一种用于生产表面活性剂的管道式反应器及其使用方法与流程

本发明涉及驱油用两性表面活性剂生产技术领域，尤其是一种用于生产表面活性剂的管道式反应器及其使用方法。

背景技术：

两性表面活性剂是在同一分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂。两性类表面活性剂是目前油田三次采油中常用的化学助剂，其具有界面活性高、与阴离子表面活性剂配伍性好、高温稳定、耐钙和镁离子能力强等优点，在中国各大油田都有广泛的应用。其中，最常用的表面活性剂有烷基羟磺基甜菜碱、咪唑啉、烷基羧基甜菜碱等。

目前国内生产两性表面活性剂主要使用的反应器依然是沿用了日化品常用的搅拌釜式反应器，该反应器的主要缺点如下：（1）无法实现连续生产，只能通过人工进料的方式间歇生产，生产效率低下，产品质量不稳定，人工成本高；（2）由于反应釜体积较大，搅拌速度较慢，物料间的传质效果差，造成反应速率慢，延长了生产时间；（3）由于只能通过反应釜的夹套进行换热，换热面积小、换热效率低，对于强放热和强吸热的反应，只能通过控制进料速率来弥补换热量不足的问题，进一步延长了生产时间。

因此，如何提供一种用于生产表面活性剂的管道式反应器及其使用方法，兼具可连续生产、自动化程度高和反应速率快等优点，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于生产表面活性剂的管道式反应器及其使用方法，克服前述现有技术中搅拌釜式反应器的不足，具有可连续生产、自动化程度高、能耗低、产量大、反应速率快等特点。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种用于生产表面活性剂的管道式反应器，包括多个恒温箱体和设置于恒温箱体内的反应管，每一所述恒温箱体内的反应管均前后设置有多排管体，每排管体均设置为“s”型连续弯折管，反应管的前后两排“s”型连续弯折管之间互相连通，反应管的这一设置方式有利于增大换热面积，提高传热效率，实现充分反应，相邻两恒温箱体内的反应管互相连通，实现反应的连续性，提高反应速度；位于末端的所述恒温箱体与换热器连通，换热器与产品出口连通。

优选的，所述恒温箱体设置有3个，位于首端的恒温箱体的一侧设置有原料a泵入口和原料b泵入口；首端恒温箱体和中部恒温箱体之间设置有原料c泵入口；中部恒温箱体和末端恒温箱体之间设置有原料d泵入口，这一设置方式通过3个恒温箱体实现不同反应阶段的温度梯度，并能够根据需要加入新原料、调整剂和补充原料。

优选的，所述恒温箱体上设置有热水入口和热水出口，或设置有蒸汽入口和蒸汽出口，通过热水或蒸汽实现恒温箱体内温度分布的均匀性。

优选的，所述位于首端的恒温箱体内温度控制在45-60℃；所述位于中部的恒温箱体内温度控制在80-90℃；所述位于末端的恒温箱体内温度控制在100-110℃，将反应温度稳定在最优条件，极大程度地避免产品由于温度被动造成的品质不稳定，对于强放热和强吸热反应，也能够提供足够的换热能力，而不需要通过控制原料加入速度来控制放热，从而提供设备的生产能力。

优选的，所述反应管内加入散装填料，或设置有折流板，确保在物料流动的同时提供足够的传质，使物料混合均匀，提高反应速度。

一种用于生产表面活性剂的管道式反应器的使用方法，包括如下步骤：从原料a泵入口泵入原料a，从原料b泵入口泵入原料b，位于首端的恒温箱体内温度控制在50-55℃；从原料c泵入口泵入原料c，位于中部的恒温箱体内温度控制在80-90℃；从原料d泵入口泵入原料d，调整体系ph至7-8，位于末端的恒温箱体内温度控制在105-110℃，产品经换热器降温至70-80℃后从产品出口排出。

优选的，所述原料a的进料速度为180-220kg/min，所述原料b的进料速度为35-45kg/min，所述原料c的进料速度为80-90kg/min。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种用于生产表面活性剂的管道式反应器及其使用方法具有以下有益效果：

（1）本发明的管道式反应器，包括多组恒温箱体和设置于恒温箱体内的反应管，能够实现多个温度段的连续反应，提高了反应的连续性和反应速度；

（2）本发明的管道式反应器，反应管的设计方式有利于增大换热面积，提高传热效率，实现充分反应；

（3）本发明的管道式反应器，恒温箱体的设计将反应温度稳定在最优条件，极大程度地避免产品由于温度被动造成的品质不稳定，对于强放热和强吸热反应，也能够提供足够的换热能力，而不需要通过控制原料加入速度来控制放热，从而提供设备的生产能力；

（4）本发明的管道式反应器，反应管内散装填料或折流板的设计，确保在物料流动的同时提供足够的传质，使物料混合均匀，提高反应速度；

（5）本发明的管道式反应器，各个原料泵入口的设计，能够根据需要加入新原料、调整剂和补充原料，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明反应管的立体结构示意放大图；

图3为本发明实施例1中反应管内折流板结构设置的局部放大图；

图4为本发明实施例2中反应管内填料结构设置的局部放大图；

其中，1恒温箱体、2反应管、3换热器、4原料a泵入口、5原料b泵入口、6原料c泵入口、7原料d泵入口、8产品出口、9热水入口、10热水出口、11蒸汽入口、12蒸汽出口、13散装填料、14折流板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1一种用于生产表面活性剂的管道式反应器

如图1-3所示实施例中，一种用于生产表面活性剂的管道式反应器，包括3个恒温箱体1和设置于每个恒温箱体1内的反应管2，每一所述恒温箱体1内的反应管2均前后设置有多排管体，每排管体均设置为“s”型连续弯折管，反应管2的前后两排“s”型连续弯折管之间互相连通，相邻两恒温箱体1内的反应管2互相连通；位于末端的所述恒温箱体1与换热器3连通，换热器3与产品出口8连通。位于首端的恒温箱体1的一侧设置有原料a泵入口4和原料b泵入口5；首端恒温箱体1和中部恒温箱体1之间设置有原料c泵入口6；中部恒温箱体1和末端恒温箱体1之间设置有原料d泵入口7。所述位于首端和中部的恒温箱体1上设置有热水入口9和热水出口10，位于末端的恒温箱体1上设置有蒸汽入口11和蒸汽出口12。所述位于首端的恒温箱体1内温度控制在45-60℃；所述位于中部的恒温箱体1内温度控制在80-90℃；所述位于末端的恒温箱体1内温度控制在100-110℃。

本实施例中，所述反应管2内设置有折流板14。

实施例2一种用于生产表面活性剂的管道式反应器

本实施例与实施例1的设置基本相同，其区别在于：本实施例中，所述反应管内加入散装填料13。

实施例3一种用于生产表面活性剂的管道式反应器的使用方法

本实施例的使用方法主要针对实施例1中的一种用于生产表面活性剂的管道式反应器，通过本实施例中的方法连续生产12/14烷基羟磺基甜菜碱，具体包括如下步骤：

从原料a泵入口4泵入nahso3水溶液（25%），进料速度200kg/min；从原料b泵入口5泵入环氧氯丙烷，进料速度42kg/min；位于首端的恒温箱体1内的的水温控制在50-55℃。从原料c泵入口6泵入12/14叔胺，进料速度86kg/min；位于中间的恒温箱体1内的温度控制在85-90℃。从原料d泵入口7加入na2co3水溶液（30%），调整体系ph=7-8，位于末端的恒温箱体1内的温度控制在105-110℃，产品经换热器3降低到70-80℃，从产品出口8出料。

经检测，通过本实施例的一种用于生产表面活性剂的管道式反应器的使用方法生产的12/14烷基羟磺基甜菜碱，叔胺转化率达到95.6%，无机盐含量7.3%，有效物含量42%。能够将油水界面张力降低至6×10^-3mn/m，产品合格，性能优异。

实施例4一种用于生产表面活性剂的管道式反应器的使用方法

本实施例的使用方法主要针对实施例2中的一种用于生产表面活性剂的管道式反应器，通过本实施例中的方法连续生产16/18烷基羧基甜菜碱，具体包括如下步骤：

从原料a泵入口4泵入氯乙酸钠水溶液（33%），进料速度200kg/min；从原料b泵入口5泵入16/18烷基叔胺，进料速度150kg/min；位于首端的恒温箱体1内的水温控制在50-55℃。从原料c泵入口6泵入丙二醇，进料速度39kg/min；位于中间的恒温箱体1内的温度控制在80-85℃。从原料d泵入口7加入na2co3水溶液（30%），调整体系ph=7-8，位于末端的恒温箱体1内的温度控制在105-110℃，产品经换热器3降低到70-80℃，从产品出口8出料。

经检测，通过本实施例的一种用于生产表面活性剂的管道式反应器的使用方法生产的16/18烷基羧基甜菜碱，叔胺转化率达到98.1%，无机盐含量6.2%，有效物含量45%。能够将油水界面张力降低至8×10^-3mn/m，产品合格，性能优异。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。