一種有機物噴射式磺化反應工藝的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種有機物噴射式磺化反應工藝。
【背景技術】
[0002]表面活性劑工業是精細化學工業的重要組成之一，近年來在國內外發展極快，磺化反應是生產陰離子表面活性劑最重要的技術。工業上常用發煙硫酸、氯磺酸、三氧化硫氣體作磺化劑，生產烷基苯磺酸鹽(LAS)、脂肪醇/醇醚硫酸鹽(AS/AES)、α -烯烴磺酸鹽(A0S)、脂肪酸甲酯磺酸鹽(MES)等陰離子表面活性劑。其中前兩種磺化工藝因環境污染嚴重、廢酸無法處理、產品質量差而逐漸被淘汰。
[0003]目前，用于磺化液態有機物的磺化劑有濃硫酸、發煙硫酸及三氧化硫等。用濃硫酸或發煙硫酸磺化時，由于反應時生成水不利于磺化反應的進行，為此硫酸往往是過量的，磺化后余酸量較大，造成污染，而用三氧化硫為磺化劑則可避免上述缺點，但目前其工藝方法，僅限于大分子量有機物的磺化，對于小分子量有機物尤其是受熱敏感有機物的磺化，在實施上有一定的難度。目前常用的磺化反應器有釜式、降膜式等。釜式磺化反應器相間接觸面積小，傳遞效果差，生產效率低；降膜式磺化反應器結構復雜，操作條件苛刻，特別是用于某些快速強放熱反應時，仍難避免局部過熱，降低反應的選擇性。
[0004]國內外用三氧化硫氣體作磺化劑生產陰離子表面活性劑的主要設備為膜式磺化反應器。意大利Ballestra、美國Chemithon、意大利Mazzon1、日本L1n等公司均有相關的發明專利。膜式磺化反應器的型式類似于管殼換熱器，液態有機物經縫隙(或用其它方式)在反應管內壁自上而下形成薄膜，三氧化硫氣體亦自上而下從反應管內通過，二者發生劇烈反應，反應熱由殼程的冷卻水移去。這類磺化器存在以下缺點:(1)結構復雜，設備加工、制造精度及安裝精度要求較高，投資費用大；(2)操作彈性小，工藝條件要求嚴格，不適合經常開停車的情況；(3)不適合含蠟質、不易成膜、易焦化、受熱敏感等有機物的磺化。例如:用膜式磺化器磺化重烷基苯(烷基苯生產過程的副產物)時，膜式磺化器上部易結焦，生產周期短，必須經常停車清洗。
[0005]用噴射式磺化反應器制備陰離子表面活性劑的發明專利主要有美國Chemithon公司(US 4113438,1978)和天津大學(CN 96107060,1996) 0前者是將有機物和S03氣體同時送入文丘里喉管進行強制混合，后者是以高速液相作工作介質的液氣類噴射環流反應器。二者不足之處在于:必須對磺化產物進行多次循環才能達到提高轉化率的目的。而磺化產物(尤其是碳鏈較長時)的粘度遠高于原料，在高轉化率時粘度急劇增大，不僅不利于循環、噴射，且易引發過磺化、氧化等副反應，影響產品質量。
[0006]CN85109591A的專利文獻中，敘述了一種用于苯磺化的噴射環流反應器，苯的蒸氣以高速噴入反應器并被器內的硫酸液體所磺化，其噴嘴為單層管，僅用來噴射苯蒸氣，噴射速度高，導流筒上方須設擋板，該發明主要解決濃硫酸和苯反應的設備問題。
[0007]US3935237的專利文獻中，介紹一種用氣相三氧化硫磺化液態甲苯的方法，是將三氧化硫分段通入多級釜式攪拌反應器磺化液態甲苯，但其工藝過程復雜，給實施帶來一定的難度。
[0008]本發明的目的是提供一種用氣相三氧化硫磺化液態有機物的方法及其設備。該方法工藝簡單、無污染，易于推廣實施。該設備可使兩相反應物間的接觸面積大，且在集中放熱區停留時間短，反應效果好，三氧化硫吸收率高。

【發明內容】

[0009]本發明的目的在于提出一種有機物噴射式磺化反應工藝。
[0010]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0011]—種有機物噴射式磺化反應工藝，包括如下步驟:
[0012]液態有機物通過霧化噴嘴由磺化反應器上部噴入；進入一個位于反應器內的填料層，液態有機物包括有苯、碳原子數量c7?c 1S的烷基苯、cs?c2。的脂肪醇醚、或cs?c3。的α -烯烴d#S03/空氣混合成混合氣體并經過濾后，混合氣體進入S03氣體噴射式磺化反應器的氣體噴嘴，有磺化反應器的下部向上噴入反應器中間設置的導流筒，所述混合氣體上升進入所述的填料層；有機物與303的摩爾比控制在0.2-1.0:1之間；進氣體噴嘴時S03/空氣混合氣速在100m/s?200m/s范圍內，反應器中的溫度由加熱器控制，范圍為90-95°C ；所述液態有機物的噴出速度為10?40m/s ;所述的三氧化硫氣體噴射式磺化反應器，包括噴嘴、反應器釜體、填料層、氣體噴嘴、有機液體霧化噴嘴、和加熱器；有機液體霧化噴嘴固定于反應器釜體頂端，填料層位于反應器釜體的中，有機液體霧化噴嘴下方；所述填料層為多孔玻璃珠填料床；導流筒位于填料層下方，與釜體同軸，其直徑為釜體直徑的0.5-0.8倍；混合氣體噴嘴正對導流筒的底部；加熱器位于釜體外部，包裹填料層的位置；在磺化反應過程中，有機液體向下流通在填料層與向上的混合氣體充分混合反應；反應后的流體向下流動，有反應釜的邊緣流道釜底；當有機液體的磺化程度不夠時，釜底的混合液體有栗再次返回到有機霧化噴嘴中循環參與反應，直到到達磺化率，由反應器釜體下端有產物出口取出。
[0013]本發明對現有技術中磺化設備進行了改進，使用了霧化噴射的方式引入反應物，為了創造更大的反應表面，提高液體與氣體的接觸面，使用了填料層，提高的了反應效率。
[0014]對于反應溫度的控制使用了外部的加熱器，提高了控制溫度的準確性；磺化反應主要在填料層中發生，因此集中對該位置進行加熱。
[0015]反應釜中的導流筒，引導氣體進入填料層，導流筒的外側空間是反應液體的下落通道，這樣安排是氣體的速度不受影響，有利于提高填料層中的反應效率。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]有機物噴射式磺化反應器，包括噴嘴、反應器釜體、填料層、氣體噴嘴、有機液體霧化噴嘴、和加熱器；有機液體霧化噴嘴固定于反應器釜體頂端，填料層位于反應器釜體的中，有機液體霧化噴嘴下方；所述填料層為多孔玻璃珠填料床；導流筒位于填料層下方，與釜體同軸，其直徑為釜體直徑的0.5倍；混合氣體噴嘴正對導流筒的底部；加熱器位于釜體外