[发明专利]磺化反应装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磺化反应装置及其应用方法，更具体地说，涉及一种石油磺酸盐的生产装置及其应用方法。

背景技术

磺化反应是将磺酸基引入有机物分子中的反应。在磺化反应过程中，磺酸基的硫原子与有机物分子中的碳原子相连接，得到的产物为磺酸化合物。常见的磺化反应有苯及其衍生物磺化、萘及其衍生物磺化、蒽醌磺化、饱和与不饱和脂肪烃磺化等。工业上采用的磺化方法主要有三氧化硫磺化法、过量硫酸磺化法、氯磺酸磺化法、亚硫酸盐磺化法、共沸去水磺化法、烘焙磺化法等。硫酸磺化法副反应多，而且反应过程中会产生大量的废酸；氯磺酸磺化法生产成本非常高；亚硫酸盐磺化法、共沸去水磺化法和烘焙磺化法等应用范围局限；三氧化硫磺化法按磺化剂类型可分为气态三氧化硫磺化法和液态三氧化硫磺化法。采用气态三氧化硫作磺化剂，由于具有反应过程中三氧化硫的实际用量可接近理论用量，反应快，不产生废水、废酸，对设备无腐蚀，“三废”少，有利于环境保护等优点，成为国际上一致公认的先进磺化工艺，并得到工业化推广应用，但由于三氧化硫过于活泼，造成反应剧烈，瞬间放热量大，引起局部过热、多磺化、氧化和焦化等现象，因而在设备和工艺上必须采取相应的措施；采用液态三氧化硫作磺化剂进行反应，其优点是反应过程不产生废酸，后处理简单，产品收率高，缺点是该法产生的副产砜类比过量发烟硫酸磺化法多，只适用于不活泼的芳香化合物磺化，而且要求被磺化物和磺化产物在反应温度下是不太黏稠的液体。

从生产方式上，三氧化硫磺化方式可以分为喷射式、膜式和釜式三种。膜式法所用原料绝大多数为重烷基苯、重烷基苯馏分或是经过精制处理的相应馏分油；石油馏分如果不经过精制，在磺化过程中产生的酸渣会堵塞磺化器，影响磺化的顺利进行。釜式法用于生产石油磺酸盐较多，但缺点是反应时间较长，副产物较多；喷射式法对于石油馏分油，特别是胶质、沥青质含量较高的馏分油，由于形成的酸渣较多，易堵塞喷射管或装置其它管道，影响生产，同时装置停工时，三氧化硫废气、废水或废酸渣可能泄漏，污染环境。

CN1472199A采用连续罐式磺化法，由于采用有机溶剂作为稀释剂，势必要增加溶剂回收系统，同时在磺化反应过程中，需要控制反应温度在-30～30℃范围内，需要增加冷却系统，增加了磺酸盐的生产成本。另外在生产过程中，由于使用大量有毒有害溶剂，对操作人员和环境造成危害。

CN1275431A、CN1203935A公开的三氧化硫膜式磺化，对于不同原料油均采用同一磺化反应器进行反应，这就有可能造成有的原料出现过磺化现象，从而形成的酸渣过多，同时如果形成的酸渣未及时分离，酸渣会粘附在管壁，长时间运行会堵塞管道，从而影响磺化效果，致使产生的磺酸盐质量不稳定。

CN1275431报道了用膜式磺化法磺化石油馏分的方法，由于原料油中芳烃含量12.4％、饱和烃含量80.0％，可磺化物量很少，大部分是起溶剂作用的难磺化饱和烃，因而磺酸盐收率不高。但如果原料油中可磺化的芳烃转化率大于40％时，酸渣量会高达4～9％，后处理过程较为繁琐。

CN1690025A采用釜式磺化技术，利用磺化反应釜后串接卧螺离心机来分离磺化过程中产生的大量酸渣，解决了釜式磺化反应产生的酸渣堵塞反应器及管道问题，并使反应连续进行，但釜式磺化技术中的反应时间较长，副产物较多问题仍存在。

发明内容

为解决现有膜式磺化装置在磺化过程中易出现过磺化现象以及反应生成的酸渣得不到及时分离问题，同时使生成的磺酸盐质量符合相应的指标要求，即0.3％磺酸盐的水溶液与原油的界面张力为10^-3mN/m(SY/T5370-1999)，本发明的目的之一在于提供一种磺化反应装置，该装置采用长度可调的磺化反应器，以及对部分磺化反应物料进行循环回流，来控制磺化反应深度，并通过其后串联的卧螺离心机，使生成的酸渣及时分离，既能使磺化反应顺利进行，又能保证磺酸盐产品质量问题。

本发明的目的之二在于提供上述磺化反应装置的应用方法。该装置采用膜式气态三氧化硫磺化技术对石油馏分进行磺化，反应过程快速平稳，生成的酸渣量得到及时分离，能够连续化生产，制备出的作为三元或二元复合驱油剂中的磺酸盐组分质量优良，性能稳定。