一种乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产工艺及装置的制作方法

本发明涉及表面活性剂领域，具体为一种乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产工艺及装置。

背景技术：

乙氧基化烷基硫酸铵(亦称脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，简称aesa)是一种重要的阴离子表面活性剂，一般以脂肪醇为原料并通过环氧加成、三氧化硫磺化及氨水中和工艺制得；aesa具有良好的润湿、泡沫、乳化等特性，特别是刺激性较低，在日化领域主要用在洗发水、沐浴露、洗手液、洗面奶等产品中。目前国内生产乙氧基化烷基硫酸铵的过程中，由于原料和磺化工艺条件等原因，会产生一定量1,4-二噁烷，它是洗发水、沐浴露等个人护理品中1,4-二噁烷的主要来源。国际癌症研究机构(iarc)将二噁烷列为2b类，即对人类潜在的致癌性较小，但在动物的实验上已经证明有致癌性。国内外企业对aesa中的二噁烷极为关注，现有aesa生产工艺均是利用脱除装置来降低aesa中的二噁烷残留量。

目前国内外大多采用与钠盐类似生产工艺。美国chemithon公司在其生产乙氧基化烷基硫酸盐的工艺中专门设计了湍流脱除1,4-二噁烷脱除装置；其主要优点在于：湍流脱除器传热传质效果好；缺点在于：投资较大。湖南丽臣实业股份有限公司一种脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的喷射式脱二噁烷装置及方法，需要多级分离和后续调整处理设备，不仅投资较大，能耗也较高。国内，赞宇科技集团股份有限公司一种连续真空管式中和生产低二噁烷含量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(乙氧基化烷基硫酸盐)的工艺，采用真空管式喷雾脱除1,4-二噁烷，

其优点在于：大量循环物料使中和条件较温和且循环脱除使产品二噁烷含量低，充分利用中和热能，减少了加热物料的热能。

这些工艺均是利用二噁烷与水生成较低沸点的共沸物，通过负压条件下与水一起从乙氧基化烷基硫酸盐中脱除，脱除出来的二噁烷水溶液再去进入污水系统处理。但是在生产乙氧基化烷基硫酸铵中发现，产品中的游离氨也较易跟二噁烷与水一起脱除出来，导致进入污水系统处理的废水氨氮含量较高。氨氮是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质，可导致水体缺氧滋生有害水生物迫害水体环境；同时氨氮废水的处理较为困难。因此，设计一种乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产工艺及装置迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产工艺及装置。该工艺及装置不仅具有高效脱除二噁烷，而且可以明显减少冷凝的二噁烷水溶液中游离氨的含量，氨水可以再次回用于乙氧基化烷基硫酸铵，减少氨氮废水的排放。

本发明提供的技术方案是：

一种乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产工艺，依次通过以下步骤实现：

1)氨水、乙氧基化烷基硫酸酯、水以及循环回用的乙氧基化烷基硫酸铵按一定流量进入中和器中和；

2)中和后物料经中和输送泵输送，一部分作为循环回用物料，经中和物料换热器降温后回用进入中和器；另一部分从刮膜蒸发器上部物料入口进入刮膜蒸发器进行1,4-二噁烷的脱除；

3)中和物料进入刮膜蒸发器的同时，空气由空压机输送，经空气加热器加热后，从刮膜蒸发器上部的气相入口进入刮膜蒸发器；

4)热空气在刮膜蒸发器中脱除物料中的1,4-二噁烷、水及少量氨后，由刮膜蒸发器下部的气相出口引出，经空气冷却器冷却分离析出其中的水及1,4-二噁烷后，剩余含有少量游离氨的空气继续回到空压机入口以实现循环利用；

5)从刮膜蒸发器出来的液相物料，即为成品乙氧基化烷基硫酸铵；空气冷却器冷凝析出的1,4-二噁烷水溶液去污水处理系统。

所述步骤1)中氨水、乙氧基化烷基硫酸酯、水的进料流量比例按中和器出口物料指标决定；一般控制中和器出口物料ph值到5.5-7.0，固含量65～75％；进料流量根据设备产能决定；

所述步骤2)中循环回用物料与进入刮膜蒸发器物料的流量之比是10～30:1：

所述刮膜蒸发器的压力为30～600kpa；

所述步骤3)中，空气加热器出口的空气温度为80～150℃；

所述步骤4)中，空气冷却器出口的空气温度为50～80℃。

一种乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产装置，其特征在于该装置包括依次以管道相连的中和器、中和输送泵、带有成品出口的刮膜蒸发器以及带有冷凝液出口的空气冷却器；

氨水入口、乙氧基化烷基硫酸酯入口及水入口通过管道并联接入中和器入口；

中和输送泵出口通过接有中和物料换热器的管道接通中和器入口以输送回用物料；

空气加热器的出口通过串接有空压机以及空气加热器的管道接通刮膜蒸发器的空气入口。

所述刮膜蒸发器上部设有液相物料入口以及所述的空气入口，下端设有所述成品出口及空气出口。；

所述中和器为剪切泵，或者为其他带有高剪切混合装置的设备。

所述刮膜蒸发器下端的成品出口即为成品乙氧基化烷基硫酸铵出口；所述空气冷却器的冷凝液出口即为1,4-二噁烷水溶液出口，后续去污水处理系统处理。

本发明的有益效果是：

1)本发明利用正压脱除乙氧基化烷基硫酸铵中的1,4-二噁烷，在有效脱除二噁烷，得到优质产品的同时，可以明显减少游离氨的蒸发；在正压下冷凝去除空气中水、1,4-二噁烷中，氨水的冷凝也可以得到有效控制。冷却器分离得到的二噁烷水溶液中，氨含量可以降至0.01％以下。而常规真空脱除二噁烷工艺中，分离得到的二噁烷水溶液中的氨含量在0.2％以上；因而极大地降低了排放污水中的氨氮含量，十分有利于环境保护。

2)本发明利用风机，将工艺空气循环利用，避免了原有工艺中的废气排放；同时随着工艺空气的循环利用，最大程度的提高了氨水的利用率，降低了生产成本。

3)本工艺设备简单，在现有的生产装置上就可以方便实现，因而投资较小。

附图说明

图1是乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产装置的系统结构示意图。

图中：1为氨水入口、2为乙氧基化烷基硫酸酯入口、3为水入口、4为中和器、5为中和输送泵、6为中和物料换热器、7为刮膜蒸发器、8为空气冷却器、9为空压机、10为空气加热器、11为成品出口(乙氧基化烷基硫酸铵出口)、12为冷凝液出口(1,4-二噁烷水溶液出口)。

具体实施方式

本发明所述清洁生产工艺是指在生产乙氧基化烷基硫酸铵的工艺，该工艺不仅具有高效脱除二噁烷，而且可以明显减少真空冷凝的二噁烷水溶液中游离氨的含量，实现空气的循环，减少氨氮废水的排放。

本发明所述的乙氧基化烷基硫酸铵的清洁生产工艺及装置的工作过程如下(参见图1)：

氨水、乙氧基化烷基硫酸酯、水分别从氨水入口1、乙氧基化烷基硫酸酯入口2、水入口3进入中和器4中和，中和后物料经中和循环泵5输送；部分物料经中和物料换热器6降温后(换热器降温介质为冷却水；通常物料降温至80℃以下即可；图中省略换热器的降温管路及相关设施)作为循环回用物料再循环生产，另一部分物料从刮膜蒸发器7上部的物料入口进入，与热空气接触脱除其中的二噁烷、少量水及游离氨，剩余含有少量游离氨的空气经过空气冷却器8冷却，冷却后的气体继续回到空压机入口9回用；乙氧基化烷基硫酸铵从刮膜蒸发器下端的成品出口11输出，污水从冷凝液出口12流出。

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1：

上工段的2650kg/h的乙氧基化烷基硫酸酯、510kg/h量的氨水、830kg/h量的工艺水以及46000kg/h的循环回用物料，进入中和器完成中和后经中和输送泵输送；其中约46000kg/h经换热器降温后输送至中和器循环回用，其余物料进入刮膜蒸发器，与温度150℃、压力600kpa的热空气接触，脱除其中的二噁烷、少量水及游离氨，得到成品乙氧基化烷基硫酸铵。

从刮膜蒸发器底部出来的热风中含有二噁烷、水及少量游离氨，经空气冷却器冷却降温至80℃、冷凝分离其中大部分的二噁烷及水后，冷空气进入空压机入口，经空压机升压至600kpa，空气加热器升温至150℃，继续从刮膜蒸发器的空气入口流入，实现空气的循环回用。空气冷却器冷凝析出的1,4-二噁烷水溶液去污水处理系统。得到产品与常规工艺获得产品的对比指标如表1所示；

表1

实施例2：

2120kg/h的乙氧基化烷基硫酸酯、408kg/h量的氨水、664kg/h量的工艺水以及42900kg/h的循环回用物料，进入中和器完成中和后经输送泵输送,其中约42900kg/h经换热器降温后输送至中和器循环回用，其余物料进入刮膜蒸发器，与温度120℃、压力300kpa的热空气接触，脱除其中的二噁烷、少量水及游离氨，得到成品乙氧基化烷基硫酸铵。

从刮膜蒸发器底部出来的热风中含有二噁烷、水及少量游离氨，经空气冷却器冷却降温至50℃、冷凝分离其中大部分的二噁烷及水后，冷空气进入空压机入口，经空压机升压至300kpa，空气加热器升温至120℃，继续从刮膜蒸发器的空气入口流入，实现空气的循环回用。空气冷却器冷凝析出的1,4-二噁烷水溶液去污水处理系统。得到产品与常规工艺获得产品的对比指标如表2所示；

表2

实施例3：

上工段的3445kg/h的乙氧基化烷基硫酸酯、663kg/h量的氨水、1079kg/h量的工艺水以及155400kg/h的循环回用物料，进入中和器完成中和后经输送泵输送，其中约155400kg/h经换热器降温后输送至中和器循环回用，其余物料进入刮膜蒸发器，与温度125℃、压力100kpa的热空气接触，脱除其中的二噁烷、少量水及游离氨，得到成品乙氧基化烷基硫酸铵。

从刮膜蒸发器底部出来的热风中含有二噁烷、水及少量游离氨，经空气冷却器冷却降温至60℃、冷凝分离其中大部分的二噁烷及水后，冷空气进入空压机入口，经空压机升压至100kpa，空气加热器升温至125℃，继续从刮膜蒸发器的空气入口流入，实现空气的循环回用。空气冷却器冷凝析出的1,4-二噁烷水溶液去污水处理系统。得到产品与常规工艺获得产品的对比指标如表3所示：

表3

以上实施例表明：与常规工艺相比，本发明可极大地降低排放污水中的氨氮含量(仅为常规工艺的3％以下)。