石油磺酸鹽培訓(xùn)

1.5萬噸/年石油磺酸鹽裝置

培訓(xùn)2013年4月1、裝置簡介

1.5萬噸/年石油磺酸鹽裝置，以大慶煉化公司自產(chǎn)的原油餾分油和硫磺為主要原料，在膜式磺化反應(yīng)器內(nèi)，利用氣體SO3和原料油進(jìn)行連續(xù)的氣液膜式磺化反應(yīng)，磺化反應(yīng)得到的適宜深度的磺酸，再經(jīng)過中和反應(yīng)，生產(chǎn)石油磺酸鹽產(chǎn)品。本裝置通過調(diào)節(jié)SO3／原料油的摩爾比、SO3轉(zhuǎn)化率、SO3氣濃、反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)，可穩(wěn)定地調(diào)控磺化反應(yīng)的程度。

裝置設(shè)備主要包括列管式磺化器、氣液分離器、尾氣旋風(fēng)分離器、空氣干燥器、熔硫槽、燃硫爐、轉(zhuǎn)化塔、換熱器、SO3吸收塔、靜電除霧器及各類容器等。篩選確定的定型設(shè)備主要包括羅茨鼓風(fēng)機、冷卻風(fēng)機、再生風(fēng)機、保護(hù)風(fēng)機、制冷機組、計量泵、離心泵和齒輪泵等。1、裝置簡介2、工藝原理

燃硫

由熔融的液體硫磺在干燥空氣中燃燒，與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化硫氣體，化學(xué)反應(yīng)式如下：S﹢O2→SO2↑﹢9282KJ/Kgs該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱。二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化

由二氧化硫氣體和空氣中的氧氣在礬催化劑存在的條件下反應(yīng)生成三氧化硫，反應(yīng)式如下：

SO2﹢1/2O2→SO3﹢3043KJ/Kgs（427℃）

此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在V2O5觸媒條件下，二氧化硫生成三氧化硫的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%。2、工藝原理

磺化反應(yīng)

磺化反應(yīng)階段，化學(xué)反應(yīng)式如下：

主反應(yīng)：RArH+SO3→RArSO3H副反應(yīng)：RArSO3H+SO3→RArSO2OSO3HRArSO2OSO3H+RArSO3H→(RArSO2)2O+H2SO4磺化反應(yīng)是精細(xì)化工有機合成工藝中的重要反應(yīng)，磺化技術(shù)是制備陰離子表面活性劑的關(guān)鍵技術(shù)，它是在有機化合物分子中引入磺酸基（-SO3H）或硫酸基（-OSO3H）的化學(xué)反應(yīng)過程。2、工藝原理

中和反應(yīng)中和時使用氫氧化鈉堿液作為中和劑，化學(xué)反應(yīng)式如下：主反應(yīng)：RArSO3H+NaOH→RArSO3Na+H2O副反應(yīng)：H2SO4+NaOH→Na2SO4+H2OH2SO3+NaOH→Na2SO3+H2O2、工藝原理

中和反應(yīng)的特征：

①有機酸和堿之間是瞬間反應(yīng)和強放熱反應(yīng)。

②中和溫度、在線產(chǎn)品PH值可能使產(chǎn)品粘度發(fā)生變化，對中和壓力有較大影響。因此應(yīng)該準(zhǔn)確控制中和系統(tǒng)的溫度及PH值。

2、工藝原理

尾氣洗滌

在尾氣洗滌塔（T1501）中尾氣中的SO2用一定濃度的氫氧化鈉堿液吸收。反應(yīng)式：SO2+NaOH→Na2SO3+H2O2、工藝原理

酸吸收

用98.3%硫酸吸收中尾氣中的SO3，生成焦硫酸。

SO3+H2SO4═H2S2O7（焦硫酸）

生成的焦硫酸，加新鮮水稀釋。

H2S2O7+H2O═2H2SO42、工藝原理

產(chǎn)品配制

采用氧化劑將亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽。Na2SO3+氧化劑→Na2SO4

2、工藝原理

燃硫和轉(zhuǎn)化所需的空氣經(jīng)過濾，通過羅茨鼓風(fēng)機（B1101A/B）壓縮后送入空氣冷卻器組（E1101），經(jīng)循環(huán)冷卻水和乙二醇冷凍液二級冷卻，除去壓縮過程中產(chǎn)生的熱量并將水份冷凝，經(jīng)冷凝的空氣在恒定溫度下送入硅膠干燥器（V1104A/B），經(jīng)硅膠吸附水份后，使硅膠干燥器（V1104A/B）出口處干燥空氣的露點達(dá)到-60℃以下。3工藝流程說明-----空氣干燥系統(tǒng)

制冷機組（M1101）通過將乙二醇溶液（22%）冷卻，為空氣冷卻器組（E1101）提供冷源，利用乙二醇循環(huán)泵（P1101A/B）將乙二醇循環(huán)利用，硅膠干燥器（V1104A/B）兩臺交替使用，硅膠的再生通過再生風(fēng)機（B1102A/B）、再生空氣冷卻器（E1102）、再生空氣加熱器（E1103），采用SO2和SO3冷卻時產(chǎn)生的熱空氣加熱完成，通過氣動蝶閥（KV1101～1114）定時切換工作與再生，一般8小時為一個周期。硅膠干燥器出口干燥空氣露點由在線露點儀（MI1101）連續(xù)檢測，保證干燥空氣的露點達(dá)到-60℃以下。3工藝流程說明-----空氣干燥系統(tǒng)固體硫磺定期投入熔硫罐（V1201）中，用0.3～0.45MPa蒸汽加熱熔化（135℃～150℃），以保持液硫溫度恒定，靜置沉淀除去雜質(zhì)，后經(jīng)液硫轉(zhuǎn)料泵（P1201A/B）、液硫粗濾器（F1201）輸送到液硫恒位槽（V1202）中，再經(jīng)液硫過濾器（F1202A/B）、液硫輸送泵（P1202A/B）、質(zhì)量流量計（FIC1202）定量輸送至燃硫爐（H1201）中。------三氧化硫發(fā)生系統(tǒng)3工藝流程說明液體硫磺與干燥空氣逆流進(jìn)入燃硫爐，燃硫爐內(nèi)裝填耐火球，硫磺在爐內(nèi)充分燃燒，生成濃度大約為7％（體積濃度）的SO2氣體，生成的二氧化硫氣體經(jīng)二氧化硫冷卻器（E1202）冷卻至450～480℃后，送至轉(zhuǎn)化塔（T1201），在釩催化劑的作用下生成SO3氣體。塔內(nèi)裝三層五氧化二釩催化劑，在釩觸媒作用下催化轉(zhuǎn)化成三氧化硫氣體，在第一層與第二層之間、第二層與第三層之間分別注入不同數(shù)量的激冷空氣，可將轉(zhuǎn)化溫度控制在最佳范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化塔出口約98％SO2轉(zhuǎn)化為SO3。三氧化硫氣體再經(jīng)串聯(lián)的1#SO3冷卻器（E1203）和2#SO3冷卻器（E1204），用空氣間接冷卻至70～90℃左右，冷凝煙酸則流入煙酸收集罐（V1204），定期通過P1203輸送至酸吸收系統(tǒng)。-------三氧化硫發(fā)生系統(tǒng)3工藝流程說明

本工序在正常操作時，燃硫、轉(zhuǎn)化反應(yīng)放熱即能保證正常運行，只需適當(dāng)調(diào)節(jié)各點的溫度，冷卻SO2和SO3時生成的熱空氣（＜200℃左右）可用于硅膠的再生，熔硫蒸汽要保持穩(wěn)定，不宜太高和太低，應(yīng)隨時保證硫磺進(jìn)料量穩(wěn)定。為使開車迅速，本中試裝置采用了電加熱快速升溫預(yù)熱系統(tǒng)，采用直接加熱方式，裝置開車前，將燃硫爐預(yù)熱到一定溫度后，將液體硫磺滴入或噴入燃硫爐中，使其迅速充分燃燒成二氧化硫氣體，再與礬催化劑作用轉(zhuǎn)化成三氧化硫氣體。-------三氧化硫發(fā)生系統(tǒng)3工藝流程說明

SO3氣體由干燥空氣稀釋至被磺化原料所需濃度，經(jīng)SO3過濾器（F1301A/B）過濾后，進(jìn)入磺化反應(yīng)器（R1301A/B）并精確地等量分布到每一根反應(yīng)管中。由混料罐來的原料經(jīng)原料供料泵、原料油過濾器（F1303A/B）、原料加熱器（E1302）定量輸送至磺化反應(yīng)器（R1301A/B）的頭部，磺化器頭部的分配機構(gòu)自行將原料油均勻分配至各反應(yīng)管，沿反應(yīng)管內(nèi)壁均勻成膜狀降落，與從頂部通入的三氧化硫氣體并流而下，短時間內(nèi)完成磺化反應(yīng)，反應(yīng)熱通過夾套冷卻水取走，冷卻水溫度由磺化冷卻水循環(huán)泵（P1301A/B）通過溫度控制閥自動調(diào)節(jié)。------磺化系統(tǒng)3工藝流程說明磺化的氣液混合物經(jīng)氣液分離器（V1301A/B）進(jìn)行氣液分離，尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器（V1302A/B）、酸霧分離器（S1301）送至酸吸收和尾氣處理系統(tǒng)（其中經(jīng)過旋風(fēng)分離器和酸霧分離器所分離的液相排入磺化出料泵的入口，被帶入磺化產(chǎn)物的液相中）?；腔蟮囊合嗤ㄟ^磺化出料泵（P1302A/B）輸送至中和系統(tǒng)。------磺化系統(tǒng)3工藝流程說明液堿由罐車卸入到液堿儲罐（V1704），在儲罐內(nèi)的液堿經(jīng)過泵輸送至靜態(tài)混合器（MX1401），在靜態(tài)混合器內(nèi)按一定比例與新鮮水輸送泵（P1401A/B）來的新鮮水充分混合后進(jìn)入液堿恒位槽（V1402）內(nèi)（其中液堿與新鮮水的量是通過流量計與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動控制），液堿恒位槽內(nèi)的液堿經(jīng)過液堿輸送泵（P1402A/B）定量的輸送至中和泵（P1403A/B）進(jìn)口，在中和泵高速攪拌下完成中和反應(yīng)。中和后產(chǎn)物經(jīng)中和循環(huán)泵（P1404A/B）輸送至中和冷卻器，經(jīng)中和冷卻器（E1401）移去反應(yīng)熱，大部分產(chǎn)物返回氣液分離器形成循環(huán)回路，另一部分中和產(chǎn)物經(jīng)單體出料泵（P1406A/B）出料進(jìn)入產(chǎn)品調(diào)制單元。----------中和系統(tǒng)3工藝流程說明

單體出料泵（P1406A/B）入口有pH自動檢測器（PHIC1406）來測定產(chǎn)品pH值，通過液堿輸送泵（P1402A/B）出口的調(diào)節(jié)閥開度來控制液堿的流量，來調(diào)節(jié)產(chǎn)品pH值，中和溫度由中和冷卻水通過溫度控制閥自動調(diào)節(jié)。3工藝流程說明----------中和系統(tǒng)濃硫酸貯罐（V1602）內(nèi)的濃硫酸經(jīng)泵輸送至進(jìn)入硫酸循環(huán)槽（V1601），通過硫酸循環(huán)泵（P1602A/B）在硫酸循環(huán)槽（V1601）、硫酸換熱器（E1601）、酸吸收塔（T1601）內(nèi)建立循環(huán)。尾氣進(jìn)入酸吸收塔（T1601）內(nèi)與濃硫酸氣液接觸放熱，通過硫酸換熱器（E1601）來循環(huán)取熱，尾氣中的SO3逐漸被吸收，濃硫酸濃度逐漸上升，新鮮水通過新鮮水計量泵（P1601A/B）補充到酸吸收系統(tǒng)中，通過加水量來控制硫酸濃度在98%以上。---------酸吸收系統(tǒng)3工藝流程說明

處理后的尾氣在硫酸循環(huán)槽頂部進(jìn)入到酸霧分離器（S1601）中，氣相進(jìn)入到靜電除霧器中，液相從酸霧分離器底部重新進(jìn)入到酸吸收系統(tǒng)。另外在SO3發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的煙酸通過煙酸輸送泵（P1203）輸送到硫酸循環(huán)泵（P1602A/B）入口處，從而使產(chǎn)生的煙酸進(jìn)入到酸吸收系統(tǒng)中。酸吸收系統(tǒng)中有測量硫酸濃度的儀表（CIC1601），通過硫酸濃度來控制新鮮水計量泵（P1601A/B）出口新鮮水的流量。---------酸吸收系統(tǒng)3工藝流程說明

從酸吸收系統(tǒng)來的尾氣進(jìn)入靜電除霧器（V1501A/B）除去硫酸霧和有機酸霧，從頂部排出至尾氣洗滌塔（T1501）內(nèi)，塔內(nèi)通過引入液堿，由洗滌液循環(huán)泵（P1501A/B）使洗滌液在塔內(nèi)循環(huán)，除去尾氣中的二氧化硫。液堿經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入到洗滌塔內(nèi)，通過PH檢測器（PHIC501）測定值來調(diào)節(jié)加堿量，以便使洗滌塔的pH值控制在7～9之間。處理后的洗滌液通過溢流可以保持塔內(nèi)液位恒定。--------尾氣處理系統(tǒng)3工藝流程說明

餾分油儲罐(V1701)、輔劑儲罐(V1702)的原料油，分別經(jīng)餾分油輸送泵(P1701)、輔劑輸送泵(P1702)，控制原料加入量，配成混合料，輸送至靜態(tài)混合器，混合后進(jìn)入到原料蒸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)蒸發(fā)脫水后的原料輸送至混合料儲罐（V1304A/B），再經(jīng)攪拌混合均勻，然后通過原料供料泵（P1303A/B）送入磺化系統(tǒng)。---------原料和成品罐系統(tǒng)3工藝流程說明

將穩(wěn)定劑加入到穩(wěn)定劑儲罐，通過穩(wěn)定劑輸出泵將一定量穩(wěn)定劑送入產(chǎn)品靜態(tài)混合器，在靜態(tài)混合器內(nèi)與產(chǎn)品出料泵（P1406A/B）來的產(chǎn)