十二烷基苯磺酸鈉物料衡算

1、湖 南 化 工 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題 年產(chǎn)1萬噸十二烷基苯磺酸鈉合成工藝流程設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)類型ü產(chǎn)品設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) 姓名 高遠(yuǎn)才 班級 化工1311 所屬系部(院) 化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 校內(nèi)指導(dǎo)教師 吳永健 完成時(shí)間 2015 年 11 月 23 日 2015年11 月24日目錄摘要31.產(chǎn)品介紹41.1應(yīng)用領(lǐng)域41.1.1洗滌作用41.1.2乳化分散劑41.1.3抗靜電劑51.1.4其他作用51.2理化性質(zhì)51.2.1物理性質(zhì)51.2.2化學(xué)性質(zhì)62.制備方法72.1工業(yè)制法73.制備制備理論及相關(guān)過程83.1三氧化硫的制備83.2

2、十二烷基苯的制備（傅-克反應(yīng)）83.3磺化反應(yīng)93.4中和反應(yīng)93.物料衡算93.1生產(chǎn)所需物料表93.2理論衡算103.3實(shí)際衡算10結(jié)語13參考文獻(xiàn)14摘要本文簡述了表面活性劑的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，以及在未來的發(fā)展勢。介紹了表面活性劑十二烷基苯磺酸的性質(zhì)、用途、原料選擇及常見的合成方法。描述了三氧化硫磺化法的技術(shù)發(fā)展、磺化器的分布情況和磺化新技術(shù)的開發(fā)利用。重點(diǎn)對以硫磺為原料在過量空氣中直接燃燒成二氧化硫，二氧化硫再在五氧化二釩催化作用下與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，最后三氧化硫磺化烷基苯制備十二烷基苯磺酸做了比較詳細(xì)的工藝設(shè)計(jì)。對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，對磺化器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。

3、 關(guān)鍵詞：十二烷基苯磺酸；三氧化硫；物料衡算和熱量衡算；磺化工藝AbstractChapter one of this text has comparatively explained history of surface-active agent development and current situation of the development exhaustivly, and 

4、the trend of the futureit Introduced the properties, applications and material selection and common synthesis method of the dodecylbenzenesulfonic acid. It described the method of&

5、#160;preparing sulphonated sulphur trioxide technology progress, the distribution of sulphonated device and the development of new sulphonation technology  Chapter two introduced the su

6、lfonic acid common synthetic method of 12 alkyl benzene of surface-active agent. Oxidize on three sulphur sulphonating alkyl benzene legal system prepare against 12 alkyl benz

7、ene sulfonic acid make exhaustive technological design ,especially the entire production process of materials and energy balance, of sulfonation calculated parameters,sulfonation plant equip

8、ment layout plan and a rendering, the hight and diameter of the reactor are 9000mm and 550mm,there are 90 tube that are arranged with equilateral triangle in this

9、60;reator .  Keywords: alkyl benzene sulfonic acid; sulphur trioxide; material calculation and energy calculation  sulphonation technology 1.產(chǎn)品介紹十二烷基苯磺酸鈉，英文名sodium dodecyl benzene sulfonate，簡稱SDBS，白色或淡黃色粉狀或片狀固體

10、。難揮發(fā)，易溶于水，溶于水而成半透明溶液。對堿，稀酸，硬水化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，微毒。是常用的陰離子型表面活性劑。十二烷基苯磺酸鈉是由十二烷基苯與發(fā)煙硫酸或三氧化硫磺化，再用堿中和制得。用發(fā)煙硫酸磺化的缺點(diǎn)是反應(yīng)結(jié)束后總有部分廢酸存在于磺化物料中。中和后生成的硫酸鈉帶入產(chǎn)品中，影響了它的純度。目前，工業(yè)上均采用三氧化硫空氣混合物磺化的方法。三氧化硫可由60%發(fā)煙硫酸蒸出，或?qū)⒘蚧呛透稍锟諝庠跔t中燃燒，得到含SO34%8%體積分?jǐn)?shù)的混合氣體。將該混合氣體，通入裝有烷基苯的磺化反應(yīng)器中進(jìn)行磺化?；腔锪线M(jìn)入中和系統(tǒng)用氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，最后進(jìn)入噴霧干燥系統(tǒng)干燥。得到的產(chǎn)品為流動性很好的粉末。1.1應(yīng)用領(lǐng)

11、域1.1.1洗滌作用烷基苯磺酸鈉是黃色油狀體，經(jīng)純化可以形成六角形或斜方形強(qiáng)片狀結(jié)晶，具有微毒性，已被國際安全組織認(rèn)定為安全化工原料?？稍谒筒途咔逑粗袘?yīng)用烷基苯磺酸鈉，在洗滌刑中使用的量最大，由于采用了大規(guī)模自動化生產(chǎn)，價(jià)格低廉，在洗滌劑中使用的烷基苯磺酸鈉有支鏈結(jié)構(gòu)(ABS)和直鏈結(jié)構(gòu)(LAS)兩種，支鏈結(jié)構(gòu)生物降解性小，會對環(huán)境造成污染，而直鏈結(jié)構(gòu)易生物降解生物降解性可大于90%，對環(huán)境污染程度小。十二烷基苯磺酸鈉是中性的，對水硬度較敏感，不易氧化，起泡力強(qiáng)，去污力高，易與各種助劑復(fù)配，成本較低，合成工藝成熟，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是非常出色的陰離子表面活性劑。十二烷基苯磺酸納對顆粒污垢，蛋白

12、污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強(qiáng)，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富。但十二烷基苯磺酸鈉存在兩個(gè)缺點(diǎn)，一是耐硬水較差，去污性能可隨水的硬度而降低，因此以其為主活性劑的洗滌劑必須與適量螯合劑配用。二是脫脂力較強(qiáng)，手洗時(shí)對皮膚有一定的刺激性，洗后衣服手感較差，宜用陽離子表面活性劑作柔軟劑漂洗。近年來為了獲得更好的綜合洗滌效果，十二烷基苯磺酸鈉常與脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）等非離子表面活性劑復(fù)配使用。十二烷基苯磺酸鈉最主要用途是配制各種類型的液體、粉狀、粒狀洗滌劑，擦凈劑和清潔劑等。 1.1.2乳化分散劑乳化劑是一種改善乳

13、濁液中各種構(gòu)成相之間的表面張力，使之形成均勻穩(wěn)定的分散體系或乳濁液的物質(zhì)。乳化劑是表面活性物質(zhì)，分子中同時(shí)具有親水基和親油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面張力和減少形成乳狀液所需要的能量，從而提高乳狀液的能量。而十二烷基苯磺酸鈉作為一種陰離子表面活性劑，具有良好的表面活性，親水性較強(qiáng)，有效降低油-水界面的張力，達(dá)到乳化作用。因此十二烷基苯磺酸鈉在化妝品、食品、印染助劑、農(nóng)藥等乳狀液配制中得到較廣泛的應(yīng)用。 1.1.3抗靜電劑任何物體都帶有本身的靜電荷，這種電荷可以是負(fù)電荷也可以是正電荷，靜電荷的聚集使到生活或者工業(yè)生產(chǎn)受到影響甚至危害，將聚集的有害電荷導(dǎo)引、消除使其不對生產(chǎn)、生活造成不便

14、或危害的化學(xué)品稱為抗靜電劑。十二烷基苯磺酸鈉是一種陰離子表面活性劑，可使織物，塑料等表面親合水分，同時(shí)離子型表面活性劑還有導(dǎo)電作用，因而可以使靜電及時(shí)泄漏，從而降低因靜電造成的危險(xiǎn)及不便。1.1.4其他作用十二烷基苯磺酸鈉產(chǎn)品用途十分廣泛，除了上述幾個(gè)方面的應(yīng)用外，在紡織助劑方面還常作為棉織物精煉劑，退漿助劑，染色時(shí)的勻染劑，在金屬電鍍過程中用作金屬脫脂劑；在造紙工業(yè)中用作樹脂分散劑，毛氈洗滌劑，脫墨劑；在皮革工業(yè)上用作滲透脫脂劑；在肥料工業(yè)中用作防結(jié)塊劑；在水泥工業(yè)中用作加氣劑等諸多方面或單獨(dú)使用或作配合成分使用。1.2理化性質(zhì)1.2.1物理性質(zhì)十二烷基苯磺酸鈉分子式：C18H29NaO3S

15、分子量：348.48親水親油平衡值（HLB值）：10.638分解溫度為450，失重率達(dá)60%。性狀：固體，白色或淡黃色粉末溶解性：易溶于水，易吸潮結(jié)塊臨界膠束濃度（CMC值）：1.2mmol·L-1紅外光譜：1.2.2化學(xué)性質(zhì)1、十二烷基苯磺酸鈉對堿，稀酸，硬水化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 2、能與強(qiáng)酸建立平衡體系：R12-Ph-SO3Na+HClR12-Ph-SO3H+NaCl3、磺基中的羥基也可被氯原子取代，生成磺酰氯：3R12-Ph-SO3Na+PCl3-R12-Ph-SO3H+NaCl（200）4、水解反應(yīng)是磺化反應(yīng)的逆反應(yīng)。在強(qiáng)酸催化下，十二烷基硫酸鈉與水共熱，可脫去磺基，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+

16、作為親電試劑進(jìn)攻芳環(huán)的親電取代反應(yīng)。3R12-Ph-SO3Na+H2O-R12-Ph+NaHSO4（200，H2SO4）2.制備方法2.1工業(yè)制法十二烷基苯磺酸鈉是由十二烷基苯與發(fā)煙硫酸或三氧化硫磺化，再用堿中和制得。用發(fā)煙硫酸磺化的缺點(diǎn)是反應(yīng)結(jié)束后總有部分廢酸存在于磺化物料中。中和后生成的硫酸鈉帶入產(chǎn)品中，影響了它的純度。目前，工業(yè)上均采用三氧化硫空氣混合物磺化的方法。三氧化硫可由60%發(fā)煙硫酸蒸出，或?qū)⒘蚧呛透稍锟諝庠跔t中燃燒，得到含SO34%8%體積分?jǐn)?shù)的混合氣體。將該混合氣體，通入裝有烷基苯的磺化反應(yīng)器中進(jìn)行磺化?；腔锪线M(jìn)入中和系統(tǒng)用氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，最后進(jìn)入噴霧干燥系統(tǒng)干燥。得

17、到的產(chǎn)品為流動性很好的粉末。反應(yīng)機(jī)理：生產(chǎn)方框圖：生產(chǎn)工藝流程：直餾煤油經(jīng)脫氫后，十二烯烴和苯由供料泵進(jìn)入烷化器，再將生成的十二烷基苯（LAB）送入磺化器1，與進(jìn)入磺化器的三氧化硫（3%5%），瞬間發(fā)生磺化反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)氣液分離器2、循環(huán)泵3、冷卻器4處理之后，部分回到反應(yīng)器底部，用于磺酸的急冷，部分反應(yīng)產(chǎn)物被送入老化器5，調(diào)整反應(yīng)保持時(shí)間再進(jìn)入水化器6成酸，最后經(jīng)中和器7制得烷基苯磺酸鈉（LAS）。尾氣經(jīng)除霧器8去酸霧，再經(jīng)吸收塔9吸收后放空。3.制備制備理論及相關(guān)過程3.1三氧化硫的制備-（1）-（2）3.2十二烷基苯的制備（傅-克反應(yīng)）-（3）-（4）3.3磺化反應(yīng)-（5）3.4中和反應(yīng)-

18、（6）3.物料衡算3.1生產(chǎn)所需物料表名稱項(xiàng)目化學(xué)式熔點(diǎn)沸點(diǎn)相對分子質(zhì)量(g/mol)相對密度轉(zhuǎn)化率(%)硫磺11444532.062.36氧氣-218.8-183.132.00二氧化硫-75.5-1064.062.26三氧化硫16.844.880.061.9790氫氧化鈉318.4139040.002.13十二烯-33.692-95(2Kpa)168.320.76苯5.580.178.110.88十二烷基苯-7331246.430.8698十二烷基苯磺酸10315326.4995十二烷基苯磺酸鈉348.48983.2理論衡算已知年生產(chǎn)十二烷基苯磺酸鈉產(chǎn)品10000噸，年生產(chǎn)天數(shù)300天；設(shè)每

19、天生產(chǎn)十二烷基苯磺酸鈉產(chǎn)品為A噸，則：A=10000/300=33.34噸在每天生產(chǎn)出33.34噸產(chǎn)品的情況下，分別需要十二烷基苯磺酸和燒堿的量為B、C：根據(jù)化學(xué)方程式（6）列出計(jì)算式： B=31.24噸；C=3.83噸設(shè)生產(chǎn)十二烷基苯磺酸所需的十二烷基苯為D；三氧化硫?yàn)镋；根據(jù)化學(xué)方程式（5）計(jì)算出D和E: D=23.60噸 ；E=7.66噸設(shè)生產(chǎn)十二烷基苯所需的十二烯為F；苯為G；根據(jù)化學(xué)方程式（4）計(jì)算出F和G: F=16.12噸；G=7.48噸設(shè)生產(chǎn)三氧化硫所需的氧氣為H;硫磺為I;根據(jù)化學(xué)方程式（1）、（2）計(jì)算H和I: H=4.59噸；I=6.13噸理論所需物料的量見下表：物料硫磺

20、氧氣三氧化硫氫氧化鈉苯十二烯十二烷基苯十二烷基苯磺酸十二烷基苯磺酸鈉所需量（噸）6.134.597.663.837.4816.1223.6031.2433.343.3實(shí)際衡算物料三氧化硫十二烷基苯十二烷基苯磺酸十二烷基苯磺酸鈉轉(zhuǎn)化率（%）90989598已知生產(chǎn)天數(shù)為300天，每天生產(chǎn)24個(gè)小時(shí)，則每年生產(chǎn)的時(shí)間為7200個(gè)小時(shí)。（1）知道十二烷基苯磺酸鈉的轉(zhuǎn)化率為98%，那么實(shí)際所得產(chǎn)品質(zhì)量為： （2）已知三氧化硫的轉(zhuǎn)化率為90%，那么實(shí)際所得產(chǎn)品質(zhì)量為：由于反應(yīng)是使用三氧化硫氣體，那么所需的三氧化硫氣體理論值：又知道進(jìn)入反應(yīng)的三氧化硫氣體的體積分?jǐn)?shù)為4%-6%，則輸入的空氣體積為： 硫磺所需的量為：氧氣所需的量為：則輸入的空氣為：（3） 十二烷基苯磺酸實(shí)際的量為：（4） 生產(chǎn)十二烷基苯實(shí)際的量為：十二烯所需的量為：苯實(shí)際所需的量為：氫氧化鈉所需的量為：各物料所需表產(chǎn)品所需量含氧空氣含三氧化硫的空氣-氫氧化鈉4.07kmol/h硫磺7.97kmol/h十二烯3.49kmol/h苯4.29kmol/h十二烷基苯2.94kmol/h十二烷基苯磺酸4.2