Раздел 31. Производство сульфированной продукции: алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата, алкилбензолсульфоната натрия (сульфонола)

Раздел 31 Производство сульфированной продукции: алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата, алкилбензолсульфоната натрия (сульфонола)

В данном разделе описано производство следующих анионоактивных поверхностно-активных веществ (ПАВ) и промежуточных продуктов, используемых для их получения:

Продукт	Химическая формула
Алкилбензолсульфокислота (АБСК)	C 12H 25C 6H 4SO 3H
Сульфоэтоксилаты жирных спиртов (лауретсульфат натрия)	RO(C 2H 4) nOSO 3Na (R = C10-C16, n = 2-3)
Алкилсульфат (сульфаты жирных кислот, лаурилсульфат натрия)	R-CH 2-O-SO 3Na (R = C11-C17)
Сульфонол (алкилбензолсульфонат натрия)	R-C 6H 4SO 3Na (R = C10-C14)

Алкилбензолсульфокислоту используют для получения алкилбензолсульфонатов, компонентов моющих средств, поверхностно-активных веществ для флотации руд. Сульфаты и сульфоэтоксилаты жирных спиртов используют в производстве косметики и моющих средств. Сульфонол применяют для производства порошкообразных синтетических моющих средств, для увеличения нефтеотдачи пластов в нефтедобывающей отрасли, в процессах органического синтеза, в качестве ингибитора сероводородной и кислотной коррозии и в других сферах в качестве ПАВ.

В основу производства сульфосодержащих продуктов (алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата) положена технология сульфирования органических продуктов (линейных алкилбензолов, этоксилатов жирных спиртов, высших жирных спиртов) триоксидом серы, получаемым окислением элементарной серы. Сульфонол производят путем нейтрализации алкилбензолсульфокислоты водным раствором каустической соды.

31.1 Описание технологических процессов

31.1.1 Производство сульфонола

Промышленный способ получения сульфонола - нейтрализация алкилбензолсульфокислоты (АБСК) водным раствором щелочи.

Основная реакция:

.

Процесс нейтрализации осуществляется с выделением тепла. Для съема избыточного тепла нейтрализатор АБСК оборудован встроенными теплообменниками, охлаждаемыми водой.

В техническом продукте наряду с АБСК может содержаться 2 % серной кислоты. Побочная реакция:

.

Образующийся сульфат натрия является одним из компонентов сырья в рецептурах синтетических моющих средств, поэтому он не выделяется из состава ПАВ и не является отходом производства.

Все потоки в расчетном количестве синхронно подают насосом-дозатором в реактор-нейтрализатор. Реактор-нейтрализатор представляет собой вертикальный четырехсекционный аппарат с 5 камерами стекания. Каждая секция включает в себя камеру смешения, теплообменник и перемешивающее устройство. Для съема тепла внутри секции вмонтирован вертикальный кожухотрубный одноходовой теплообменник Процесс нейтрализации проводится при температуре 60-80 °С и атмосферном давлении.

Готовый продукт - алкилбензолсульфонат натрия (сульфонол) в виде пасты с концентрацией ПАВ не менее 25 % - непрерывно выводится после 4-й секции нейтрализатора и самотеком по наклонному трубопроводу поступает в емкость для приема готового продукта, оборудованную мешалкой, рубашкой для обогрева, уровнемером и сигнализацией уровня. Температура пастообразного ПАВ в емкости поддерживается в пределах 60-70 °С автоматически. Готовый продукт после анализа на содержание ПАВ, рН насосами откачивают на участок приготовления композиции синтетических моющих.

В технологической схеме предусмотрены линии перелива с промежуточных напорных емкостей щелочи, АБСК, воды в соответствующие буферные емкости при заполнении их не более 80-90 %.

Принципиальная схема производства приведена на рисунке 31.1.

Рисунок 31.1 - Принципиальная схема производства сульфонола

Описание технологического процесса приведено в таблице 31.1, перечень основного оборудования - в таблице 31.2.

Таблица 31.1 - Описание технологического процесса производства сульфонола

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
АБСК Каустик Вода	Нейтрализация	Сульфонол		Реактор-нейтрализатор

Таблица 31.2 - Перечень основного технологического оборудования производства сульфонола

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Реактор-нейтрализатор	Производство сульфонола	Расход 1000 кг/ч

31.1.2 Производство алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Основные стадии процесса сульфирования:

- осушка воздуха;

- плавление и сжигание серы, каталитическая конверсия SO ₂ в SO ₃;

- пленочное сульфирование;

- дозревание ЛАБСК.

- вакуумная нейтрализация продукта сульфирования ЭЖС (СЭЖС) и жирных спиртов (алкилсульфат);

- дозревание и деаэрация СЭЖС, Na-соль, 70 % паста;

- очистка реакционных газов.

Принципиальная схема производства приведена на рисунке 31.2.

Рисунок 31.2 - Принципиальная схема производства алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Воздух, необходимый для сжигания серы и производства SO ₂/SO ₃, забирают воздуходувкой низкого давления из атмосферы. После сжатия воздуходувкой воздух охлаждают, при этом происходит конденсация части влаги из атмосферного воздуха. Образующийся конденсат отводят в производственную канализацию. Охлажденный технологический воздух поступает в колонну адсорбции, где осушается до точки росы.

Гранулированную серу растаривают в бункер, из которого при помощи транспортера загружают в плавитель. Все места перегрузки серы оборудованы местными отсосами, воздух от которых проходит очистку. Из плавителя расплавленную серу насосом подают в печь сжигания. Диоксид серы получают внутри печи сжигания путем сжигания расплавленной элементарной серы осушенным воздухом, поступающим из колонны абсорбции.

Смесь воздуха и SO ₂, выходящая из печи сжигания, через теплообменник поступает в колонну конверсии, где происходит каталитическая конверсия диоксида серы в триоксид серы. Смесь воздуха и SO ₃, выходящая из колонны конверсии, охлаждается воздухом последовательно в трех кожухотрубных теплообменниках и поступает в реактор сульфирования.

Сульфокислота, выходящая из реактора сульфирования, поступает в сепаратор, где от нее отделяется отработанный газ. СЭЖС или сульфокислоту из сепаратора насосом передают на установку нейтрализации. ЛАБСК из сепаратора передают на дозревание. Газ, выходящий из сепаратора, поступает в циклон, затем отправляется на очистку отработанного газа на фильтр и абсорбер.

После реактора сульфирования ЛАБСК насосом подаются в реактор дозревания для завершения (дозревания) реакции сульфирования.

По окончании дозревания ЛАБСК стабилизируют водой в смесителе, после чего охлаждают и направляют в емкость для отгрузки потребителю. Нейтрализацию СЭЖС осуществляют раствором NaOH в вакуумном нейтрализаторе, в котором СЭЖС также разбавляется водой.

Из нейтрализатора пасту (СЭЖС, Na-соль) отправляют на установку доводки и деаэрации. Из нейтрализатора насосом алкилсульфат отправляется в емкости хранения готового продукта.

Для улучшения качества проводят доводку СЭЖС, Na-соли в смесителе, в который вводят необходимые добавки (нейтрализатор, отбеливатель и т.п.)

С целью гомогенизации продукта осуществляют операцию перемешивания в вертикальных аппаратах с мешалкой и наружным змеевиком объемом, работающих попеременно. После этого СЭЖС, Na-cоль с целью удаления воздуха и получения однородного прозрачного продукта направляют на деаэрацию при помощи вакуума. Готовый продукт (СЭЖС, Na-cоль) насосом отправляют на склад готового продукта в емкости хранения.

Поток отработанных газов с установки сульфирования перед выбросом в атмосферу проходит очистку на электростатическом электрофильтре и скруббере в целях удаления возможных органических примесей, остатков SO ₃ и SO ₂. Очищенный газ из скруббера отправляют в атмосферу. Сульфат-сульфитные сточные воды из скруббера направляют на сжигание.

Описание технологического процесса приведено в таблице 31.3, перечень основного оборудования - в таблице 31.4, перечень природоохранного оборудования - в таблице 31.5.

Таблица 31.3 - Описание технологического процесса производства алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Воздух	Осушка воздуха	Воздух осушенный	Конденсат	Воздуходувка
Воздух осушенный Газ природный Сера	Плавление и сжигание серы, каталитическая конверсия SO 2 в SO 3	SO 3 + воздух	Олеум	Плавитель, печь сжигания, колонна конверсии
ЛАБ, SO 3 + воздух	Синтез (1 линия)	Реакционная масса 1	Газовые выбросы на стадию очистки	Реактор сульфирования	Скруббер
			Сточные воды на сжигание
Реакционная масса 1	Дозревание	ЛАБСК		Реактор дозревания
ЛАБСК Вода	Стабилизация	ЛАБСК на отгрузку		Смеситель
ВЖС или ЭЖС, SO 3 + воздух	Синтез (2 линия)	Реакционная масса 2	Газовые выбросы на стадию очистки Сточные воды на сжигание	Реактор сульфирования	Скруббер
Реакционная масса 2 NaOH Вода	Нейтрализация	АС на отгрузку СЭЖС стадию дозревания и деаэрации	Конденсат	Нейтрализатор
СЭЖС + добавки	Дозревание и деаэрация	СЭЖС на отгрузку	Воздух	Смеситель Бак-мешалки Деаэратор
Олеум со стадии каталитической конверсии Газовые выбросы со стадии синтеза NaOH Вода	Нейтрализация и очистка отработанного газа	Очищенный газ в атмосферу	Сточные воды на сжигание	Скруббер	Скруббер

Таблица 31.4 - Перечень основного технологического оборудования производства алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Пленочный реактор сульфирования	Сульфирование реакционной массы	Диаметр - 500-594 мм Высота - 7347-7671 мм
Реактор дозревания ЛАБСК	Дозревание лабск	Диаметр - 1376 мм Высота - 4430 мм
Циклон	Отделение жидкой фазы от отработанных газов	Диаметр - 500-600 мм Высота - 2464-2900 мм
Печь сжигания серы	Сжигание серы	Диаметр - 1700/1270 мм Высота - 6940 мм
Теплогенератор	Генерация горячего воздуха	Диаметр - 800 мм Высота - 5320 мм
Аппарат плавления серы	Плавление серы	Производительность - 376 кг/ч
Деаэратор с мешалкой	Деаэрация нейтрализованных продуктов сульфирования	Диаметр - 1000 мм Высота - 2210 мм Частота вращения - 1440 об/мин
Нейтрализатор вакуумный пленочный	Нейтрализация готового продукта	Диаметр - 850 мм Высота - 6280 мм
Колонна конверсии	Реакция окисления SO 2 в SO 3	Диаметр - 1800 мм Высота - 10800 мм
Колонна адсорбции для осушки технологического воздуха	Осушка технологического воздуха	Диаметр - 2500 мм Высота - 9004 мм

Таблица 31.5 - Перечень природоохранного оборудования производства алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики природоохранного оборудования
Скруббер для очистки отработанного газа	Очистка отработанных газов	Диаметр - 1800 мм Высота - 7500 мм
Циклонный реактор	Сжигание сточных вод	Диаметр - 2500 мм Высота - 7000 мм
Скруббер Вентури	Очистка дымовых газов	Диаметр - 800 мм Высота - 5700 мм

31.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

31.2.1 Производство сульфонола

Показатели потребления материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 31.6.

Таблица 31.6 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве сульфонола

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Электроэнергия		0,651	0,890
Вода оборотная	тыс.м 3/т	0,098	0,134
Пар	Гкал/т	5,06	6,92

На производстве алкилбензолсульфонатов натрия (сульфонола) газообразные, твердые, жидкие отходы и сточные воды, отводимые в окружающую среду, отсутствуют.

В процессе нейтрализации АБСК образуется готовый продукт - натриевые соли алкилбензолсульфокислот (сульфонол) с выделением реакционной воды. При его нейтрализации отсутствуют газовые выбросы, твердые и жидкие отходы. Все проливы сырья и готовой продукции, сточные воды от мытья полов и периодической промывки оборудования собираются в приямке отделения нейтрализации, затем вновь поступают в процесс вместе с водой для разбавления готового продукта в реакторе нейтрализаторе. Основной источник потерь сырья, принятый не более 1 %, - это потери с возвратной тарой, то есть с цистернами. Этот источник потерь не загрязняет окружающую среду.

31.2.2 Производство алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Показатели потребления материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 31.7.

Таблица 31.7 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Высшие жирные спирты	кг/т	-	200
Линейные алкилбензолы	кг/т	-	750
Этоксилаты жирных спиртов	кг/т	520	565
Сера	кг/т	-	102
Электроэнергия		140	240
Пар	Гкал/т	0,14	0,69
Газ природный	куб м/т	-	180
Газ природный на установку термического обезвреживания сточных вод производства оксиалкилированных и сульфированных продуктов	куб. м/т *	-	16,7
* Расход на тонну оксиалкилированных и сульфированных продуктов.

Выбросы в атмосферу при производстве сульфированной продукции приведены в таблице 31.8.

Таблица 31.8 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 т продукции, кг/т
		Диапазон		Среднее значение
		Минимальное значение	Максимальное значение
Серная кислота	Сорбционная (химическая) очистка	-	0,0056	-
Серы диоксид		-	0,081	-
Азота диоксид *	Мокрая очистка установки термического обезвреживания сточных вод	-	0,076	-
Азота оксид *		-	0,012	-
Карбонат натрия (динатрий карбонат) *		-	0,036	-
Углерода оксид *		-	0,193	-
Динатрий сульфат *		-	0,027	-
* Выбросы с установки термического обезвреживания сточных вод производств оксиалкилированной и сульфированной продукции (на тонну оксиалкилированных и сульфированных продуктов).

Технологические сточные воды производства сульфированной продукции сбрасывают в централизованную систему водоотведения и в составе общего потока сточных вод предприятия отводят на городские сооружения биологической очистки. Концентрированные органосодержащие сточные воды направляют на установку термического обезвреживания сточных вод предприятия.

При производстве сульфированной продукции образуется отход - отработанный силикагель (таблица 31.9).

Таблица 31.9 - Отходы, образующиеся при производстве алкилбензолсульфокислоты, сульфоэтоксилатов жирных спиртов, алкилсульфата

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Масса образующихся отходов производства в расчете на 1 т продукции, кг/т
				Диапазон		Среднее значение
				Минимальное значение	Максимальное значение
Силикагель отработанный при осушке воздуха и газов, не загрязненный опасными веществами	V	Осушка воздуха в колонне адсорбции	Передача на размещение	-	0,04	-