淺談烷基苯磺酸的生產(chǎn)、性能及生產(chǎn)

杜煒 李海兵（中國石油撫順石化公司洗滌劑化工廠 113001）

一、烷基苯簡介

烷基苯生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生多種副產(chǎn)品。直鏈烷基苯是表面活性劑，擁有較強(qiáng)的生物降解性，是一種良好的中間體。同時(shí)也是生產(chǎn)磺酸鹽系陰離子表面活性劑的原料，目前被廣泛應(yīng)用于合成洗滌劑工業(yè)，在其中占據(jù)著主導(dǎo)地位。該物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)工藝是由美國率先使用，主要方法是將烷烴經(jīng)過催化脫氫成為單烯烴后，使用HF作為催化劑，使其與苯發(fā)生烷基化反應(yīng)。直鏈的烷基苯在90年代的全球產(chǎn)量為200萬噸，其中74%的份額是通過美國的生產(chǎn)工藝制造出來的，預(yù)計(jì)目前全球?qū)ν榛降男枨罅恳悦磕?.7%的速度增長。當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)烷基苯的制造商主要有三個(gè)，其生產(chǎn)總量為21萬噸每年。因此，盡早實(shí)現(xiàn)對(duì)烷基苯的綜合開發(fā)和利用對(duì)化工企業(yè)來說，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

二、烷基苯磺酸的生產(chǎn)

1.烷基苯的組成和性質(zhì)

以分子結(jié)構(gòu)分類，烷基苯可以分為直鏈烷基苯和支鏈烷基苯，工業(yè)生產(chǎn)一般使用直鏈烷基苯，烷基苯原料的質(zhì)量指標(biāo)如表1所示。

表1 烷基苯原料質(zhì)量指標(biāo)

2.烷基苯的磺化

烷基苯磺化按照磺化反應(yīng)器進(jìn)行分類,可分為多管膜式磺化和雙膜式磺化兩種。意大利Ballestra公司的多管膜式磺化和美國Chemithon公司的雙膜式磺化是世界上應(yīng)用最多、最為先進(jìn)的磺化工藝技術(shù)，也是最具代表性，被業(yè)內(nèi)人士公認(rèn)為最佳的技術(shù)。以意大利Ballestra公司的多管膜式磺化為例，其在生產(chǎn)過程中主要包括三個(gè)步驟：磺化、老化和水解。

（1）磺化

整個(gè)磺化的過程分成三條線：空氣的壓縮、冷水和冷凍冷卻、硅膠干燥與再生為一條線;三氧化硫發(fā)生工藝（熔硫、燃硫、轉(zhuǎn)化和三氧化硫冷卻）為一條線;第三條線是磺化、老化/水解與尾氣處理系統(tǒng)（包括靜電除霧與堿洗）。

磺化的反應(yīng)有以下特點(diǎn)：一、反應(yīng)迅速，幾乎是在瞬間完成的；二、易發(fā)生平行反應(yīng)或連續(xù)反應(yīng)，特別是溫度較高時(shí)；三、反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，放熱量為-170k J/mol。為了防止反應(yīng)器溫度過高造成反應(yīng)管壁結(jié)焦，同時(shí)抑制副反應(yīng)的發(fā)生，需要循環(huán)冷卻水對(duì)反應(yīng)器冷卻、降溫，冷卻水溫度由PLC系統(tǒng)控制，保證在工藝要求范圍內(nèi)。

（2）老化

反應(yīng)器底部流出的氣液混合物經(jīng)過兩次氣液分離后，廢氣送至尾氣處理系統(tǒng)，經(jīng)處理到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)后排放至大氣中，液相（磺酸）則輸送至老化罐中繼續(xù)反應(yīng)。

在老化罐中，反應(yīng)器中副反應(yīng)生成的磺酸酐和烷基苯、硫酸反應(yīng)，重新生成磺酸，磺酸在老化罐中的停留時(shí)間約為2小時(shí)。老化罐的溫度不宜太高，否則會(huì)加深產(chǎn)品色澤、降低產(chǎn)品質(zhì)量，老化反應(yīng)同樣會(huì)產(chǎn)生一部分熱量，多余的熱量通過循環(huán)水換熱器吸收。

此外老化單元還可以在開工、停工、切換產(chǎn)品操作時(shí)，用烷基苯吸收三氧化硫氣體，吸收三氧化硫氣體后生成有價(jià)值的表面活性劑，而不是通過傳統(tǒng)的三氧化硫吸收塔生成副產(chǎn)品磺酸。既簡化了工藝，又減少了物料浪費(fèi)，特別是在裝置頻繁開車時(shí)，可使多管膜式反應(yīng)器中不合格產(chǎn)品的生成降至最低。

（3）水解

老化后的磺酸在送至成品罐之前要注水，通過水解反應(yīng)進(jìn)一步消除磺酸酐，另外水可以將磺酸中沒有反應(yīng)的三氧化硫吸收變?yōu)榱蛩幔乐够撬嵩谫A存的過程中與三氧化硫反應(yīng)，加深產(chǎn)品色澤，降低產(chǎn)品質(zhì)量。注水量為磺酸質(zhì)量的0.5%～1.0%，水量過多會(huì)導(dǎo)致磺酸乳化，堵塞管道。

3.存在問題

（1）由于生產(chǎn)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)過磺化反應(yīng)，在反應(yīng)器管壁甚至是分配頭產(chǎn)生結(jié)焦，裝置最多連續(xù)生產(chǎn)40天后便要停工，沖洗反應(yīng)器。造成裝置開、停工比較頻繁，易產(chǎn)生不合格產(chǎn)品。

（2）生產(chǎn)裝置有時(shí)會(huì)由于設(shè)備、儀器的自身出現(xiàn)故障而導(dǎo)致操作失敗，出現(xiàn)一些波動(dòng)，繼而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

（3）較大粘度的烷基苯磺酸給冬天的運(yùn)輸和裝桶作業(yè)造成不便。

（4）黑磺酸成分過多。

三、烷基苯磺酸的應(yīng)用

1.產(chǎn)品的性能

純凈的烷基苯磺酸是無色粘稠液體，但在生產(chǎn)過程中不可避免地產(chǎn)生雜質(zhì)，磺酸產(chǎn)品往往呈棕紅色。產(chǎn)品中一般會(huì)殘留少量硫酸、三氧化硫，所以帶有很強(qiáng)的酸性。磺酸易溶于水，不容易燃燒和爆炸。

2.產(chǎn)品的應(yīng)用

烷基苯磺酸經(jīng)過堿的中和反應(yīng)產(chǎn)生烷基苯磺酸鹽，烷基苯磺酸鹽是陰離子表面活性劑中最重要的一種品種，也是中國合成洗滌劑的主要活性成分。

烷基苯磺酸鹽在硬水中不與鈣、鎂離子形成沉淀，既耐酸又耐堿，有良好的去污力、滲透力、潤濕力和起泡力。烷基苯磺酸鹽泡沫穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性好、而且原料來源充足、生產(chǎn)成本低，在民用和工業(yè)用清洗劑中有著廣泛的用途。

除了直鏈烷基苯磺酸外，由重烷基苯磺化得到的重烷基苯磺酸的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

重烷基苯磺酸鹽都屬于油溶性磺酸鹽類緩蝕劑，可以作為各種防銹添加劑用于各種特種油品中，也可以作為潤滑油清凈分散劑用于航空潤滑油中。

重烷基苯磺酸鹽另一個(gè)重要用途是作為三次采油中的驅(qū)油劑，可以提高油田原油采收率。

作為一種廉價(jià)并且擁有豐富原材料的物質(zhì)，有必要全面發(fā)展烷基苯磺酸產(chǎn)業(yè)，無論從石油資源的優(yōu)化配置還是烷基磺酸的利用率，都能增加產(chǎn)品的附加值，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。烷基苯磺酸在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)。

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