石油磺酸盐的制备装置及制备方法与流程

1.本发明涉及石油磺酸盐生产工艺技术领域，具体而言，涉及一种石油磺酸盐的制备装置及制备方法。


背景技术：

2.在现有的磺化工艺中，原料油在磺化后要经过老化工艺流程，目的使残余三氧化硫与原料油中的可磺化物完全反应；并且还要经过水解工艺流程，目的是祛除磺化反应中因过量的三氧化硫参加反应生成砜酐等过磺化物质。
3.在现有的石油磺酸盐生产工艺中，原料油与过量的三氧化硫磺化反应时产生大量的砜酐及其他杂质酸渣，它们沉淀、粘附、堵塞在气液分离器和物料管线上，清理结焦物质困难，并造成气液分离器及相关管线腐蚀泄漏；目前的工艺流程在开停工及反应器切换过程中经常出现中和循环不畅，造成流程中断，生产难以连续进行，导致非计划停工；磺化产物中和反应是在高速剪切中和泵中进行的，由于石油磺酸物料的特殊性，若中和反应不及时粘度迅速增加，造成中和泵出料不畅，若反应热不能及时取走，易造成中和泵机封泄漏，增加车间运行成本和环境污染；目前石油磺酸盐的出厂活性物含量指标要求38％(重量法)，进一步提高产品活性物比较难。
4.由上可知，现有技术中存在石油磺酸盐的制备效率低且产品活性物含量低的问题。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种石油磺酸盐的制备装置及制备方法，以解决现有技术中石油磺酸盐的制备效率低且产品活性物含量低的问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种石油磺酸盐的制备装置，包括：超重力磺化反应器；超重力老化中和水解一体反应器，超重力磺化反应器通过第一管线与超重力老化中和水解一体反应器连通；第二管线，第二管线与超重力老化中和水解一体反应器连通，用于向超重力老化中和水解一体反应器内加入液碱；第三管线，第三管线与超重力老化中和水解一体反应器的出料口连通；第四管线，第四管线分别与超重力老化中和水解一体反应器和第三管线连通，以使从超重力老化中和水解一体反应器的出料口流出的部分石油磺酸盐回流至超重力老化中和水解一体反应器，第二管线的出口、第四管线的出口和第一管线的出口均位于超重力老化中和水解一体反应器中，且沿超重力老化中和水解一体反应器的高度方向依次远离超重力老化中和水解一体反应器的底部设置。
7.进一步地，石油磺酸盐的制备装置还包括：循环泵，循环泵设置在第三管线上；出料泵，出料泵设置在第三管线上且相对于超重力老化中和水解一体反应器的出料口远离循环泵设置，第四管线与第三管线的连接点位于循环泵和出料泵之间。
8.进一步地，循环泵的流量大于出料泵的流量。
9.进一步地，第四管线与第三管线的连接点相对于出料泵靠近循环泵设置。
10.进一步地，石油磺酸盐的制备装置还包括流量调节阀，流量调节阀设置在第四管线上。
11.进一步地，超重力老化中和水解一体反应器包括：转子，转子为筒状结构，第四管线的出口和第一管线的出口均位于转子内；分配器，分配器包括分配环和多个出料管，分配环设置在转子的上方并与第二管线连通，多个出料管均与分配环连通并沿分配环的周向间隔设置，多个出料管均伸入转子内，出料管的出口作为第二管线的出口。
12.进一步地，出料管为三个，三个出料管沿分配环的周向等间隔设置。
13.进一步地，转子的表面涂覆有钽金属层。
14.进一步地，石油磺酸盐的制备装置还包括冷却组件，冷却组件与超重力老化中和水解一体反应器连接。
15.根据本发明的另一个方面，提供了一种石油磺酸盐的制备方法，使用上述的石油磺酸盐的制备装置实施石油磺酸盐的制备方法，石油磺酸盐的制备方法包括：向超重力磺化反应器中加入原料油进行磺化反应，得到第一反应物；将第一反应物沿第一管线投至超重力老化中和水解一体反应器中，通过第二管线向超重力老化中和水解一体反应器中投入液碱，反应得到第二反应物；将第二反应物沿第三管线由出料泵排出，同时将部分第二反应物沿第四管线由循环泵回流至超重力老化中和水解一体反应器；将由出料泵排出的第二反应物投入精制罐中进行产品精制。
16.进一步地，第一反应物包括磺酸和未磺化油；和/或第二反应物包括石油磺酸盐。
17.进一步地，回流至超重力老化中和水解一体反应器的第二反应物与排出的第二反应物之间的流量比为5:1至10:1。
18.应用本发明的技术方案，石油磺酸盐的制备装置包括超重力磺化反应器、超重力老化中和水解一体反应器、第二管线、第三管线和第四管线，超重力磺化反应器通过第一管线与超重力老化中和水解一体反应器连通，第二管线与超重力老化中和水解一体反应器连通，用于向超重力老化中和水解一体反应器内加入液碱，第三管线与超重力老化中和水解一体反应器的出料口连通，第四管线分别与超重力老化中和水解一体反应器和第三管线连通，以使从超重力老化中和水解一体反应器的出料口流出的部分石油磺酸盐回流至超重力老化中和水解一体反应器，第二管线的出口、第四管线的出口和第一管线的出口均位于超重力老化中和水解一体反应器中，且沿超重力老化中和水解一体反应器的高度方向依次远离超重力老化中和水解一体反应器的底部设置，通过设置超重力老化中和水解一体反应器，将老化、中和和水解步骤集中在一个部件中，减少了管线堵塞以及设备腐蚀的概率，原料油在超重力老化中和水解一体反应器内能够快速混合、更新传质表面，获得巨大的剪切力，从而产生巨大的相际更新速度，大大提高了相间传质速率，增加了产品活性物含量，改善了物料流动性，降低了设备停工次数，解决了现有技术中石油磺酸盐的制备效率低且产品活性物含量低的问题。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1示出了本发明的一个具体实施例中的石油磺酸盐的制备装置的结构示意图；
21.图2示出了本发明的一个具体实施例中的超重力老化中和水解一体反应器的一个角度的结构示意图；
22.图3示出了本发明的一个具体实施例中的超重力老化中和水解一体反应器的另一个角度的结构示意图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.10、超重力磺化反应器；20、超重力老化中和水解一体反应器；21、转子；22、分配器；221、分配环；222、出料管；30、第一管线；40、第二管线；50、第三管线；60、第四管线；70、循环泵；80、出料泵；90、流量调节阀；100、冷却组件。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
28.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.为了解决现有技术中石油磺酸盐的制备效率低且产品活性物含量低的问题，本发明提供了一种石油磺酸盐的制备装置及制备方法。其中，采用下述的石油磺酸盐的制备装置实施下述的石油磺酸盐的制备方法。
30.如图1所示，石油磺酸盐的制备装置包括超重力磺化反应器10、超重力老化中和水解一体反应器20、第二管线40、第三管线50和第四管线60。超重力磺化反应器10通过第一管线30与超重力老化中和水解一体反应器20连通。第二管线40与超重力老化中和水解一体反应器20连通，用于向超重力老化中和水解一体反应器20内加入液碱。第三管线50与超重力老化中和水解一体反应器20的出料口连通。第四管线60分别与超重力老化中和水解一体反应器20和第三管线50连通，以使从超重力老化中和水解一体反应器20的出料口流出的部分石油磺酸盐回流至超重力老化中和水解一体反应器20，第二管线40的出口、第四管线60的出口和第一管线30的出口均位于超重力老化中和水解一体反应器20中，且沿超重力老化中和水解一体反应器20的高度方向依次远离超重力老化中和水解一体反应器20的底部设置。
31.通过石油磺酸盐的制备装置包括超重力磺化反应器10、超重力老化中和水解一体反应器20、第二管线40、第三管线50和第四管线60，超重力磺化反应器10通过第一管线30与超重力老化中和水解一体反应器20连通，第二管线40与超重力老化中和水解一体反应器20连通，用于向超重力老化中和水解一体反应器20内加入液碱，第三管线50与超重力老化中和水解一体反应器20的出料口连通，第四管线60分别与超重力老化中和水解一体反应器20和第三管线50连通，以使从超重力老化中和水解一体反应器20的出料口流出的部分石油磺
酸盐回流至超重力老化中和水解一体反应器20，第二管线40的出口、第四管线60的出口和第一管线30的出口均位于超重力老化中和水解一体反应器20中，且沿超重力老化中和水解一体反应器20的高度方向依次远离超重力老化中和水解一体反应器20的底部设置，通过设置超重力老化中和水解一体反应器20，将老化、中和和水解步骤集中在一个部件中，减少了管线堵塞以及设备腐蚀的概率，改善了物料流动性，降低了设备停工次数，提高了石油磺酸盐的制备效率，原料油在超重力老化中和水解一体反应器20内能够快速混合、更新传质表面，获得巨大的剪切力，从而产生巨大的相际更新速度，大大提高了相间传质速率，增加了产品活性物含量。
32.在本实施例中，图1中的箭头表示反应物料的流动方向。
33.在本实施例中，原料油进入超重力磺化反应器10进行磺化反应，磺化反应产生的磺酸以及未磺化的原料油通过第一管线30进入超重力老化中和水解一体反应器20。具体的，超重力磺化反应器10设置在超重力老化中和水解一体反应器20的上方，磺化反应产生的磺酸以及未磺化的原料油在重力的作用下进入超重力老化中和水解一体反应器20。
34.由于第二管线40的出口、第四管线60的出口和第一管线30的出口均位于超重力老化中和水解一体反应器20中，且沿超重力老化中和水解一体反应器20的高度方向依次远离超重力老化中和水解一体反应器20的底部设置，使得超重力老化中和水解一体反应器20中的物料出现分层。具体的，比重较重的磺酸落在超重力老化中和水解一体反应器20的下部，与液碱发生中和反应，且下部还存在着回流至超重力老化中和水解一体反应器20的、已经中和后的部分石油磺酸盐，从而调节中和反应的强度。未磺化的原料油漂浮在超重力老化中和水解一体反应器20的上部，起到液封的作用，防止中和反应产生高温的水汽窜入超重力磺化反应器10内。
35.如图1所示，石油磺酸盐的制备装置还包括循环泵70和出料泵80。循环泵70设置在第三管线50上。出料泵80设置在第三管线50上且相对于超重力老化中和水解一体反应器20的出料口远离循环泵70设置，第四管线60与第三管线50的连接点位于循环泵70和出料泵80之间。通过设置循环泵70和出料泵80，为部分石油磺酸盐回流至超重力老化中和水解一体反应器20以及石油磺酸盐产品出料提供动力。
36.在本实施例中，循环泵70的流量大于出料泵80的流量。这样由于流量的限制，从循环泵70流出的石油磺酸盐不止流至出料泵80处，还能够通过第四管线回流至超重力老化中和水解一体反应器20。
37.在本实施例中，第四管线60与第三管线50的连接点相对于出料泵80靠近循环泵70设置。进一步地，第四管线60的长度小于第四管线60与第三管线50的连接点到出料泵80之间的距离。这样使得第四管线60的管阻小于第四管线60与第三管线50的连接点到出料泵80之间的管阻，从循环泵70流出的石油磺酸盐能够更容易流向第四管线60，从而使得大部分的石油磺酸盐能够回流至超重力老化中和水解一体反应器20，形成循环，从而更好的控制超重力老化中和水解一体反应器20内的中和反应，增加产品活性物含量。
38.如图1所示，石油磺酸盐的制备装置还包括流量调节阀90，流量调节阀90设置在第四管线60上。通过设置流量调节阀90，可以根据反应情况调节回流至超重力老化中和水解一体反应器20的石油磺酸盐的流量，从而更好地控制超重力老化中和水解一体反应器20内的反应。
39.在本实施例中，第四管线60和第三管线50上均设置有流量计，从而对石油磺酸盐在各个管线的流量进行监控。
40.如图2至图3所示，超重力老化中和水解一体反应器20包括转子21和分配器22。转子21为筒状结构，第四管线60的出口和第一管线30的出口均位于转子21内。分配器22包括分配环221和多个出料管222，分配环221设置在转子21的上方并与第二管线40连通，多个出料管222均与分配环221连通并沿分配环221的周向间隔设置，多个出料管222均伸入转子21内，出料管222的出口作为第二管线40的出口。
41.具体的，液碱在外部动力设备的作用下通过第二管线40进入分配环221，并通过多个出料管222喷射在转子21上，并与磺酸发生中和反应。反应原料在超重力作用下经过转子21的分割发生快速混合、更新传质表面。两相流体在多孔介质或者孔道中发生接触，受到的剪切力是常规重力场的百倍甚至千倍，巨大的剪切力把液体撕成微米甚至纳米级的液膜、液滴和液丝，产生巨大的相际更新速度，相间传质速率比普通塔器提高1至3个数量级，使得传质和混合得到极大强化，从而增加产品活性物含量。
42.在本实施例中，出料管222为三个，三个出料管222沿分配环221的周向等间隔设置。等间隔设置的方式使得液碱能够均匀地喷射在转子21上，从而与磺酸均匀混合，提高中和反应的速率。
43.在本实施例中，转子21的表面涂覆有钽金属层。钽金属具有极高的抗腐蚀性，不参与老化反应、中和反应和水解反应，保证了在转子21内的化学反应的进行。当然，转子21的表面也可以涂覆其他类型的抗腐蚀性材料层，可以根据实际需求进行选择。
44.如图1所示，石油磺酸盐的制备装置还包括冷却组件100，冷却组件100与超重力老化中和水解一体反应器20连接。具体的，超重力老化中和水解一体反应器20的外部具有夹套，冷却组件100与夹套连通，并向夹套中通入一定温度的循环冷却水，从而带走超重力老化中和水解一体反应器20内的化学反应热，并且控制反应物料的粘度使其具有一定的流动性，保证化学反应的正常进行。
45.本技术还提供了一种石油磺酸盐的制备方法。石油磺酸盐的制备方法包括：向超重力磺化反应器10中加入原料油进行磺化反应，得到第一反应物；将第一反应物沿第一管线30投至超重力老化中和水解一体反应器20中，通过第二管线40向超重力老化中和水解一体反应器20中投入液碱，反应得到第二反应物；将第二反应物沿第三管线50由出料泵80排出，同时将部分第二反应物沿第四管线60由循环泵70回流至超重力老化中和水解一体反应器20；将由出料泵80排出的第二反应物投入精制罐中进行产品精制。
46.在本实施例中，第一反应物包括磺酸和未磺化油。第二反应物包括石油磺酸盐。
47.在本实施例中，回流至超重力老化中和水解一体反应器20的第二反应物与排出的第二反应物之间的流量比为5:1至10:1。
48.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过石油磺酸盐的制备装置包括超重力磺化反应器10、超重力老化中和水解一体反应器20、第二管线40、第三管线50和第四管线60，超重力磺化反应器10通过第一管线30与超重力老化中和水解一体反应器20连通，第二管线40与超重力老化中和水解一体反应器20连通，用于向超重力老化中和水解一体反应器20内加入液碱，第三管线50与超重力老化中和水解一体反应器20的出料口连通，第四管线60分别与超重力老化中和水解一体反应器20和第三管线50连
通，以使从超重力老化中和水解一体反应器20的出料口流出的部分石油磺酸盐回流至超重力老化中和水解一体反应器20，第二管线40的出口、第四管线60的出口和第一管线30的出口均位于超重力老化中和水解一体反应器20中，且沿超重力老化中和水解一体反应器20的高度方向依次远离超重力老化中和水解一体反应器20的底部设置，通过设置超重力老化中和水解一体反应器20，将老化、中和和水解步骤集中在一个部件中，减少了管线堵塞以及设备腐蚀的概率，改善了物料流动性，降低了设备停工次数，提高了石油磺酸盐的制备效率，原料油在超重力老化中和水解一体反应器20内能够快速混合、更新传质表面，获得巨大的剪切力，从而产生巨大的相际更新速度，大大提高了相间传质速率，增加了产品活性物含量。
49.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
50.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
51.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。