大型磺化装置发展及工程技术路线探讨.pdf

Technique express科技广场18Vol.46 No.11 Nov.2023磺化装置主要是以烷基苯、脂肪醇、脂肪醇醚、-烯烃为原料，根据产品品种不同，分别经过磺化、老化、中和、水解等工段，生产不同品种的阴离子表面活性剂，阴离子表面活性剂是洗手液、洗发水、洗洁精等液体洗涤剂的主要原料。磺化主要产品生产过程见表1。表1磺化主要产品生产过程一览表Tab.1 Production process of main sulfonated products有机原料生产过程中和剂磺化产品烷基苯磺化、老化、水解/烷基苯磺酸（LABSA）脂肪醇磺化、中和液碱脂肪醇硫酸钠（K12）氨水脂肪醇硫酸铵（LSA）脂肪醇醚磺化、中和液碱脂肪醇醚硫酸钠（AES）氨水脂肪醇醚硫酸铵（AESA）-烯烃磺化、水解液碱-烯烃磺酸钠（AOS）1国内磺化装置现状2004年3月8日，中轻化工绍兴有限公司率先在国内完成了国产3.8 t/h磺化装置的建设并试车成功1；2006年10月7日，该公司再次率先在国内完成了国产5 t/h磺化装置的建设并试车成功2，开启了磺化装置设备国产化、产能大型化的步伐。据2018年的统计数据显示，在所有168套磺化装置中，3.8 t/h磺化装置38套，5 t/h磺化装置13套3，6 t/h磺化装置的数量较少。2020年，新型冠状病毒疫情在全球传播，阴离子表面活性剂的用量显著增长，国内磺化装置建设呈现短时间增长态势，在建的磺化装置数量有10多套。目前，8 t/h磺化装置正在进行工程化实践，国产磺化装置已经进入大型化时代。2大型磺化装置的工艺装备配置8 t/h磺化装置是目前我国新兴的大型磺化装置，经过笔者多年的工程开发研究，形成了8 t/h磺化装置主要设备清单，见表2。表28t/h磺化装置主要设备一览表Tab.2 Main equipment of 8t/h sulfonation plant序号设备名称设备参数数量备注1主风机风量：207m3/min，排气压力：80kPa，380VAC1台磁悬浮节能设计2空气冷却器外形尺寸：300057601台一体化设计3空气干燥器外形尺寸：30005680 1台/大型磺化装置发展及工程技术路线探讨张国华，赵东睿，支林轩，李 峰，严国乔（轻工业杭州机电设计研究院有限公司，浙江 杭州 311121）摘 要：自20世纪70年代引进国外磺化装置以来，磺化装置单套产能历经1t/h、1.6t/h、2.5t/h、3.0t/h、3.8t/h、5t/h等的扩容提升，目前8t/h磺化装置已工程化。由于磺化产品的生产存在品种较多、单套产能过大、客户订单较小等特点，磺化生产企业对于8t/h磺化装置尚存疑虑。本文从大型磺化装置如何适应磺化生产企业需求的角度，提出了8t/h大型磺化装置的工程化装备配置和工程技术路线优化设计，可以使大型磺化装置提高生产效率，与同等产能相比，也可以降低设备投资、产品单耗和人力资源成本，从而实现帮助企业加快推进8t/h磺化装置的工程化目的。关键词：大型磺化装置；多产品品种；优化设计中图分类号：TQ205 文献标识码：A 文章编号：1006-7264(2023)11-018-03DOI：10.3969/j.issn.1006-7264.2023.11.004收稿日期：2023-07-24作者简介：张国华（1975-），男，浙江人，教授级高级工程师，电话：[phone]，E-mail：。Technique express科技广场19第46卷2023年第11期序号设备名称设备参数数量备注4燃硫炉外形尺寸：21007000 1台内设硫磺分布器5转化塔外形尺寸：240013500 1台一体化设计6SO3过滤器外形尺寸：22004200，V=10m3，材料：碳钢1台6芯设计7磺化反应器外形尺寸：10008000，材料:316L，192根管1台大型列管式8气液分离器外形尺寸：15002000，材料：316L1台进出口管径DN4509旋风分离器外形尺寸：12001800，材料：316L1台进出口管径DN45010中和混合泵Q=100m3/h，H=20m，材质3041台进出口管径DN20011中和循环泵Q=100m3/h，H=60m，材质3041台进出口管径DN20012均质罐外形尺寸：40008000 4台 100m3大型均质罐13 二烷脱除器外形尺寸：15006500，内置工艺水雾化器1台新型二烷脱除专用设备3大型磺化装置存在的问题国内磺化装置的特点是专业化生产，存在大量个性化定制需求，以8 t/h大型磺化装置生产AES为例，日产70%AES 274 t，连续生产30天，月产70%AES 8 220 t，这个产能与合成洗涤剂超级大客户联建工厂或可消化，实际上合成洗涤剂品种较多，自然对阴离子表面活性剂的需求品种也较多，且存在批量生产订单较小的情况。8 t/h大型磺化装置若与小装置一样需要频繁开、停车和产品切换，就无法发挥大型装置节能降耗的优势，反而凸显了大马与小车的矛盾。基于合成洗涤剂产品种类较多、个性化产品需求旺盛的市场现状，大型磺化装置需要优化工艺路线，以适应市场多元化的需求。磺化装置主要单元模块分为气体模块、磺化模块、中和模块，将3种模块进行排列组合，8 t/h大型磺化装置可开发成1气体模块+1磺化模块+0中和模块（1+1+0生产模式）、1气体模块+1磺化模块+2中和模块（1+1+2生产模式）、1气体模块+2磺化模块+2中和模块（1+2+2生产模式）3套不同生产模式下的工程技术路线。3.1 1+1+0 生产模式下的工程技术路线1+1+0生产模式是为烷基苯磺酸（LABSA）量身定制的工程技术路线。气体发生模块和磺化模块均按产能8 t/h配置，不配置中和模块。大型洗衣粉生产工厂与8 t/h磺化装置配套联建，实现大宗原料和大型用户同时生产，减少储存、运输环节的运作成本，效益明显。3.2 1+1+2 生产模式下的工程技术路线1+1+2生产模式是通过调整中和单元设置，可以同时生产钠盐、氨盐（K12与LSA、AES与AESA）设计的工程技术路线。工艺流程简图见图1。续表气体发生工艺水液碱中和循环泵中和混合泵中和混合泵中和循环泵工艺水氨水产品输送泵产品输送泵脱气罐脱气罐调整罐调整罐热工艺水真空二 烷脱除器SO3过滤器磺化反应器气液分离器磺化酸输送泵磺化酸输送泵图1 1+1+2生产模式下的工艺流程简图Fig.1 Technological process flow in 1+1+2 production modeTechnique express科技广场20Vol.46 No.11 Nov.2023如图所示，气体发生模块和磺化模块均设置一套产能8 t/h的装置，中和模块设置2套，中和产能分别为3.8 t/h和5 t/h，中和单元过程控制可进行精细化调节。3.3 1+2+2 生产模式下的工程技术路线1+2+2生产模式是通过调整磺化、中和单元设置，可以同时生产氨盐、钠盐（K12与LSA、AES与AESA）设计的工程技术路线。工艺流程设计简图见图2。气体发生工艺水液碱中和循环泵中和混合泵中和混合泵中和循环泵工艺水氨水产品输送泵产品输送泵脱气罐脱气罐调整罐调整罐热工艺水真空二 烷脱除器SO3过滤器磺化反应器气液分离器磺化酸输送泵磺化反应器如图所示，气体发生模块设置一套产能8 t/h的装置。磺化模块和中和模块各设置2套，产能分别为3.8 t/h和5 t/h。这种设置最大程度的满足企业多品种灵活生产的需求，但对装置的操作控制要求相对较高。4结语磺化装置产能大型化是整个产业发展的必然趋势，磺化装置大型化的同时需要根据产品种类优化工艺技术路线，依托现代三维数字化工厂建模设计，实现装置的柔性化、个性化定制设计。优化的大型磺化装置对提高装置的开工率、提升磺化产品的质量、减低能源消耗、减少三废排放有益，我国也将加快大型磺化装置的建设步伐。参考文献：1 冷晓力,张国华.国产3.8 t/h磺化装置生产线建设与生产C/2004(第三届)全国三氧化硫磺化/硫酸化技术与市场研讨会论文集.太原，2004.2 沈宏,郭志强.国产磺化装置大型化的新突破J.日用化学品科学,2007,30(4):1-2,12.3 李全红,杨效益,郭朝华,等.我国三氧化硫磺化装置的发展及展望J.日用化学品科学,2019,42(10):20-23.图2 1+2+2生产模式下的工艺流程简图Fig.2 Technological process flow in 1+2+2 production modeDiscussion on the development and engineering technical route of large-scale sulfonation plantZHANG Guo-hua,ZHAO Dong-rui,ZHI Lin-xuan,LI Feng,YAN Guo-qiao(HMEI Machinery&Engineering Co.,Hangzhou,Zhejiang 311121,China)Abstract:Since the introduction of foreign sulfonation plants in the 1970s,the capacity of a single set of sulfonation plant has been expanded from 1 t/h to 1.6 t/h to 2.5 t/h to 3.8 t/h to 5 t/h and at present the sulfonation plant of 8 t/h has been engineered.However,manufacturing enterprises of sulfonation are distrustful of 8 t/h sulfonation plant because of the variety of sulfonated products,too large capacity of a single set,and the small orders from customers.To adapt to the needs of manufacturing enterprises of sulfonation,an optimized technical route for large-scale sulfonation units was proposed.The large-scale sulfonation plant not only improved its production efficiency but also could reduce equipment investment,unit consumption of product and human resource cost,which could meet the needs of manufacturing enterprises of sulfonation to accelerate the engineering of 8 t/h sulfonation plants.Key words:large-scale sulfonation plant;variety of products;engineering design（本文编辑 杨玉喜）气液分离器磺化酸输送泵