八.磺化反应器
磺化反应器有罐式和膜式两大类。
膜式反应器又分为单膜、双膜和双管(又称列管)三种,其中双膜式磺化器是目前使用最多的一种膜式磺化器。
以上反应器适用于SO3作磺化剂的场合。
膜式反应器的原理如下:反应物料在圆管表面形成薄膜,自上而下流动,三氧化硫-空气混合物则沿薄膜表面顺流而下,在并流中,两者进行接触反应,反应热由管壁外的冷却水带走。
为控制磺化速度,有些反应器在烷基苯表面吹入二次风(又称保护风),增大气流厚度,减缓SO3向反应物料表面扩散的速度,作用机理见图7-2-01。
图7-2-02示出的是双膜隙缝式磺化反应器,它由两个同心的不锈钢圆筒构成,并有内、外冷却夹套。
两圆筒环隙的所有表面均为流动着的反应物所覆盖。
反应段高度一般在5米以上,空气-三氧化硫通过环形空间的气速为12~90m/s,SO3浓度为4%左右。
整个反应器分为三部分:顶部为分配部分,用以分配物料形成液膜;中间为反应部分,物料在环行空间完成反应;底部为尾气分离部分,反应产物磺酸与尾气在此分离。
将物料分配成均匀液膜的分配装置,无论在单膜或双膜反应器中均十分重要。
上述隙缝式磺化器是采
用环行隙缝的方式作为进料分配器,其缝隙极小,约为0.12~0.38mm。
加工精度及光洁度对物料能否得到均匀分配影响很大,因此对加工的要求很高。
另一种转盘式分配器主要是依靠高速转子来分配有机物料的,这在加工安装和调试时也很困难。
目前,认为由日本研制的TO反应器(也称等温反应器)的分配系统最先进。
它是一种环状的多孔材料或是覆盖有多孔网的简单装置,其孔径为5~90μm。
它不但加工、制造、安装简单,而且穿过这些微孔漏挤出来的有机物料能更加均匀地分布于反应面上,形成均匀的液膜。
此外,TO反应器还采用了二次保护风新技术,如上所述,减缓了磺化反应速度,使整个反应段内的温度分布都比较均匀,接近于等温过程,显著的改善了产品的色泽和减少了副反应,从而提高了产品的质量。
九.磺化反应工业实例——烷基苯磺酸钠的生成
1.用发烟硫酸磺化
用发烟硫酸(又称烟酸)作为磺化试剂制备烷基苯磺酸可以采用釜式间歇磺化工艺,也可采用罐组式连续磺化工艺,这两种工艺传质差,传热慢,易发生局部过热,副反应多,使用已不多。
主浴式连续磺化是当前以发烟硫酸作磺化剂的洗涤剂制造厂普遍采用
的一种工艺,其工艺流程见图7-2-03。
烷基苯从高位槽1经转子流量计进入磺化泵4的入口处;发烟硫酸从高位。