噴射磺化反應器在石油磺酸鹽生產中的應用

張小亮

摘 要：本文將噴射反應器應用在液相磺化生產石油磺酸鹽的工藝中，經實驗，噴射磺化工藝能夠使磺化劑使用量減少5.9%，產物中活性物、未磺化油和無機鹽含量分別為18.21%、5.68%和2.58%，節省了原料，減少了污水的產生，能夠有效的降低生產成本。能將孤島采油廠孤島區塊靜態洗油效率可提高13個百分點，產品性能明顯提升。

關鍵詞：噴射反應器；石油磺酸鹽；液相磺化；界面張力；洗油效率

目前石油磺酸鹽的生產工藝主要是氣相磺化工藝和液相磺化工藝。氣相磺化存在反應激烈，瞬間放熱量大，易發生局部過熱和多磺化，生成砜類副產物。液相磺化能耗與溶劑使用量大，物料返混嚴重，易導致過磺化和結焦炭化等副反應發生。為解決以上問題，開發了液相噴射磺化工藝，具有物料接觸面積較大，且采用強制外循環散熱器可快速移走反應熱，防止副反應發生，產物純度較高等優點。

1 實驗部分

1.1 實驗檢測儀器

①界面張力儀TX-500C；②分析天平ML503；③磁力攪拌器WH-610D。

1.2 實驗裝置流程圖

高壓射流流體a從噴嘴b高速射出，在噴嘴出口處形成負壓區，低壓引射流體c由此處進入并與射流流體一起進到混合室d。射流流體和引射流體在混合室充分混合后進入擴散室e，在擴散室內增壓后送后續單元。

在反應釜內加入5kg原料油，10kg二氯乙烷，啟動循環泵，調整流量1m3/h，噴射器開始工作。開啟循環水，將釜內溫度控制在10℃。待釜內溫度穩定，噴射器狀態正常后，打開磺化劑進料閥，控制磺化劑進入速率5kg/h。在磺化劑進入量為6.5kg、7.5kg、8.5kg時分別取樣500g，加入NaOH中和至pH=7～8，加入定量的水，用旋轉蒸發儀濃縮，去除其中的溶劑，待用。

1.3 張力檢測

原油為孤島脫水原油，水樣為孤島模擬水，測定溫度為70℃，油水密度差為0.1 g/cm3。

1.4 靜態洗油方法

稱取10g左右油砂，樣品溶液20g，在定溫下連續放置一周，將洗出原油及溶液去除烘干，稱取試管質量，計算得出洗油效率。

2 數據及分析

2.1 磺化實驗結果

隨劑油比的增加，產物中未磺化油減少、活性物增加，無機鹽變化不明顯，說明噴射反應器傳質效果好，增加的磺化劑大部分參與了磺化反應，僅有少部分生成了無機鹽。

噴射反應器使三氧化硫利用率大大提高，在產量相當的情況下，噴射反應器磺化中和樣無機鹽含量減少將近40%，減輕了環保壓力，節省了生產成本。

2.2 張力檢測

選取傳統釜式磺化反應器劑油比為1.7：1（樣品1，下同）和噴射磺化器劑油比為1.6：1（樣品2，下同）進行張力測定，測定濃度為0.1～0.7%，具體實驗結果見表1。

隨著測試濃度的增加，界面張力呈下降趨勢，在到達某一濃度后界面張力變化較小。產品1產品在測試濃度窗口內最低界面張力只到2.9×10-2mN/m，產品2單一界面張力在0.3%～0.7%濃度范圍內對孤島油水體系均能達到10-3數量級，具有較寬的濃度窗口，表明樣品2對該區塊油水具有良好降低界面張力性能。

2.3 靜態洗油效率

選取樣品1和樣品2進行油砂洗油實驗，在濃度1‰和3‰時，樣品1的洗油效率分別為16.62%和53.99%，樣品2的洗油效率分別為23.49%和67.20%。

通過洗油效果圖片可以看出，樣品2的洗油效果明顯好于樣品1，在樣品濃度為0.3%時，洗油效率可到67%，比樣品1的洗油效率提高了13個百分點。

3 結論

①噴射反應器應用于油品磺化反應，傳質效果要優于傳統釜式反應器，過磺化產物減少，磺化劑利用率提高，污水產生量降低，降低了生產成本；②噴射反應器磺化產物在0.3%～0.7%濃度范圍內對孤島油水體系均能達到10-3數量級，具有較寬的濃度窗口，降低界面張力的能力良好；③樣品濃度為0.3%時，噴射磺化反應器磺化樣品洗油效果顯著，洗油效率可到67%，比傳統反應釜生產樣品的洗油效率提高了13個百分點。

參考文獻：

[1]焦靜娜.氣相SO3磺化制備石油磺酸鹽的研究進展[J].河南化工，2012，29（6）：29-31.