浅谈烷基苯磺酸的生产、性能及生产

关键词： 直链 合成洗涤剂 表面 活性剂

一、烷基苯简介

烷基苯生产中会产生多种副产品。直链烷基苯是表面活性剂, 拥有较强的生物降解性, 是一种良好的中间体。同时也是生产磺酸盐系阴离子表面活性剂的原料, 目前被广泛应用于合成洗涤剂工业, 在其中占据着主导地位。该物质的工业生产工艺是由美国率先使用, 主要方法是将烷烃经过催化脱氢成为单烯烃后, 使用HF作为催化剂, 使其与苯发生烷基化反应。直链的烷基苯在90年代的全球产量为200万吨, 其中74%的份额是通过美国的生产工艺制造出来的, 预计目前全球对烷基苯的需求量以每年3.7%的速度增长。当前国内生产烷基苯的制造商主要有三个, 其生产总量为21万吨每年。因此, 尽早实现对烷基苯的综合开发和利用对化工企业来说, 具有巨大的经济效益和社会效益。

二、烷基苯磺酸的生产

1. 烷基苯的组成和性质

以分子结构分类, 烷基苯可以分为直链烷基苯和支链烷基苯, 工业生产一般使用直链烷基苯, 烷基苯原料的质量指标如表1所示。

2. 烷基苯的磺化

烷基苯磺化按照磺化反应器进行分类, 可分为多管膜式磺化和双膜式磺化两种。意大利Ballestra公司的多管膜式磺化和美国Chemithon公司的双膜式磺化是世界上应用最多、最为先进的磺化工艺技术, 也是最具代表性, 被业内人士公认为最佳的技术。以意大利Ballestra公司的多管膜式磺化为例, 其在生产过程中主要包括三个步骤:磺化、老化和水解。

(1) 磺化

整个磺化的过程分成三条线:空气的压缩、冷水和冷冻冷却、硅胶干燥与再生为一条线;三氧化硫发生工艺 (熔硫、燃硫、转化和三氧化硫冷却) 为一条线;第三条线是磺化、老化/水解与尾气处理系统 (包括静电除雾与碱洗) 。

磺化的反应有以下特点:一、反应迅速, 几乎是在瞬间完成的;二、易发生平行反应或连续反应, 特别是温度较高时;三、反应为强放热反应, 放热量为-170k J/mol。为了防止反应器温度过高造成反应管壁结焦, 同时抑制副反应的发生, 需要循环冷却水对反应器冷却、降温, 冷却水温度由PLC系统控制, 保证在工艺要求范围内。

(2) 老化

反应器底部流出的气液混合物经过两次气液分离后, 废气送至尾气处理系统, 经处理到达排放标准后排放至大气中, 液相 (磺酸) 则输送至老化罐中继续反应。

在老化罐中, 反应器中副反应生成的磺酸酐和烷基苯、硫酸反应, 重新生成磺酸, 磺酸在老化罐中的停留时间约为2小时。老化罐的温度不宜太高, 否则会加深产品色泽、降低产品质量, 老化反应同样会产生一部分热量, 多余的热量通过循环水换热器吸收。

此外老化单元还可以在开工、停工、切换产品操作时, 用烷基苯吸收三氧化硫气体, 吸收三氧化硫气体后生成有价值的表面活性剂, 而不是通过传统的三氧化硫吸收塔生成副产品磺酸。既简化了工艺, 又减少了物料浪费, 特别是在装置频繁开车时, 可使多管膜式反应器中不合格产品的生成降至最低。

(3) 水解

老化后的磺酸在送至成品罐之前要注水, 通过水解反应进一步消除磺酸酐, 另外水可以将磺酸中没有反应的三氧化硫吸收变为硫酸, 防止磺酸在贮存的过程中与三氧化硫反应, 加深产品色泽, 降低产品质量。注水量为磺酸质量的0.5%~1.0%, 水量过多会导致磺酸乳化, 堵塞管道。

3. 存在问题

(1) 由于生产中不可避免地会出现过磺化反应, 在反应器管壁甚至是分配头产生结焦, 装置最多连续生产40天后便要停工, 冲洗反应器。造成装置开、停工比较频繁, 易产生不合格产品。

(2) 生产装置有时会由于设备、仪器的自身出现故障而导致操作失败, 出现一些波动, 继而导致产品质量不够稳定。

(3) 较大粘度的烷基苯磺酸给冬天的运输和装桶作业造成不便。

(4) 黑磺酸成分过多。

三、烷基苯磺酸的应用

1. 产品的性能

纯净的烷基苯磺酸是无色粘稠液体, 但在生产过程中不可避免地产生杂质, 磺酸产品往往呈棕红色。产品中一般会残留少量硫酸、三氧化硫, 所以带有很强的酸性。磺酸易溶于水, 不容易燃烧和爆炸。

2. 产品的应用

烷基苯磺酸经过碱的中和反应产生烷基苯磺酸盐, 烷基苯磺酸盐是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种, 也是中国合成洗涤剂的主要活性成分。

烷基苯磺酸盐在硬水中不与钙、镁离子形成沉淀, 既耐酸又耐碱, 有良好的去污力、渗透力、润湿力和起泡力。烷基苯磺酸盐泡沫稳定性以及化学稳定性好、而且原料来源充足、生产成本低, 在民用和工业用清洗剂中有着广泛的用途。

除了直链烷基苯磺酸外, 由重烷基苯磺化得到的重烷基苯磺酸的应用也相当广泛。

重烷基苯磺酸盐都属于油溶性磺酸盐类缓蚀剂, 可以作为各种防锈添加剂用于各种特种油品中, 也可以作为润滑油清净分散剂用于航空润滑油中。

重烷基苯磺酸盐另一个重要用途是作为三次采油中的驱油剂, 可以提高油田原油采收率。

作为一种廉价并且拥有丰富原材料的物质, 有必要全面发展烷基苯磺酸产业, 无论从石油资源的优化配置还是烷基磺酸的利用率, 都能增加产品的附加值, 提高经济效益和社会效益。烷基苯磺酸在各个领域的应用还需要进一步的研究和开发。

摘要：本文简要叙述了烷基苯磺酸的制作工艺流程以及生产中的控制条件, 介绍了引进三氧化硫磺化装置在产品生产过程中的性能以及该装置在工业领域中的应用。

关键词：烷基苯磺酸,生产,性能

参考文献

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