CN111004158A - 一种气相so3磺化尾气回用工艺及生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精细化工技术领域。目的是提供一种气相SO3磺化尾气回用工艺及其生产系统；该应能大幅减少酸酯中的二噁烷以及废弃排放量；该生产系统投资省、维修便利。技术方案是：一种气相SO3磺化尾气回用工艺，包括以下步骤：1)磺化后经气液分离、静电除雾后的尾气与一定流量的氧气混合后，经罗茨风机输送从燃硫炉气相入口进入燃硫炉，同时液体硫磺由燃硫炉液硫入口进入燃硫炉，在燃硫炉内接触燃烧产生SO2气体；2)SO2气体经转化塔转化、冷却器冷却、SO3过滤器过滤去除微量烟酸后得到SO3气体，进入磺化器与输入磺化器的有机料接触进行磺化反应；3)磺化后产物经气液分离器后，气相经过静电除雾器除雾后循环回用到步骤1)。

Description

一种气相SO3磺化尾气回用工艺及生产系统
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种用于生产阴离子表面活性剂的气相SO3磺化尾气回用系统。
背景技术
在工业和民用表面活性剂领域中，磺化工艺是制取阴离子表面活性剂类磺化产品和硫酸化产品的基本生产工艺。当前常用的磺化工艺一般采用气相SO3磺化工艺，即利用硫磺与干燥空气燃烧转化为较低气浓(一般为3～6％)的SO3空气混合气体，再与有机料进行接触磺化。这种技术SO3利用率高，相对绿色环保，但是由于需要大量的空气作为SO3稀释剂，因此尾气排放量较大，吨产品(活性物计)的尾气排放量一般在1500～2000m3左右。同时由于SO2到SO3的转化率一般只能达到98.5％，因此最终尾气中含有一定量的SO2，只能利用碱吸收塔处理，消耗碱的同时，还会会产生较大量的含盐碱洗水，处理也较为复杂。
CN102513039公开了一种磺化尾气循环利用的方法，将静电除雾器后的尾气循环利用继续作为SO3的稀释剂。但是该工艺中经静电除雾器后尾气中依旧含有微量有机酸雾滴，不做处理回用会影响产品品质；另外该工艺只适用于液体SO3蒸发磺化工艺，不适用于现在常见的燃硫法磺化工艺。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种气相SO3磺化尾气回用工艺及其生产系统；所述工艺应能大幅减少酸酯中的二噁烷以及废弃排放量；所述生产系统应具有投资省、维修便利的特点。
本发明提供的技术方案是：
一种气相SO3磺化尾气回用工艺，包括以下步骤：
1)磺化后经气液分离、静电除雾后的尾气与一定流量的氧气混合后，经罗茨风机输送从燃硫炉气相入口进入燃硫炉，同时液体硫磺由燃硫炉液硫入口进入燃硫炉，在燃硫炉内接触燃烧产生SO2气体；
2)SO2气体经转化塔转化、冷却器冷却、SO3过滤器过滤去除微量烟酸后得到SO3气体，进入磺化器与输入磺化器的有机料接触进行磺化反应；
3)磺化后产物经气液分离器后，气相经过静电除雾器除雾后循环回用到步骤1)；气液分离器液相出口输出的为相应有机料的磺酸酯或硫酸酯，去后续处理系统进行相应处理。
所述步骤1)中一定流量的氧气根据进入燃硫炉的液体硫磺量决定，一般为进入燃硫炉的液体硫磺转化为SO3所需耗氧量；实际的氧气量控制，通过监控燃硫炉气相入口处混合气体的实际氧气浓度控制实现，一般控制混合气体中氧气含量为20～26％。
所述步骤1)中进入燃硫炉的液体硫磺质量根据产能确定，一般为输入磺化器的有机料质量的10～20％。
所述步骤1)中进入燃硫炉的干燥空气的流量，根据燃硫炉出口SO2气体温度决定，一般控制燃硫炉出口SO2气体温度为500～700℃。
所述步骤2)中进入磺化器的SO3气体，温度为50～70℃，压力为-30～10kpa。
所述步骤2)中输入磺化器的有机料，根据磺化产品的不同，为脂肪醇聚氧乙烯醚，或者为α烯烃。
所述步骤3)中，后续处理系统根据进入磺化器有机料的不同，可为脂肪醇聚氧乙烯醚的真空中和系统，α烯烃的中和水解系统；
一种气相SO3磺化尾气回用生产系统，其特征在于该装置包括依次以管道相通的罗茨风机、燃硫炉、SO2转化塔、SO3冷却器、SO3过滤器、磺化器、气液分离器以及静电除雾器，气液分离器的液相出口连通后续处理系统；
所述罗茨风机吸气端通过管道与静电除雾器气相出口相通，出口端通过管道连通燃硫炉气相入口；所述罗茨风机吸气端管路上还设有氧气入口。
所述罗茨风机出口端与燃硫炉气相入口连通的管路上，设置有氧含量分析仪。
所述静电除雾器气相出口与罗茨风机吸气端连通的管道上，设置有压力调节系统；所述压力调节系统主要用于调节磺化器入口的SO3气体的气相压力，调节方式是：当入口气相压力偏低时，适当补充干燥空气(或氮气)；当入口气相压力偏高时，适当抽出气体。
所述气液分离器液相出口通过管道与后续处理系统相连；所述后处理系统根据进入磺化器有机料的不同，可为脂肪醇聚氧乙烯醚的真空中和系统，或者为α烯烃的中和水解系统。
本发明的有益效果是：
1)本发明将磺化经气液分离器、静电除雾后的尾气，定量补充氧气后，重新作为工艺气体使用，使磺化系统基本无废气排放，环境效应好。
2)磺化尾气实现循环利用，基本无废气外排，因此无需设置碱吸收塔等相关尾气处理装置、原有系统所需干燥空气系统，大大减少设备投资、运行成本。
3)通过就降低磺化器头部气相压力，使有机料在较高SO3气浓(标况下5～7％的体积气浓)的条件下也能稳定进行，得到优质的产品。正常磺化工艺中，对脂肪醇聚氧乙烯醚，α烯烃的磺化，SO3气体体积气浓应该维持在2.5～3.5％，过高会导致严重过磺化，严重影响产品品质。但要实现尾气的全部回用，根据硫磺燃烧热，控制2.5～3.5％的气浓将尾气全部回用，会使燃硫炉温度只能到300℃左右，不能满足SO2转化需求，且燃烧也会不完全。
4)降低磺化器头部气相压力，能改变磺化器管束内气流状态，减少磺化后尾气中有机酸雾的夹带量，最终减少静电酸的产生。利用该工艺，静电酸可以减少20％左右。同时在脂肪醇聚氧乙烯醚磺化过程中，酸酯中的二噁烷可以由原有的50ppm左右，降低到20ppm以内。
4)磺化后尾气进入燃硫炉，利用高温将原有尾气中的有机酸雾彻底焚烧完全，避免了尾气直接回用，尾气中夹带的有机酸雾等对产品质量的影响；
5)由于转化塔催化效率的限制，原有SO2气体经转化塔后转化为SO3的转化率约为98％左右，未转化的SO2最终在尾气中被碱吸收塔吸收，造成了大量浪费；利用本发明技术磺化尾气实现循环利用，未转化的SO2重新回到转化塔进行转化，理论上可以实现硫磺到SO3的完全转化，降低了磺化产品的硫磺消耗。
6)生产系统所采用均为现有已成熟设备，因此具有投资省、维修便利以及使用寿命长的特点。
附图说明
图1是本发明所述生产系统的结构示意图。
图中：1为氧气入口，2为液体硫磺入口，3为有机料入口，4为罗茨风机，5 为燃硫炉，6为转化塔，7为冷却器，8为SO3过滤器，9为磺化器，10为气液分离器，11为静电除雾器，12为压力调节系统，13为后续处理系统。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施例进一步说明。
图1所示的气相SO3磺化尾气回用生产系统，包括依次以管道相通的罗茨风机 4、燃硫炉5、SO2转化塔6、SO3冷却器7、SO3过滤器8，磺化器9，气液分离器10、静电除雾器11，气液分离器的液相出口连通后续处理系统13；
所述罗茨风机吸气端通过管道与静电除雾器气相出口相通，出口端通过管道连通燃硫炉气相入口；所述罗茨风机吸气端管路上还设有氧气入口。
所述罗茨风机出口端与燃硫炉气相入口连通的管路上，设置有氧含量分析仪。
所述静电除雾器气相出口与罗茨风机吸气端连通的管道上，设置有压力调节系统12；所述压力调节系统主要用于调节磺化器入口的SO3气体的气相压力，调节方式是：当入口气相压力偏低时，适当补充干燥空气(或氮气)；当入口气相压力偏高时，适当抽出气体。
所述气液分离器液相出口通过管道与后续处理系统相连；所述后处理系统根据进入磺化器有机料的不同，可为脂肪醇聚氧乙烯醚的真空中和系统，或者为α烯烃的中和水解系统。
实施例1：
磺化后经静电除雾后的尾气与一定流量的氧气在罗茨风机前混合，经由罗茨风机进入燃硫炉，调节氧气量控制进入燃硫炉混合气体的氧气浓度为22％。
同时液体硫磺按300kg/h的流量进入燃硫炉，在燃硫炉内接触燃烧，调节罗茨风机频率，控制燃硫温度650℃。燃烧产生的SO2气体，按常规工艺，经转化塔转化、冷却器冷却，SO3过滤器过滤最终得到温度为55℃的SO3气体，进入降膜式磺化反应器；同时一脂肪醇聚氧乙烯醚按2500kg/h的流量进入磺化器，与SO3气体接触进行磺化反应。
通过压力调节系统维持磺化器气相入口处SO3气体的压力为-20kPa。压力调节系统主要为利用一小型真空泵吸气维持压力。
磺化后产物经气液分离器分离，气相经静电除雾后去循环回用。液相为硫酸酯经由真空中和系统，生产得到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。得到的产品质量如下：
Figure RE-GDA0002398549780000061
具体减排对比
Figure RE-GDA0002398549780000062
实施例2：
磺化后经静电除雾后的尾气与一定流量的氧气在罗茨风机前混合，经由罗茨风机进入燃硫炉，调节氧气量控制进入燃硫炉混合气体的氧气浓度为24％。
同时液体硫磺按280kg/h的流量进入燃硫炉，在燃硫炉内接触燃烧，调节罗茨风机频率，控制燃硫温度600℃。燃烧产生的SO2气体，按常规工艺，经转化塔转化、冷却器冷却，SO3过滤器过滤最终得到温度为55℃的SO3气体，进入降膜式磺化反应器；同时α烯烃按1700kg/h的流量进入磺化器，与SO3气体接触进行磺化反应。
通过压力调节系统维持磺化器气相入口处SO3气体的压力为-10kPa。压力调节系统主要为当系统压力偏低时(较少出现)，补充氮气维持压力；当系统压力偏高时(主要为开车前期、以及系统负压部分，有空气微量吸入)，利用一小型真空泵吸气维持压力。
磺化后产物经气液分离器分离，气相经静电除雾后去循环回用。液相为磺酸酯经由中和水解系统，生产得到α烯烃磺酸钠。得到的产品质量如下：
Figure RE-GDA0002398549780000071
具体减排对比
Figure RE-GDA0002398549780000072
实施例3：
磺化后经静电除雾后的尾气与一定流量的氧气在罗茨风机前混合，经由罗茨风机进入燃硫炉，调节氧气量控制进入燃硫炉混合气体的氧气浓度为24％。
同时液体硫磺按300kg/h的流量进入燃硫炉，在燃硫炉内接触燃烧，调节罗茨风机频率，控制燃硫温度500℃。燃烧产生的SO2气体，按常规工艺，经转化塔转化、冷却器冷却，SO3过滤器过滤最终得到温度为55℃的SO3气体，进入降膜式磺化反应器；同时一脂肪醇聚氧乙烯醚按2500kg/h的流量进入磺化器，与SO3气体接触进行磺化反应。
通过压力调节系统维持磺化器气相入口处SO3气体的压力为0kPa。压力调节系统主要为利用一小型真空泵吸气维持压力。
磺化后产物经气液分离器分离，气相经静电除雾后去循环回用。液相为硫酸酯经由真空中和系统，生产得到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。得到的产品质量如下：
Figure RE-GDA0002398549780000081
具体减排对比
Figure RE-GDA0002398549780000082

Claims (10)

1.一种气相SO3磺化尾气回用工艺，包括以下步骤：
1)磺化后经气液分离、静电除雾后的尾气与一定流量的氧气混合后，经罗茨风机输送从燃硫炉气相入口进入燃硫炉，同时液体硫磺由燃硫炉液硫入口进入燃硫炉，在燃硫炉内接触燃烧产生SO2气体；
2)SO2气体经转化塔转化、冷却器冷却、SO3过滤器过滤去除微量烟酸后得到SO3气体，进入磺化器与输入磺化器的有机料接触进行磺化反应；
3)磺化后产物经气液分离器后，气相经过静电除雾器除雾后循环回用到步骤1)；气液分离器液相出口输出的为相应有机料的磺酸酯或硫酸酯，去后续处理系统进行相应处理。
2.根据权利要求1所述的气相SO3磺化尾气回用工艺，其特征在于：所述步骤1)中，燃硫炉气相入口处混合气体中的氧气含量控制为20～26％。
3.根据权利要求2所述的气相SO3磺化尾气回用工艺，其特征在于：所述步骤1)中，进入燃硫炉的液体硫磺质量，为输入磺化器的有机料质量的10～20％。
4.根据权利要求3所述的气相SO3磺化尾气回用工艺，其特征在于：所述步骤1)中，控制燃硫炉出口SO2气体温度为500～700℃。
5.根据权利要求4所述的气相SO3磺化尾气回用工艺，其特征在于：所述步骤2)中，进入磺化器的SO3气体温度为50～70℃，压力为-30～10kpa。
6.根据权利要求5所述的气相SO3磺化尾气回用工艺，其特征在于：所述步骤2)中输入磺化器的有机料，为脂肪醇聚氧乙烯醚，或者为α烯烃。
7.根据权利要求6所述的气相SO3磺化尾气回用工艺，其特征在于：所述步骤3)中，所示后续处理系统为脂肪醇聚氧乙烯醚的真空中和系统，或者为α烯烃的中和水解系统。
8.一种气相SO3磺化尾气回用生产系统，其特征在于：该装置包括依次以管道相通的罗茨风机(4)、燃硫炉(5)、SO2转化塔(6)、SO3冷却器(7)、SO3过滤器(8)、磺化器(9)、气液分离器(10)以及静电除雾器(11)，气液分离器的液相出口连通后续处理系统(13)；
所述罗茨风机吸气端通过管道与静电除雾器气相出口相通，出口端通过管道连通燃硫炉气相入口；所述罗茨风机吸气端管路上还设有氧气入口(1)。
9.根据权利要求8所述的气相SO3磺化尾气回用生产系统，其特征在于：所述罗茨风机出口端与燃硫炉气相入口连通的管路上，设置有氧含量分析仪；
所述静电除雾器气相出口与罗茨风机吸气端连通的管道上，设置有压力调节系统(12)。
10.根据权利要求8所述的气相SO3磺化尾气回用生产系统，其特征在于：所述气液分离器液相出口通过管道与后续处理系统相连；所述后处理系统为脂肪醇聚氧乙烯醚的真空中和系统，或者为α烯烃的中和水解系统。
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