CN105237442A - 一种磺化过程中芳烃的回收方法 - Google Patents

Abstract

一种磺化过程中芳烃的回收方法，本发明针对现有的采用硫酸对芳烃的磺化工艺，提供一种在磺化过程中对随空气、不凝性气体溢出的芳烃在吸收容器内进行磺化，生成相应的芳烃磺酸并溶解在吸收磺化剂硫酸中，将含有芳烃磺酸的硫酸作为磺化剂再使用，在磺化中所加入的芳烃除反应外，随空气带出的芳烃几乎全部回收。磺化反应时在反应釜的排空管口连接到芳烃的吸收反应釜内，少量随空气、不凝性气体一同溢出的芳烃进入吸收反应釜，少量芳烃被磺化剂反应掉，不凝性气体和空气自吸收系统出来。针对现有的釜式磺化设备，只需少量设备即可达到回收磺化中随气体带出的芳烃，提高芳烃利用率，避免尾气污染环境，降低生产成本，减少能耗，保护环境。

Description

一种磺化过程中芳烃的回收方法

技术领域

本发明涉及一种磺化过程中芳烃的回收方法。

背景技术

传统的苯、甲苯、二甲苯、乙苯等芳烃在磺化时结构上引入一个磺酸基的过程，一般采用硫酸过量的方法或者是溶剂共沸方法和气相法，这几种采用硫酸作为磺化剂的磺化过程，尤其是在先加入上述苯类升高温度后再加入硫酸的过程中，反应釜内苯类在升温过程中釜内的空气逐渐被苯类的蒸汽所混合，并随着温度升高空气和少量苯蒸汽因难冷凝一同从反应釜排空管溢出到大气中，在加入硫酸反应时，反应中产生的不凝性气体会夹带着苯类蒸汽溢出，在共沸磺化时因芳烃过量，反应到终点后需要用负压将芳烃蒸出来，当设备有泄漏及有不凝性气体时，芳烃的蒸汽和负压下抽入设备中的少量空气、不凝性气体混合时会对芳烃的冷凝有影响，导致芳烃不能够被全部冷凝下来并进入真空系统。在反应中如果有0.2-0.5%的芳烃因上述原因被带出，一个年消耗1万吨芳烃进行磺化的工厂，每年为此将要损失20~50吨芳烃，庞大的生产容器中反应后物料的重量是不可能抬着釜去称重的，只能根据反应后物料的情况分析推断，但如有0.2-0.5%左右芳烃损耗是不易看出来的，本发明的目的就是回收上述的微量芳烃。

发明内容

一种磺化过程中芳烃的回收方法，本发明针对现有的采用硫酸对芳烃的磺化工艺，提供一种在磺化过程中对随空气、不凝性气体溢出的芳烃在吸收容器内进行磺化，生成相应的芳烃磺酸并溶解在吸收反应剂硫酸中，在磺化中所加入的芳烃除反应外，随空气带出的芳烃几乎全部回收。

本方案包括：磺化反应釜（1）、磺化釜（1’）、冷凝器（2）、吸收反应釜（3）、分水器（4）、蒸芳烃接收罐（5）及气包（6）；由磺化反应釜（1）冷凝器（2）及吸收反应釜（3）构成硫酸过量法磺化反应装置；由磺化釜（1’）、冷凝器（2）吸收反应釜（3）、分水器（4）蒸芳烃接收罐（5）及真空气包（6）构成共沸磺化法反应装置；其特征在于：所述的磺化反应釜（1）上固接冷凝器（2），冷凝器（2）的排空管连接到吸收反应釜（3）的插入管构成硫酸过量磺化法反应装置；所述的磺化釜（1’）上管道连接到冷凝器（2）的上口，冷凝器（2）的下口固接分水器（4），分水器（4）经一根管道与磺化釜（1’）连接用于芳烃回流，分水器（4）上部设置一根管道连接到蒸芳烃接收罐（5），该管道用于排出共沸时的不凝性气体，分水器（4）侧面设置一根管道与分水器（4）的上部管道相连通，该管道用于蒸芳烃时蒸出芳烃经此管道进入蒸芳烃接收罐（5），所述的蒸芳烃接收罐（5）经管线连接到吸收反应容釜（3）的插入管，吸收反应釜（3）的排空管连接到气包（6）构成共沸磺化法反应装置；所述的两种磺化反应装置中的插入管均固置于吸收反应容釜（3）内，在吸收反应釜（3）内加入吸收反应剂，插入管插入吸收反应剂液面以下，吸收反应剂加热到可以与芳烃的反应温度，这样在磺化过程中少量随气体溢出的芳烃在吸收反应釜（3）中被磺化成相应的芳烃磺酸并溶解在吸收反应剂中，当吸收反应釜（3）中含有芳烃磺酸的吸收反应剂浓度达到80~90%后，放出加入到磺化反应釜（1）或磺化釜（1’）内作为磺化剂再利用；

所述的吸收反应剂是80-98%的硫酸，特别是90-98%硫酸；

所述的芳烃是苯、甲苯、二甲苯、乙苯诸芳烃，但不局限于这几种芳烃，硫酸与芳烃在常压磺化、共沸磺化、气相磺化均适用本发明；

所述的吸收反应釜（3）中加入的硫酸是在搅拌条件下加热、保温且持续搅拌，其温度维持在可以与芳烃反应的温度，即吸收反应剂温度可以与磺化温度相同，也可以比磺化温度低10-30℃，但必须确保芳烃能够被硫酸磺化生成相应的苯磺酸而溶解在吸收硫酸中；所述的吸收反应釜（3）加入的硫酸数量是磺化反应釜（1）加入硫酸数量的10-50%，优选方案是15-30%；

所述的吸收反应釜（3）是耐酸的反应釜，有夹套进行加热，所述的插入管插入搅拌状态下的硫酸液面以下0.1~1.0米，优选是0.3~0.5米，且与硫酸静止液面形成60°夹角，并顺物料流动方向固置，插入管口封死并在底端及周围设置Φ10厘米的孔，孔的数量确定以所有孔的面积之和大于插入管管径面积的10-50%为准；

所述的磺化反应是共沸磺化时，蒸芳烃接收罐（5）上口即连接吸收反应釜（3）插入管的管线最高处，与插入管下管口的净高度在7-8米，避免在共沸磺化停止后磺化釜（1’）内无芳烃回流时形成负压而将吸收反应釜（3）内的硫酸倒吸入蒸芳烃接收罐（5）内。

本发明的优点在于：提高芳烃利用率，避免尾气污染环境，降低生产成本，减少能耗，保护环境。

附图说明

参见附图，图1是本发明硫酸过量法磺化设备示意图；

图2是本发明共沸磺化法设备示意图。

如图1-2所示，本发明包括：（1）磺化反应釜、（1’）磺化釜、（2）冷凝器、（3）吸收反应釜、（4）分水器、（5）蒸芳烃接收罐及（6）气包。

具体实施方式

实施例：

准备一个10L的四口瓶，配搅拌器、温度计、桶型漏斗、回流冷凝管、分水器，另一个1L四口瓶，配搅拌器、温度计、瓶内装有一插入管，再备一个1L瓶、一个2L三口瓶；在1L四口瓶内加入1000g98%硫酸，插入管在硫酸液面以下，1L四口瓶后面接1L瓶作为气包，在1L瓶有排空口，10L四口瓶回流冷凝管上口和装有硫酸的1L四口瓶的插入管相连接，系统排空连接在后面的1L瓶作为气包，上述设备严格校漏后使用。

实验过程：（1）向10L四口瓶内加入4600g甲苯和80g芒硝，用电热套加热搅拌升温，同时对1L四口瓶启动搅拌器，用电热套将瓶内硫酸升到90~100℃保温，在10L四口瓶内甲苯达100℃时，用2小时向该瓶内滴加98%硫酸4000g，控制在105℃~110℃加入硫酸。10L四口瓶内甲苯温度加硫酸前上升到80℃后，可见瓶内少量甲苯蒸汽和瓶内的空气呈白雾状一同溢出通过回流冷凝管进入1L四口瓶内的98%硫酸中，溢出的甲苯蒸汽立即被瓶内的98%硫酸反应掉，残余空气再从该1L四口瓶内溢出来通过后面1L瓶气包排出。当在105-110℃稳定加入硫酸后，10L四口瓶内除不凝性气体溢出外已无空气从回流冷凝管溢出，此时10L四口瓶内液面上方空间全部是甲苯蒸汽，并有少量通过回流冷凝管冷凝成液体回流到反应瓶内。

（2）在2小时加完4000g硫酸后，将10L四口瓶内温度控制在110-112℃开始回流共沸带水，8-10小时后共沸温度在113-115℃，在带出618g水后停止共沸，移开加热用电热套将温度降到80℃以下后，将10L四口瓶上回流冷凝管作为蒸甲苯的冷凝管，在冷凝管后面安装一个2L三口瓶用作接收蒸出的甲苯接收瓶，将2L接收瓶用管道与1L四口瓶——吸收反应瓶的插入管连接，再将1L四口瓶即吸收反应瓶用管道与后面用作气包的1L瓶连接，用作气包的1L瓶接上负压管道。

上述仪器安装好后将10L四口瓶内物料再加热到105℃后，启动真空泵缓慢地带上负压，10L四口瓶内未反应的过量甲苯通过蒸甲苯冷凝管冷凝进入2L接收瓶内，控制蒸出的甲苯在进入接收瓶内已被冷却到常温，由于放有硫酸的吸收反应瓶内插入管是在硫酸液面以下，在该瓶内抽入的空气使瓶内硫酸产生鼓泡，空气和不凝性气体带入的少量甲苯被硫酸反应掉，空气和不凝性气体通过气包抽出。

蒸甲苯在125℃/-0.095Mpa下结束，分别对磺化物、蒸出甲苯和吸收反应器内硫酸称重，磺化物重6767g，甲苯1274g，蒸甲苯时带出水12g，合计得到水630g，吸收反应瓶内硫酸由原1000g增加到1008g，平衡重量少1g。分析吸收反应瓶内硫酸中的甲苯磺酸为1.47%。

Claims (8)

1.一种磺化过程中芳烃的回收方法，本方案包括：磺化反应釜（1）、磺化釜（1’）、冷凝器（2）、吸收反应釜（3）、分水器（4）、蒸芳烃接收罐（5）及气包（6）；由磺化反应釜（1）冷凝器（2）及吸收反应釜（3）构成硫酸过量法磺化反应装置；由磺化釜（1’）、冷凝器（2）吸收反应釜（3）、分水器（4）蒸芳烃接收罐（5）及真空气包（6）构成共沸磺化法反应装置；其特征在于：所述的磺化反应釜（1）上固接冷凝器（2），冷凝器（2）的排空管连接到吸收反应釜（3）的插入管构成硫酸过量磺化法反应装置；所述的磺化釜（1’）上管道连接到冷凝器（2）的上口，冷凝器（2）的下口固接分水器（4），分水器（4）经一根管道与磺化釜（1’）连接用于芳烃回流，分水器（4）上部设置一根管道连接到蒸芳烃接收罐（5），该管道用于排出共沸时的不凝性气体，分水器（4）侧面设置一根管道与分水器（4）的上部管道相连通，该管道用于蒸芳烃时蒸出芳烃经此管道进入蒸芳烃接收罐（5），所述的蒸芳烃接收罐（5）经管线连接到吸收反应容釜（3）的插入管，吸收反应釜（3）的排空管连接到气包（6）构成共沸磺化法反应装置。

2.根据权利要求1所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的两种磺化反应装置中的插入管均固置于吸收反应容釜（3）内，在吸收反应釜（3）内加入吸收反应剂，插入管插入吸收反应剂液面以下，吸收反应剂加热到可以与芳烃的反应温度，这样在磺化过程中少量随气体溢出的芳烃在吸收反应釜（3）中被磺化成相应的芳烃磺酸并溶解在吸收反应剂中，当吸收反应釜（3）中含有芳烃磺酸的吸收反应剂浓度达到80~90%后，放出加入到磺化反应釜（1）或磺化釜（1’）内作为磺化剂再利用。

3.根据权利要求1所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的吸收反应剂是80-98%的硫酸，特别是90-98%硫酸。

4.根据权利要求1所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的芳烃是苯、甲苯、二甲苯、乙苯诸芳烃，但不局限于这几种芳烃，硫酸与芳烃在常压磺化、共沸磺化、气相磺化均适用本发明。

5.根据权利要求1所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的吸收反应釜（3）中加入的硫酸是在搅拌条件下加热、保温且持续搅拌，其温度维持在可以与芳烃反应的温度，即吸收反应剂温度可以与磺化温度相同，也可以比磺化温度低10-30℃，但必须确保芳烃能够被硫酸磺化生成相应的芳烃磺酸而溶解在吸收硫酸中。

6.根据权利要求5所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的吸收反应釜（3）加入的硫酸数量是磺化反应釜（1）加入硫酸数量的10-50%，优选方案是15-30%。

7.根据权利要求1所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的插入管插入搅拌状态下的硫酸液面以下0.1~1.0米，优选是0.3~0.5米，且与硫酸静止液面形成60°夹角，并顺物料流动方向固置，插入管口封死并在底端及周围设置Φ10厘米的孔，孔的数量确定以所有孔的面积之和大于插入管管径面积的10-50%为准。

8.根据权利要求1所述的一种磺化过程中芳烃的回收方法，其特征在于：所述的磺化反应是共沸磺化时，蒸芳烃接收罐（5）上口即连接吸收反应釜（3）插入管的管线最高处，与插入管下管口的净高度在7-8米，避免在共沸磺化停止后磺化釜（1’）内无芳烃回流时形成负压而将吸收反应釜（3）内的硫酸倒吸入蒸芳烃接收罐（5）内。