潍县SO3多管薄膜磺化反应器的创新与发展
Apr 21, 2023潍县SO3多管薄膜磺化反应器的创新与发展
李书敏, 李晨, 蔡功建
(南京微显科技有限公司江苏南京201142)
抽象的: 介绍了一种SO3多管薄膜磺化反应器在设计制造上的创新点和经验。主要阐述反应器主要部件的设计制造、磺化/磺酸反应与质量控制、生产稳定性和设备可靠性的关系。得出结论,潍县的SO3多管薄膜磺化反应器在关键性能和可靠性方面优于同类意大利设备。
关键词: SO3薄膜磺化,多管薄膜磺化反应器,创新,发展
前言:
1995年3月,潍县自主设计制造了国产6管多管薄膜磺化中试装置。产能为250kg/h,测试LAB、BAB、HAB、FA、AEO、α-烯烃为原料批量OEM生产。
下面介绍潍县在SO3多管薄膜磺化反应器方面的创新与发展。
1. SO3多管薄膜磺化反应器的反应管
自1995年第一台6管薄膜反应器问世以来,潍县一直在不断改进和完善磺化反应器的设计和制造工艺。基本上,长度、内径和厚度影响热传递、材料传递和反应速度。经过无数次的实验,得到了最优的数据。
反应管的内部公差和表面光洁度差异不仅会影响传热和物料传递,还会影响差异 SO3 和有机材料摩尔比,这对于生产 SLES 时的二恶烷控制至关重要。所以,我们在生产一批反应管(一般1000管/批)的同时,保证使用一个模具进行冷加工,保证每根反应管的内外径公差一致。
然后将反应管放入1040℃的炉中,以消除由于冷加工而产生的分子间应力。为了保持冷加工的表面光洁度(如镜面),在1040℃的条件下不能有氧气,这是目前最先进的隔氧应力消除技术。我们摒弃了无法使表面光滑如镜的人工打磨方法。具有完美的表面光洁度,可以有效减少副反应,这对于降低SLES中的二恶烷含量至关重要。
2、分配头和SO3喷嘴
分配头和SO3喷嘴见图1。
分配头有特殊设计。分配头与壳程冷却水之间的密封能够承受足够的压紧力,使反应器壳程可承受高达0.6MPa的压力,而进入反应器的回水压力一般≤0.05MPa。那是 为什么循环冷却水能够承受更高的压力。
在分配头和SO3喷嘴处理方面,我们也保证了一致性,并简化了首次启动调试(见图1和图2),延长了反应器清洗的间隔时间。特别是在生产 AOS 时,优化降低了反应器的运行下限。由于α-烯烃进料量小,在较低操作限下运行时,必须提高反应器液膜的分布和平衡能力。
图1 智通系统37管反应器首次标定流量偏差分布
不。 |
流量偏差 |
管数量 |
垫片厚度 |
1 |
小于±1.5% |
19管 |
2.00mm |
2 |
±1.5%~±2.5% |
13管 |
2.00mm |
3 |
+3.7% |
1 管 |
2.00mm |
4 |
-3.6% |
1 管 |
2.00mm |
5 |
-5.2% |
1 管 |
2.00mm |
6 |
+8.8% |
1 管 |
2.00mm |
7 |
-6.5% |
1 管 |
2.00mm |
图2 智通系统90管反应器首次标定流量偏差分布
不。 |
流量偏差 |
管数量 |
垫片厚度 |
1 |
小于±1.5% |
33管 |
2.00mm |
2 |
±1.5%~±2.5% |
31管 |
2.00mm |
3 |
±2.5%~±3.0% |
13管 |
2.00mm |
4 |
±3.0%~±3.5% |
8管 |
2.00mm |
5 |
-4.7% |
1 管 |
2.00mm |
6 |
+5.6% |
1 管 |
2.00mm |
7 |
-8.4% |
1 管 |
2.00mm |
8 |
+7.3% |
1 管 |
2.00mm |
9 |
+8.9% |
1 管 |
2.00mm |
从上图可以看出,分配头和喷嘴的一致处理,最大限度地减少了每个反应管的原始流量分配误差,并使调整更容易。
3、管板及有机物分配室
120/144/180管式反应器管板厚度增加25%。从而增加刚度,管板变形不大,提高SO3密封的密封性。
此外,有机分配室的高度增加了 8-12 毫米(见图 1)。有利于大容量反应器的有机物料分布。
图 1 图 2
4. SO3与有机物的密封形式
增加有机物SO3压紧螺母与管板1和管板2之间密封形式的特殊设计,提高了分配室的高度和壳压承受能力。如图1,上方为管板1的第一道密封,包括V型垫片(抗蠕变特氟龙)和O型垫片(抗发烟氟橡胶)。这意味着双重安全,它们中的每一个都确保 100% 将 SO3 与管板 1' 螺纹和有机材料分配室隔离。因此,密封非常可靠,解决了意大利反应釜压紧螺母密封不可靠,有时生锈打不开的头痛问题。
如图1所示,第二层密封为Z型抗蠕变聚四氟乙烯平凹垫片,隔离喷嘴内壁有机物和SO3。这种特殊的设计是高效的,压紧螺钉头的锁紧力矩仅为双向密封的一半(这是Ballestra的,图2是Ballestra分配头的结构)。只有一半的锁定扭矩,管板 1 的变形更小,特别是对于大容量反应器。解决了在拧紧所有压紧螺钉头后,您可能会发现第一个螺钉头再次松动的问题。这巩固了设计和制造 180、192 甚至更多管式反应器的基础。