磺化装置工艺原理
- 格式:doc
- 大小:44.50 KB
- 文档页数:6
硫磺装置的主要工艺是
硫磺装置的主要工艺是磺化工艺。
磺化工艺通常包括以下步骤:
1. 运输硫磺:原始硫磺经过初步的熔化和过滤处理后,被泵送或输送到硫磺装置的储存罐中。
2. 熔化:将固态硫磺通过加热,使其熔化为液态。
3. 变硫:将液态硫磺通过加热和催化剂反应,将其转化为硫磺蒸汽。
4. 焦炉燃烧:将燃料(通常是天然气或重油)在焦炉中燃烧,产生高温高压的火焰,用于加热反应器和炉内。
5. 高温烟气净化:将焦炉燃烧产生的高温烟气经过冷却和洗涤处理,去除其中的硫化物、蒽等有害物质。
6. 硫磺蒸汽制备:将硫磺蒸汽和氨气通过催化剂反应,生成硫磺蒜味,再经过冷却和净化步骤将其中的杂质去除。
7. 低温净化:将硫磺蒸汽经过洗涤、冷却等过程,去除其中的硫酸、杂质等。
8. 硫磺液态存储:将蒸汽冷却成液态硫磺,存储在储罐中。
9. 贮存和出口:对液态硫磺进行贮存和包装,准备出口销售或用于其他用途。
以上是一般硫磺装置的主要工艺流程,具体的工艺步骤和细节可能会因不同厂家和操作条件而有所不同。
八.磺化反应器磺化反应器有罐式和膜式两大类。
膜式反应器又分为单膜、双膜和双管(又称列管)三种,其中双膜式磺化器是目前使用最多的一种膜式磺化器。
以上反应器适用于SO3作磺化剂的场合。
膜式反应器的原理如下:反应物料在圆管表面形成薄膜,自上而下流动,三氧化硫-空气混合物则沿薄膜表面顺流而下,在并流中,两者进行接触反应,反应热由管壁外的冷却水带走。
为控制磺化速度,有些反应器在烷基苯表面吹入二次风(又称保护风),增大气流厚度,减缓SO3向反应物料表面扩散的速度,作用机理见图7-2-01。
图7-2-02示出的是双膜隙缝式磺化反应器,它由两个同心的不锈钢圆筒构成,并有内、外冷却夹套。
两圆筒环隙的所有表面均为流动着的反应物所覆盖。
反应段高度一般在5米以上,空气-三氧化硫通过环形空间的气速为12~90m/s,SO3浓度为4%左右。
整个反应器分为三部分:顶部为分配部分,用以分配物料形成液膜;中间为反应部分,物料在环行空间完成反应;底部为尾气分离部分,反应产物磺酸与尾气在此分离。
将物料分配成均匀液膜的分配装置,无论在单膜或双膜反应器中均十分重要。
上述隙缝式磺化器是采用环行隙缝的方式作为进料分配器,其缝隙极小,约为0.12~0.38mm。
加工精度及光洁度对物料能否得到均匀分配影响很大,因此对加工的要求很高。
另一种转盘式分配器主要是依靠高速转子来分配有机物料的,这在加工安装和调试时也很困难。
目前,认为由日本研制的TO反应器(也称等温反应器)的分配系统最先进。
它是一种环状的多孔材料或是覆盖有多孔网的简单装置,其孔径为5~90μm。
它不但加工、制造、安装简单,而且穿过这些微孔漏挤出来的有机物料能更加均匀地分布于反应面上,形成均匀的液膜。
此外,TO反应器还采用了二次保护风新技术,如上所述,减缓了磺化反应速度,使整个反应段内的温度分布都比较均匀,接近于等温过程,显著的改善了产品的色泽和减少了副反应,从而提高了产品的质量。
九.磺化反应工业实例——烷基苯磺酸钠的生成1.用发烟硫酸磺化用发烟硫酸(又称烟酸)作为磺化试剂制备烷基苯磺酸可以采用釜式间歇磺化工艺,也可采用罐组式连续磺化工艺,这两种工艺传质差,传热慢,易发生局部过热,副反应多,使用已不多。
目录1.工艺仪表图 (3)2.介绍 (3)2.1 装置生产能力 (4)2.2 原来规格 (5)2.3 公用工程消耗和界区条件 (7)2.4 原料消耗 (7)2.5 排放物 (7)2.6 产品性能 (8)2.7 原料及产品安全资料 (9)3.工艺描述 (10)3.1 空气干燥 (10)3.2 熔硫计量 (11)3.3 SO3制备 (11)3.4 膜式磺化反应/老化与水解 (12)3.5 HLAS老化反应 (14)3.6真空中和反应 (15)3.7 α-烯烃磺酸盐水解 (16)3.8 尾气处理 (17)4.开车步骤 (17)4.1 公用工程启动 (17)4.2 尾气处理装置的启动 (17)4.3 冷冻机组的启动 (17)4.4 原料循环泵的启动 (17)4.5 空气干燥部分的启动 (17)4.6 预热燃烧器的启动 (18)4.7 硫磺泵的设置 (19)4.8 燃硫炉硫磺点火器的操作 (19)4.9 SO3发生 (19)4.10 HLAS老化/SO3吸收 (20)4.11 磺化装置的启动 (20)4.12 真空中和装置的启动 (21)4.13 AOS水解装置的启动 (21)5.原料切换步骤 (21)5.1生产能力的变动步骤 (23)6.停车步骤 (23)7.应急停车 (24)7.1 因断电引起的应急 (24)7.2 因罗茨风机11K1出现故障的应急 (25)7.3 因为原料不能送到反应器16R1的应急 (25)8.故障检修 (25)9.硅胶再生步骤 (28)10.燃硫炉干燥图 (28)11.硫磺过滤器清洗步骤 (28)12.膜式反应器 (28)12.1膜式反应试运行 (28)12.2 膜式反应器的校准 (29)12.3 反应器清洗频率 (30)12.4 膜式反应器清洗步骤 (30)12.5 管子的更换步骤 (30)13.静电除尘器 (31)13.1 介绍 (31)13.2 说明 (31)13.3 机械设备 (31)13.4 4ESP洗涤步骤 (31)13.5 试运行和启动 (31)13.6 故障 (31)13.7 维修 (31)14.露点仪实用手册 (31)1.工艺仪表图2.介绍:该装置是以巴莱斯特公司的多管式磺化反应器为基础,以洗涤剂业用主要原材料生产磺酸和活性物。
磺化装置工艺概述1.熔硫系统熔硫槽装在地平以下便于投料,硫磺采用人工投料的方式,通过硫磺液下泵将液体硫磺引入液硫高位槽,液体硫磺的计量使用柱塞计量泵。
液体硫磺采用蒸汽伴管或套管保温,冷凝水集中回收。
熔硫槽内蒸汽伴管压力采用气动调节阀控制蒸汽压力,保证了硫磺合适的熔点温度,提高硫磺的流动性。
2.空气干燥系统反应系统的工艺空气由罗茨风机产生,该风机出口压力由气动调节阀自动调节。
工艺空气由罗茨风机加压后先经过循环水冷却系统,再经过乙二醇冷却系统,然后进入硅胶干燥系统。
干燥过的工艺空气露点达到-60℃以下。
循环水冷却器和乙二醇冷却器与乙二醇储罐设置在一起。
硅胶干燥器采用两个分体式床层切换使用,切换采用气动阀自动控制。
硅胶通过热风或蒸汽加热再生。
乙二醇的温度由制冷机系统控制。
空气干燥单元不仅要求干燥空气有较低的露点,而且要求干燥空气露点稳定从而保证SO3同烷基苯摩尔比稳定,使磺化产物有稳定的中和值及稳定的产品质量。
为此我们5T/h磺化装置的设计中提高空气冷却器的换热面积,二级冷却器的换热面积达1000m2,另外加大空气干燥罐容积,使干燥吸附工作时段内露点稳定,最为关键的是,干燥剂再生后吹冷温度要低从而保证切换后干燥剂初始工作温度低,避免干燥罐切换后由于干燥剂温度高而造成吸附能力急剧下降、露点明显升高而造成不稳定,我们在工艺上采用适当增大冷冻机组制冷量,使一部分冷冻水用于再生后的冷却,使干燥剂冷却温度显著下降。
干燥剂的选用上考虑生产成本80%用硅胶20%可采用分子筛或进口硅胶,再生温度要求达到200℃,因此SO3冷却器空气冷却部分采用串联冷却,提高再生温度,适应分子筛需要较高的再生温度。
3.SO2系统液体硫磺通过硫磺计量泵定量输送至燃硫炉内燃烧,点火采用电点火装置,点燃后自动断电避免由于人为因素造成点火器损坏。
我们在SO2/ SO3气体发生单元设计上考虑到硫磺充分燃烧,我们在燃硫炉内设置了多孔弧形分布盘,分布盘为耐高温高铝陶瓷,让液体硫磺进入燃硫炉内分布均匀,在燃硫炉进口位置由顶部改为侧面,使未充分燃烧的硫磺不会带入到SO2冷却器内燃烧。
烷基苯磺化的主要技术与磺化方法1.烷基二苯醚的制备工艺与操作步骤将一定量的加入到反应釜A(图2-2)中,同时加入催化剂和,用量为的0.5%。
然后开启搅拌,升温到70℃,向反应釜中滴加α-烯烃。
滴加α-烯烃的总量为二苯醚物质的量的2倍。
加毕继续保持在(70±5)℃搅拌5h,升温至90℃,继续搅拌反应5h,停止加热。
向反应釜夹套内通入冷却水,冷至室温后,将物料放入油水分别器并加入5%NaOH溶液搅拌1h后,分出水层,将油层放入精馏釜中举行精馏,先蒸出未反应的原料于前馏分罐E中,未反应物回到反应釜A中举行下一次反应,中间以高压液相色谱分析烷基二苯醚的含量。
当烷基二苯醚含量达到98%时,将精馏的馏分收集到产品罐F 中。
终于所得烷基二苯醚含量可达98.5%以上。
原料经过套用后总的利用率可达到80%以上。
2.烷基苯磺化的主要技术与磺化办法磺化是生产阴离子表面活性剂最常用的技术,是重要而又应用广泛的有机化工单元反应。
磺化对烷基苯磺酸钠洗涤剂质量的影响很大。
工业上可采纳的磺化办法主要有SO3磺化法、过量磺化法、磺化法、磺化法、共沸去水磺化法、烘焙磺化法等。
所用磺化剂分离为SO3,各种浓度的硫酸、、和等。
各种磺化剂具有不同的特点,适用于不同的场合。
用浓硫酸、发烟硫酸和等磺化反应的主要反应式为:以作为磺化剂,酸耗量大、产品质量差、产生的废酸多,目前很少用法。
以发烟硫酸作为磺化剂,当酸的浓度降低到一定数值时,反应就停止,因而其用量必需大大过量,有效利用率低,因为与物料的接触时光长,废酸多且不易分别彻底。
但因为其生产工艺成熟,操作便利,故仍在一些耐分解的有机物料如烷基苯、不饱和石油馏分的磺化上应用(图2-3)。
图2-3 20%发烟硫酸磺扮装置图 1-计量泵;2-混合泵;3-消化器;4-分别器 3.磺化的技术与多管降膜式反应器磺化工段流程磺化是20世纪60年月进展起来的技术,近年来,在我国已逐渐采纳。
因为磺化得到的单体含盐量低,能以化学计量与烷基苯反应,无废酸生成,节省原料用量,降低生产成本,并且还具有来源丰盛的优点。
磺化设备的更新和产品质量的提升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。
标签: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。
化工工艺装置的主要危险源分析化工企业的高危险工艺生产装置主要是指含有硝化、磺化、卤化、强氧化、重氮化、加氢等化学反应过程和存在高温(≥300℃)、高压(≥10MPa)、深冷(≤-29 ℃)等极端操作条件的生产装置。
高危险储存装置主要指剧毒品、液化烃、液氨、低闪点(≤-18 ℃)易燃液体、液化气体等危险化学品储存装置。
(一)高危险生产装置的危险性下面,介绍六类常见的最主要的高危险生产装置的危险性。
1.硝化反应。
有两种:一种是指有机化合物分子中引入硝基取代氢原子而生成硝基化合物的反应,如苯硝化制取硝基苯、甘油硝化制取硝化甘油;另一种是硝酸根取代有机化合物中的羟基生成硝酸酯的化学反应。
生产染料和医药中间体的反应大部分是硝化反应。
硝化反应的主要危险性有:(1)爆炸。
硝化是剧烈放热反应,操作稍有疏忽、如中途搅拌停止、冷却水供应不足或加料速度过快等,都易造成温度失控而爆炸。
(2)火灾。
被硝化的物质和硝化产品大多为易燃、有毒物质,受热、磨擦撞击、接触火源极易造成火灾。
(3)突沸冲料导致灼伤等。
硝化使用的混酸具有强烈的氧化性、腐蚀性,与不饱和有机物接触就会引起燃烧。
混酸遇水会引发突沸冲料事故。
2.磺化反应。
磺化反应是有机物分子中引入磺(酸)基的反应。
磺化生产装置的主要类型:(1)烷烃的磺化。
如生产十二烷基磺酸钠、(2)苯环的磺化。
如生产苯磺酸钠类。
(3)各种聚合物的磺化和氯磺化。
如生产各种颜料、染料的磺化等。
磺化反应的主要危险性有:(1)火灾。
常用的磺化剂,如浓硫酸、氯磺酸等是强氧化剂,原料多为可燃物。
如果磺化反应投料顺序颠倒、投料速度过快、搅拌不良、冷却效果不佳而造成反应温度过高,易引发火灾危险。
(2)爆炸。
磺化是强放热反应,若不能有效控制投料、搅拌、冷却等操作环节,反应温度会急剧升高,导致爆炸事故。
(3)沸溢和腐蚀。
常用的磺化剂三氧化硫遇水生成硫酸,会放出大量热能造成沸溢事故,并因硫酸的强腐蚀性而减少设备寿命。
对甲苯磺酸生产工艺设计甲苯+硫酸,磺化结晶,就会得到对甲苯磺酸和母液,下面详细介绍对甲苯磺酸的主要合成方法合成对甲苯硫酸主要有一下集中方法:磺化反应中使用的磺化剂主要有:发烟硫酸、硫酸、三氧化硫、二氧化硫、氯磺酸、硫酰氯、亚硫酸盐等。
甲苯磺化成对甲苯磺酸采用的磺化剂主要有硫酸、三氧化硫、氯磺酸三种。
合成对甲苯磺酸的主要方法有:硫酸磺化法、三氧化硫磺化法、氯磺酸磺化法、对甲苯磺酰氨水解法,它们各有自己的特点。
1、硫酸磺化法用硫酸磺化甲苯,是采用最多且历史最长的工艺。
磺化反应过程如下:磺化反应速度与甲苯浓度成正比,与硫酸含水量的平方成反比,所以需使用含水少的硫酸和纯度高的甲苯,但磺化反应是可逆反应,每消耗lmol的硫酸就生成lmol的水,水的浓度随反应的进行而逐渐升高,最后达到平衡,产生大量的废酸。
工业生产中,一般采用分压蒸馏法来除掉磺化反应生成的水,使磺化反应进行完全。
用硫酸作磺化剂,其优点是:由于硫酸价格低而具有一定的市场竞争力,且生产工艺简单、设备投资低、易操作等,适用于小规模生产装置。
但此工艺的反应收率低、产品纯度低,反应进行时随着水的生成,硫酸浓度下降,当达到95%时(π值为75%),反应停止,产生大量的废酸,严重污染环境。
最新的研究表明,采用添加助剂的方法可适当提高产品质量和反应收率。
2、三氧化硫磺化法理论上,三氧化硫是最有效的磺化剂,因为只是直接的加成而不用脱除反应生成的水。
在适宜的条件下,产品几乎全部是对甲苯磺酸。
以气相三氧化硫磺化剂磺化甲苯,宜选择降膜吸收反应器,采用1%的有机酸(如加入醋酸可抑制砜的产生)作为定位剂,温度控制在17℃-2O℃之间,SO3气体浓度6%一9%,反应得到的对甲苯磺酸纯度高。
用三氧化硫作磺化剂的优点是:反应安全、速度快、三废少、收率高、副产物少、产品纯度高。
缺点是:生产工艺复杂,一次性设备投资大,反应设备结构复杂,工艺操作要求高,三氧化硫运输困难,此方法对硫酸生产企业较适用。
1.1 装置概况1.1.1 装置简介洗化厂磺化装置于2005年1月通过装置验收。
2005年3月正式投产,设计规模是5吨/小时直链烷基苯磺酸钠,磺酸的生产规模为4.66吨/小时,年设计生产7200小时。
洗化厂5吨/小时SO3磺化装置是引进意大利Ballestra公司的技术,以直链烷基苯、硫磺为主要生产原料,生产直链烷基苯磺酸。
装置核心设备是Ballestra公司的多管降膜式磺化器。
该膜式磺化器的主要特点是气、液分配均匀,能够充分接触反应,转化率高,游离油含量低;该装置的检测仪表和控制阀门自动化程度高,监控系统采用PLC控制系统。
整套装置工艺先进,设备精良,具有适应原料品种广、消耗指标低、产品质量好等特点。
该装置由以下几个部分组成:空气压缩与干燥单元、熔硫与计量单元、燃硫和SO3生成单元、膜式磺化单元、SO3吸收/LABS老化和水解单元、尾气处理单元、亚硫酸盐氧化单元。
1.1.2 工艺原理1.1.2.1原理叙述熔硫与干燥的空气燃烧生成SO2,SO2在催化剂的作用下生成SO3;SO3和有机物料(烷基苯)在多管膜式反应器中发生磺化反应,生成磺酸。
尾气使用碱液吸收,生成亚硫酸盐,之后通入空气氧化,生成硫酸盐,达到排放标准。
1.1.2.2反应方程式:(1)烷基苯磺化反应磺化反应机理:在磺化反应器中,气体三氧化硫和液体烷基苯顺流接触,发生磺化反应,生成烷基苯磺酸。
磺化反应的特性如下:a、三氧化硫与烷基苯之间的反应几乎是瞬间反应;b、发生平行反应或连续反应,特别是在温度较高时;c、反应为强放热反应;d、烷基苯磺酸的粘度远高于烷基苯的粘度。
用气体三氧化硫作磺化剂磺化烷基苯生成烷基苯磺酸,反应式如下:RC6H5 + 2SO3 → RC6H4SO2OSO3H(快)(烷基苯)(焦磺酸)RC6H4SO2OSO3H + RC6H5 → 2RC6H4SO3H(慢ΔH=-170kJ/mol)(焦磺酸)(磺酸)磺化反应器中还存在着两种副反应,形成磺酸酐和砜。
它们的反应式如下:RC6H4SO2OSO3H + RC6H4SO3H → RC6H4SO2OSO2C6H4R + H2SO4(焦磺酸)(磺酸)(磺酸酐)RC6H4SO2OSO3H + RC6H5 → RC6H4SO2C6H4R + H2SO4(焦磺酸)(烷基苯)(砜)磺酸酐在老化和加水稳定中逐步转变成磺酸:老化阶段 RC6H4SO2OSO2C6H4R + H2SO4 + RC6H5→ 3 RC6H4SO3H(磺酸酐)(磺酸)加水稳定时 RC6H4SO2OSO2C6H4R + H2O → 2 RC6H4SO3H(磺酸酐)(磺酸)但是砜是一种结构很稳定的化合物,不易被分解,在产品中将作为游离油的一部分存在。
烷基苯磺化为强烈放热反应,放热量为-170kJ/mol。
烷基苯磺化时除上述两个主要副反应外,还会形成极少量的二磺酸、烯烃、氧化产品和其它有色产品。
原料中水份的存在会与三氧化硫反应生成硫酸,空气中的微量水份在三氧化硫发生工段形成的硫酸也部分进入磺化产品中。
(2)其他反应方程式SO3生成: S + O2 → SO2SO2 + 1/2 O2 → SO3尾气处理: SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2OSO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O亚硫酸盐氧化:Na2SO3 + 1/2O2→ Na2SO41.1.3 工艺流程说明1.1.3.1工艺空气干燥在燃硫和SO3生成过程中所需的空气首先经过滤以除去杂质,然后由低压鼓风机11K1压缩。
为了除去压缩过程中产生的热量并将水分冷凝,空气由在11V2中的11E3、11E4冷却到5℃,第一级冷却器11E3冷却介质是循环水,第二级冷却器11E4冷却介质是乙二醇水溶液,其运行温度为2℃。
乙二醇溶液通过乙二醇循环泵11P1打入冷却器11E4管束中,然后循环回缓冲罐11V3中。
部分乙二醇溶液通过泵11P2由11V3中抽出进入制冷机组11RG1,冷却到-2℃后循环回缓冲罐11V3。
制冷机组11RG1出口乙二醇溶液温度由制冷压缩机组的温度控制阀自动控制。
经冷凝后的空气进入空气干燥器11C1,干燥到露点约在-70℃,露点由在线露点仪ME11.1检测。
硅胶/铝胶干燥器11C1由并联的两个干燥床层组成,其中一个床层在运行时,另一个床层进行再生。
每个硅胶/铝胶的干燥床层能力可以满足8小时以上操作。
硅胶/铝胶的再生通过从SO2/SO3冷却器(12E2、12E3、12E5、12E6、12E7)循环回来的热空气蒸发吸收全部的水分。
该股热空气通常的温度是300℃,通过冷空气调温达到再生温度(约170℃)。
在没有可用的热空气时(如装置开工),则由再生空气加热器11E1中的蒸汽加热空气进行硅胶/铝胶的再生。
当再生结束后,投用前必须使用冷空气对床层进行冷却。
为了不带入水分,采用由闭路循环回来的干空气经再生空气冷却器11E2(冷却介质是水)冷却后,对硅胶/铝胶床层进行冷却。
1.1.3.2熔硫和计量袋装的块状固体硫磺在熔硫槽24V1中被熔化,然后由液下泵24P1通过过滤器24F1过滤后打入恒位槽25V1,恒位槽25V1带有蒸汽盘管以保持熔硫在最佳温度,所有输送硫磺的管线都带有蒸汽夹套保温以防止硫磺凝固。
熔硫经过滤器(25F1或25F2)过滤后,由泵25P1或25P2(一用一备)送入燃硫炉。
为了保证恒定的温度,确保硫磺的最佳粘度,以达到泵送硫磺的压降最低,泵及相应的管线由0.4MPa饱和蒸汽伴热。
1.1.3.3 燃硫和SO3生成熔硫与来自干燥塔11C1的干燥空气在燃硫炉12H1中燃烧生成SO2。
在开工时硫磺由电子点火器12H3点燃,一旦硫磺开始燃烧,点火器关闭,硫磺自行燃烧。
从燃硫炉中出来的空气与SO2混合气体的温度在650℃左右,体积浓度大约为7%(v/v)。
在到达转化塔12C1的催化剂床层前,SO2气体通过内置冷却器12E2被冷却到约430℃,该温度是SO2催化氧化为SO3的最佳温度。
转化塔12C1有四个床层的催化剂(五氧化二矾),床层间有四级中间冷却,可以保证每个床层达到适宜的热力学、动力学转化条件——最佳温度范围430~450℃。
从转化塔12C1出来的空气与SO3混合气体温度大约在420℃,必须被冷却到50~55℃后才能进入磺化反应器16R1。
因此,混合气体最终通过三台串联的热交换器12E5、12E6、12E7被冷却,冷却介质为空气。
冷却空气来自于风机12K1。
若温度低于380℃,SO2的转化率很小,因此在硫磺进料前,催化剂床层必须被预热到适宜的温度。
为了快速开工(3~4小时),热量由使用燃料油的预热加热炉12H2提供。
在开车预热阶段,12H2产生的热空气被输送到换热器12E2的管程,并加热12C1塔内来自燃硫炉12H1的工艺空气物流来使催化剂床层升温。
为了最大限度的减少不合格品,开车阶段在SO2转化为SO3达到允许的转化率范围前、停车阶段在SO2转化为SO3的转化率下降过程中,SO3混合气体不能进入磺化反应器,而是由SO3吸收罐39V1吸收。
1.1.3.4 膜式磺化磺化反应在多管膜式磺化反应器16R1中进行。
在反应器中有机物料(烷基苯)与SO3气体发生磺化反应。
经特制的分配头,有机物料和SO3气体以顺流的形式进入反应器,沿反应管壁内侧从顶部流到底部。
反应后混合物中的剩余气体(SO2、SO3及空气)在分离器16V4中与有机物分离,有机物收集在分离器16V4中。
16V4中保持液位最低,以尽量减少磺酸与剩余SO3气体的接触,产生过磺化现象;分离器16V4分离出的气体经旋风分离器16S1进入尾气处理系统。
由于磺化反应是放热反应,循环冷却水通过16P1进入反应器壳程取走反应热。
大约90%的冷却水进入反应器上部,其余部分进入反应器下部。
每部分冷却水的流量通过温度显示表TI16.5、TI16.6、TI16.8的指示,由操作人员手动控制。
冷却水的温度通过TIC/TV16.4控制新鲜冷却水的进料量来保持恒定。
影响产品质量的主要工艺参数是有机物/ SO3摩尔比。
有机物/ SO3摩尔比控制系统主要由质量流量计FE16.3和FE16.4来实现。
SO3浓度是另一个影响磺化产品质量的重要工艺参数。
可以通过用空气稀释SO3气体的方式使SO3的气浓达到2.5%~7%(体积浓度)。
磺化反应器还有一个应急系统,在出现有机物进料突然切断(如停电)时自动切断SO3进料并用压缩空气压缩物料冲洗反应器。
为了避免在需要清理反应器时影响产品质量,用储存在16V3中的压缩空气压缩物料冲洗和替代反应器中的气体和液体物料。
1.1.3.5磺酸的老化/水解烷基苯磺酸的老化是在由老化罐39V1、循环泵39P1、温度控制冷却器39E1组成的回路中完成,停留时间为0~2小时。
烷基苯磺酸水解过程在由循环泵39P2、冷却器39E2组成的系统中实现。
39单元的操作特点是在开工、停工、切换产品时,用烷基苯吸收SO3气体。
通过烷基苯进行SO3的吸收的优点显著,吸收SO3气体后生成有价值的表面活性剂(LAS),而不是通过传统的SO3吸收塔产生副产品硫酸。
特别是在装置需要频繁开车时,可以使膜式反应器中的不合格产品的生成降至最低或完全排除。
此单元为一釜式不锈钢容器(配有在液体中均匀分配 SO3气体的喷嘴),同时还配有循环/混合/冷却回路。
烷基苯磺酸的水解用水由16P3B提供,通过39P2进行,产品经换热器39E2进入储罐。
1.1.3.6 SO3吸收为了达到在开工/停工时本单元用于SO3吸收的目的,由新鲜烷基苯罐39V2提供烷基苯,通过阀KV39.5的调节烷基苯进入老化罐39V1。
新鲜烷基苯通过老化罐39V1循环,SO3通过气动阀KV16.6和KV16.5转换至39V1被烷基苯吸收。
1.1.3.7 尾气处理从磺化单元来的尾气在排放到大气之前必须经过处理,以除去可能含有的微量有机物和未转化的SO2与SO3。
有机悬浮物和部分SO3通过静电除雾器(ESP)14F1 收集。
静电除雾器内,在电极和排放管之间存在的高电压,使尾气中的液体杂质带电。
由于杂质与管线带有相反电荷,因此被吸引到管壁上。
并结合成液滴落到静电除雾器底部,聚集后的产物连续的排放到外部的桶中,以避免凝固在静电除雾器中。
排放管应带有虹吸管或水封,以避免尾气外泄。
由风机12K1提供的空气,经换热器14E1加热后,用于吹扫绝缘电极元件,以保持其清洁。
含有未转化的SO2和残留的SO3的尾气在填料塔14C1内进行处理,塔内填加水和苛性钠,碱洗塔内气体通过填料与碱溶液逆向接触,尾气中的SO2和SO3与碱液反应,生成亚硫酸钠和硫酸钠。
在循环泵14P1的出口管线上安装有PH计AE14.1。
操作员通过自动阀HV14.1,可将碱溶液送至亚硫酸盐氧化单元(18单元),保证碱液浓度的稳定。