【正文】 活 化 能 ， T — — 絕 對 溫 度, (29) 假設(shè)在 40 攝氏度時(shí)磺化，將 E值代入上式可算得： K=101 所以 3SO 磺化是瞬間快速反應(yīng)。 （ 2）與反應(yīng)速度常數(shù) K 有關(guān)。為了使反應(yīng)完全 ,磺化率達(dá)到 98%以上就要采用 “老化 ”措施。在磺化反應(yīng)中 ,也有濃度和速度的變化過 程：反應(yīng)開始時(shí) ,反應(yīng)物濃度 十二烷基苯C 和 SO3 均較大 ,反應(yīng)速度快。當(dāng)溫度一定時(shí) ,單位體積中活化分子數(shù)隨濃度成比例增加。根據(jù)質(zhì)量作用定律 ,當(dāng)溫度不變時(shí) ,反應(yīng)速度與各種作用物質(zhì)的濃度乘積成正比： V = 3SOCCK ?? 十二烷基苯 ，式中 K 為反應(yīng)速度常數(shù) (28) 所以磺化反應(yīng)速度首先與參與反應(yīng)磺化劑和烷基苯的濃度有關(guān)。說明磺化反應(yīng)熱大 ,所需活化能小。所以 ,反應(yīng)中鍵能的改變正是反應(yīng)熱來源所在。 6 反應(yīng)機(jī)理 磺化反應(yīng)熱力學(xué) 從磺化反應(yīng)前后的鍵能估計(jì)反應(yīng)熱。而對位異構(gòu)體的洗滌效果則較鄰位的好。烷基不僅影響反應(yīng)速率而且影響磺酸基的定位，苯環(huán)上的烷基雖是鄰、對位取代基 ,但是 ,磺化反應(yīng)對立體的要求很大 ,尤其 ,當(dāng)十二烷基存在時(shí) ,磺酸基進(jìn)人鄰位是很困難的 ,幾乎只生成對位的異構(gòu)體。磺化的誘導(dǎo)效應(yīng)和位阻因素：因十二烷有較大的空間體積 ,主烴鏈 20A。 側(cè)鏈氧化：側(cè)鏈較芳環(huán)更易發(fā)生氧化 ,在氧化的同時(shí)常伴隨氫轉(zhuǎn)移、鏈分裂、環(huán)化等 ,最后也生成黑色產(chǎn)物。更重要的培養(yǎng)自己整體工程意識，提高專業(yè)素養(yǎng)，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。 本課題研究的目的是搞清楚三氧化硫磺化法制備十二烷基苯磺酸的主要工藝參數(shù)和特點(diǎn)，以及進(jìn)行其中的物料和熱量衡算的方法，最后，對磺化反應(yīng)器主體生產(chǎn)設(shè)備的做出比較詳細(xì)的設(shè)計(jì) 計(jì)算。三氧化硫磺化工藝在技術(shù)和成本上，具有生產(chǎn)工藝易掌握、生產(chǎn)設(shè)備易獲得、投資相對較低和見效較快等特點(diǎn)。 截止 2020 年 5 月，通過不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有正在運(yùn)行的三氧化硫磺化裝置大約是 110套，總生產(chǎn)能力為 ,由于近年來磺化裝置向大型化發(fā)展，總體看來，磺化裝置數(shù)量有所減少，但總的生產(chǎn)能力提高不少 [1]。 三氧化硫磺化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 三氧化硫磺化技術(shù)在我國從 20 世紀(jì) 60 年代開發(fā)以來，先自主開發(fā)出罐組式三氧化硫磺化生產(chǎn)裝置，到 70 年代中期通過科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)相結(jié)合的方式開發(fā)出 帶二次保護(hù)風(fēng)和有機(jī)物多孔分布器的雙膜磺化裝置， 80 年代以后，從美國和意大利引進(jìn)十余套雙膜和多管膜式磺化反應(yīng)裝置。從磺化反應(yīng)器底部出來的氣液混合體進(jìn)入氣液分離器和尾氣分離器，分離后的尾氣輸送到尾氣處理工段。針對 SO3 磺化反應(yīng)的上述特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中要求投料比、 SO3 氣體濃度、反應(yīng)溫度保持穩(wěn)定，而且物料在體系中的停留時(shí)間須短，氣液兩相接觸良好，及時(shí)排走多余的反應(yīng)熱，為此研制出了多管膜式磺化反應(yīng)器。總的反應(yīng)速率由 SO3 的擴(kuò)散速率和反應(yīng)速率共同決定，其中擴(kuò)散過程是速控步驟， SO3 磺化反應(yīng)是強(qiáng)放熱過程，反應(yīng)瞬間完成，大部分反應(yīng)熱在初始階段放出，故如何及時(shí)移走反應(yīng)熱和有效控制反應(yīng)速率是三氧化硫磺化反應(yīng)過程的關(guān)鍵。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為降低 反應(yīng)物的粘度、改善傳質(zhì)和傳熱效率，控制對位苯磺酸的含量等，一般磺化反應(yīng)溫度控制在 50℃ 左右。硫磺的加入量和各工段的稀風(fēng)量是通過影響三氧化硫的濃度來影響磺化產(chǎn)品的質(zhì)量 [6]。在膜式磺化反應(yīng)裝置中，三氧化硫的發(fā)生采用燃硫工藝。 多管膜式磺化反應(yīng)裝置的主要工藝流程分為空氣干燥 、三氧化硫發(fā)生、烷基苯磺化及尾氣處理四個(gè)工序。 （ 6） 液體停留時(shí)間短。 （ 4） 反應(yīng)熱被及時(shí)帶走。 （ 2） 所有反應(yīng)管中的 SO3/有機(jī)物摩爾比都是完全相同的。三氧化硫磺化工藝也得到了更廣泛的應(yīng)用。但是， SO3 活性高，反應(yīng)瞬間放熱量大，易發(fā)生局部過熱和多磺化等現(xiàn)象，需采取相應(yīng)的措施及時(shí)移走反應(yīng)熱 [4]。此外，磺化產(chǎn)物中含有一定量的硫酸，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 磺酸的生產(chǎn)方法及其特點(diǎn) 十二烷基苯磺酸是由十二烷基苯和磺化劑反應(yīng)得到的，磺化劑和磺化反應(yīng)器的選擇是磺化工藝 的關(guān)鍵。常溫常壓下十二烷基苯磺酸是棕褐色的粘稠液體，呈酸性，具有去污、濕潤、發(fā)泡、乳化、分散等性能，易溶于水，不易燃，不溶于一般的有機(jī)溶劑，相對密度 ，粘度為 ,具有很強(qiáng)的吸水性，且吸水后的磺酸呈粘稠的不透明液體。我國的磺化技術(shù)通過國產(chǎn)化推廣和技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合，得到了快速發(fā)展，促使磺酸的 SO3 磺化裝置向大型化發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在 SO3 磺化裝置中也得到了很好的應(yīng)用，磺酸的 SO3 磺化技術(shù)日趨成熟 [1]?；撬岬纳a(chǎn)技術(shù)在我國的發(fā)展至今已有近 60 年的歷史。 2 第一章 概述 磺酸的簡介 十二烷基苯采用 SO3 磺化得到十二烷基苯磺酸，即磺酸，是一種陰離子表面活性劑。到目前為止，降膜式的使用較為普遍。 磺化反應(yīng)器是三氧化硫磺化過程中的核心裝置，它的結(jié)構(gòu)、選材制造和組裝等對磺化產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備使用壽命有很大的影響?；腔噭┎捎茫?發(fā)煙硫酸， 三氧化硫。形成陰離子表面活性劑的關(guān)鍵是磺化，原料苯質(zhì)量越好，副產(chǎn)物越少，磺化收率越高，操作過程越簡化。 sulphonation technology 1 引言 陰離子表面活性劑的制造技術(shù)與合成洗滌劑的發(fā)展息息相關(guān)。 sulphur trioxide。 關(guān)鍵詞 ：十二烷基苯磺酸；三氧化硫；物料衡算和熱量衡算；磺化工藝 II Process Design of Dodecylbenzenesulfonic Acid of 30kt/a Abstract： Chapter one of this text has paratively explained history of surfaceactive agent development and current situation of the development exhaustivly, and the trend of the future； it Introduced the properties, applications and material selection and mon synthesis method of the dodecylbenzenesulfonic acid. It described the method of preparing sulphonated sulphur trioxide technology progress, the distribution of sulphonated device and the development of new sulphonation technology 。重點(diǎn)對以硫磺為原料在過量空氣中直接燃燒成二氧化硫，二氧化硫再在五氧化二釩催化作用下與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，最后三 氧化硫磺化烷基苯制備十二烷基苯磺酸做了比較詳細(xì)的工藝設(shè)計(jì)。介紹了表面活性劑十二烷基苯磺酸的性質(zhì)、用途、原料選擇及常見的合成方法。 年產(chǎn) 3 萬噸十二烷基苯磺酸的工藝設(shè)計(jì) Process Design of Dodecylbenzenesulfonic Acid of 30kt /a 目錄 摘要 ................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................ II 引言 ................................................................................................................... 1 第一章 概述 ..................................................................................................... 2 磺酸的簡介 ........................................................................................................................ 2 磺酸的生產(chǎn) 方法及其特點(diǎn) ................................................................................................ 2 三氧化硫磺化工藝概述 .................................................................................................... 3 三氧化硫磺化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 .................................................................................... 4 課題研究的內(nèi)容、目的和意義 ........................................................................................ 4 第二章 工藝原理 .............................................................................................. 5 主要反應(yīng) ........................................................................................................................... 5 反應(yīng)機(jī)理 ........................................................................................................................... 6 磺化反應(yīng)熱力學(xué) ............................................................................................................ 6 磺化反應(yīng)動力學(xué) ............................................................................................................ 6 總結(jié) ................................................................................................................................ 7 第三章 工藝流程 說明 ...................................................................................... 8 工藝流程概述 .................................................................................................................... 8 空氣的壓縮與干燥 ...................................................................