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CN106606991A - 一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置及应用 - Google Patents

一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置及应用 Download PDF

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CN106606991A
CN106606991A CN201510708592.7A CN201510708592A CN106606991A CN 106606991 A CN106606991 A CN 106606991A CN 201510708592 A CN201510708592 A CN 201510708592A CN 106606991 A CN106606991 A CN 106606991A
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reactor
sulfonation
heat
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reaction
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孙宝昌
陈建峰
初广文
赵宏
邹海魁
罗勇
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Beijing University of Chemical Technology
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Abstract

本发明公开一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置及应用。所述系统装置包括配料系统、超重力反应系统、移热系统以及后处理系统；所述配料系统包括磺化剂配料系统、移热用有机溶剂配料系统和待磺化原料配料系统；所述超重力反应系统包括超重力反应器以及进料装置；所述移热系统包括外部移热系统和冷激移热系统；所述后处理系统包括循环搅拌系统、循环泵、溢流老化系统、中和系统、分水系统和溶剂回收系统。采用该系统装置进行磺化反应，以稀释的气态或液态的三氧化硫作为磺化剂，使反应可控，反应热量可以及时移除；本发明将超重力技术应用于磺化快速反应过程中，使原料能够快速的均匀分布，降低副反应发生，提高产品质量。

Description

一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置及应用
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域。更具体地，涉及一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置及应用其制备磺酸盐表面活性剂的方法。
背景技术
磺化反应在现代化工领域中占有重要地位，是合成多种有机产品的重要步骤，在医药、农药、燃料、洗涤剂及石油等行业中应用较广。磺化是制备磺酸盐表面活性剂的重要手段之一，表面活性剂是指一些在很低的浓度下就可以显著地降低溶液的表面张力的物质，称之为“工业味精”，广泛的应用于化妆品、纺织、洗涤剂、涂料、制药、食品、矿产、及石油等行业。磺酸盐型表面活性剂是目前最常用、产量最大、品种最多的表面活性剂，而其中磺酸盐表面活性剂是应用范围最广的一类。
磺化反应是典型的亲电取代反应，工业上所采用的磺化方法根据磺化剂的不同主要可以分为：三氧化硫磺化法、发烟硫酸磺化法、过量硫酸磺化法、氯磺酸磺化法、氧磺化、氯磺化法等。三氧化硫磺化剂由于其反应速率快、用量接近理论用量、反应不生成水、无废酸产生、对设备腐蚀小、安全性高等优点越来越多的受到工业上的推崇。
有机物料的磺化反应为快速强放热反应，常常伴随着平行反应和连串反应，反应期间尤其在转化率为70％以后，有机相的粘度增大50倍以上。根据上述的这些总体特性可以得出理想的磺化反应器应该具有以下特点：物料快速均一混合、停留时间短、冷却面积/反应器体积的比率要高、返混少。因此，最好采用并流式反应器，使有机液相和磺化剂具有“塞流”的特性。目前工业上成熟应用的、具有以上特性的反应器为降膜式磺化反应器。有机原料自上而下在反应器内的管壁上成膜状流下，气态的三氧化硫沿着液膜表面并流吸收发生反应，反应热通过壁面另一侧的冷却水带走。此反应器结构复杂、由于原料分布要成均匀膜状，因此管壁面要求十分光滑，加工要求很高；另外物料的磺化率从上到下逐渐提高，膜表面粘度越来越大，在反应器的底部，膜厚度可以达到2mm，导致传热和传质效率极大下降，成为副反应和结焦的多发区。同时由于传热过程的全面减缓，降膜式磺化反应器的上端和下端需要分别采用不同流量和温度的冷却水，增加操作成本。
针对以上情况，需要提供一种改进的具有低副反应高产品质量的超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置及用其制备磺酸盐表面活性剂的方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置。
本发明的另一个目的在于提供一种应用上述系统装置制备磺酸盐表面活性剂的方法。
磺化反应是一个极快速反应过程，即是一个扩散控制的反应。原料和产物的分布不均极易产生局部过磺化、氧化反应，极大影响最终产品分布。对于一个快速反应来说，反应的控制步骤是物料的快速而均匀地混合以及相界面的快速更新。混合不均匀，就容易局部生成副产物砜，过磺化甚至氧化反应。另一方面，随着磺化转化率提高，反应系统的粘度急剧增大，从而使搅拌混合困难，传质、传热阻力增大。因此，对于磺化来说，快速而且均匀的混合，热量的移除是反应的关键。
超重力反应器是一种新型的、在超重力的环境下进行传递和反应过程的反应器。在地球上，通过旋转产生模拟的超重力场环境而实现超重力环境(几十到几百倍的地球重力加速度)。反应物料在超重力作用下经过填料的分割发生快速混合、更新传质表面。由于在地球上阻力和速度的限制，物料在丝网填料上形成的液膜比较厚，而且更新速度也很慢。但是在超重力环境下，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，产生巨大的和快速更新的相界面，极大地强化了传质和微观混合过程。另有研究表明，在超重力反应器内，液体主要沿着反应器做径向运动，具有“塞流”的特性，因此超重力反应器很适合用于磺化这一快速反应。
本发明系统装置针对磺化反应的特点在于：增加了预混合装置、对冲式进料装置、外部循环移热系统、冷激移热系统、溢流老化系统以及溶剂回收系统，使得该系统装置可以用于磺化这一快速放热反应过程中。在超重力环境下，丝网填料使得任何时刻原料油和磺化剂能够均一分布，有效避免了过磺化及砜生成。采用该系统装置进行反应，以稀释的三氧化硫(气态和液态均可)为磺化剂，使反应剧烈程度可控，反应热量可以及时移除；将超重力技术应用于磺化快速反应过程中，使原料能够快速的均匀分布，降低副反应发生，提高产品质量。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，所述系统装置包括配料系统、超重力反应系统、移热系统以及后处理系统；所述配料系统包括磺化剂进料系统1、移热用有机溶剂配料系统2和待磺化原料配料系统3；所述超重力反应系统包括超重力反应器4以及进料装置；所述移热系统包括外部移热系统9和冷激移热系统；所述后处理系统包括循环搅拌系统5、循环泵15、溢流老化系统6、中和系统7、分水系统8和溶剂回收系统10；所述磺化剂配料系统1与超重力反应器4进口管路A连接；所述待磺化原料配料系统3与超重力反应器4进口管路B连接；所述移热用有机溶剂配料系统2与超重力反应器4进口管路C连接；所述循环搅拌系统5与超重力反应器4出口管路连接；所述循环搅拌系统5出口与循环泵15进口连接；所述循环泵15出口与外部移热系统9进口连接；所述外部移热系统9出口与待磺化原料配料系统3连接；所述循环泵15出口支路与溢流老化系统6进口连接；所述溢流老化系统6出口与中和系统7进口连接；所述中和系统7出口与分水系统8进口连接；所述分水系统8出口与溶剂回收系统10进口连接。
优选地，所述进料装置包括1个单独进料口，以及1个对冲式进料装置或1个预混合装置，对冲式进料装置和预混合装置不能同时使用；所述单独进料口的出料方向可调；所述对冲式进料装置包括2个独立的进料口，2个独立的进料口的出料方向指向填料内缘同一位置处；所述预混合装置为T型或Y型，包括两个进料端，一个出料端以及预混管，两个进料端连接处的夹角为45-90度，预混管长度为10-80mm。
优选地，所述对冲式进料装置或预混合装置中的两股料液分别为磺化剂和待磺化原料，所述对冲式进料装置和预混合装置择其一使用；所述单独进料口，以及对冲式进料装置或预混合装置位于超重力反应器的填料内腔。
优选地，所述外部移热系统9包括换热器，所述换热器出口与待磺化原料配料系统3连接，所述待磺化原料配料系统3与超重力反应器4进口管路B连接，所述超重力反应器4出口与循环搅拌系统5进口连接；所述循环搅拌系统5出口与循环泵15进口连接；所述循环泵15出口与换热器进口连接，形成料液循环回路；所述冷激移热系统包括移热用有机溶剂加入系统，采用加入低温有机溶剂的方式移热，移热用有机溶剂由超重力反应器4的进口管路C进入超重力反应器4。
优选地，所述超重力反应器4在密闭的壳体中设有转动部件，在壳体上开有液体进、出口及气体进、出口；所述转动部件由转子和填料组成；所述填料选自不锈钢金属丝网填料、聚四氟填料、陶瓷填料、结构化填料或规整填料；所述液体进口设有延伸到转子中心空腔处的液体分布器。
优选地，所述循环搅拌系统5带有搅拌桨；所述溢流老化系统6不带有搅拌桨。
本发明系统装置中，预混合装置为T型或Y型，有两个进料端，一个出料端，起到磺化剂和原料液预混的作用，其与单独进料口组合作为进料装置，所起到的作用为强化混合和冷激移热。
本发明系统装置中，对冲式进料装置包括2个独立的进料口，2个独立的进料口的出料口方向指向填料内缘同一位置处，其与单独进料口组合作为进料装置，所起到的作用为强化混合和冷激移热。
为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
采用如上所述的系统装置制备磺酸盐表面活性剂的方法，包括如下步骤：
1)采用三氧化硫作为磺化剂；采用工业直链十二烷基苯、重烷基苯或石油馏分作为待磺化物；将待磺化物与稀释用有机溶剂以1:0-2的质量比混合均匀组成待磺化原料，将待磺化原料送入原料储罐中进行预加热；
2)将磺化剂通过超重力反应器4的进口管路A、待磺化原料通过超重力反应器4的进口管路B泵入到超重力反应器4内，将移热用有机溶剂通过超重力反应器4的进口管路C泵入到超重力反应器4内，物料进行混合和反应，之后由超重力反应器4出来的物料可以经循环搅拌系统5、循环泵15以及外部移热系统9，通过超重力反应器4的进口管路B进行部分循环；也可以经循环搅拌系统5和循环泵15直接进入溢流老化系统6，在反应温度下继续老化1-60min；
3)将老化后的反应物用5-30wt％的氨水或者5wt％-40wt％的氢氧化钠溶液中和至pH值为6-9；中和产物经过减压蒸馏脱除溶剂和部分水得到最终产品。
优选地，步骤1)中，所述磺化剂A为经过有机溶剂稀释的液态磺化剂或者气体稀释的气态磺化剂，温度为10℃-60℃。
优选地，步骤1)中，所述有机溶剂为性质稳定、沸点在50-100℃的有机溶剂。
优选地，步骤1)中，所述液态磺化剂中三氧化硫与有机溶剂的质量比为1:1-4，所述有机溶剂为1,2-二氯乙烷、正戊烷、环己烷或石油醚；所述气态磺化剂中三氧化硫的体积分数为4-20％，所述惰性气体为空气或氮气。
优选地，当采用气态磺化剂时，气态磺化剂由超重力反应器4气体进口进入，与待磺化原料在填料内部逆流接触，反应后气体由气体出口，送往尾气处理系统，液体由超重力机液体出口排出。
更优选地，步骤1)中，所述液态磺化剂中三氧化硫与有机溶剂的质量比为1:2-3。
优选地，步骤2)中，所述磺化剂和待磺化原料的投料质量比为1-1.5：1；所述超重力反应器4为超重力旋转填充床，所述超重力反应器4的超重力水平为10-1000个重力加速度；所述反应温度为10℃-60℃。
优选地，所述制备方法包括超重力反应器的半连续操作、超重力反应器与搅拌反应器进行组合的组合反应器的连续操作或者部分循环的连续操作。
优选地，外部移热过程中，对循环料液进行移热后，循环料液与待磺化原料进行混合后由进口管路B进入超重力反应器4内；冷激移热过程中，移热用有机溶剂经进口管路C与磺化剂的进口管路A和待磺化原料和/或循环料液的进口管路B喷向填料内缘同一位置，通过冷液移除反应过程中的热量；外部移热和冷激移热两种移热方式可以单独或组合使用。
本发明制备方法中，外部移热系统包括换热器，所述换热器与超重力反应器通过循环泵形成料液循环回路，其所起到的作用为通过热交换移出循环料液中的反应热。
冷激移热过程包括移热用有机溶剂加入系统，此过程中通过对单独进料口的出料方向进行调节，令其与对冲式进料装置或者预混合装置的出料口相配合，使得移热用有机溶剂进口管路C与磺化剂的进口管路A和待磺化原料/循环料液的进口管路B喷向填料内缘同一位置，其所起到的作用为通过向反应体系中加入低温有机溶剂的方式移热。
本发明的有益效果如下：
与现有的降膜式气相磺化工艺相比，本发明用超重力强化磺化技术制备磺酸盐表面活性剂具有以下技术效果：
(1)采用超重力磺化反应器，物料之间不仅在宏观上瞬间混合均匀而且在微观上能够浓度均一，混合效率得到极大加强，同时大大缩短了反应物料的停留时间，避免了由于反应时间过长而引起的副反应；使热量不易在反应器内积累就被物料自身带出；同时生产效率得到极大提高。
(2)采用稀释的三氧化硫作为磺化剂、硫酸化试剂，其反应活性得以控制，同时添加的溶剂还可以降低磺酸的粘度，改善传质和传热，避免局部浓度不均、热量过高引发的副反应，提高磺化效率，改善产品外观色泽。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置示意图。
图2示出本发明系统装置采用1个单独进料口和1个对冲式进料装置组合作为进料装置的进料方式示意图。
图3示出本发明系统装置所采用的预混合装置示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，如附图1所示，所述系统装置包括配料系统、超重力反应系统、移热系统以及后处理系统；所述配料系统包括磺化剂配料系统1、移热用有机溶剂配料系统2和待磺化原料配料系统3；所述超重力反应系统包括超重力反应器4以及进料装置；所述移热系统包括外部移热系统9和冷激移热系统；所述后处理系统包括循环搅拌系统5、循环泵15、溢流老化系统6、中和系统7、分水系统8和溶剂回收系统10；所述磺化剂配料系统1与超重力反应器4进口管路A连接；所述待磺化原料配料系统3与超重力反应器4进口管路B连接；所述移热用有机溶剂配料系统2与超重力反应器4进口管路C连接；所述循环搅拌系统5与超重力反应器4出口管路连接；所述循环搅拌系统5出口与循环泵15进口连接；所述循环泵15出口与外部移热系统9进口连接；所述外部移热系统9出口与待磺化原料配料系统3连接；所述循环泵15出口支路与溢流老化系统6进口连接；所述溢流老化系统6出口与中和系统7进口连接；所述中和系统7出口与分水系统8进口连接；所述分水系统8出口与溶剂回收系统10进口连接。
所述外部移热系统9包括换热器，所述换热器出口与待磺化原料配料系统3连接，所述待磺化原料配料系统3与超重力反应器4进口管路B连接，所述超重力反应器4出口与循环搅拌系统5进口连接；所述循环搅拌系统5出口与循环泵15进口连接；所述循环泵15出口与换热器进口连接，形成料液循环回路；所述冷激移热系统包括移热用有机溶剂加入系统，采用加入低温有机溶剂的方式移热，移热用有机溶剂由超重力反应器4的进口管路C进入超重力反应器4。
所述进料装置包括1个单独进料口，以及1个对冲式进料装置或1个预混合装置。所述单独进料口的出料方向可调。所述单独进料口，以及对冲式进料装置或预混合装置均位于超重力反应器的填料内腔。
图2为本发明系统装置采用1个单独进料口和1个对冲式进料装置组合作为进料装置的进料方式示意图。如图所示，该进料装置包括1个单独进料口，即图2中c点，以及1个对冲式进料装置。该对冲式进料装置包括2个独立的进料口，即图2中a和b点，2个独立的进料口的出料方向指向填料内缘同一位置。图2中a进料口的料液为磺化剂，图2中b进料口的料液为待磺化原料，图2中c进料口的料液为移热用有机溶剂。
图3为本发明系统装置所采用的预混合装置示意图。如图所示，所述预混合装置为T型或Y型，包括两个进料端，即图3中a和b，一个出料端以及预混管，两个进料端连接处的夹角为45-90度，预混管长度为10-80mm。图3中a进料端的料液为磺化剂，图3中b进料端的料液为待磺化原料，两股料液在预混管中混合均匀后由出料口喷出。
上述对冲式进料装置和预混合装置可择其一与单独进料口组合使用。外部移热过程中，对循环料液进行移热后，循环料液与待磺化原料进行混合后由进口管路B经进料口b进入超重力反应器4内。冷激移热过程中，移热用有机溶剂经进口管路C由进料口c进入超重力反应器4内，磺化剂经进口管路A由进料口a进入超重力反应器4内，待磺化原料和/或循环料液的经进口管路B由进料口b进入超重力反应器4内，进料口a、b、c的料液喷向填料内缘同一位置，通过冷液移除反应过程中的热量；外部移热和冷激移热两种移热方式可以单独或组合使用。
所述超重力反应器4在密闭的壳体中设有转动部件，在壳体上开有液体进、出口及气体进、出口；所述转动部件由转子和填料组成；所述填料选自不锈钢金属丝网填料、聚四氟填料、陶瓷填料、结构化填料或规整填料；所述液体进口设有延伸到转子中心空腔处的液体分布器。
所述循环搅拌系统5带有搅拌桨；所述溢流老化系统6不带有搅拌桨。
采用本发明系统装置进行磺酸盐表面活性剂的制备，包括超重力反应器的半连续操作、超重力反应器与搅拌反应器组合反应器的连续操作或者部分循环的连续操作过程，具体操作如下：
半连续操作：关闭阀门11、阀门13、阀门14，打开阀门12；将待磺化原料通过待磺化配料系统3加入到循环搅拌系统5中，开动超重力反应器4，使物料充分湿润填料，然后缓慢加入磺化剂，此时采用循环移热的方式移热，磺化剂由磺化剂配料系统1和循环液由进口管路B通过预混装置或对冲式进料装置的两个进料口进料，循环搅拌系统5中的物料经过换热器9循环进入超重力反应器4，直至添加完所需的磺化剂，然后物料从阀门13处排出进入老化、后处理阶段。此过程采用循环移热的方式移热，磺化剂由磺化剂配料系统1和循环液由进口管路B通过预混装置的两个进料口进料。
部分循环连续操作：打开阀门12、阀门13，关闭阀门11、阀门14；开启超重力反应器4，有机原料和磺化剂以所需比例经过分布器引入到超重力反应器4内反应，此时采用循环移热的方式移热，磺化剂由磺化剂进料系统1和循环液由进口管路B通过预混装置或对冲式进料装置的两个进料口进料。循环物料中部分物料经过换热器9循环，另一部分物料经过阀门13进入到溢流老化系统6中老化，然后进入后处理系统。
超重力反应器+搅拌反应器组合反应器的连续操作：打开阀门13，关闭阀门11、阀门12和阀门14；有机原料和磺化剂以所需比例经过预混装置或对冲式进料装置引入到超重力反应器4内反应，此时采用的冷激移热方式移热，引入一定量的低温有机溶剂其进入填料内缘的位置与另外两股反应料液进入点保持90-270度夹角。超重力反应器出口的产物引入到循环搅拌系统5，经阀门13直接进入后处理系统。
实施例2
采用本发明系统装置进行半连续操作，将室温下1000g的平均分子量为246的工业直链十二烷基苯原料一次性通过待磺化原料配料系统3加入到循环搅拌系统5中，开启搅拌桨、循环泵及超重力反应器，调节超重力旋转填充床反应器的转子速度，维持超重力水平为100g。物料在循环搅拌系统及反应器间循环，同时开启循环水设备，待反应器内填料充分湿润及流量稳定后，将体积分数为7％的三氧化硫气态磺化剂从气体进口引入反应器内，经出气口排除。十二烷基苯与三氧化硫的摩尔质量比为1:1.10。控制反应温度为40℃。待磺化剂达到所用量时，停止通入磺化剂，反应系统的物料继续在循环搅拌槽内循环20min。随后反应器出口的物料在循环搅拌罐中采用25wt％氨水中和至pH＝7，随后将中和产品减压蒸馏脱除溶剂和水分。得到十二烷基苯磺酸盐产品，其活性物含量为96.19％，色度为54.9。
实施例3
采用本发明系统装置进行半连续操作，将室温1000g的平均分子量为246的工业直链十二烷基苯原料一次性通过待磺化原料配料系统3加入到循环搅拌系统5中，将浓度为5％的三氧化硫混合气经气体进口通入超重力反应器，气体流量为200L/h。开启搅拌桨、循环泵及超重力反应器，调节超重力旋转填充床反应器的转子速度，维持超重力水平为150g。物料在循环搅拌罐及反应器间循环，同时开启循环水设备，待反应器内填料充分湿润及流量稳定后，通过蠕动泵将磺化剂喷入到反应器填料层中，发生反应。控制反应温度为40℃。吸收反应15min后，反应系统的物料继续在循环搅拌槽内循环20min。随后反应器出口的物料在搅拌罐中内采用25wt％氨水中和至pH＝7，将中和产品减压蒸馏脱除溶剂和水分。得到十二烷基苯磺酸盐产品，其活性物含量为97.83％，色度为22.3。
实施例4
采用本发明系统装置进行超重力反应器+搅拌反应器连续操作，将室温1000g的平均分子量为338的重烷基苯加入到原料储罐中，将三氧化硫的1,2-二氯乙烷溶液1041g加入到磺化剂储罐中，其中三氧化硫的浓度为25wt％。原料重烷基苯和稀释的液态三氧化硫分别由蠕动泵按照摩尔比1:1.10的比例泵入到带预混合的进料分布装置内，经过液体分布器喷入到旋转填充床的填料表面发生反应。调节超重力旋转填充床的转子转数，维持超重力水平为175g，开启循环冷却水，确保温度为50℃。反应器出口的物料在循环搅拌罐中继续老化反应10min，老化温度为50℃，后续步骤同前所述。所得重烷基苯磺酸盐的活性物含量为94.36％。
实施例5
采用本发明系统装置进行半连续操作，将室温1000g的平均分子量为450的石油馏分原料一次性通过待磺化原料配料系统3加入到循环搅拌系统5中，加入500溶剂1,2-二氯乙烷，将三氧化硫的1,2-二氯乙烷溶液1000g加入到磺化剂储罐中，其中三氧化硫的浓度为25wt％。开启搅拌桨、循环泵及超重力反应器，调节超重力旋转填充床反应器的转子速度，维持超重力水平为200g。物料在循环搅拌罐及反应器间循环，同时开启循环水设备，待反应器内填料充分湿润及流量稳定后，通过蠕动泵将磺化剂喷入到反应器填料层中，发生反应，使循环液流量和磺化剂进料量体积比维持在10:1。控制反应温度为30℃。待稀释的液态三氧化硫添加完毕时，产物继续在反应系统内老化30min，老化温度维持在30℃。将老化的产品用氨水中和至pH＝8，将中和产品在60℃下保温分层4-6h，弃去下层的水相，将上层油相溶液减压蒸馏脱除溶剂，得到石油馏分磺化产品，其活性物含量为39.36％。
实施例6
采用本发明系统装置进行部分循环连续操作，将室温1000g平均分子量为450的石油馏分加入到原料储罐中，加入1000溶剂1,2-二氯乙烷，将三氧化硫的1,2-二氯乙烷溶液1200g加入到磺化剂储罐中，其中三氧化硫的浓度为25wt％。原料石油馏分和稀释的液态三氧化硫分别由蠕动泵按照摩尔比1:1.20的比例泵入到带预混合装置，经预混后进入超重力机，经过液体分布器喷入到旋转填充床的填料表面发生反应。调节超重力旋转填充床的转子转数，维持超重力水平为200g，开启循环冷却水，确保温度为35℃。调节循环物料(即进入换热器的物料)与采出产物(即经过阀门4的产物)的比例为8:1，采出的产物在溢流老化罐中老化60min，老化温度为30℃，后续步骤同前所述。所得的石油磺酸盐活性物含量为42.03％。
实施例7
采用本发明系统装置进行部分循环连续操作，将室温1000g平均分子量为283.7的氢化棕榈酸甲酯加入到原料储罐中，将三氧化硫的1,2-二氯乙烷溶液1241g加入到磺化剂储罐中，其中三氧化硫的浓度为25wt％。原料氢化棕榈酸甲酯和稀释的液态三氧化硫分别由蠕动泵按照摩尔比1:1.20的比例泵入到对冲式进料分布装置内，经过液体分布器喷入到旋转填充床的填料表面发生反应。调节超重力旋转填充床的转子转数，维持超重力水平为275g，开启循环冷却水，确保温度为40℃。调节循环物料(即进入换热器的物料)与采出产物(即经过阀门4的产物)的比例为5:1，循环的物料经进口管路B引入反应器内，此时进口管路C的进料口c的喷向与对冲式进料分布装置进料口a、b的喷向相同。采出的物料在溢流老化罐中老化反应10min，老化温度为40℃。将老化的产品用约其量10％双氧水漂白，随后用20％的氢氧化钠溶液中和至pH＝7，后续步骤同前所述。所得的脂肪酸甲酯磺酸盐的活性物含量为89.94％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，其特征在于：所述系统装置包括配料系统、超重力反应系统、移热系统以及后处理系统；所述配料系统包括磺化剂配料系统(1)、移热用有机溶剂配料系统(2)和待磺化原料配料系统(3)；所述超重力反应系统包括超重力反应器(4)以及进料装置；所述移热系统包括外部移热系统(9)和冷激移热系统；所述后处理系统包括循环搅拌系统(5)、循环泵(15)、溢流老化系统(6)、中和系统(7)、分水系统(8)和溶剂回收系统(10)；所述磺化剂配料系统(1)与超重力反应器(4)进口管路A连接；所述待磺化原料配料系统(3)与超重力反应器(4)进口管路B连接；所述移热用有机溶剂配料系统(2)与超重力反应器(4)进口管路C连接；所述循环搅拌系统(5)与超重力反应器(4)出口管路连接；所述循环搅拌系统(5)出口与循环泵(15)进口连接；所述循环泵(15)出口与外部移热系统(9)进口连接；所述外部移热系统(9)出口与待磺化原料配料系统(3)连接；所述循环泵(15)出口支路与溢流老化系统(6)进口连接；所述溢流老化系统(6)出口与中和系统(7)进口连接；所述中和系统(7)出口与分水系统(8)进口连接；所述分水系统(8)出口与溶剂回收系统(10)进口连接。
2.根据权利要求1所述的超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，其特征在于：所述进料装置包括对冲式进料装置和预混合装置中的一种，以及1个单独进料口；所述单独进料口的出料方向可调；所述对冲式进料装置包括2个独立的进料口，2个独立的进料口的出料方向指向填料内缘同一位置处；所述预混合装置为T型或Y型，包括两个进料端、一个出料端以及预混管，两个进料端连接处的夹角为45-90度，预混管长度为10-80mm。
3.根据权利要求2所述的超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，其特征在于：所述对冲式进料装置或预混合装置中的两股料液分别为磺化剂和待磺化原料，所述对冲式进料装置和预混合装置择其一使用；所述单独进料口，以及对冲式进料装置或预混合装置位于超重力反应器的填料内腔。
4.根据权利要求1所述的超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，其特征在于：所述外部移热系统(9)包括换热器，所述换热器出口与待磺化原料配料系统(3)连接，所述待磺化原料配料系统(3)与超重力反应器(4)进口管路B连接，所述超重力反应器(4)出口与循环搅拌系统(5)进口连接；所述循环搅拌系统(5)出口与循环泵(15)进口连接；所述循环泵(15)出口与换热器进口连接，形成料液循环回路；所述冷激移热系统包括移热用有机溶剂加入系统，采用加入低温有机溶剂的方式移热，移热用有机溶剂由超重力反应器(4)的进口管路C进入超重力反应器(4)。
5.根据权利要求1所述的超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，其特征在于：所述超重力反应器(4)在密闭的壳体中设有转动部件，在壳体上开有液体进、出口及气体进、出口；所述转动部件由转子和填料组成；所述填料选自不锈钢金属丝网填料、聚四氟填料、陶瓷填料、结构化填料或规整填料；所述液体进口设有延伸到转子中心空腔处的液体分布器。
6.根据权利要求1所述的超重力磺化法制备磺酸盐表面活性剂的系统装置，其特征在于：所述循环搅拌系统(5)带有搅拌桨；所述溢流老化系统(6)不带有搅拌桨。
7.应用如权利要求1-6任一所述的系统装置制备磺酸盐表面活性剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)采用三氧化硫作为磺化剂；采用工业直链十二烷基苯、重烷基苯或石油馏分作为待磺化物；将待磺化物与稀释用有机溶剂以1:0-2的质量比混合均匀组成待磺化原料，将待磺化原料送入原料储罐中进行预加热；
2)将磺化剂通过超重力反应器(4)的进口管路A、待磺化原料通过超重力反应器(4)的进口管路B泵入到超重力反应器(4)内，将移热用有机溶剂通过超重力反应器(4)的进口管路C泵入到超重力反应器(4)内，物料进行混合和反应，之后由超重力反应器(4)出来的物料可以经循环搅拌系统(5)、循环泵(15)以及外部移热系统(9)，通过超重力反应器(4)的进口管路B进行部分循环；也可以经循环搅拌系统(5)和循环泵(15)直接进入溢流老化系统(6)，在反应温度下继续老化1-60min；
3)将老化后的反应物用5-30wt％的氨水或者5wt％-40wt％的氢氧化钠溶液中和至pH值为6-9；中和产物经过减压蒸馏脱除溶剂和部分水得到最终产品。
8.根据权利要求7所述的制备磺酸盐表面活性剂的方法，其特征在于：步骤1)中，所述磺化剂为经过有机溶剂稀释的液态磺化剂或者惰性气体稀释的气态磺化剂，温度为10℃-60℃；所述液态磺化剂中三氧化硫与有机溶剂的质量比为1:1-4，所述有机溶剂为1,2-二氯乙烷、正戊烷、环己烷或石油醚；所述气态磺化剂中三氧化硫的体积分数为4-20％，所述惰性气体为空气或氮气；当采用气态磺化剂时，气态磺化剂由超重力反应器(4)气体进口进入，与待磺化原料在填料内部逆流接触，反应后气体由气体出口，送往尾气处理系统，液体由超重力机液体出口排出。
9.根据权利要求7所述的制备磺酸盐表面活性剂的方法，其特征在于：步骤2)中，所述磺化剂和待磺化原料的投料质量比为1-1.5：1；所述超重力反应器(4)为超重力旋转填充床，所述超重力反应器(4)的超重力水平为10-1000个重力加速度；所述反应温度为10℃-60℃。
10.根据权利要求7所述的制备磺酸盐表面活性剂的方法，其特征在于：所述方法包括超重力反应器的半连续操作、超重力反应器与搅拌反应器进行组合的组合反应器的连续操作或者部分循环的连续操作；外部移热过程中，对循环料液进行移热后，循环料液与待磺化原料进行混合后由进口管路B进入超重力反应器(4)内；冷激移热过程中，移热用有机溶剂经进口管路C与磺化剂的进口管路A和待磺化原料和/或循环料液的进口管路B喷向填料内缘同一位置，通过冷液移除反应过程中的热量；外部移热和冷激移热两种移热方式可以单独或组合使用。
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