CN104451714B - 一种静电酸制备的工业助剂的生产工艺、生产装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电酸制备的工业助剂的生产工艺、生产装置及其应用。目的是提供的工艺和装置能将静电酸制备为工业助剂，使静电酸得到有效利用。技术方案是：一种利用静电酸制备的工业助剂的生产工艺，包括以下步骤：1)静电酸及液碱分别进入一静态混合器混合和换热器降，再进入喷雾干燥器干燥处理；进入喷雾干燥器；2)雾化后进行干燥；3)从喷雾干燥器出来的气流由引风机排空；4)最终从喷雾干燥器、旋风分离器、袋式除尘器中收集到粒度即为粒状工业助剂。一种静电酸制备工业助剂的装置，其特征在于该装置包括静态混合器、换热器、空气加热器、喷雾干燥器、旋风分离器、布袋除尘器及引风机。

Description

一种静电酸制备的工业助剂的生产工艺、生产装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种工业助剂的生产工艺、生产装置及工业助剂的应用，具体是利用静电酸中和后雾化法干燥制备工业助剂的工艺、生产装置及工业助剂的应用。

背景技术

三氧化硫磺化是生产阴离子表面活性剂的主要工艺方法。当有机物料与三氧化硫发生磺化反应后，从气液分离器和旋风分离器分离出来的磺化尾气中含有未转化的二氧化硫、未反应的三氧化硫、硫酸雾和有机酸雾，直接排放会严重污染环境。为了达到环保排放要求，必须将这些成分去除，通常是采用静电除雾器(ESP)进行捕集，再由碱吸收等进一步处理，尾气达标后排放到大气。

由静电除雾器得到的回收液统称为静电酸，约占有机原料的0.1-0.4％，一般呈黑色，主要成分为过磺化有机酸(70-80％)和硫酸(20-30％)。有一定的表面活性成分(约30-50％的活性成分)，由于颜色深难以用于日化行业。目前各生产厂家将其廉价处理或交由环保部门处理，这不仅浪费资源，而且还对环境造成一定的压力。因此，如何回收利用静电酸，提高其应用价值，增加三氧化硫磺化行业的综合经济效益具有重要的现实意义。

CN 102311893A及102311888A分别公开了一种静电酸的回用方法，其采用静电酸与碱在反应釜内中和后，降温脱色后进行喷雾干燥。该法采用间歇式釜内中和，中和放热较大，容易膨化溢锅，且对物料进行降温，中和热不能得到很好的利用，经济效益差，生产效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有工艺的不足，提供一种利用静电酸制备的工业助剂的生产工艺、装置及应用，该工艺和装置能将静电酸制备为工业助剂，使静电酸得到有效利用，既提高生产效率又使能量得到充分的利用，并变废为宝，避免了“三废排放”，解决磺化生产环保问题；还具有很好的经济效益。

本发明的技术方案是：

一种利用静电酸制备的工业助剂的生产工艺，包括以下步骤：

1)静电酸及液碱分别按一定流量进入一静态混合器混合并中和放热，接着进入一换热器降温至50-75℃，再进入喷雾干燥器干燥处理；同时干燥空气经由风机引入，经换热器吸热、加热设备加热升温至120-150℃，进入喷雾干燥器；

2)进入喷雾干燥器的物料经雾化后，形成微小粒径的雾滴与干燥热空气接触进行干燥；

3)从喷雾干燥器出来的夹带有部分粉状物的气流，经旋风分离器、袋式除尘器过滤后，由引风机排空；

4)最终从喷雾干燥器、旋风分离器、袋式除尘器中收集到粒度D85为300-700μm的粒状物，即为粒状工业助剂。

所述静电酸为脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_1～3)、烷基苯、脂肪酸甲酯及脂肪醇中的任一种有机物料磺化处理后所得静电酸。

所述液碱为32-50％浓度的氢氧化钠溶液(质量分数)。

所述静电酸及液碱的入料流量比例由最终成品的pH值确定，一般控制最终成品的pH值在6.0-10.0。

所述工业助剂可以直接作为金属清洗剂使用；也可与纯碱、偏硅酸钠简单后配后制成金属清洗剂。所述金属清洗剂主要用于工矿企业设备表面重油污的去除。

所述工业助剂也可与碳酸钙、粉煤灰简单后配后作为水泥添加剂，作为水泥砂浆的发泡剂。

所述工业助剂与纯碱或偏硅酸钠的后配重量比例，根据最终产品活性物确定，一般为1.5-4:1。

所述工业助剂与碳酸钙、粉煤灰的后配重量比例，根据最终产品活性物确定，一般为2.5-4:1:1。

一种静电酸制备工业助剂的装置，其特征在于该装置包括静态混合器、换热器、空气加热器、喷雾干燥器、旋风分离器、布袋除尘器及引风机；所述静态混合器入口与静电酸输送管、液碱输送管相通，静态混合器出口与换热器的放热管入口相通；所述换热器的吸热管两端分别连通干燥空气输送管及空气加热器入口；所述喷雾干燥器的顶端设有连通换热器放热管出口的进料口以及连通空气加热器出口的干燥空气进口，喷雾干燥器的侧面设有接通旋风分离器的混合气流出口，旋风分离器的气流出口接通布袋除尘器，布袋除尘器的气流出口通过引风机后再连通空气排空口；喷雾干燥器、旋风分离器、袋式除尘器还分别从各自底端的成品物料出口输出所收集的粉状物。

所述喷雾干燥器的形式为气流式或压力式或离心式。

本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：

1)本发明采用静态混合器代替釜式反应器，可实现连续化生产，且中和放热稳定可控。

2)将磺化副产品废料变废为宝，同时解决了磺化生产环保问题，避免了“三废排放”。得到的工业助剂可用于金属清洗剂、水泥添加剂的复配应用。

3)采用换热器，利用物料的中和热对干燥空气进行预加热，可以将干燥空气升温至80-100℃，即提高了能量利用率，可以降低能耗约40％；又能使喷粉物料温度稳定在最佳喷粉温度(喷粉物料温度过高易使料浆粘度增大，成品粉料结焦、细粉比例高；过低又会使干燥不彻底，产品水分偏高)。

4)本发明投资少，对设备要求不高，所配置的所有仪器、设备和装置均为外购的成熟产品，安装简易，易于维修，同时系统运行稳定，易于控制。

附图说明

图1为本发明所述采用静电酸制备工业助剂装置的示意图。

其中：1为静电酸，2为液碱，3为静态混合器，4为换热器，5为干燥空气输出管，6为空气加热器，7为喷雾干燥器(优选旋转式喷雾干燥器)，8为旋风分离器，9为布袋除尘器，10为引风机，11为空气排空口，12为成品物料出口。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步说明。

本发明的思路，是利用静态混合器对静电酸及液碱实现连续中和(静电酸及液碱的入料流量比例由最终成品的pH值确定；通常中静电酸与液碱的重量比为1:1.0-1.5，最终成品的pH值可控制在6.0-10.0)；这里中和后料浆温度能突破100℃以上，不降温直接进行喷粉易使料浆粘度增大，成品粉料粘壁结焦、细粉比例高；温度过低又会使干燥不彻底，产品水分偏高。最佳喷粉料浆温度为60-70℃，因此利用换热器对中和热进行回用，有助于提升干燥空气温度，提高能量利用率，降低能耗。在实现连续化生产的同时，又能极大地提高生产效率及产品稳定性。

如图1所示，本发明的装置主要包括由管道依次相连的静态混合器3、换热器4、空气加热器6、喷雾干燥器7、旋风分离器8、布袋除尘器9及引风机10；其中换热器的主要作用是对中和后物料进行降温并同时提高干燥空气温度。

由图可见，本发明所述静电酸制备工业助剂的主要工作过程为：静电酸1及液碱2分别经由管道进入静态混合器3(静电酸及液碱的入料流量、干燥空气流量由喷雾干燥器产能确定)，在静态混合器内充分混合中和、进入换热器4放热后，再进入喷雾干燥器7；同时干燥空气5进入换热器4吸热，接着由空气加热器6加热升温后，进入喷雾干燥器7；经过加热的干燥空气在喷雾干燥器内对物料进行干燥后，尾气经由旋风分离器8、布袋除尘器9除尘后，由引风机10排空；最终从喷雾塔底部出料口、旋风分离器底出口得到成品粉状工业助剂。

上述制备过程均在80-120Kpa下进行。

本发明所述的静态混合器3，换热器4，空气加热器6，喷雾干燥器7，旋风分离器8、布袋除尘器9及引风机10均选用常规设备，全部可外购获得。

实施例1：

将有机物料AEO₂(脂肪醇聚氧乙烯醚)与三氧化硫磺化生产过程中产生的静电酸、32％液碱同时进入静态混合器，静电酸与液碱的重量比为1:1.5，两者在静态混合器中充分混合中和(中和后温度为110℃)，进入换热器与干燥空气换热后降温至60℃，然后进入喷雾干燥器。同时干燥空气经由换热器吸热升温至90℃，再经一空气加热器升温至140℃进入喷雾干燥器。混合物料经雾化成雾滴后，与顺流方向的热空气相接触，最终得到固含量为95.3％，活性物为21％，pH8.3，粒度D85为510μm的粒状工业助剂。

该粒状产品作为可以直接作为金属清洗剂，应用到金属表面的去污。

实施例2：

将有机物料α-烯烃与三氧化硫磺化生产过程中产生的静电酸、32％液碱同时进入静态混合器，静电酸与液碱的重量比为1:1.5，两者在静态混合器中充分混合中和(中和后温度为110℃)，进入换热器与干燥空气换热后降温至60℃，然后进入旋转式喷雾干燥器。同时干燥空气经由换热器吸热升温至85℃，再经一空气加热器升温至130℃进入旋转式喷雾干燥器。混合物料经雾化成雾滴后，与顺流方向的热空气相接触，最终得到固含量为94.8％，活性物为32％，pH9.3，粒度D85为545μm的粒状工业助剂。

该粒状产品与偏硅酸钠按质量比2:1复配(按照比例搅拌混合)后，得到活性物在21.3％的金属清洗剂，可以直接应用到金属表面重油污的清洗。

实施例3：

将脂肪酸甲酯与三氧化硫磺化生产过程中产生的静电酸、40％液碱同时进入静态混合器，静电酸与液碱的重量比为1:1.2，两者在静态混合器中充分混合中和(中和后温度为115℃)，进入换热器与干燥空气换热后降温至60℃，然后进入喷雾干燥器。同时干燥空气经由换热器吸热升温至90℃，再经一空气加热器升温至140℃进入喷雾干燥器。混合物料经雾化成雾滴后，与顺流方向的热空气相接触，最终得到固含量为96.3％，活性物为26％，pH6.3，粒度D85为490μm的粒状工业助剂。

该粒状产品与纯碱按质量比3:1复配后，得到活性物在19.5％的金属清洗剂，可以直接应用到金属表面的去污。

实施例4：

将脂肪醇与三氧化硫磺化生产过程中产生的静电酸、32％液碱同时进入静态混合器，静电酸与液碱的重量比为1:1.5，两者在静态混合器中充分混合中和(中和后温度为110℃)，进入换热器与干燥空气换热后降温至60℃，然后进入旋转式喷雾干燥器。同时干燥空气经由换热器吸热升温至85℃，再经一空气加热器升温至130℃进入旋转式喷雾干燥器。混合物料经雾化成雾滴后，与顺流方向的热空气相接触，最终得到固含量97.3％，活性物为31％，pH8.6，粒度D85为460μm的粒状工业助剂。

该粒状产品与纯碱按质量比1.5:1复配后，得到活性物在18.6％的金属清洗剂，可以直接应用到金属表面重油污的清洗。

实施例5：

将AEO₃(脂肪醇聚氧乙烯醚)与三氧化硫磺化生产过程中产生的静电酸、32％液碱同时进入静态混合器，静电酸与液碱的重量比为1:1.5，两者在静态混合器中充分混合中和(中和后温度为110℃)，进入换热器与干燥空气换热后降温至60℃，然后进入喷雾干燥器。同时干燥空气经由换热器吸热升温至85℃，再经一空气加热器升温至130℃进入喷雾干燥器。混合物料经雾化成雾滴后，与顺流方向的热空气相接触，最终得到固含量98.3％，活性物为31％，pH8.3，粒度D85为520μm的粒状工业助剂。

该粒状产品与碳酸钙、粉煤灰按质量比4:1:1复配后，得到活性物在20.6％的水泥添加剂，可以作为发泡剂应用到水泥砂浆中。

实施例6：

将AEO₁(脂肪醇聚氧乙烯醚)与三氧化硫磺化生产过程中产生的静电酸、50％液碱同时进入静态混合器，静电酸与液碱的重量比为1:1.0，两者在静态混合器中充分混合中和(中和后温度为120℃)，进入换热器与干燥空气换热后降温至60℃，然后进入旋转式喷雾干燥器。同时干燥空气经由换热器吸热升温至90℃，再经一空气加热器升温至150℃进入旋转式喷雾干燥器。混合物料经雾化成雾滴后，与顺流方向的热空气相接触，最终得到固含量98.3％，活性物为37％，pH8.3，粒度D85为510μm的粒状工业助剂。

该粒状产品与碳酸钙、粉煤灰按质量比2.5:1:1复配后，得到活性物在20.5％的水泥添加剂，可以作为发泡剂应用到水泥砂浆中。

Claims (5)

1.一种利用静电酸制备工业助剂的生产工艺，包括以下步骤：

1)静电酸及液碱分别按一定流量进入一静态混合器混合并中和放热，接着进入一换热器降温至50-75℃，再进入喷雾干燥器干燥处理；同时干燥空气经由风机引入，经换热器吸热、加热设备加热升温至120-150℃，进入喷雾干燥器；

2)进入喷雾干燥器的物料经雾化后，形成微小粒径的雾滴与干燥热空气接触进行干燥；

3)从喷雾干燥器出来的夹带有部分粉状物的气流，经旋风分离器、袋式除尘器过滤后，由引风机排空；

4)最终从喷雾干燥器、旋风分离器、袋式除尘器中收集到粒度D85为300-700μm的粒状物，即为粒状工业助剂；

所述静电酸为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯、脂肪酸甲酯及脂肪醇中的任一种有机物料磺化处理后所得静电酸；

所述液碱为32-50％浓度的氢氧化钠溶液；

所述步骤1)中静电酸及液碱的入料流量比例由最终成品的pH值确定，最终成品的pH值为6.0-10.0。

2.权利要求1所述的生产工艺获得的工业助剂为金属清洗剂。

3.权利要求1所述的生产工艺获得的工业助剂，与纯碱或偏硅酸钠配制后制成用于工矿企业设备表面重油污的去除的金属清洗剂，工业助剂与纯碱或偏硅酸钠重量比例为1.5-4:1。

4.权利要求1所述的生产工艺获得的工业助剂，与碳酸钙、粉煤灰配制后作为水泥砂浆的发泡剂，工业助剂与碳酸钙、粉煤灰重量比例为2.5-4:1:1。

5.一种利用静电酸制备工业助剂的装置，其特征在于该装置包括静态混合器(3)、换热器(4)、空气加热器(6)、喷雾干燥器(7)、旋风分离器(8)、袋式除尘器(9)及引风机(10)；所述静态混合器入口与静电酸输送管、液碱输送管相通，静态混合器出口与换热器的放热管入口相通；所述换热器的吸热管两端分别连通干燥空气输送管及空气加热器入口；所述喷雾干燥器的顶端设有连通换热器放热管出口的进料口以及连通空气加热器出口的干燥空气进口，喷雾干燥器的侧面设有接通旋风分离器的混合气流出口，旋风分离器的气流出口接通袋式除尘器，袋式除尘器的气流出口通过引风机后再连通空气排空口(11)；喷雾干燥器、旋风分离器、袋式除尘器还分别从各自底端的成品物料出口输出所收集的粉状物；

所述喷雾干燥器的形式为气流式或压力式或离心式。