黃亞茹.三氧化硫磺化技術(shù)中的節(jié)能環(huán)保新工藝

三氧化硫磺化技術(shù)中的

節(jié)能環(huán)保新工藝浙江贊宇科技股份有限公司2009年10月20日贊宇科技前身是創(chuàng)建于1965年的浙江省輕工業(yè)研究所2000年改制成浙江贊成科技有限公司2007年整體變更為浙江贊宇科技股份有限公司科研設(shè)施條件擁有SO3氣相膜式磺化、酰胺化、酯化等小試、中試及產(chǎn)業(yè)化所需的條件。擁有GC-MS、GC、HPLC等30余臺(套)進(jìn)口大型儀器及表面張力儀、去污機(jī)、泡沫儀等專用儀器，具備化工產(chǎn)品基礎(chǔ)研究、合成、復(fù)配、分析測試條件。

是采用磺化劑與有機(jī)物料進(jìn)行反應(yīng)，在非極性的親油基（如烯烴的碳原子或脂肪醇的氧原子）上引入-SO3基團(tuán)。磺化技術(shù)

據(jù)國內(nèi)表面活性劑行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2008年我國表面活性劑的總產(chǎn)量84萬噸（以100%活性物計），其中陰離子的產(chǎn)量在55萬噸，而陰離子中磺化/硫酸化類陰離子表面活性劑超過50萬噸，占總產(chǎn)量的60%。主要有：

烷基苯磺酸鹽(LAS)

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽(AES、AESA)α-烯基磺酸鹽(AOS)

脂肪醇硫酸酯鹽(K12、LSA)三氧化硫磺化技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品三氧化硫磺化技術(shù)現(xiàn)狀我國現(xiàn)有約110套的三氧化硫磺化裝置，大多采用燃硫法制備SO3/空氣磺化劑。目前國內(nèi)僅有本公司以液體SO3做磺化劑進(jìn)行氣相磺化的工業(yè)化生產(chǎn)。燃硫法的SO3發(fā)生系統(tǒng)工藝路線空氣→壓縮→冷凍→吸附↓干燥空氣↓↓硫磺→

熔化

→

燃燒

→

轉(zhuǎn)化↓

冷卻

→

稀釋↓氣體SO3/空氣液體SO3氣化發(fā)生系統(tǒng)工藝路線硫酸廠排空尾氣→過濾→壓縮↓干燥空氣↓液體SO3→蒸發(fā)稀釋↓氣體SO3/空氣

燃硫法的磺化/硫酸化生產(chǎn)工藝空氣空氣干燥系統(tǒng)過濾壓縮冷凍脫水吸附脫水磺化及中和系統(tǒng)磺化老化脫色中和液體有機(jī)原料尾氣尾氣處理系統(tǒng)靜電除霧堿吸收硫磺SO3發(fā)生系統(tǒng)熔硫燃硫轉(zhuǎn)化冷卻過濾干燥空氣SO3磺酸鹽型、硫酸酯鹽型表面活性劑壓縮磺化脫色產(chǎn)品硫酸廠尾氣有機(jī)料尾氣處理系統(tǒng)靜電除霧、堿吸收液體SO3蒸發(fā)稀釋中和氣體SO3液體SO3磺化/硫酸化生產(chǎn)工藝項目新技術(shù)老技術(shù)新老技術(shù)比較節(jié)約投資（萬元）液體SO3磺化裝置燃硫法SO3磺化裝置主風(fēng)機(jī)風(fēng)壓較低0.49MPa功率160kw風(fēng)壓較高0.69MPa功率250kw80工藝空氣冷凍干燥系統(tǒng)不需用需配置，冷凍機(jī)制冷量60萬kcal/h和乙二醇循環(huán)系統(tǒng)320工藝空氣干燥系統(tǒng)使用硫酸廠生產(chǎn)的尾氣，不需費(fèi)用需配置以進(jìn)口硅鋁膠或分子篩為干燥劑的空氣干燥及其再生系統(tǒng)200三氧化硫發(fā)生系統(tǒng)需液體SO3貯罐（兩只）、三氧化硫蒸發(fā)和冷卻系統(tǒng)需配置熔硫、燃硫、轉(zhuǎn)化器和三氧化硫冷卻系統(tǒng)和開車升溫系統(tǒng)750液體SO3蒸發(fā)和燃硫法的固定資產(chǎn)投資比較表

（以3.8t/h的磺化生產(chǎn)線為例）新工藝——投資省工藝流程簡化，裝置占地面積減少1/2，節(jié)省1/3以上的投資。每條3.8噸/小時磺化裝置在SO3發(fā)生階段的固定資產(chǎn)投資減少約1350萬元。一般燃硫法固體投資在4000萬左右，相應(yīng)固定資產(chǎn)折舊減少，從而降低了產(chǎn)品成本。

項目的節(jié)能減排效益（以3.8t/h的磺化生產(chǎn)線為例）項目傳統(tǒng)技術(shù)新技術(shù)備注噸產(chǎn)品能耗(噸標(biāo)準(zhǔn)煤)0.70.3每年節(jié)煤1.2萬噸裝機(jī)容量(KW?h)898.25449.25含AOS生產(chǎn)，不含產(chǎn)品調(diào)整

尾氣排放（m3/h）80000含SO225mg/m3冷態(tài)開車時間(h)4~80.5~1新老工藝裝置比較表（以3.8t/h計）

新技術(shù)裝置原技術(shù)裝置序號名稱功率（KW）臺數(shù)序號名稱功率（KW）臺數(shù)1羅茨風(fēng)機(jī)16011羅茨風(fēng)機(jī)25012LSO3氣化塔12制冷機(jī)組13513LSO3貯罐23乙二醇循環(huán)泵1124轉(zhuǎn)料泵3.714水/乙二醇冷卻器155空氣換熱器166再生風(fēng)機(jī)3017空氣干燥器188燃硫爐199轉(zhuǎn)化塔11010SO2冷卻器11111SO2-SO3中間冷卻器11212SO3冷卻器11313冷卻風(fēng)機(jī)7511414預(yù)熱爐11515一次風(fēng)機(jī)311616預(yù)熱控制器311717柴油罐11818熔硫罐11919硫磺泵0.7522020堿吸收塔；循環(huán)泵15合計163.75臺套合計563.7526臺套新工藝——能耗低系統(tǒng)運(yùn)行壓力降低，風(fēng)機(jī)電耗下降，公用工程生產(chǎn)成本比燃硫法下降5~10%，總能耗降低40%。一條3.8噸/小時的磺化生產(chǎn)線使用燃硫法工業(yè)化裝置設(shè)備26臺套，裝機(jī)容量約564KW，而液體SO3蒸發(fā)的工業(yè)化裝置設(shè)備5臺套，裝機(jī)164KW，每年，一條磺化生產(chǎn)線運(yùn)行7200小時計算，機(jī)械效率按76%計算，一年節(jié)約電能（564-164）×76%×7200=218.9萬千瓦，按0.75元/千瓦計，每年節(jié)約能耗約164萬元，同時設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)用還大大減少。

硫酸廠采用二轉(zhuǎn)二吸工藝制備硫酸，尾氣SO2含量在200mg/m3左右。尾氣經(jīng)磺化工藝再次利用，使SO2排放：≤25mg/m3，在不增加新SO2排放的情況下，減少SO2和亞硫酸鈉的排放，實現(xiàn)了減排。燃硫法制SO3相當(dāng)于硫酸廠老的一轉(zhuǎn)一吸工藝，尾氣中SO2含量在1000～2000mg/m3，必須經(jīng)過堿吸收處理，并由此產(chǎn)生亞硫酸鈉污液。新工藝——無新增尾氣、減排SO2新技術(shù)——開、停車方便，頭尾料少開車時燃硫爐和轉(zhuǎn)化塔等的升溫及轉(zhuǎn)化率達(dá)到最佳點，需要4～8h。燃硫法產(chǎn)生廢氣，含有未轉(zhuǎn)化的SO2和SO3

，需經(jīng)酸堿、有機(jī)物吸收，形成硫酸、亞硫酸鈉廢液和頭尾料。停車時，需要對燃硫爐和轉(zhuǎn)化器等進(jìn)行4～8h的冷卻吹掃降溫。開車升溫速度很快，一般0.5h即可達(dá)到平衡，停車速度也很快，只需將管道中的剩余三氧化硫吹凈，有效實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，開車的頭尾料很少。液體SO3法穩(wěn)定精確輸送液體SO3，并準(zhǔn)確提供熱風(fēng)量是液體SO3磺化工藝工業(yè)化技術(shù)的關(guān)鍵。這對于提高磺化產(chǎn)品得率和品質(zhì)，降低能源物耗和污染物的排放具有關(guān)鍵的作用。

措施如下：

SO3穩(wěn)定供給技術(shù)液體SO3采用質(zhì)量流量計，和PID（比例積分微分）控制器控制流量；采用氮?dú)鈮核拖到y(tǒng)，防止輸送的液體SO3在管道輸送過程中氣化而影響計量的精確度。干燥空氣采用風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速保證穩(wěn)定供應(yīng)；管路系統(tǒng)采用緩沖罐以消除工序之間的波動影響及其重疊放大。液體SO3儲存、輸送、計量的PID流程圖流量計氣動閥PID蒸發(fā)器LSO3罐LSO3氮?dú)庹舭l(fā)工藝的節(jié)能設(shè)計特點蒸發(fā)器中不存在大量液體SO3，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性、安全性更高。硫酸廠尾氣50～70℃，經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)加壓產(chǎn)生的熱能使溫度達(dá)90～110℃，直接對液體SO3進(jìn)行混合加熱，無需加熱器。氣體SO3的出口溫度45～60℃，可直接用于磺化，避免了對液體SO3先加熱氣化，而在進(jìn)磺化器前又必須冷卻的工序（磺化器入口溫度：40℃～55℃），具有節(jié)能優(yōu)點。液體SO3是一種強(qiáng)氧化劑，幾乎能與所有有機(jī)化合物迅速發(fā)生磺化、氧化和脫水反應(yīng)，對皮膚、粘膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用,與水發(fā)生爆炸性劇烈反應(yīng)。純的液體SO3是穩(wěn)定的，但其吸濕性極強(qiáng)，其吸收水分后對大多數(shù)金屬有強(qiáng)腐蝕性，同時微量水分會大大加速液體SO3聚合成固體過程。液體SO3系統(tǒng)控制在35℃～43℃，通入高純氮?dú)?，隔絕空氣和水分。操作實現(xiàn)機(jī)械化、計算機(jī)自動控制，安全性大大提高。新技術(shù)——計算機(jī)控制、提高安全性新技術(shù)實施本公司建成了4條硫酸化/磺化的生產(chǎn)線，總生產(chǎn)能力達(dá)13t/h（其中3.8t/h生產(chǎn)線3條，1.6t/h生產(chǎn)線1條）。另外還有0.04t/h的磺化中試裝置和0.001t/h的小試磺化裝置?？梢陨a(chǎn)烷基苯磺酸（LAS）、脂肪醇硫酸鹽（K1