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摘 要：三氧化硫磺化具有反应速度快，产生三废少，经济上合理的特点。而且SO3磺化得到的磺酸产品更好，现被广泛采用。工艺主要过程分为空气干燥，三氧化硫发生，烷基苯磺化及尾气处理四个主要工序。
关键词：三氧化硫磺化 设备 发展 现状
一、内容及研究意义
三氧化硫磺化具有反应速度快，产生三废少，经济上合理的特点。而且SO3磺化得到的磺酸产品更好，现被广泛采用。工艺主要过程分为空气干燥，三氧化硫发生，烷基苯磺化及尾气处理四个主要工序。严格控制稳定的磺化反应条件可得到高质量的磺酸产品，因此采用质量流量计进行原料计量，计算机系统集中控制和调节温度，压力等参数，从而使工艺更加完善。磺化操作的整个过程可以是间歇的，也可以是完全连续的。为了获得优质产品，操作时必须严格控制下列主要因素[3]：（1）被磺化原料—烷基苯的质量；（2）磺化剂的规格；（3）配料比的选定；（4）加入磺化剂的方式和加料速度；（5）搅拌深度；；（6）反应温度；（7）反应热导出的条件；（8）磺化物料的保温搅拌条件；（9）设备材料的选择；（10）磺酸中和的工艺条件。本设计采用多管膜式三氧化硫磺化器进行烷基苯的磺化，其工艺流程合理，设备结构简单，能耗低，产品质量好。
二、SO3磺化合成烷基苯磺酸的研究现状和发展趋势
气相三氧化硫磺化法合成十二烷基苯磺酸采用燃硫法生产气体SO3，成本低，目前工业上应用最多。目前研究的主要方向是磺化反应器的开发和工艺条件的优化[4]。磺化反应器是SO3磺化装置中的核心设备，其综合技术质量（如结构、选材、制造和组装等）对磺化产品质量、设备使用寿命有很大影响。SO3磺化装置的核心设备—磺化反应器有多种型式：如罐组式SO3连续磺化反应器、降膜式磺化反应器和喷射式磺化反应器等。到目前为止，降膜式气体SO3磺化反应器使用最为普遍。降膜式磺化反应器的形式又分为两大类，即双膜式和多管膜式磺化器。不管是双膜式或是多管式的磺化反应器，其基本原理都是一样的，只是各自采用不同的放大途径[5]。因此，它们就有一个共同的重要的设计参数，即周边进料速率。一般说来，当反应段比较高或是反应器尾部设有急冷循环装置时，可达到较大值。当周边进料速率确定时，设备能力仅与反应管的润湿周边（即反应管的周边长度之和）成比例关系。反应器的高度和环隙（对双膜式）或管径（对多管式）应保持不变，这也是设计放大时的准则。但是多管膜式磺化反应器和双膜式磺化反应器相比较，具有以下特点[6]：1）多管膜式磺化器类似于直立的列管换热器，冷却面积较大，磺化器本身即可除去反应热，不需要加后冷却器或急冷循环装置。2）多管膜式磺化反应器的金属耗量较少，制造难度不大，制造成本较低；双膜反应器加工困难、金属切削量大且制造費用高。3）多管膜式磺化反应器结构简单，各反应管之间的进料分配通过垫片很容易调节均匀，使单管进料量的相对误差在±2%以下。双膜磺化器结构复杂，有机原料以多孔分配或缝隙形式进料，多孔材料的选择、加工和缝隙的加工质量直接影响到有机物料在内外，膜即圆周各部位的均匀分配，安装调试也较困难。4）多管膜式磺化反应器产品切换容易，适合生产各种类型的表面活性剂；双膜磺化反应器产品切换困难。5）多管膜式磺化反应器的操作弹性较大，一般为70%～130%。双膜磺化反应器的操作弹性受内外膜的成膜状态、组装水平及安装调节精度的影响，其范围较小。6）多管膜式磺化反应器的单元管更换容易，双膜反应器的分配器更换困难。7）生产过程中，多管膜式磺化反应器需定期校准流量，双膜反应器不需流量校准。
气态三氧化硫作为磺化剂，其优点是：不生成水，三氧化硫的用量可以接近理论用量，反应快，“三废”少，无废酸产生，对设备也不腐蚀，有利于环境保护，工艺先进，技术水平高，因此在工业上已被推广应用，成为国际上一致公认的先进磺化工艺[7]。但是，三氧化硫过于活泼，反应激烈，瞬间放热量大，易发生局部过热和多磺化、氧化和焦化等现象，必须在设备和工艺上采取相映的措施，及时移走反应热。气态三氧化硫作为磺化剂磺化时易生成砜类副产物，因此常常要用空气或溶剂稀释后使用，技术难度较大。前联邦德国专利曾主张用惰性气体稀释的SO3作磺化剂[8]。三氧化硫与空气混合物是一种温和的磺化剂。它可以由干燥空气通入发烟硫酸制得。但是在大规模生产时是将硫磺和干燥空气在炉中燃烧，先得到含SO33%～7%体积分数的混合物，然后将它降温到420～440℃，再经过V2O5的固体催化剂，而得到含SO3 4%～8%体积分数的混合气体。所用硫磺是由天然气法制得的质量纯度99.9%的工业硫磺。所用干燥空气是由环境空气先冷却至0～2℃脱去大部分水，再经硅胶干燥而得，露点达-60℃，含H2O<0.001g/cm3。
与此同时，SO3气体磺化烷基苯工艺在工业磺化领域的应用仍处于探索阶段，目前存在的最大问题是直接用现有的膜式磺化器较难磺化高黏度，易结焦的原料，因此，应加强对反应器传质传热机理的研究，从而指导SO3磺化反应器及工艺参数的改进。
参考文献：
[1] 王大全. 精细化工生产流程图解[M].化学工业出版社，1996
[2] 张遵，王旭峰，韩琳，王新德. 磺化反应工艺研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2007，5（1）：38～42
[3] 秦永庚. 十二烷基苯磺化的反应机理及其工艺进展[J].化学世界，1963，（11）：
487～490
[4] 宋相丹，刘有智，姜秀平，杜彩丽. 磺化剂及磺化工艺技术研究进展[J].当代化工，2010，39（1）：83～88
关键词：三氧化硫磺化 设备 发展 现状
一、内容及研究意义
三氧化硫磺化具有反应速度快，产生三废少，经济上合理的特点。而且SO3磺化得到的磺酸产品更好，现被广泛采用。工艺主要过程分为空气干燥，三氧化硫发生，烷基苯磺化及尾气处理四个主要工序。严格控制稳定的磺化反应条件可得到高质量的磺酸产品，因此采用质量流量计进行原料计量，计算机系统集中控制和调节温度，压力等参数，从而使工艺更加完善。磺化操作的整个过程可以是间歇的，也可以是完全连续的。为了获得优质产品，操作时必须严格控制下列主要因素[3]：（1）被磺化原料—烷基苯的质量；（2）磺化剂的规格；（3）配料比的选定；（4）加入磺化剂的方式和加料速度；（5）搅拌深度；；（6）反应温度；（7）反应热导出的条件；（8）磺化物料的保温搅拌条件；（9）设备材料的选择；（10）磺酸中和的工艺条件。本设计采用多管膜式三氧化硫磺化器进行烷基苯的磺化，其工艺流程合理，设备结构简单，能耗低，产品质量好。
二、SO3磺化合成烷基苯磺酸的研究现状和发展趋势
气相三氧化硫磺化法合成十二烷基苯磺酸采用燃硫法生产气体SO3，成本低，目前工业上应用最多。目前研究的主要方向是磺化反应器的开发和工艺条件的优化[4]。磺化反应器是SO3磺化装置中的核心设备，其综合技术质量（如结构、选材、制造和组装等）对磺化产品质量、设备使用寿命有很大影响。SO3磺化装置的核心设备—磺化反应器有多种型式：如罐组式SO3连续磺化反应器、降膜式磺化反应器和喷射式磺化反应器等。到目前为止，降膜式气体SO3磺化反应器使用最为普遍。降膜式磺化反应器的形式又分为两大类，即双膜式和多管膜式磺化器。不管是双膜式或是多管式的磺化反应器，其基本原理都是一样的，只是各自采用不同的放大途径[5]。因此，它们就有一个共同的重要的设计参数，即周边进料速率。一般说来，当反应段比较高或是反应器尾部设有急冷循环装置时，可达到较大值。当周边进料速率确定时，设备能力仅与反应管的润湿周边（即反应管的周边长度之和）成比例关系。反应器的高度和环隙（对双膜式）或管径（对多管式）应保持不变，这也是设计放大时的准则。但是多管膜式磺化反应器和双膜式磺化反应器相比较，具有以下特点[6]：1）多管膜式磺化器类似于直立的列管换热器，冷却面积较大，磺化器本身即可除去反应热，不需要加后冷却器或急冷循环装置。2）多管膜式磺化反应器的金属耗量较少，制造难度不大，制造成本较低；双膜反应器加工困难、金属切削量大且制造費用高。3）多管膜式磺化反应器结构简单，各反应管之间的进料分配通过垫片很容易调节均匀，使单管进料量的相对误差在±2%以下。双膜磺化器结构复杂，有机原料以多孔分配或缝隙形式进料，多孔材料的选择、加工和缝隙的加工质量直接影响到有机物料在内外，膜即圆周各部位的均匀分配，安装调试也较困难。4）多管膜式磺化反应器产品切换容易，适合生产各种类型的表面活性剂；双膜磺化反应器产品切换困难。5）多管膜式磺化反应器的操作弹性较大，一般为70%～130%。双膜磺化反应器的操作弹性受内外膜的成膜状态、组装水平及安装调节精度的影响，其范围较小。6）多管膜式磺化反应器的单元管更换容易，双膜反应器的分配器更换困难。7）生产过程中，多管膜式磺化反应器需定期校准流量，双膜反应器不需流量校准。
气态三氧化硫作为磺化剂，其优点是：不生成水，三氧化硫的用量可以接近理论用量，反应快，“三废”少，无废酸产生，对设备也不腐蚀，有利于环境保护，工艺先进，技术水平高，因此在工业上已被推广应用，成为国际上一致公认的先进磺化工艺[7]。但是，三氧化硫过于活泼，反应激烈，瞬间放热量大，易发生局部过热和多磺化、氧化和焦化等现象，必须在设备和工艺上采取相映的措施，及时移走反应热。气态三氧化硫作为磺化剂磺化时易生成砜类副产物，因此常常要用空气或溶剂稀释后使用，技术难度较大。前联邦德国专利曾主张用惰性气体稀释的SO3作磺化剂[8]。三氧化硫与空气混合物是一种温和的磺化剂。它可以由干燥空气通入发烟硫酸制得。但是在大规模生产时是将硫磺和干燥空气在炉中燃烧，先得到含SO33%～7%体积分数的混合物，然后将它降温到420～440℃，再经过V2O5的固体催化剂，而得到含SO3 4%～8%体积分数的混合气体。所用硫磺是由天然气法制得的质量纯度99.9%的工业硫磺。所用干燥空气是由环境空气先冷却至0～2℃脱去大部分水，再经硅胶干燥而得，露点达-60℃，含H2O<0.001g/cm3。
与此同时，SO3气体磺化烷基苯工艺在工业磺化领域的应用仍处于探索阶段，目前存在的最大问题是直接用现有的膜式磺化器较难磺化高黏度，易结焦的原料，因此，应加强对反应器传质传热机理的研究，从而指导SO3磺化反应器及工艺参数的改进。
参考文献：
[1] 王大全. 精细化工生产流程图解[M].化学工业出版社，1996
[2] 张遵，王旭峰，韩琳，王新德. 磺化反应工艺研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2007，5（1）：38～42
[3] 秦永庚. 十二烷基苯磺化的反应机理及其工艺进展[J].化学世界，1963，（11）：
487～490
[4] 宋相丹，刘有智，姜秀平，杜彩丽. 磺化剂及磺化工艺技术研究进展[J].当代化工，2010，39（1）：83～88