器高度與反應(yīng)率對(duì)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(duì)過量，烷基苯的反應(yīng)率將高于 3SO 的反應(yīng)率。在 米處已達(dá) 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(jì)算得進(jìn)料和出料液的流率如下： 表 進(jìn)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(jìn)料管和出料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn) 料管。本設(shè)計(jì)采用直管。管徑計(jì)算如下： 直管中原料液的流速為 uF=則進(jìn)料管管徑為： D ? ? 2/14FuV?? ? ? 2/ ??? ==215mm （ 54) 查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 Φ250 出料管管徑為 D ? ? 2/14FuV?? ? ? 2/ ??? ==223mm （ 55) 查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 Φ250 法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)的法蘭 進(jìn)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(jī)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(shí)液體橫過塔板，氣體則自板上小孔（篩孔）鼓泡進(jìn)入板上液層。當(dāng)氣速過低時(shí)篩孔會(huì)漏液；若氣速過高，氣體會(huì)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(yán)重軸向混合。泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)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(fèi)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(dá) 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(jì)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(zhǎng)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(shí)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(duì)壁厚沒有特殊要求， 塔 體 焊 縫 為 雙 面 對(duì) 焊 接 ， 局 部 無 損 檢 測(cè) ，但 考 慮 到 此 塔 較 高 ， 風(fēng) 載 荷 較 大 ，故 應(yīng) 適 當(dāng) 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(zhǎng)期進(jìn)入成熟期，發(fā)展前景樂觀。目前已有 300 多個(gè)品牌，其中20 多個(gè)品牌占據(jù)市場(chǎng)主要地位，合資企業(yè)份額達(dá)到 80%左右，據(jù)專家預(yù)測(cè)，未來市場(chǎng)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(jìn)入國內(nèi)市場(chǎng)，國內(nèi)企業(yè)只有充分研究分析對(duì)手，提高核心產(chǎn)品研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，降低產(chǎn)品價(jià)格，才能建立一個(gè)逐漸穩(wěn)定的根據(jù)地。 本設(shè)計(jì)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(jìn)，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(qiáng)對(duì)不同性質(zhì)原料磺化機(jī)理以及不同類型反應(yīng)器傳質(zhì)傳熱機(jī)理的研究 ,從而指導(dǎo)磺化反應(yīng)器及工藝參數(shù)的改進(jìn)。傳統(tǒng)型磺化產(chǎn)品的集約化、大規(guī)模生產(chǎn)勢(shì)在必行 ,單臺(tái)磺化器的生產(chǎn)能力還不夠高。為了提高單臺(tái)磺化器的生產(chǎn)能力 ,必須擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，降低產(chǎn)品成本，從而降低產(chǎn)品價(jià)格。 26 參考文獻(xiàn) [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(jìn)展 [J].浙江：日用化學(xué)品科學(xué) ,2020， 33（ 9）： 1～ 4. 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