CN101947424B - 混合汽化器及在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用 - Google Patents
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Abstract
一种混合汽化器及在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其中混合汽化器它是由壳体(7)，液体三氧化硫入口(2)和混合气体出口(6)组成，其特征在于壳体(7)外有夹套(4)，壳体(7)顶部有惰性气体入口(1)和液体三氧化硫入口(2)，在壳体(7)顶部的夹套(4)一端有循环水或蒸汽出口(3)，在壳体(7)底部的夹套(4)一端有循环水或蒸汽入口(5)，壳体(7)底部有混合气体出口(6)。本发明具有压力可调节，可适用在反应温度下为低粘度、中等粘度及高粘度的磺化或硫酸化产品的制备的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合汽化器及在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用。
背景技术
磺化产品的合成工艺主要有三种：1、燃烧硫磺产生二氧化硫气体，经催化氧化成三氧化硫后与有机物料反应生成磺化或硫酸化产品；2、通过发烟硫酸产生三氧化硫与有机反应生成磺化或硫酸化产品；3、从稳定的液体三氧化硫获取气体三氧化硫，进行磺化或硫酸化反应生成磺化或硫酸化产品。工业上广泛应用的是第一种，首先用蒸汽将固体硫磺加热熔化，经过滤后定量地打入燃硫炉，与干燥的工艺空气发生反应生成一定浓度的二氧化硫气体，然后经过催化氧化转化成一定浓度的三氧化硫气体。经冷却稀释至合适浓度、温度与定量的有机物料反应生成磺化或硫酸化产品。
专利CN1488608A以二氧化硫为原料，经催化转化塔转化为一定浓度的三氧化硫混合气体与有机原料在磺化反应器中发生磺化或硫酸化反应；专利US6143924报道了在酰亚胺类化合物存在下，在相对温和的条件下以二氧化硫或三氧化硫合成有机磺酸产品的工艺；专利US 5136088及WO 93/17992报道了合成粘稠磺酸的专用装置及工艺，该装置中高压三氧化硫气体混合物进入高径比很大的管式反应器与有机物料发生磺化或硫酸化反应。
J.Gutierrez-Gonzalez等人在Ind.Eng.Chem.Res.1988，27，1701-1707.中报道了以液体三氧化硫为原料的试验装置。国内嘉兴赞成首次建立了以液体三氧化硫为原料的工业化磺化装置，此装置液体三氧化硫由附近硫酸厂通过管道直接输送，并利用硫酸厂吸收的尾气作为磺化的稀释空气源。在以液体三氧化硫为原料的磺化装置中，液体三氧化硫均采用先蒸发汽化然后再稀释混合的方法来获得磺化或硫酸化反应所需的三氧化硫气体混合物。该法获得三氧化硫气体混合物装置分散包括汽化室和混合室，并且气体混合物压力不可调节，只适用于在反应温度下为中低粘度磺化或硫酸化产品的制备。
发明内容
本发明的目的是提供一种压力可调节，可适用在反应温度下为低粘度、中等粘度及高粘度的的磺化或硫酸化产品的制备的混合汽化器及在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用。
本发明混合汽化器是由壳体，液体三氧化硫入口和混合气体出口组成，其特征在于在壳体外有夹套，壳体顶部有惰性气体入口和液体三氧化硫入口，在壳体顶部的夹套一端有循环水或蒸汽出口，在壳体底部的夹套一端有循环水或蒸汽入口，壳体底部有混合气体出口。
如上所述的混合汽化器壳体的高径比≥10。
本发明液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品包括如下步骤：
(1)、液体三氧化硫恒温于35-42℃，用惰性气体稳定液体三氧化硫的压力以保证其流量稳定；
(2)、惰性气体经惰性气体入口进入混合汽化器，与经液体三氧化硫入口进入混合汽化器的液体三氧化硫混合汽化，混合气体出口为均匀稳定的混合气体，经减压阀调节出口压力为0.1-0.4Mpa，其中混合汽化器经循环水或蒸汽通过夹套加热后，温度控制在50-80℃；
(3)、从混合气体出口出来的混合气体经冷却器冷却至30-60℃，再经过三氧化硫过滤器，最后得到反应所需的三氧化硫混合气体。
(4)、按三氧化硫与有机物料摩尔比为1.0-1.5∶1的比例，将有机物料与三氧化硫混合气体从磺化反应器顶部进入并流而下，磺化或硫酸化反应热通过磺化反应器冷却夹套带出，完成磺化或硫酸化反应；
(5)、磺化或硫酸化产物经气-液分离器进行气液分离，气体进入尾气处理系统，液体经处理后得到产品。
如上所述的惰性气体为氮气、氦气、氖气或氩气。
如上所述的有机物料是与三氧化硫发生磺化或硫酸化反应的有机物。其中包括直链烷基苯、重烷基苯、α-烯烃、脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯、石油的各种馏分油、动植物油脂、萘及各种烷其萘。所述磺化或硫酸化产品为：直链烷基苯磺酸、重烷基苯磺酸、α-烯烃磺酸、脂肪醇硫酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯、脂肪酸甲酯磺酸、石油磺酸、萘磺酸及烷基萘磺酸。
本发明高速流动的惰性气体进入混合汽化器，同时将进入的液体三氧化硫卷吸成细小的液体三氧化硫小液体滴，使其成为均匀稳定的气液混合物，该气液混合物沿壳体管径方向流动，进入下部带夹套的壳体内进一步汽化混合，出口为均匀稳定的气体混合物，并可通过减压阀调节其出口压力，使均匀稳定的气体混合物适合于多种有机原料的磺化或硫酸化。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明使用了专用的混合汽化器，并将其应用于液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品的装置中。混合汽化器出口为均匀稳定的混合气体，并且可通过减压阀调节其出口压力，使该装置可适用于多种有机原料的磺化或硫酸化，不仅适用于在反应温度下为低粘度的磺化或硫酸化产品的制备，也可适用于在反应温度下为中等及高粘度的磺化或硫酸化产品的制备。合成的磺化或硫酸化产品转化率高、色泽浅，重复性好。
附图说明
图1为本发明混合汽化器示意图。
如图所示：1为惰性气体入口；2为液体三氧化硫入口；3为循环水或蒸汽出口；4为夹套；5为循环水或蒸汽入口；6为混合气体出口；7为壳体。
具体实施方式
实施例1：十二烷基苯的磺化
混合汽化器是由壳体7，液体三氧化硫入口2和混合气体出口6组成，壳体7外有夹套4，壳体7顶部有惰性气体入口1和液体三氧化硫入口2，在壳体7顶部的夹套4一端有循环水或蒸汽出口3，在壳体7底部的夹套4一端有循环水或蒸汽入口5，壳体7底部有混合气体出口6。混合汽化器壳体的高径比为15。
用氮气稳定液体三氧化硫的压力在0.15MPa下，调节液体三氧化硫在40℃下的流量为200mL/h，氮气流量为41.1L/min，其中氮气和液体三氧化硫分别沿惰性气体入口1和液体三氧化硫入口2进入混合汽化器，混合汽化器经循环水或蒸汽通过夹套4加热后温度控制在50℃，稳定30min后，经减压阀调节混合气体出口压力为0.12MPa，之后混合气体经过冷却、过滤器调节为30℃，通过控制三氧化硫与有机物料摩尔比为1.03∶1，即十二烷基苯(平均摩尔质量为242)的流量为1.08kg/h，之后三氧化硫混合气体与有机物料从磺化反应器顶部进入并流而下，完成磺化反应。反应热通过夹套冷却水带出，出口温度控制在35℃。磺化的气流混合物经旋风式气流分离器进行气液分离，气体进入尾气处理系统，磺化液体产物经产品输出泵送至老化罐，老化后得到产品烷基苯磺酸.
实施例2：脂肪醇聚氧乙烯醚的硫酸化
用氮气稳定液体三氧化硫的压力在0.15MPa下，调节液体三氧化硫在35℃下的流量为200mL/h，氮气流量为55.4L/min，其中氮气和液体三氧化硫分别沿惰性气体入口1和液体三氧化硫入口2进入混合汽化器，混合汽化器经循环水或蒸汽通过夹套4加热后温度控制在65℃，稳定30min后，经减压阀调节混合气体出口压力为0.1MPa，之后混合气体经过冷却、过滤器调节为30℃，通过控制三氧化硫与有机物料摩尔比为1.01∶1，即脂肪醇聚氧乙烯醚(平均摩尔质量为326)的流量为1.5kg/h，之后三氧化硫混合气体与有机物料从磺化反应器顶部进入并流而下，完成硫酸化反应。反应热通过夹套冷却水带出，出口温度控制在40℃。硫酸化的气流混合物经旋风式气流分离器进行气液分离，硫酸化液体为产品脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯。其余同实施例1。
实施例3：重烷基苯的磺化
用氮气稳定液体三氧化硫的压力在0.13MPa下，调节液体三氧化硫在42℃下的流量为200mL/h，氮气流量为32.6L/min，其中氮气和液体三氧化硫分别沿惰性气体入口1和液体三氧化硫入口2进入混合汽化器，混合汽化器经循环水或蒸汽通过夹套4加热后温度控制在80℃，稳定30min后，经减压阀调节混合气体出口压力为0.3MPa，之后混合气体经过冷却、过滤器调节为60℃，通过控制三氧化硫与有机物料摩尔比为1.5∶1，即重烷基苯(平均摩尔质量265)的流量为0.81kg/h，之后三氧化硫混合气体与有机物料从磺化反应器顶部进入并流而下，完成磺化反应。反应热通过夹套冷却水带出，磺化的气流混合物经旋风分离器进行气液分离，磺化液体产物经产品输出泵送至老化罐老化45min，老化后送入水解罐，水解后得到产品重烷基苯磺酸。其余同实施例1。
实施例4：萘的磺化
用氮气稳定液体三氧化硫的压力在0.13MPa下，调节液体三氧化硫在40℃下的流量为200mL/h，氮气流量为84.0L/min，其中氮气和液体三氧化硫分别沿惰性气体入口1和液体三氧化硫入口2进入混合汽化器，混合汽化器经循环水或蒸汽通过夹套4加热后温度控制在80℃，稳定30min后，经减压阀调节混合气体出口压力为0.4MPa，之后混合气体经过冷却、过滤器调节为50℃，通过控制三氧化硫与有机物料摩尔比为1∶1，即萘的流量为0.59kg/h，之后三氧化硫混合气体与有机物料从磺化反应器顶部进入并流而下，完成磺化反应。反应热通过冷却夹套除去。磺化的气流混合物经旋风分离器进行气液分离，磺化液体为产品萘磺酸。其余同实施例1。
Claims (6)
1.一种混合汽化器在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其特征在于包括如下步骤：
(1)、液体三氧化硫恒温于35-42℃，用惰性气体稳定液体三氧化硫的压力以保证其流量稳定；
(2)、惰性气体经惰性气体入口进入混合汽化器，与经液体三氧化硫入口进入混合汽化器的液体三氧化硫混合汽化，混合气体出口为均匀稳定的混合气体，经减压阀调节出口压力为0.1-0.4MPa，其中混合汽化器经循环水或蒸汽通过夹套加热后，温度控制在50-80℃；
(3)、从混合气体出口出来的混合气体经冷却器冷却至30-60℃，再经过三氧化硫过滤器，最后得到反应所需的三氧化硫混合气体。
(4)、按三氧化硫与有机物料摩尔比为1.0-1.5∶1的比例，将有机物料与三氧化硫混合气体从磺化反应器顶部进入并流而下，磺化或硫酸化反应热通过磺化反应器冷却夹套带出，完成磺化或硫酸化反应；
(5)、磺化或硫酸化产物经气-液分离器进行气液分离，气体进入尾气处理系统，液体经处理后得到产品；
所述的混合汽化器，它是由壳体(7)，液体三氧化硫入口(2)和混合气体出口(6)组成，其特征在于壳体(7)外有夹套(4)，壳体(7)顶部有惰性气体入口(1)和液体三氧化硫入口(2)，在壳体(7)顶部的夹套(4)一端有循环水或蒸汽出口(3)，在壳体(7)底部的夹套(4)一端有循环水或蒸汽入口(5)，壳体(7)底部有混合气体出口(6)。
2.如权利要求1所述的一种混合汽化器在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其特征在于所述的混合汽化器壳体(7)的高径比≥10。
3.如权利要求1所述的一种混合汽化器在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其特征在于所述的惰性气体为氮气、氦气、氖气或氩气。
4.如权利要求1所述的一种混合汽化器在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其特征在于所述的有机物料是与三氧化硫发生磺化或硫酸化反应的有机物。
5.如权利要求4所述的一种混合汽化器在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其特征在于所述的有机物料为直链烷基苯、重烷基苯、α-烯烃、脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯、石油的各种馏分油、动植物油脂、萘或各种烷基萘。
6.如权利要求1所述的一种混合汽化器在液体三氧化硫制备磺化或硫酸化产品中的应用，其特征在于所述的磺化或硫酸化产品为：直链烷基苯磺酸、重烷基苯磺酸、α-烯烃磺酸、脂肪醇硫酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯、脂肪酸甲酯磺酸、石油磺酸、萘磺酸或烷基萘磺酸。
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