均質(zhì)泵在重烷基苯磺酸鹽生產(chǎn)中的應(yīng)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(zhì)泵在重烷基苯磺酸鹽生產(chǎn)中的應(yīng)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(zhì)泵在重烷基苯磺酸水解過程中的應(yīng)用。

重烷基苯磺酸；水解；均質(zhì)泵

大慶油田已進(jìn)入三次采油階段。三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)可比水驅(qū)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(dǎo)技術(shù)，也是大慶油田實現(xiàn)4000萬t/a持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。經(jīng)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(fù)合驅(qū)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(shè)了重烷基苯磺酸鹽表面活性劑生產(chǎn)裝置，成為國內(nèi)第一家、也是唯一一家為大慶油田生產(chǎn)驅(qū)油重烷基苯磺酸鹽表面活性劑的企業(yè)。

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(chǎn)過程中，氣體三氧化硫和液體重烷基苯在磺化反應(yīng)器中同向接觸，發(fā)生磺化反應(yīng)，生成重烷基苯磺酸。

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

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

在磺化反應(yīng)后期，由于磺化率較高，容易生成磺酸酐，繼而影響中和產(chǎn)品的pH值及產(chǎn)品穩(wěn)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(zhuǎn)化而殘留的極少量硫酸酐在加水時可進(jìn)一步水解，其反應(yīng)式如圖1。

圖1 重烷基苯磺酸水解反應(yīng)式

2.重烷基苯磺酸水解中存在的問題

國內(nèi)大多數(shù)十二烷基苯磺酸生產(chǎn)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(jìn)行磺化時，B段重烷基苯磺酸的黏度大大超過了以往生產(chǎn)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(zhuǎn)/分）無法運(yùn)轉(zhuǎn)，造成B段重烷基苯磺酸不能充分水解，只能延續(xù)到后一工段靠磺酸儲罐的攪拌漿（55kW）攪拌和循環(huán)泵（15kW）循環(huán)來達(dá)到水解目的。由于B段重烷基苯磺酸在生產(chǎn)過程中不能及時水解，造成產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)重波動。

3.均質(zhì)泵在重烷基苯磺酸鹽生產(chǎn)中的應(yīng)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(shè)備。

先期采用多種靜態(tài)混合器進(jìn)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(jīng)過廣泛收集資料，研究各種化工設(shè)備的工作原理，確定采用均質(zhì)泵進(jìn)行水解試驗。

均質(zhì)泵的主要工作原理是：定子在轉(zhuǎn)子快速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心力和液力的作用下，對物料進(jìn)行強(qiáng)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(yīng)是放熱反應(yīng)，均質(zhì)泵工作時強(qiáng)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(yán)重影響重烷基苯磺酸的質(zhì)量，所以采用何種形式的均質(zhì)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(zhì)泵（7.5kW）代替原有的開式葉輪水解泵，并將部分均質(zhì)泵的輸出物料經(jīng)過冷卻換熱器冷卻后打回流以控制均質(zhì)泵中物料的溫度。同時，用變頻器控制均質(zhì)泵的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)A、B兩段重烷基苯磺酸的水解。實踐證明，采用DHX-1型均質(zhì)泵代替開式葉輪水解泵生產(chǎn)的重烷基苯磺酸鹽產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以滿足大慶油田三次采油的需要。

4.結(jié)束語

通過研究和實踐，在國內(nèi)首次用均質(zhì)泵取代了開式葉輪水解泵用于重烷基苯磺酸鹽生產(chǎn)，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(chǎn)品的質(zhì)量。同時，大幅度降低了裝置的能耗，僅水解泵電機(jī)由22kW降到7.5kW一項，每年就可節(jié)約電費5.2萬元。再加上減少用于水解的攪拌、循環(huán)能耗，用均質(zhì)泵取代開式葉輪水解泵，預(yù)計每年可節(jié)約電費合計11.2萬元。此研究結(jié)果已直接在東昊公司建設(shè)的3萬噸/年重烷基苯磺酸鹽裝置上得到應(yīng)用。采用均質(zhì)泵取代開式葉輪水解泵，為大慶油田三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)推廣應(yīng)用提供了合格的表面活性劑，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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