均質泵在重烷基苯磺酸鹽生產中的應用

沈曉峰

（大慶油田化工有限公司東昊公司，黑龍江 大慶 163453）

均質泵在重烷基苯磺酸鹽生產中的應用

沈曉峰

（大慶油田化工有限公司東昊公司，黑龍江 大慶 163453）

主要介紹了A、B兩段重烷基苯磺酸在水解過程中存在的問題，以及均質泵在重烷基苯磺酸水解過程中的應用。

重烷基苯磺酸；水解；均質泵

大慶油田已進入三次采油階段。三元復合驅技術可比水驅提高采收率20%左右，將成為大慶油田今后一段時期提高采收率的主導技術，也是大慶油田實現4000萬t/a持續穩產的重要手段。經過多年的試驗，大慶油田確定了重烷基苯磺酸鹽表面活性劑為三元復合驅主表面活性劑。為滿足大慶油田三次采油的需要，大慶東昊公司建設了重烷基苯磺酸鹽表面活性劑生產裝置，成為國內第一家、也是唯一一家為大慶油田生產驅油重烷基苯磺酸鹽表面活性劑的企業。

1.重烷基苯磺酸水解原理

在重烷基苯磺酸鹽表面活性劑的生產過程中，氣體三氧化硫和液體重烷基苯在磺化反應器中同向接觸，發生磺化反應，生成重烷基苯磺酸。

由于SO3與重烷基苯反應是一個瞬間放熱反應，除了主反應外，還有3種副產品產生，即砜、磺酸酐和硫酸酐。所以，在磺化反應器中生成的重烷基苯磺酸必須經過老化和水解工藝過程。

老化工藝的作用是延長反應時間，使含在磺酸中的少量SO3或硫酸繼續與重烷基苯或其他有機物反應，減少產品中未磺化油和無機鹽含量。在老化過程中同時發生硫酸酐與重烷基苯的反應，從而進一步提高磺化轉化率。

在磺化反應后期，由于磺化率較高，容易生成磺酸酐，繼而影響中和產品的pH值及產品穩定性，所以必須加水破壞酸酐。

在酸性條件下，磺酸酐很容易被水解，生成兩分子磺酸，同時在老化器中未充分轉化而殘留的極少量硫酸酐在加水時可進一步水解，其反應式如圖1。

圖1 重烷基苯磺酸水解反應式

2.重烷基苯磺酸水解中存在的問題

國內大多數十二烷基苯磺酸生產裝置和東昊公司2萬噸/年重烷基苯磺酸鹽裝置的水解部分均采用開式葉輪水解泵，此種水解方式對于十二烷基苯磺酸和混合重烷基苯磺酸還是可行的。但將混合重烷基苯切割成A、B兩個餾分再分別進行磺化時，B段重烷基苯磺酸的黏度大大超過了以往生產時使用的混合重烷基苯磺酸的黏度，原有的開式葉輪水解泵（22kW，2900轉/分）無法運轉，造成B段重烷基苯磺酸不能充分水解，只能延續到后一工段靠磺酸儲罐的攪拌漿（55kW）攪拌和循環泵（15kW）循環來達到水解目的。由于B段重烷基苯磺酸在生產過程中不能及時水解，造成產品質量的嚴重波動。

3.均質泵在重烷基苯磺酸鹽生產中的應用

為解決重烷基苯磺酸的水解問題，需要找到適合A、B兩段重烷基苯磺酸水解的工藝和設備。

先期采用多種靜態混合器進行多次試驗，由于B段重烷基苯磺酸的黏度過高，效果不理想，后經過廣泛收集資料，研究各種化工設備的工作原理，確定采用均質泵進行水解試驗。

均質泵的主要工作原理是：定子在轉子快速運轉的離心力和液力的作用下，對物料進行強烈的剪切、離心剪切、撞擊破裂、液層摩擦、湍流均勻等綜合作用，使物料均勻混合。

因為重烷基苯磺酸水解反應是放熱反應，均質泵工作時強烈的剪切、液層摩擦、湍流等作用也會使重烷基苯磺酸的溫度升高，而重烷基苯磺酸溫度過高將嚴重影響重烷基苯磺酸的質量，所以采用何種形式的均質泵和水解工藝就顯得尤為重要。

通過大量的分析和計算以及小樣試驗，最終選擇DHX-1型均質泵（7.5kW）代替原有的開式葉輪水解泵，并將部分均質泵的輸出物料經過冷卻換熱器冷卻后打回流以控制均質泵中物料的溫度。同時，用變頻器控制均質泵的轉速以適應A、B兩段重烷基苯磺酸的水解。實踐證明，采用DHX-1型均質泵代替開式葉輪水解泵生產的重烷基苯磺酸鹽產品質量穩定，可以滿足大慶油田三次采油的需要。

4.結束語

通過研究和實踐，在國內首次用均質泵取代了開式葉輪水解泵用于重烷基苯磺酸鹽生產，解決了A、B兩段重烷基苯磺酸的水解難題，保證了重烷基苯磺酸產品的質量。同時，大幅度降低了裝置的能耗，僅水解泵電機由22kW降到7.5kW一項，每年就可節約電費5.2萬元。再加上減少用于水解的攪拌、循環能耗，用均質泵取代開式葉輪水解泵，預計每年可節約電費合計11.2萬元。此研究結果已直接在東昊公司建設的3萬噸/年重烷基苯磺酸鹽裝置上得到應用。采用均質泵取代開式葉輪水解泵，為大慶油田三元復合驅油技術推廣應用提供了合格的表面活性劑，具有明顯的經濟效益和社會效益。

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