表面活性劑生產(chǎn)工藝設(shè)備.ppt

1、第五節(jié) 表面活性劑典型工藝及設(shè)備,一、烷基磺酸鹽Sa生產(chǎn)工藝-SAS 1磺氯化法 RH+SO2+C12 RSO2C1+HCl RSO2C1+2NaOH RSO3Na + H2O + NaCl,烷基磺酰氯,烷基磺酰氯,原油處理 磺氯化反應(yīng) 脫氣 皂化 脫鹽脫油 活性物調(diào)整,磺氯化法包括：,(1)原油處理： 正構(gòu)烷烴98%，碳數(shù)以C13C17為宜，芳烴含量0.06%，碘值5g/100g，水分0.03%。 對于氯氣和SO2氣體也有一定的要求，氣體中的氧含量0.2%，因?yàn)橥榛难趸磻?yīng)速率比氯化速率快100倍以上，所以反應(yīng)過程中需要避免空氣漏入。,(2)磺氯化反應(yīng)：,紫外燈引發(fā)反應(yīng)，SO2和C12按1

2、.1l在氣體混合器內(nèi)混合，通入反應(yīng)器。 該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，除反應(yīng)熱外，紫外燈管也會(huì)放出一定的熱量。為除去反應(yīng)熱可采用內(nèi)冷卻方式，也可以采用外冷卻方式。,內(nèi)冷卻是在反應(yīng)器內(nèi)裝冷卻管，這種方法冷卻效果好，反應(yīng)溫度較穩(wěn)定，但反應(yīng)液攪動(dòng)情況差。,外冷卻方式是采用循環(huán)泵和外冷卻器，將一部分物料冷卻后循環(huán)。這種方式物料循環(huán)好，反應(yīng)液充分混合，設(shè)備維修也方便，缺點(diǎn)是反應(yīng)在冷卻前后溫差較大，冷卻過程中物料不受紫外光照，對反應(yīng)不利。,反應(yīng)溫度控制在302為宜，低于15時(shí)反應(yīng)速率變慢，溫度高時(shí)SO2和C12在重油中的溶解度降低，于反應(yīng)不利。反應(yīng)生成的氯化氫氣體進(jìn)入鹽酸吸收裝置，反應(yīng)混合物進(jìn)入脫氣器。,產(chǎn)物中溶

3、解一部分HCl，未反應(yīng)的C12和SO2，利用壓縮空氣，將這些氣體吹脫，至反應(yīng)混合物中的游離酸含量0.1%之后，進(jìn)入皂化釜。整個(gè)皂化過程保持微堿性，中和溫度保持在98100，游離堿的含量為0.30.5%?；酋Ｂ犬a(chǎn)物不同，皂化所用的堿的濃度也不一樣。,(3)脫氣和皂化：,30%NaOH,16.5%NaOH,10%NaOH,磺氯化產(chǎn)品的組成,(4)脫油脫鹽：,未反應(yīng)的蠟油，HCl、Cl2、SO2、無機(jī)鹽,磺氯化法制取烷基磺酸鈉的工藝流程圖 1-反應(yīng)器；2-脫氣塔；3-氣體吸收塔；4-中間貯罐；5-皂化器； 6-分離器；7-分離器；8-蒸發(fā)器；9-磺酸鹽分離器；10-油水分離器,經(jīng)處理的原料蠟進(jìn)入反應(yīng)

4、器1，在紫外線照射下，由底部引入氯氣和二氧化硫。反應(yīng)后的物料部分經(jīng)冷卻后返回反應(yīng)器，使反應(yīng)溫度保持在30，其它部分磺氯化物進(jìn)入脫氣塔2，脫氣后的磺氯化物送入中間貯罐4，再在皂化器5中與氫氧化鈉反應(yīng)，然后在分離器6中分開殘留的石蠟，下層進(jìn)入分離器7，在此脫鹽后，進(jìn)入蒸發(fā)器8。然后在磺酸鹽分離器9中分出磺酸鹽。蒸出的部分在分離器l0中分離石蠟和水。由1和2放出的氯化氫氣體進(jìn)入氣體吸收塔3用水吸收。,皂化過程中，反應(yīng)液應(yīng)始終保持微堿性，游離堿含量為0.30.5%，反應(yīng)溫度保持在98100，不能忽高忽低。如果反應(yīng)液呈酸性或反應(yīng)溫度過高，會(huì)造成溢鍋事故。液堿的加入要均勻，反應(yīng)液的攪動(dòng)要充分，這樣可防止中

5、和后泛酸。皂化所用堿液的濃度不同，磺氯化產(chǎn)物也不一樣。M-80，M-50和M-30產(chǎn)物皂化時(shí)分別采用30%、16.5%和10%氫氧化鈉的堿液?；锹然a(chǎn)物皂化后得到的活性物溶液中含有未反應(yīng)的烴也稱重蠟油，需回收利用。,RH + SO2 + O2 RSO3H,2.磺氧化法,1. 一般的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備,二、表面活性劑生產(chǎn)的主要設(shè)備,(1)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的分類 按照操作方法：間歇法、連續(xù)法和半連續(xù)法。,按照反應(yīng)物的混合狀態(tài)：完全混合反應(yīng)設(shè)備，擠壓排出混合反應(yīng)設(shè)備等。,按照反應(yīng)物的相狀態(tài)：均相反應(yīng)設(shè)備、各種異相反應(yīng)設(shè)備等。,按照傳熱方式：絕熱型、自熱交換型和外部熱交換型反應(yīng)設(shè)備等。,（2）化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)

6、和形式 反應(yīng)物在反應(yīng)設(shè)備內(nèi)要有適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間；具有傳熱的特性；能進(jìn)行相與相之間的混合和攪拌。 常用的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備有攪拌式、塔板式、填充式、滾筒式和噴射式等反應(yīng)器。,適合于小型、間歇操作。反應(yīng)器內(nèi)裝有攪拌器，供反應(yīng)物在攪拌下能充分接觸并進(jìn)行反應(yīng)的設(shè)備。 常用的攪拌器有槳式和渦輪式。 多數(shù)攪拌式反應(yīng)罐的外部有加熱或冷卻用夾套，或者在反應(yīng)罐的內(nèi)部裝置蛇管，在夾套或蛇管內(nèi)通入水蒸氣或其他載熱體進(jìn)行加熱交換。,攪拌式,槳式,渦輪式,不僅可以用作氣體和液體的物料反應(yīng)器，最主要是用于氣體的吸收、吸附、蒸餾和萃取等過程，還可用于氣體的冷卻、除塵與凈化。 多層艙塔板，使氣體與液體、氣體與固體、液體與液體或液體與

7、固體能充分接觸，以促進(jìn)其相互作用。為此，有的塔板上裝有攪拌葉輪，或使塔板轉(zhuǎn)動(dòng)。,塔板式,塔板用以使兩種流體密切接觸，進(jìn)行兩相之間交換，以達(dá)到分離液體混合物或氣體混合物組分的目的。,反應(yīng)設(shè)備的內(nèi)部堆放填料，以增加液體和氣體的接觸面積，提高反應(yīng)速率與傳質(zhì)能力。塔內(nèi)液體一般從上往下流動(dòng)，反應(yīng)過程伴隨著放熱或吸熱，采取適當(dāng)?shù)臒峤粨Q方法以控制溫度。 一種有外部熱交換器的填充塔，反應(yīng)流體由塔上進(jìn)入第一段填料，再進(jìn)入外設(shè)熱交換器，與管內(nèi)的熱媒進(jìn)行熱交換，然后進(jìn)入下一段填料繼續(xù)反應(yīng)。除此之外，還可以用塔內(nèi)熱交換，經(jīng)多次熱交換以保證反應(yīng)所需的溫度。,填充塔,外部熱交換式填充塔,流化床式反應(yīng)設(shè)備是用參加反應(yīng)的流體

8、使顆粒狀的固體反應(yīng)物產(chǎn)生流動(dòng)，從而進(jìn)行液-固相或氣-固相之間的反應(yīng)。固體隨氣流進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)后，反應(yīng)物與生成物一起由下而上，從塔頂排出，再分離。另一種是反應(yīng)生成物從塔頂排出，固體粒子由排出管從下面排出。,流化床,滾筒式：反應(yīng)物料借回轉(zhuǎn)的滾筒進(jìn)行充分混合與反應(yīng)； 液柱式：參加反應(yīng)的液體物料，借塔底進(jìn)入的氣體流而得到攪動(dòng)，進(jìn)行氣液之間反應(yīng)； 噴射式：反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)通過噴嘴噴射而進(jìn)行充分接觸與反應(yīng)。,滾筒式,參加反應(yīng)的物相是什么狀態(tài)； 反應(yīng)的溫度要求，應(yīng)該用什么方法進(jìn)行熱交換，如何控制所需要的溫度； 反應(yīng)的壓力多大為宜； 反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)物停留的時(shí)間及空間速率； 生產(chǎn)能力，連續(xù)或間歇操作； 攪拌

9、的形式； 對產(chǎn)品的質(zhì)量要求； 經(jīng)濟(jì)條件，投資的大小。,（3）設(shè)計(jì)與選擇反應(yīng)設(shè)備的出發(fā)點(diǎn),（1）固體物料的輸送設(shè)備,2. 物料的輸送,帶式輸送機(jī),適用于輸送細(xì)散的物料和包裝好的產(chǎn)品。有金屬鏈條式與橡膠皮帶式的輸送機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是輸送能力強(qiáng)，操作連續(xù)，動(dòng)作平穩(wěn)，摩擦損失小，動(dòng)力消耗較低，對物料的損傷小，安裝維修比較方便。,利用螺旋的旋轉(zhuǎn)以推動(dòng)運(yùn)送固體物料。適用于輸送硬度不太大，摩擦力較小的粉狀或塊狀物料。其優(yōu)點(diǎn)是容易密閉運(yùn)行，防止粉塵污染，占地面積小，便于操作與管理。缺點(diǎn)是運(yùn)行阻力大，設(shè)備的磨損快，耗能較大。,螺旋輸送機(jī),吊鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī),是由裝有滾輪的吊掛式的工字梁軌道組成的，其占地面積很小，適用性廣，

10、尤其在需要浸入溶液中操作的生產(chǎn)中特別方便。,斗式提升輸送機(jī),由立式輸送帶與數(shù)目不等的裝料斗所組成。主要用于在垂直方向上或大坡度的方向上輸送顆粒狀和粉狀的物料。例如輸送煤粉和小礦石。,氣流輸送設(shè)備,利用高速的空氣流在經(jīng)過管內(nèi)時(shí)，把粉狀物料帶走。優(yōu)點(diǎn)是物料輸送過程全密閉，可以避免物料對環(huán)境的污染；缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，耗能大，對粉料的密度和粒度有一定要求。易產(chǎn)生靜電的粉料有爆炸的危險(xiǎn)則不宜選用這種設(shè)備。,根據(jù)生產(chǎn)中液體物料的黏度，所含固體顆粒的大小，腐蝕性的強(qiáng)弱，溫度與壓力的高低等，應(yīng)選擇相應(yīng)類型與材質(zhì)的液體輸送設(shè)備泵。旋轉(zhuǎn)泵(包括離心泵、軸流泵、齒輪泵)和往復(fù)泵。泵是靠泵內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)來吸入或派出液體的

11、。,（2）液體物料的輸送設(shè)備,離心泵,泵,不改變其壓力：由A處輸送到B處，采用吹風(fēng)機(jī)，排風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī) 提高氣體的壓力：氣體壓縮機(jī) 減小氣體的壓力：真空泵，抽氣機(jī)等，用于蒸發(fā)和干燥,（3）氣體輸送設(shè)備,（1）破碎與研磨設(shè)備 粗粉碎、中粉碎、細(xì)粉碎和超級粉碎,3. 物料的破碎研磨與混合,產(chǎn)品大小均勻，可立即從軋壓部位排出，可調(diào)整粉碎度，操作方便，易磨損部位可以更換，有保險(xiǎn)及防爆裝置，粉塵污染少，耗能小。,破碎機(jī)有顎式、錐式、滾筒式、錘式及球磨機(jī),顎式破碎機(jī),由活動(dòng)牙板對固定牙板作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而把物料破碎 用于粗碎與中碎，粗碎石灰石，粗食鹽塊及其它礦石,錐形破碎機(jī),由兩個(gè)硬質(zhì)合金鋼軋板的圓錐體組

12、成，將物料壓碎適合于堅(jiān)硬脆性的物料的破碎與混合,滾筒軋碎機(jī),兩個(gè)滾筒作相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，適用于某些中等硬度的物料，煤的軋碎,錘式破碎機(jī),機(jī)殼內(nèi)的重錘對物料進(jìn)行猛烈迅速的沖擊使之粉碎主軸上裝有鋼質(zhì)圓盤，圓盤上又裝有固定的或可擺動(dòng)的硬鋼錘頭。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，錘頭在各種不同位置上以很大的離心力錘擊，把物料擊碎。,球磨機(jī),利用下落的鋼球、鵝卵石等研磨體的沖擊作用以及研磨體與球磨機(jī)內(nèi)壁的研磨作用將物料粉碎、研磨和混合。,（2）物料的混合,通過滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而把筒內(nèi)的干粉狀物料混合,V型混合機(jī),兩個(gè)圓形筒組成V型混合筒。由于V型混合筒不斷地回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生重力和離心力的作用，被混合的物料沿著交叉的兩個(gè)圓筒移動(dòng)，在V型筒的

13、尖端處反復(fù)沖撞與混合，這種設(shè)備也適于干粉的混合。,是在一個(gè)固定的U型混合槽內(nèi)，裝上兩個(gè)方向相反的葉片，固定在同一旋轉(zhuǎn)軸上，隨軸旋轉(zhuǎn)，使物料作雙向流動(dòng)，以達(dá)到混合的目的。這種設(shè)備既適合于干粉也適合于濕潤粉體的混合。例如用碳酸鈉與磺酸中和生產(chǎn)洗滌劑的活性物時(shí)，把二者投加到螺旋葉片混合機(jī)中，邊混合邊推進(jìn)。,螺旋葉片型混合機(jī),固體物料和黏稠性的液體物料，或者黏稠性的液體和液體的混合，則要采用專門的捏和設(shè)備。 捏和機(jī)械的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要是借助旋轉(zhuǎn)方向相反的特殊形狀的葉片，在箱體內(nèi)的不斷運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到捏合的目的。,乳化和均質(zhì)設(shè)備,膠體磨,膠體磨適用于液體、固體和膠體物料的研磨和混合。膠體磨是由固定的磨盤和高速旋轉(zhuǎn)的磨盤所組成。物料由上加入，經(jīng)過固定磨盤與旋轉(zhuǎn)磨盤之間的微小間隙時(shí)，由于高速旋轉(zhuǎn)的磨盤，使物料進(jìn)行充分的剪切、研磨與混合，它適合于液體、固體和膠體物料的研磨與混合。,在表面活性劑生產(chǎn)中，時(shí)常需要把不同形態(tài)的物料與產(chǎn)品分離開。例如把固體懸浮物從液體中除去，把固體中的水分分離掉等等。 (1)沉降分離設(shè)備：澄清設(shè)備和沉淀濃縮設(shè)備兩大類。 澄清沒備 澄清設(shè)備是使固體濃度比較小的料液中的懸浮粒子沉降下去，從而得到澄清的液體，其主要設(shè)備是沉降槽，它有不同的形狀。,4. 物料與產(chǎn)品的分離,沉淀濃縮設(shè)備 主要作用是使?jié)舛缺容^大