一种有机物喷射式磺化反应工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种有机物喷射式磺化反应工艺。
【背景技术】
[0002]表面活性剂工业是精细化学工业的重要组成之一，近年来在国内外发展极快，磺化反应是生产阴离子表面活性剂最重要的技术。工业上常用发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫气体作磺化剂，生产烷基苯磺酸盐(LAS)、脂肪醇/醇醚硫酸盐(AS/AES)、α -烯烃磺酸盐(A0S)、脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)等阴离子表面活性剂。其中前两种磺化工艺因环境污染严重、废酸无法处理、产品质量差而逐渐被淘汰。
[0003]目前，用于磺化液态有机物的磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸及三氧化硫等。用浓硫酸或发烟硫酸磺化时，由于反应时生成水不利于磺化反应的进行，为此硫酸往往是过量的，磺化后余酸量较大，造成污染，而用三氧化硫为磺化剂则可避免上述缺点，但目前其工艺方法，仅限于大分子量有机物的磺化，对于小分子量有机物尤其是受热敏感有机物的磺化，在实施上有一定的难度。目前常用的磺化反应器有釜式、降膜式等。釜式磺化反应器相间接触面积小，传递效果差，生产效率低；降膜式磺化反应器结构复杂，操作条件苛刻，特别是用于某些快速强放热反应时，仍难避免局部过热，降低反应的选择性。
[0004]国内外用三氧化硫气体作磺化剂生产阴离子表面活性剂的主要设备为膜式磺化反应器。意大利Ballestra、美国Chemithon、意大利Mazzon1、日本L1n等公司均有相关的发明专利。膜式磺化反应器的型式类似于管壳换热器，液态有机物经缝隙(或用其它方式)在反应管内壁自上而下形成薄膜，三氧化硫气体亦自上而下从反应管内通过，二者发生剧烈反应，反应热由壳程的冷却水移去。这类磺化器存在以下缺点:(1)结构复杂，设备加工、制造精度及安装精度要求较高，投资费用大；(2)操作弹性小，工艺条件要求严格，不适合经常开停车的情况；(3)不适合含蜡质、不易成膜、易焦化、受热敏感等有机物的磺化。例如:用膜式磺化器磺化重烷基苯(烷基苯生产过程的副产物)时，膜式磺化器上部易结焦，生产周期短，必须经常停车清洗。
[0005]用喷射式磺化反应器制备阴离子表面活性剂的发明专利主要有美国Chemithon公司(US 4113438,1978)和天津大学(CN 96107060,1996) 0前者是将有机物和S03气体同时送入文丘里喉管进行强制混合，后者是以高速液相作工作介质的液气类喷射环流反应器。二者不足之处在于:必须对磺化产物进行多次循环才能达到提高转化率的目的。而磺化产物(尤其是碳链较长时)的粘度远高于原料，在高转化率时粘度急剧增大，不仅不利于循环、喷射，且易引发过磺化、氧化等副反应，影响产品质量。
[0006]CN85109591A的专利文献中，叙述了一种用于苯磺化的喷射环流反应器，苯的蒸气以高速喷入反应器并被器内的硫酸液体所磺化，其喷嘴为单层管，仅用来喷射苯蒸气，喷射速度高，导流筒上方须设挡板，该发明主要解决浓硫酸和苯反应的设备问题。
[0007]US3935237的专利文献中，介绍一种用气相三氧化硫磺化液态甲苯的方法，是将三氧化硫分段通入多级釜式搅拌反应器磺化液态甲苯，但其工艺过程复杂，给实施带来一定的难度。
[0008]本发明的目的是提供一种用气相三氧化硫磺化液态有机物的方法及其设备。该方法工艺简单、无污染，易于推广实施。该设备可使两相反应物间的接触面积大，且在集中放热区停留时间短，反应效果好，三氧化硫吸收率高。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提出一种有机物喷射式磺化反应工艺。
[0010]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0011]—种有机物喷射式磺化反应工艺，包括如下步骤:
[0012]液态有机物通过雾化喷嘴由磺化反应器上部喷入；进入一个位于反应器内的填料层，液态有机物包括有苯、碳原子数量c7?c 1S的烷基苯、cs?c2。的脂肪醇醚、或cs?c3。的α -烯烃d#S03/空气混合成混合气体并经过滤后，混合气体进入S03气体喷射式磺化反应器的气体喷嘴，有磺化反应器的下部向上喷入反应器中间设置的导流筒，所述混合气体上升进入所述的填料层；有机物与303的摩尔比控制在0.2-1.0:1之间；进气体喷嘴时S03/空气混合气速在100m/s?200m/s范围内，反应器中的温度由加热器控制，范围为90-95°C ；所述液态有机物的喷出速度为10?40m/s ;所述的三氧化硫气体喷射式磺化反应器，包括喷嘴、反应器釜体、填料层、气体喷嘴、有机液体雾化喷嘴、和加热器；有机液体雾化喷嘴固定于反应器釜体顶端，填料层位于反应器釜体的中，有机液体雾化喷嘴下方；所述填料层为多孔玻璃珠填料床；导流筒位于填料层下方，与釜体同轴，其直径为釜体直径的0.5-0.8倍；混合气体喷嘴正对导流筒的底部；加热器位于釜体外部，包裹填料层的位置；在磺化反应过程中，有机液体向下流通在填料层与向上的混合气体充分混合反应；反应后的流体向下流动，有反应釜的边缘流道釜底；当有机液体的磺化程度不够时，釜底的混合液体有栗再次返回到有机雾化喷嘴中循环参与反应，直到到达磺化率，由反应器釜体下端有产物出口取出。
[0013]本发明对现有技术中磺化设备进行了改进，使用了雾化喷射的方式引入反应物，为了创造更大的反应表面，提高液体与气体的接触面，使用了填料层，提高的了反应效率。
[0014]对于反应温度的控制使用了外部的加热器，提高了控制温度的准确性；磺化反应主要在填料层中发生，因此集中对该位置进行加热。
[0015]反应釜中的导流筒，引导气体进入填料层，导流筒的外侧空间是反应液体的下落通道，这样安排是气体的速度不受影响，有利于提高填料层中的反应效率。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]有机物喷射式磺化反应器，包括喷嘴、反应器釜体、填料层、气体喷嘴、有机液体雾化喷嘴、和加热器；有机液体雾化喷嘴固定于反应器釜体顶端，填料层位于反应器釜体的中，有机液体雾化喷嘴下方；所述填料层为多孔玻璃珠填料床；导流筒位于填料层下方，与釜体同轴，其直径为釜体直径的0.5倍；混合气体喷嘴正对导流筒的底部；加热器位于釜体外