【導讀】年產3萬噸十二烷基苯磺酸的工藝設計

　　

【正文】 質的腐蝕性選定優(yōu)質超低碳不銹（ 00Cr17Ni14Mo2）作為磺化反應管。 同一殼徑采用正三角形排列可以比 正方形或正方形轉 450 排列的多排 17%的管子，因而單位面積的金屬耗量較低。在本設計中殼層不易結垢，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，則反應器內徑 D=1130+1215=550mm。 以 3SO 分壓差為傳質推動力計算高度 采用下列反應條件： 21 反應開始時的 3SO 濃度 C1=6%（ v） 反應終止時的 3SO 濃度 C2=%（ v） 本反應器的膜 隙為 25mm。擴散距離 Z是影響 Kg的決定性因素，這就決定了反應器的Kg值不會有非常大的差別。 本反應器采用的周邊強度 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，而且還會使反應段的阻力增加，從而使 P1 和P 也增加。然而，反應段的阻力本來就不大，因此影響甚小。經計算，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。 根據反應器參數表可知，本設計反應器 : 反應起 始壓力 P1=(Kg/ 2cm ) 反應終止壓力 P1=(Kg/ 2cm ) 反應器內平均壓力 P1=(Kg/ 2cm ) 反應器內平均溫度 t=80℃ 反應器內 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 反應高度： H= 0 2 ?????? ?m （ 53) 利用該計算式，可算出在任一高度時的 3SO 反應率。 02 2 ???? ? XH =XCC1 表 反應器高度與反應率對應表 XH (米 ) lnXCC1 = XCC1 XC %1001 ??XXC CC 從表例可以看出，反應集中在上部。在離頂部 米處， 3SO 反應率已近 50%，在 米處已大于 80%。由于 3SO 相對過量，烷基苯的反應率將高于 3SO 的反應率。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 摩爾質量 /kg/kmol 246 326 密度 kg/m3 1050 摩爾流率 /kmol/h 質量流率 /kg/h 3275 4167 體積流率 /m3/s 進料管和出料管的結構類型很多，有直管進料管、彎管進 料管。本設計采用直管。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/ ??? ==215mm （ 54) 查標準系列選取 Φ250 出料管管徑為 D ? ? 2/14FuV?? ? ? 2/ ??? ==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 裙座是塔設備的主要支座形式塔底采用裙座支撐，裙座的機構性能好，連接處產生的 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：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沖出，造成過量液沫夾帶即嚴重軸向混合。泡罩塔結構復雜，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。 塔板結構及與塔體的連接形式 塔板設計要求：應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 塔板結構：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搭接安裝并與之保持在同一水平面。 連接形式：根據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 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 多個品牌占據市場主要地位，合資企業(yè)份額達到 80%左右，據專家預測，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市場，國內企業(yè)只有充分研究分析對手，提高核心產品研發(fā)競爭力，擴大生產規(guī)模，降低產品價格，才能建立一個逐漸穩(wěn)定的根據地。 本設計以干燥空氣稀釋 SO3 氣 體作為磺化劑，采用多管降膜式反應器作為磺化反應器，反應器總高 9000mm，內徑 550mm,內置 90根優(yōu)質超低碳不銹鋼反應管，整體工藝較先進，可以滿足任務要求。但是，目前存在的最大問題是直接用現有的膜式磺化器較難磺化高黏度、易結焦的原料，因此，應加強對不同性質原料磺化機理以及不同類型反應器傳質傳熱機理的研究 ,從而指導磺化反應器及工藝參數的改進。傳統(tǒng)型磺化產品的集約化、大規(guī)模生產勢在必行 ,單臺磺化器的生產能力還不夠高。為了提高單臺磺化器的生產能力 ,必須擴大生產規(guī)模，降低產品成本，從而降低產品價格。 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)劃設計院 ,1997,26(3)： 147～ 148. [3] 張遵，王旭峰，韓琳 ,等 .磺化反應工藝研究進展 [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 [M].中國紡織出版社 ,2020. [8] 孫明和 ,方銀軍 .三氧化硫磺化技術的熱點問題 [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 [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置和應用 [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用 [J].設計 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 的核心設備 —磺化反應器 [J]. 日用化學品科學 ,2020,31(11)： 49～ 52. [20] 石權達，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器的傳質和提量 [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器 [J].中國洗滌用品工業(yè)， 2020:40～ 42. 28 附錄 A 29 附錄 B