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年产5000吨十二烷基苯磺酸钠工艺设计

1、课题的研究意义

1、产品介绍

二烷基苯磺酸钠分子式：C12H25SO4Na 分子量：348.48 ，简称SDBS或LAS。易溶于水，易吸潮结块。具有微毒性。外观为白色或微黄色粉体或黄色油状体，经纯化可以形成六角形或斜方形强片状结晶。具有去污、润湿、发泡、乳化、分散、凝聚、脱脂脱墨等性能，可直接用于用于配制民用及工业用洗涤用品。

2、市场前景

十二烷基苯磺酸钠（LAS）是为高含量的阴离子表面活性剂，具有良好的渗透、保湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，洗涤作用是表面活性剂最为广泛，具有最大实用意义的基本特性。烷基苯磺酸钠是中性的，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常出色的阴离子表面活性剂。烷基苯磺酸纳对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显著的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，它涉及千家万户的日常生活，并且广泛应用于各种工业生活中。大量用作生产各种洗涤剂和乳化剂等的原料，可适量配用于香波、泡沐浴等化妆品、纺织工业的清洗剂、染色助剂。

3、发展趋势

十二烷基苯磺酸钠已被国际安全组织认定为安全化工原料，可在水果和餐具清洗中应用。烷基苯磺酸钠在洗涤剂中使用的量最大，由于采用了大规模自动化生产，价格低廉。目前市场竞争激烈，磺化装置呈大型化的发展趋势，可节省建设投资，降低生产成本，更具市场竞争力。

4、国内外生产工艺现状

长期以来，我国用发烟硫酸化生产十二烷基苯磺酸钠。当硫酸浓度将至一定数值时磺化反应就停止，因而其用量必须大大过量，它的有效利用率仅为32%，且产生废酸。但其工艺成熟，产品质量较为稳定，工艺操作易于控制，所以至今仍有采用。LAS的生产工艺最主要的就是磺化，目前都采用三氧化硫磺化，尤其是连继续磺化，其突出的优点是产品质量高、色泽浅、无机酸少。而国外20世纪60年代就已发展。 后处理方便，并可提高设备生产能力， 突现小设备大生产。近年来，用三氧化硫磺化生产十二烷基苯磺酸钠在我国已逐步采用。现在国内外有罐组式三氧化硫连续磺化反应器、降膜式磺化反应器。降膜式又分为：单管单膜式磺化反应器、多管单膜式磺化反应器、双膜式磺化反应器。

5、本课题的研究价值

十二烷基苯磺酸钠在表面活性剂中阴离子表面活性剂是最大的一种，几乎占总量的60﹪~70﹪，这是因为原料易得，加工简单，成本较低，性能又好，其他表面活性剂难与它竞争。在洗涤剂中使用的烷基苯磺酸钠有支链结构(ABS)和直链结构(LAS)两种，支链结构生物降解性小，会对环境造成污染，而直链结构易生物降解，生物降解性可大于90%，对环境污染程度小。而LAS又是应用较广的一种。因此研究LAS是有非常大的价值意义的。

 

2、课题的基本内容

1、生产工艺流程的选择与确定；

2、工艺计算（包括物料衡算、热量衡算。）；

3、主要设备的确定与选型计算；

4、画出生产工艺流程图。

5、主要参考文献

[1]宋启煌主编.精细化工工艺学第二版[M].北京：化学工业出版社,2008

[2]唐培芳主编.精细有机合成化学及工艺学[M].天津：天津大学出版社，2007 

[3]姚玉英.化工原理[M].天津：天津科学技术社，2005

[4]范肥林.三氧化硫磺化及磺化反应器[J].2003,(4)

[5]朱德康.双膜磺化反应器反应高度的计算[J].日用化学工业,1993,(6) 

[6]朱德康.双膜式三氧化硫磺化传质系数计算的探讨[J].日用化学业，1991 

[7]陈联群，李春兰，叶莲等.十二烷基苯磺酸钠的提纯与纯度测定[J].内江师范学院学报，2005,（4）

[8][美]M.J希克主编.王载紘等译.阴离子表面活性剂.北京：轻工业出版社，1983 

[9]周艳，黄宏志，丁正学等.十二烷基硫酸钠制备方法的探讨[J].实验技术与管理，2009

[10]北原文雄编导：孙绍普等译.表面活性剂.北京：化学工艺出版社，1984

 

目   录

第一章  工艺设计 4

第一节  概述 4

第二节  生产工艺的确定 6

2.1  十二烷基苯的磺化过程 6

2.2  十二烷基苯磺酸的中和过程 7

第三节  工艺流程及描述 7

3.1  工艺流程示意图 7

3.2  工艺流程图及描述： 8

第四节  物料衡算 9

4.1  物料参数 9

4.2  磺化过程的衡算基准 9

4.3  磺化反应的物料衡算方框图 9

4.4  磺化过程的物料衡算 10

4.5  中和反应的物料衡算 11

第五节 能量衡算 12

5.1  磺化过程能量衡算方程式 13

第二章  磺化设备的选型及设计 16

第一节  磺化设备的选型 18

第二节  双膜磺化反应器的设计 18

2.1 膜隙的确定 18

2.2 内外膜直径的计算 18

2.3 反应高度的计算 19

2.4 循环水的筒体外径的计算 21

第三章  中和反应釜的选型 22

第一节  反应釜的选型 22

第二节  反应釜的设计 24

2.1  反应釜的内径的确定 24

第三节  釜体 PN 的确定 25

第四节  釜体筒体壁厚的设计 25

第五节  釜体封头的设计 25

第六节  封头的直边尺寸、体积和重量的确定 26

第七节  筒体高度H的设计 26

第八节  釜体长径比的复核 26

第九节  传热装置的选用与设计 27

第十节  强度校核 27

第十一节  搅拌装置的设计 28

11.1  搅拌器的选型 28

11.2  搅拌器的功率的计算 28

第四章   结 论 29

设计后心得体会 32

参考文献 33

谢  辞 35

结 论

1.本次设计着重于研究十二烷基苯的磺化工段，以十二烷基苯为原料，采用三氧化硫磺化法，设计了一套年产3000吨十二烷基苯磺酸钠的工艺。选择和确定优化的生产工艺流程，对磺化反应器进行了选型和设计计算。确定了一套优化的磺化阶段的生产工艺流程。通过衡算各工序物料平衡和能量平衡，合理的选择双膜磺化反应器为反应设备，满足工艺要求。
2.同时还对后期中和反应的中和反应釜进行了选型和设计计算。确定了中和反应阶段的生产工艺流程。通过计算，所设计的中和反应釜，满足工艺要求。

 

参考文献

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