本發(fā)明涉及一種高粘度化合物或者低蒸汽壓化合物的快速磺化中和反應(yīng)的工藝及設(shè)備。

技術(shù)背景

磺化技術(shù)在化工領(lǐng)域有著很重要的地位，是合成多種有機(jī)產(chǎn)品的重要步驟。目前比較成熟且被工業(yè)化的磺化反應(yīng)器主要是釜式和膜式磺化器。專利cn101367751a公開了采用反應(yīng)釜進(jìn)行硫酸磺化的工藝，在反應(yīng)釜內(nèi)先加入熔融的精萘，再按比例加入一定量105%的硫酸，一定溫度下磺化一定時(shí)間，得到酸度為24-27%的磺化物。釜式磺化器雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但該類反應(yīng)器效率低、返混嚴(yán)重、副反應(yīng)多，設(shè)備體積大，制備費(fèi)用、能耗高。降膜式磺化反應(yīng)器近年來發(fā)展很快，專利cn1472344a公開了采用so3氣相膜式磺化法對(duì)天然油脂進(jìn)行了磺化，得到乳化性能好、耐電解質(zhì)性能好，氣味得到很大改善的皮革加脂劑。但該裝置冷卻能力有限，易出現(xiàn)局部過熱，當(dāng)應(yīng)用于較高粘度的餾分油的磺化時(shí)易出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，若使用溶劑（或者對(duì)低蒸汽壓原料進(jìn)行磺化），在大氣量和氣速條件下又會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的脫揮現(xiàn)象，使溶劑或低蒸汽壓原料大量揮發(fā)，帶來尾氣處理和原料、溶劑回收等新的問題。同時(shí)，傳統(tǒng)工藝從磺化后到中和需要經(jīng)過氣液分離器、老化器、中間泵和連接管路，對(duì)于較高粘度的磺化物易堵塞或結(jié)垢在管道和設(shè)備內(nèi)，導(dǎo)致生產(chǎn)終止，而且高粘度的磺化物難以攪拌，采用傳統(tǒng)的中和反應(yīng)器會(huì)導(dǎo)致中和不充分，中和時(shí)間長(zhǎng)，最終會(huì)影響產(chǎn)品的有效物含量。

超重力反應(yīng)器是提高快速反應(yīng)過程微觀混合效果，增強(qiáng)相間質(zhì)量傳遞、迅速移熱的很好反應(yīng)器。采用超重力磺化器對(duì)原料進(jìn)行磺化后，將磺化物快速與堿液中和可防止高粘度的磺化物對(duì)管道、設(shè)備形成的阻塞，從而解決傳統(tǒng)工藝的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)效率高、投資小、能耗低、產(chǎn)品有效物含量高、色澤良好的一種快速磺化中和的工藝及裝置。

本發(fā)明的工藝步驟如下：

（1）在5kg/h-500kg/h的流速下，將有機(jī)物加入超重力磺化反應(yīng)器中，按so3體積比為3-20%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至40-50℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1-1.5：1，將混合氣通入超重力磺化反應(yīng)器中，在5-130℃下進(jìn)行磺化反應(yīng)，磺化反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量通過超重力反應(yīng)器的循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移；

（2）步驟(1)得到的磺化產(chǎn)物直接進(jìn)入紊流中和器，工藝水和堿水分別從工藝水進(jìn)口、堿水進(jìn)口進(jìn)入紊流中和器，系統(tǒng)的壓力維持在0.2-0.6mpa，在5-80℃下中和至混合物的ph為8-11，中和過程產(chǎn)生的熱量通過紊流中和器的循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，所得混合物進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器的下部出料口排出。

如上所述步驟（1）的有機(jī)物為：高粘度有機(jī)物或者磺化后的磺酸為高粘度化合物的原料如重烷基苯、石油餾分油、烷基二苯醚、菜籽油、豆油、萘、苯基萘、2-氯萘、2-溴萘；低蒸汽壓原料如己醇、辛醇、異己醇、異辛醇、己醇聚氧乙烯醚、辛醇聚氧乙烯醚、異己醇聚氧乙烯醚和異辛醇聚氧乙烯醚。

如上所述步驟（2）中的紊流中和器的結(jié)構(gòu)見圖1中的“4-紊流中和器”，該紊流中和器可以實(shí)現(xiàn)在無外界動(dòng)力，僅在體系內(nèi)部壓力作用下，讓流體在紊流中和器中流動(dòng)沖擊各種類型板原件，增加流體運(yùn)動(dòng)的速度梯度，形成湍流，從而實(shí)現(xiàn)物料之間的快速、充分中和反應(yīng)。

如上所述步驟（2）中的堿水所用的堿為：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、單乙醇胺、二乙醇胺。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，設(shè)計(jì)了本發(fā)明的裝置，它包括超重力磺化反應(yīng)器、原料儲(chǔ)罐、紊流中和器、氣液分離器，其特征在于超重力磺化反應(yīng)器的原料進(jìn)口通過原料進(jìn)料泵與原料儲(chǔ)罐連接，超重力磺化反應(yīng)器的底端出口通過連接管與紊流中和器的進(jìn)口連接，在連接管上有工藝水進(jìn)口，紊流中和器的上部有堿水進(jìn)口，紊流中和器的底端出口與氣液分離器連接，氣液分離器底部產(chǎn)品出口與出料泵連接，氣液分離器上部有排氣口，在超重力磺化反應(yīng)器和紊流中和器分別有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明采用氣體三氧化硫作為磺化劑、超重力磺化反應(yīng)器和紊流中和器進(jìn)行磺化、中和的快速反應(yīng)方式，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，對(duì)環(huán)境幾乎無污染，投資和運(yùn)行成本低。采用超重力磺化反應(yīng)器能使相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)反應(yīng)器提高1-3個(gè)數(shù)量級(jí)，使得反應(yīng)效率提高、防止反應(yīng)器內(nèi)局部過磺化和有機(jī)物脫揮等現(xiàn)象，能夠得到活性物含量高、色澤好的磺化產(chǎn)品；對(duì)磺化后的產(chǎn)物迅速在紊流中和器內(nèi)進(jìn)行充分的中和反應(yīng)，使其快速形成易于流動(dòng)的中和物，避免了磺化物在輸送過程中造成的管道和泵的堵塞，能夠得到活性物含量在30-70wt%的產(chǎn)品。

該方法特別適合高粘度化合物或者低蒸汽壓化合物的快速磺化、中和反應(yīng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。

如圖所示，1是超重力磺化反應(yīng)器、2是原料進(jìn)料泵、3是原料儲(chǔ)罐、4是紊流中和器、5是氣液分離器、6是出料泵，7是連接管，8是工藝水進(jìn)口，9是堿水進(jìn)口，10是產(chǎn)品出口，11是冷卻水進(jìn)口，12是冷卻水出口，13是排氣口。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明的裝置，它包括超重力磺化反應(yīng)器1、原料儲(chǔ)罐3、紊流中和器4、氣液分離器5，其特征在于超重力磺化反應(yīng)器1的原料進(jìn)口通過原料進(jìn)料泵2與原料儲(chǔ)罐3連接，超重力磺化反應(yīng)器1的底端出口通過連接管7與紊流中和器4的進(jìn)口連接，在連接管7上有工藝水進(jìn)口8，紊流中和器4的上部有堿水進(jìn)口9，紊流中和器4的底端出口與氣液分離器5連接，氣液分離器5底部產(chǎn)品出口10與出料泵6連接，氣液分離器5上部有排氣口13，在超重力磺化反應(yīng)器1和紊流中和器4分別有冷卻水進(jìn)口11和冷卻水出口12。

通過計(jì)量泵2控制5kg/h的流速下，將重烷基苯從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為8%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至50℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1.15：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.2mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與重烷基苯快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為50℃?；腔蟮漠a(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和氫氧化鉀堿水分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在45℃時(shí)中和至混合物的ph為10，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移?；钚晕锖客ㄟ^控制工藝水的進(jìn)量控制在50%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為48.1wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為5.4wt%，色澤按照gb/t8447-2008進(jìn)行測(cè)定其klett值為13。

實(shí)施例2

通過計(jì)量泵控制20kg/h的流速下，將菜籽油從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為10%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至45℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1.2：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.3mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與菜籽油快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為80℃?；腔蟮漠a(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和氫氧化鈉堿水分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在50℃時(shí)中和至混合物的ph為8，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移?；钚晕锖客ㄟ^控制工藝水的進(jìn)量控制在30%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為30.3wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為1.1wt%，色澤按照gb/t8447-2008進(jìn)行測(cè)定其klett值為15。

實(shí)施例3

通過計(jì)量泵控制50kg/h的流速下，將苯基萘從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為20%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至50℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1.5：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.6mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與苯基萘快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為130℃。磺化后的產(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和氫氧化鉀堿水分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在80℃時(shí)中和至混合物的ph為9，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移?；钚晕锖客ㄟ^控制工藝水的進(jìn)量控制在30%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為31.3wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為1.6wt%，色澤按照gb/t8447-2008進(jìn)行測(cè)定其klett值為14。

實(shí)施例4

通過計(jì)量泵控制100kg/h的流速下，將己醇從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為4%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至40℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1.02：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.2mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與己醇快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為20℃?；腔蟮漠a(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和氨水分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在30℃時(shí)中和至混合物的ph為10，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移?；钚晕锖客ㄟ^控制工藝水的進(jìn)量控制在30%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為30.8wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為0.5wt%，色澤按照gb/t8447-2008進(jìn)行測(cè)定其klett值為10。

實(shí)施例5

通過計(jì)量泵控制200kg/h的流速下，將辛醇聚氧乙烯醚從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為5%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至40℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1.05：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.3mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與辛醇聚氧乙烯醚快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為25℃?；腔蟮漠a(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和氫氧化鈉堿水分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在25℃時(shí)中和至混合物的ph為11，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移。活性物含量通過控制工藝水的進(jìn)量控制在70%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為68.9wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為1.8wt%，色澤按照gb/t3143進(jìn)行測(cè)定其hazen值為9。

實(shí)施例6

通過計(jì)量泵控制500kg/h的流速下，將異辛醇從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為3%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至40℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.2mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與異辛醇快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為5℃?；腔蟮漠a(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和單乙醇胺水溶液分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在5℃時(shí)中和至混合物的ph為10，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移?；钚晕锖客ㄟ^控制工藝水的進(jìn)量控制在30%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為30.6wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為0.7wt%，色澤按照gb/t8447-2008進(jìn)行測(cè)定其klett值為8。

實(shí)施例7

通過計(jì)量泵控制500kg/h的流速下，將異己醇聚氧乙烯醚從原料儲(chǔ)罐3通過原料泵2泵入超重力磺化反應(yīng)器1中，按so3體積比為3.5%，將氣體so3與露點(diǎn)低于-50℃干燥空氣混合，并冷卻至40℃形成混合氣，按so3與有機(jī)原料的氣液比為1.05：1，將混合氣連續(xù)通入超重力磺化反應(yīng)器1中，反應(yīng)體系的壓力為0.2mpa，進(jìn)入超重力磺化反應(yīng)器的so3與異辛醇快速反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移，控制磺化反應(yīng)的溫度為25℃?；腔蟮漠a(chǎn)品直接進(jìn)入紊流中和器4，工藝水和二乙醇胺水溶液分別從工藝水進(jìn)口8、堿水進(jìn)口9進(jìn)入紊流中和器4，實(shí)現(xiàn)瞬間動(dòng)態(tài)中和，在20℃時(shí)中和至混合物的ph為10，中和過程釋放的熱量通過循環(huán)冷卻水進(jìn)行轉(zhuǎn)移。活性物含量通過控制工藝水的進(jìn)量控制在70%。所得混合物進(jìn)入氣液分離器5進(jìn)行氣液分離，氣體從氣液分離器5上部的排氣口排出，液體產(chǎn)品從氣液分離器5的下部出料口排出。所得產(chǎn)品的活性物含量按照gb/t5173-1995進(jìn)行測(cè)定其值為71.6wt%，未磺化油的含量按照gb/t11989-1989進(jìn)行測(cè)定其值為1.6wt%，色澤按照gb/t3143進(jìn)行測(cè)定其hazen值為9。