石油磺酸鹽結焦物的成分分析及處理技術

楊懷宇

（中國石油大慶煉化公司化工生產二部，黑龍江大慶163411）

石油磺酸鹽產品已在大慶油田、勝利油田等區域得到較大應用，現階段提高采收率達28%以上，遠高于試驗前提高采油率19.5%的目標［1］。大慶煉化公司采用氣相膜式磺化方式生產石油磺酸鹽，其核心設備為降膜式多管磺化器，因其成膜均勻、膜層薄，傳質傳熱效率高，能夠減少局部過磺化概率，從而可以生產出高質量石油磺酸鹽產品。

因石油磺酸鹽原料特性所致，反應過程中必然存在結焦現象。隨運行時間延長，結焦物在磺化器管束上的附著逐步升高，導致管束內壁粗糙度上升，破壞管束內液膜的均勻狀態，影響產品質量。需定期對管束內壁進行處理，但因該種結焦物難溶導致處理難度極大，因此需對其組分進行分析，進而找到適合的處理技術［2］。

1 磺化結焦物成分分析

1.1 研究方法

由于結焦物的成分復雜，很難定量分析其具體組分的相對含量，所以采用紅外光譜分析法考察其物質類別以利于下一步研發專用藥劑處理。所用儀器為傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR），TENSOR II，德國布魯克BRUKER。

1.2 紅外光譜表征結焦物組成

提純前、后糠醛抽出油的磺化結焦物紅外光譜分析結果分別見圖1，2。

從圖1可以看出，提純前的譜圖主要顯示原料油的特征峰，如2 922.6 cm-1和2 851.3 cm-1為亞甲基的伸縮振動吸收峰，1 462.7 cm-1為苯環的碳碳雙鍵骨架伸縮振動吸收峰，1382.9 cm-1為甲基的對稱變形振動吸收峰，721.4 cm-1為4 個以上的亞甲基水平搖擺振動吸收峰。

由圖2 可見，對焦化物提純后，除去未磺化油后特征峰變多，3 395.7 cm-1為碳氧單鍵的伸縮振動吸收峰，2 924.0 cm-1和2 854.2 cm-1為亞甲基的伸縮振動吸收峰，1 719.4 cm-1為苯甲酸酯的碳氧雙鍵伸縮振動吸收峰，1 458.5 cm-1為苯環的碳碳雙鍵骨架伸縮振動吸收峰，1 382.9 cm-1為甲基對稱變形振動吸收峰，1 233.2 cm-1、1 201.8 cm-1、1 055.0 cm-1和1 026.5 cm-1為硫氧雙鍵的伸縮振動吸收峰，883.9 cm-1和854.0 cm-1為多環芳烴的碳氫單鍵變形振動吸收峰，722.8 cm-1為4 個以上的亞甲基水平搖擺振動吸收峰，593.1 cm-1和580.2 cm-1為砜基的振動吸收峰。其中之所以出現苯甲酸酯的特征峰可能是因為盛裝原料油的塑料桶中的塑化劑（DEHP）溶解到原料油中而造成的［3］。

圖1 提純前的糠醛抽出油磺化結焦物紅外光譜

圖2 提純后的糠醛抽出油磺化結焦物紅外光譜

綜合圖1 和圖2 可知，結焦物是砜類、烷基苯磺酸和未磺化油組成的復雜的混合物。

2 磺化器管束結焦物處理技術

2.1 處理方式

因磺化工藝過程中存在高放熱、極性物質在非極性體系析離等因素，導致其生產過程中無法避免結焦問題，尤其是石油磺酸鹽這類原料組分復雜、各組分磺化難易程度差異巨大的工藝過程，結焦程度更嚴重，對產品質量產生直接影響［4］。

為確保產品質量，一般定期對磺化反應器結焦物進行處理，處理方式有：（1）蒸汽吹蒸—人工疏通—液體沖洗方式；（2）液體浸洗—人工疏通—液體沖洗方式；（3）專用清洗液+在線清洗方式。

因磺化結焦物難溶于水、油，導致其不易從管束內壁剝離，故前2種處理方式僅對結焦物產生軟化效果，必須采用人工疏通，從而帶來管束機械損傷、能耗高、勞動強度大、處理周期長且處理效果不佳等問題。而專用清洗液+在線清洗方式可以有效解決上述問題。

2.2 專用清洗液及在線清洗工藝

2.2.1 專用清洗液功能及成分針對前述結焦物組成，開發的專用清洗液應具有4項功能：

（1）浸潤功能：通過潤濕劑改變界面張力進而使體系內難溶的砜等物質接觸角發生變化，一方面使體系藥劑能夠快速進入作用區域，另一方面起到一定分散作用；

（2）乳化功能：洗脫結焦物中的未磺化油，降低體系藥劑進入結焦物的空間阻力；

（3）分散功能：通過表面活性劑吸附于砜等難溶物質表面，使其因攜帶同種電荷排斥力增強，加快該類物質由管束內壁的剝離，使該類物質碎片與清洗液構成懸濁液體系，以利于進一步處理；

（4）緩蝕功能：通過在管束內壁形成復雜膠體體系，以降低磺酸等對管束內壁的腐蝕［5］。

根據設計，研究一種包含單乙醇胺、碳酸鈉、硅酸鈉、十二烷基磺酸鈉等組分的清洗劑配方。

2.2.2 在線清洗工藝由于磺化結焦物性質所限，導致其難于剝離，因此，在開發該工藝過程中，對于清洗液配制、存儲、流體輸送（反應器外）等按常規流程參數考慮，管束內流體按達到湍流狀態參數考慮，從而實現對結焦物加速剝離。

3 結束語

通過采用專用清洗液+在線清洗工藝進行磺化器管束結焦物處理，有效解決了石油磺酸鹽生產過程中結焦物處理的各項難題，同時杜絕了廢水排放等環境污染問題，投用至今，運行狀態良好，社會效益、經濟效益顯著。