CN115430165B

CN115430165B - 磺化二噁烷脱除设备

Info

Publication number: CN115430165B
Application number: CN202211117205.9A
Authority: CN
Inventors: 张国华; 李峰; 支林轩; 赵东睿; 张卫民
Original assignee: Hmei Machinery & Engineering Co
Current assignee: Hmei Machinery & Engineering Co
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2023-12-01
Anticipated expiration: 2042-09-14
Also published as: CN115430165A

Abstract

本发明所设计的磺化二噁烷脱除设备在现有的真空脱口管技术的基础上设计了闪蒸罐结构，闪蒸罐的上下两端连接循环管道，循环管道上依次连接容积式输送泵、离心式混合泵和混合反应器，离心式混合泵和混合反应器使得该中和反应充分发生，并释放足够的热量加热循环物料，闪蒸罐的上端一侧设有真空出口，真空出口连接抽吸管道，抽吸管道上连接有冷凝器和真空泵，冷凝器将经过抽吸管道的带有二噁烷的饱和蒸汽液化成废水排出，循环物料在进入闪蒸罐之后通过布料器喷洒，布料器可旋转地连接在进料管座上，使得在循环物料的推动下可以自动旋转，使得被喷洒出的物料的闪蒸反应更均匀。

Description

磺化二噁烷脱除设备

技术领域

本发明涉及化工设备领域，尤其涉及一种磺化二噁烷脱除设备。

背景技术

三氧化硫气体磺化装置是生产阴离子表面活性剂的生产装置。根据产品品种不同，以烷基苯、脂肪醇、脂肪醇醚或α-烯烃等为原料，分别经过磺化、老化、中和或水解等工段，生产不同品种的阴离子表面活性剂，产品以烷基苯磺酸(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、脂肪醇硫酸钠（K12）和α-烯烃磺酸盐(AOS)为主。阴离子表面活性剂是洗手液、洗发水、洗洁精等液体洗涤剂的主要原料。AES具有优良的洗涤去污能力，抗硬水性、发泡性和低温稳定性等，且具有生物降解迅速安全，对皮肤刺激性小等优点，广泛用于餐具洗涤剂、洗发香波、浴液及洗衣液等日化产品中，也大量应用于纺织印染、石油、皮革、建材及农药等行业。

二噁烷是一种有机化合物，别名二氧六环、1,4-二氧己环，分子式为C₄H₈O₂，分子量为88.11。无色液体，稍有香味，属微毒类。二噁烷被吸入、食入、经皮吸收进入体内后有麻醉和刺激作用，且在体内有蓄积作用。接触大量蒸气引起眼和上呼吸道刺激，可伴有头晕、头痛、嗜睡、恶心、呕吐等症状，可致肝、皮肤损害，甚至发生尿毒症，急性中毒时可能导致死亡，IARC将其列为2B级。对磺化生产装置而言，二噁烷是一种副产物，由于原料脂肪醇聚氧乙烯醚中聚乙二醇和水分等的存在，在磺化过程中不可避免会生产二噁烷，一般产品中二噁烷的含量约为50-200ppm，而AES产品国家标准中要求的二噁烷含量≤30ppm，因此，必须要有将产品中二噁烷脱除的装置。

早期，生产厂家往往通过减产来控制二噁烷的产生，但往往达不到国家规定的指标要求，后来，开发出用刮膜蒸发器来脱除二噁烷的工艺，但该工艺受设备的限制，处理量有很大的局限性，同时，该工艺需要消耗饱和水蒸气等热源来进行加热，造成一定的能源消耗。早先有企业开发了真空管式脱除二噁烷的工艺，专利号CN200910153551.0，但该工艺并使用真空管，真空管极易堵管，造成中和反应不均匀，二噁烷脱除反应不均匀，且内部难以维护清洗等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种通过有效完成二噁烷脱除反应，且可长时间使用，反应迅速均匀，中和反应更充分的磺化二噁烷脱除设备。

为了到达上述目的，本发明设计的磺化二噁烷脱除设备，包括闪蒸罐，所述的闪蒸罐包括罐体和上盖，上盖的顶部固定连接有进料管座，进料管座上设有物料进口，进料管座在相反于物料进口的一侧设有蒸汽进口，闪蒸罐的顶部旁侧设有真空出口，真空出口上连接有抽吸管道，抽吸管道上连接有冷凝器和真空泵，在抽吸管道上冷凝器设置于真空泵和闪蒸罐之间，冷凝器的排水口上连接有废水管道，闪蒸罐的底部设有物料出口，物料出口连接有循环管道，循环管道在相反于物料出口的一端连接于物料进口，循环管道上按照从物料出口到物料进口的顺序依次连接有容积式输送泵、离心式混合泵和混合反应器，循环管道在容积式输送泵和离心式混合泵之间连接有输出管道，循环管道在输出管道和离心式混合泵之间连接有输入管道；所述的进料管座上设有进料口，进料口伸入闪蒸罐内，进料口的端部连接有可相对于进料口旋转的布料器，布料器与进料口之间通过回转组件连接，所述的布料器为中空结构，布料器在远离进料口的一端向侧面凸伸有喷管，喷管在管壁上设有斜向的喷孔。真空泵的作用是对闪蒸罐进行抽真空，使得进入闪蒸罐的高温高压态的物料被闪蒸成饱和蒸汽，从而将二噁烷从物料中脱除，冷凝器的作用是将经过冷凝器的带有二噁烷的饱和蒸汽液化成液态，方便排出，减少了空气污染，闪蒸罐的作用是为循环物料的闪蒸提供场所，容积式输送泵的作用是为循环管道提供动力，从而推动物料循环反应，离心式混合泵的作用是混合进入循环管道的酸酯、工艺水和液碱，并混合反应，混合反应器的作用是使得混合后的物料进一步进行中和反应，使中和反应充分并释放大量热量，从而加热循环物料，进料管座的作用是连通循环管道和布料器，布料器的作用是喷洒循环物料，由于其斜向设置的喷孔，布料器会在循环物料的后坐推力的作用下发生自动旋转，使得被喷洒出的物料与低压真空接触的面积更大，反应更充分、更均匀，增加了二噁烷的脱除效率，输出管道的作用是使得每次经过二噁烷脱除的物料由容积式输送泵连续送至产品储罐。

进一步的方案是，所述的喷管斜向下设置，喷管的数量为2且对称设置。斜向下且对称设置的喷管使得布料器在旋转时旋转轴心更稳定。

更进一步的方案是，所述的回转组件包括上外函座、下外函座和连接套，所述的进料口在与布料器相接触的一端的外侧面设有外径相同的上连接凸缘和上卡位凸缘，上连接凸缘和上卡位凸缘之间设置有上衬套，进料口在上卡位凸缘的上方套设有上O型圈，进料口在上O型圈的上方套设有上挡圈，上卡位凸缘和上限位凸缘的外侧套接上外函座，上外函座的上部为卡住上挡圈的上连接凸环；所述的布料器在与进料口相接触的一端外侧面设有高度相同的下连接凸缘和下卡位凸缘，下连接凸缘和下卡位凸缘之间设置有下衬套，布料器在下卡位凸缘的下端套设有下O型圈，布料器在下O型圈的下端套设有下挡圈，下卡位凸缘和下限位凸缘的外侧套接下外函座，下外函座的下部为卡住下挡圈的下凸环，所述的上外函座和下外函座的外侧套接连接套，连接套与上外函座在上连接凸环位置固定连接，连接套与下外函座在下连接凸环位置固定连接。上O型圈和下O型圈的作用是密封液态物料，连接凸缘和卡位凸缘之间设置衬套是为了加长回转组件连接距离，从而使得布料器在旋转时不容易晃动，旋转更稳定，外函座上的连接座被卡位凸缘卡住，然后连接套将上外函座和下外函座连接在一起并在外圈形成包覆，防止布料器往外脱除，回转组件的作用是将固定的进料管座和可旋转的布料器连接在一起，使得布料器可旋转。

更进一步的方案是，所述的进料管座内设有芯轴，芯轴是一空心管，其上端超出进料管座的上端，芯轴上端固定连接有芯轴固定法兰盘，芯轴下端的外侧固定连接有轴头，轴头在与芯轴连接的端部的内部设有抵接芯轴的内连接台，所述的布料器的下端固定连接有轴套座，轴套座内表面与轴头外表面之间套接有轴套，所述的芯轴内插有清洗管，清洗管为一贯穿芯轴的长管，清洗管的上端里固定连接有清洗法兰盘，清洗管的部上套接有特氟龙管，特氟龙管的外侧面套接于轴头的内侧面，轴头的下端通过螺栓连接有端盖，端盖托接轴套和轴套座，清洗管的下端连接有清洗球头。芯轴的作用是对清洗管形成支撑与导向，清洗管的作用是在非工作状态时对闪蒸罐内部进行清洗，水从清洗法兰盘一端注入并从清洗球头喷洒出。通过端盖将轴头与轴套座固定在一起从而固定芯轴与布料器的位置，同时轴头和轴套座之间设有轴套避免布料器的旋转对芯轴的影响。而芯轴与清洗管之间设置特氟龙管则能是的清洗管在芯轴内自由转动。

更进一步的方案是，所述的闪蒸罐内部设有分隔在进料管座与物料出口之间的多层塔板。塔板的设置增加了物料的停留时间，提高脱除效率，同时放置真空下冲料。

更进一步的方案是，所述的进料管座和真空出口设置于上盖上，所述的上盖和罐体在相互接触的边沿上各水平固定连接有一垫片，垫片之间固定连接，垫片在各自相互远离的一侧固定连接有一焊接法兰，两个焊接法兰之间通过螺栓连接。垫片、上盖、法兰和罐体间通过焊接连接，防止化工污染。

更进一步的方案是，所述的上盖上设有视镜。可通过视镜观察闪蒸罐内部工作状况。

更进一步的方案是，所述的上盖上设有压力表接口。压力表接口上安装压力变送器，通过压力变送器测量闪蒸罐内的真空压力，从而通过调控闪蒸罐内的真空压力来调控脱二噁烷的温度。

本发明所设计的磺化二噁烷脱除设备在现有的真空脱除管技术的基础上设计了闪蒸罐结构，闪蒸罐的上下两端连接循环管道，循环管道上依次连接容积式输送泵、离心式混合泵和混合反应器，离心式混合泵和混合反应器使得该中和反应充分发生，并释放足够的热量加热循环物料，闪蒸罐的上端一侧设有真空出口，真空出口连接抽吸管道，抽吸管道上连接有冷凝器和真空泵，冷凝器将经过抽吸管道的带有二噁烷的饱和蒸汽液化成废水排出，循环物料在进入闪蒸罐之后通过布料器喷洒，所述的布料器为中空结构，布料器在远离进料口的一端向侧面凸伸有喷管，喷管在管壁上设有非竖直向的喷孔，布料器可旋转地连接在进料管座上，这使得布料器在循环物料的推动下可以自动旋转，使得被喷洒出的物料与低压真空接触的时间更久、面积更大，反应更充分、更均匀，增加了二噁烷的脱除效率，且旋转的布料器使得该循环物料在经过布料器时不容易被堵住，输出管道的作用是使得每次经过二噁烷脱除的物料由容积式输送泵连续送至产品储罐。

本发明具有以下特点：

1、利用闪蒸技术，将二噁烷从产品中脱除，降低产品中二噁烷的含量，使产品中二噁烷的含量低于国家标准中规定的指标；

2、利用中和反应放出的热量，通过蒸发水分的原理带出中和反应热，不需要靠外加能源来脱除二噁烷，降低能源消耗；

3、精确设计了主要部件闪蒸罐，布料器自动旋转，布料均匀，降低设备堵塞、真空冲料等风险，系统能够长期稳定运行。

综上所述，本发明解决产品中二噁烷含量高的问题，同时节约了装置的能源，系统稳定运行，对磺化装置生产有一定的安全、经济、环保等价值。

附图说明

图1是实施例1的系统工作示意图；

图2是实施例1中闪蒸罐的结构示意图；

图3是图2中M的局部放大图；

图4是图2中布料器的结构示意图；

图5是图2中回转组件的结构示意图；

图6是图2的俯视图；

图7是实施例1中进料管座的结构示意图；

图8是实施例1中布料管座与芯轴连接示意图；

图9是图8中N的局部放大图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1。

如图1、图2、图4、图6、图7所示，本实施例描述的磺化二噁烷脱除设备，包括闪蒸罐1，所述的闪蒸罐1包括罐体11和上盖12，上盖12的顶部固定连接有进料管座13，进料管座13上设有物料进口131，进料管座13在相反于物料进口131的一侧设有蒸汽进口132，闪蒸罐1的顶部旁侧设有真空出口133，真空出口133上连接有抽吸管道A，抽吸管道A上连接有冷凝器2和真空泵3，在抽吸管道A上冷凝器2设置于真空泵3和闪蒸罐1之间，冷凝器2的排水口上连接有废水管道B，闪蒸罐1的底部设有物料出口134，物料出口134连接有循环管道C，循环管道C在相反于物料出口134的一端连接于物料进口131，循环管道C上按照从物料出口134到物料进口131的顺序依次连接有容积式输送泵4、离心式混合泵5和混合反应器6，循环管道C在容积式输送泵4和离心式混合泵5之间连接有输出管道D，循环管道C在输出管道D和离心式混合泵5之间连接有输入管道E；所述的进料管座13上设有进料口135，进料口135伸入闪蒸罐1内，进料口135的端部连接有可相对于进料口135旋转的布料器14，布料器14与进料口135之间通过回转组件15连接，所述的布料器14为中空结构，布料器14在远离进料口135的一端向侧面凸伸有喷管20，喷管20在管壁上设有非竖直向的喷孔21。所述的喷管20斜向下设置，喷管20的数量为2且对称设置。所述的闪蒸罐1内部设有分隔在进料管座13与物料出口134之间的多层塔板18。所述的上盖12上设有视镜19。所述的上盖12上设有压力表接口K。闪蒸罐顶部布料器底部可以开孔或开槽，孔径或槽宽为2mm-12mm，数量和流量相适应；顶部装有自动旋转接头和膨胀补偿装置；闪蒸罐内部挡板数量为2块-6块，挡板结构为打孔或者开槽结构。布料器可以多几种，闪蒸罐作为基本设备，可以配流体动力式布料器、孔状静态布料器、帘式静态布料器。

如图5所示，所述的回转组件15包括上外函座1357、下外函座157和连接套149，所述的进料口135在与布料器14相接触的一端的外侧面设有外径相同的上连接凸缘1351和上卡位凸缘1352，上连接凸缘1351和上卡位凸缘1352之间设置有上衬套1353，进料口135在上卡位凸缘1352的上方套设有上O型圈1354，进料口135在上O型圈1354的上方套设有上挡圈1355，上卡位凸缘1352和上限位凸缘1356的外侧套接上外函座1357，上外函座1357的上部为卡住上挡圈1355的上连接凸环1358；所述的布料器14在与进料口135相接触的一端外侧面设有高度相同的下连接凸缘141和下卡位凸缘142，下连接凸缘141和下卡位凸缘142之间设置有下衬套143，布料器14在下卡位凸缘142的下端套设有下O型圈144，布料器14在下O型圈144的下端套设有下挡圈145，下卡位凸缘142和下限位凸缘146的外侧套接下外函座147，下外函座147的下部为卡住下挡圈145的下连接凸环148，所述的上外函座1357和下外函座147的外侧套接连接套149，连接套149与上外函座1357在上连接凸环1358位置固定连接，连接套149与下外函座147在下连接凸环148位置固定连接。

如图8、图9所示，所述的进料管座13内设有芯轴16，芯轴16是一空心管，其上端超出进料管座13的上端，芯轴16上端固定连接有芯轴固定法兰盘161，其中所述的芯轴固定法兰盘161为上下叠涉的两个，两个芯轴固定法兰盘161之间设有轴向膨胀节，且下部的芯轴固定法兰盘161与进料管座13的上端部固定。芯轴16下端的外侧固定连接有轴头162，轴头162在与芯轴16连接的端部设有抵接芯轴16的内连接台163，所述的布料器14的下端固定连接有轴套座171，轴套座171内表面与轴头162外表面之间套接有轴套172，所述的芯轴16内插有清洗管17，清洗管17为一贯穿芯轴16的长管，清洗管17的上端里固定连接有清洗法兰盘173，清洗管17的下端部上套接有特氟龙管175，特氟龙管175的外侧面套接于轴头162的内侧面，轴头162的下端通过螺栓连接有端盖176，端盖176托接轴套172和轴套座171，清洗管17的下端连接有清洗球头174。

如图3所示，所述的进料管座13和真空出口133设置于上盖12上，所述的上盖12和罐体11在相互接触的边沿上各水平固定连接有一垫片121，垫片121之间固定连接，垫片121在各自相互远离的一侧固定连接有一焊接法兰122，两个焊接法兰122之间通过螺栓连接。

工作参数：

1、闪蒸罐直径1200-1700mm，高度5m-9m，设计压力为-0.1MPa/0.6MPa，设计温度为120℃；

2、容积式输送泵流量为30-80m3/h，输送压力为0.6MPa，通过变频器可以调节流量；

3、离心式混合泵的流量为30-80m3/h，扬程为0.2MPa，泵转速为1450-2900rpm；

4、混合反应器的直径为150mm-300mm，长度为1m-2m；内部装有金属、陶瓷或者氟塑料等材质的内件。

工作过程：磺化器出来的酸酯、工艺水和液碱从输入管道E输入循环管道C，根据控制可与闪蒸罐1底部的物料出口中出来的循环物料一起被容积式输送泵4输送进入离心式混合泵5混合反应，然后离心式混合泵5中的混合物料继续进入混合反应器6中进一步充分反应，中和反应后的物料在中和反应下被加热呈高温高压并循着循环管道C进入闪蒸罐1，进入闪蒸罐1的物料进入布料器14，具有斜向下设置的喷孔的布料器14在物料的推动下旋转喷洒物料，由于闪蒸罐1被真空泵3抽成低压状态，喷洒出的高温高压的物料在进入闪蒸罐1后部分被闪蒸成饱和蒸气，此时二噁烷也随着饱和蒸汽被脱除循环物料，一方面，被真空泵3吸入抽吸管道A的饱和蒸汽在抽吸管道A中经过冷凝器2，带有二噁烷的饱和蒸汽则被冷凝器2液化成废水从废水管道B中排出，另一方面，进入闪蒸罐1的循环物料向下从物料出口中再次进入循环管道C。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，包括闪蒸罐（1），所述的闪蒸罐（1）包括罐体（11）和上盖（12），上盖（12）的顶部固定连接有进料管座（13），进料管座（13）上设有物料进口（131），进料管座（13）在相反于物料进口（131）的一侧设有蒸汽进口（132），闪蒸罐（1）的顶部旁侧设有真空出口（133），真空出口（133）上连接有抽吸管道A，抽吸管道A上连接有冷凝器（2）和真空泵（3），在抽吸管道A上冷凝器（2）设置于真空泵（3）和闪蒸罐（1）之间，冷凝器（2）的排水口上连接有废水管道B，闪蒸罐（1）的底部设有物料出口（134），物料出口（134）连接有循环管道C，循环管道C在相反于物料出口（134）的一端连接于物料进口（131），循环管道C上按照从物料出口（134）到物料进口（131）的顺序依次连接有容积式输送泵（4）、离心式混合泵（5）和混合反应器（6），循环管道C在容积式输送泵（4）和离心式混合泵（5）之间连接有输出管道D，循环管道C在输出管道D和离心式混合泵（5）之间连接有输入管道E；所述的进料管座（13）上设有进料口（135），进料口（135）伸入闪蒸罐（1）内，进料口（135）的端部连接有可相对于进料口（135）旋转的布料器（14），布料器（14）与进料口（135）之间通过回转组件（15）连接，所述的布料器（14）为中空结构，布料器（14）在远离进料口（135）的一端向侧面凸伸有喷管（20），喷管（20）在管壁上设有非竖直向的喷孔（21）；所述的回转组件（15）包括上外函座（1357）、下外函座（147）和连接套（149），所述的进料管座（13）在与布料器（14）相接触的一端的外侧面设有外径相同的上连接凸缘（1351）和上卡位凸缘（1352），上连接凸缘（1351）和上卡位凸缘（1352）之间设置有上衬套（1353），进料口（135）在上卡位凸缘（1352）的上方套设有上O型圈（1354），进料口（135）在上O型圈（1354）的上方套设有上挡圈（1355），上卡位凸缘（1352）和上连接凸缘（1351）的外侧套接上外函座（1357），上外函座（1357）的上部为卡住上挡圈（1355）的上连接凸环（1358）；所述的布料器（14）在与进料口（135）相接触的一端外侧面设有高度相同的下连接凸缘（141）和下卡位凸缘（142），下连接凸缘（141）和下卡位凸缘（142）之间设置有下衬套（143），布料器（14）在下卡位凸缘（142）的下端套设有下O型圈（144），布料器（14）在下O型圈（144）的下端套设有下挡圈（145），下卡位凸缘（142）和下连接凸缘（141）的外侧套接下外函座（147），下外函座（147）的下部为卡住下挡圈（145）的下连接凸环（148），所述的上外函座（1357）和下外函座（147）的外侧套接连接套（149），连接套（149）与上外函座（1357）在上连接凸环（1358）位置固定连接，连接套（149）与下外函座（147）在下连接凸环（148）位置固定连接。

2.根据权利要求1所述的磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，所述的喷管（20）斜向下设置，喷管（20）的数量为2且对称设置。

3.根据权利要求2所述的磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，所述的进料管座（13）内设有芯轴（16），芯轴（16）是一空心管，其上端超出进料管座（13）的上端固定连接有芯轴固定法兰盘（161），芯轴（16）下端的外侧固定连接有轴头（162），轴头（162）在与芯轴（16）连接的端部设有抵接芯轴（16）的内连接台（163），所述的布料器（14）的下端固定连接有轴套座（171），轴套座（171）内表面与轴头（162）外表面之间套接有轴套（172），所述的芯轴（16）内插有清洗管（17），清洗管（17）为一贯穿芯轴（16）的长管，清洗管（17）的上端固定连接有清洗法兰盘（173），清洗管（17）的下端部上套接有特氟龙管（175），特氟龙管（175）的外侧面套接于轴头（162）的内侧面，轴头（162）的下端通过螺栓连接有端盖（176），端盖（176）托接轴套（172）和轴套座（171），清洗管（17）的下端连接有清洗球头（174）。

4.根据权利要求3所述的磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，所述的闪蒸罐（1）内部设有分隔在进料管座（13）与物料出口（134）之间的多层塔板（18）。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，所述的进料管座（13）和真空出口（133）设置于上盖（12）上，所述的上盖（12）和罐体（11）在相互接触的边沿上各水平固定连接有一垫片（121），垫片（121）之间固定连接，垫片（121）在各自相互远离的一侧固定连接有一焊接法兰（122），两个焊接法兰（122）之间通过螺栓连接。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，所述的上盖（12）上设有视镜口（19）。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的磺化二噁烷脱除设备，其特征在于，所述的上盖（12）上设有压力表接口K。