均质泵在重烷基苯磺酸盐生产中的应用

沈晓峰

（大庆油田化工有限公司东昊公司，黑龙江 大庆 163453）

均质泵在重烷基苯磺酸盐生产中的应用

沈晓峰

（大庆油田化工有限公司东昊公司，黑龙江 大庆 163453）

主要介绍了A、B两段重烷基苯磺酸在水解过程中存在的问题，以及均质泵在重烷基苯磺酸水解过程中的应用。

重烷基苯磺酸；水解；均质泵

大庆油田已进入三次采油阶段。三元复合驱技术可比水驱提高采收率20%左右，将成为大庆油田今后一段时期提高采收率的主导技术，也是大庆油田实现4000万t/a持续稳产的重要手段。经过多年的试验，大庆油田确定了重烷基苯磺酸盐表面活性剂为三元复合驱主表面活性剂。为满足大庆油田三次采油的需要，大庆东昊公司建设了重烷基苯磺酸盐表面活性剂生产装置，成为国内第一家、也是唯一一家为大庆油田生产驱油重烷基苯磺酸盐表面活性剂的企业。

1.重烷基苯磺酸水解原理

在重烷基苯磺酸盐表面活性剂的生产过程中，气体三氧化硫和液体重烷基苯在磺化反应器中同向接触，发生磺化反应，生成重烷基苯磺酸。

由于SO3与重烷基苯反应是一个瞬间放热反应，除了主反应外，还有3种副产品产生，即砜、磺酸酐和硫酸酐。所以，在磺化反应器中生成的重烷基苯磺酸必须经过老化和水解工艺过程。

老化工艺的作用是延长反应时间，使含在磺酸中的少量SO3或硫酸继续与重烷基苯或其他有机物反应，减少产品中未磺化油和无机盐含量。在老化过程中同时发生硫酸酐与重烷基苯的反应，从而进一步提高磺化转化率。

在磺化反应后期，由于磺化率较高，容易生成磺酸酐，继而影响中和产品的pH值及产品稳定性，所以必须加水破坏酸酐。

在酸性条件下，磺酸酐很容易被水解，生成两分子磺酸，同时在老化器中未充分转化而残留的极少量硫酸酐在加水时可进一步水解，其反应式如图1。

图1 重烷基苯磺酸水解反应式

2.重烷基苯磺酸水解中存在的问题

国内大多数十二烷基苯磺酸生产装置和东昊公司2万吨/年重烷基苯磺酸盐装置的水解部分均采用开式叶轮水解泵，此种水解方式对于十二烷基苯磺酸和混合重烷基苯磺酸还是可行的。但将混合重烷基苯切割成A、B两个馏分再分别进行磺化时，B段重烷基苯磺酸的黏度大大超过了以往生产时使用的混合重烷基苯磺酸的黏度，原有的开式叶轮水解泵（22kW，2900转/分）无法运转，造成B段重烷基苯磺酸不能充分水解，只能延续到后一工段靠磺酸储罐的搅拌浆（55kW）搅拌和循环泵（15kW）循环来达到水解目的。由于B段重烷基苯磺酸在生产过程中不能及时水解，造成产品质量的严重波动。

3.均质泵在重烷基苯磺酸盐生产中的应用

为解决重烷基苯磺酸的水解问题，需要找到适合A、B两段重烷基苯磺酸水解的工艺和设备。

先期采用多种静态混合器进行多次试验，由于B段重烷基苯磺酸的黏度过高，效果不理想，后经过广泛收集资料，研究各种化工设备的工作原理，确定采用均质泵进行水解试验。

均质泵的主要工作原理是：定子在转子快速运转的离心力和液力的作用下，对物料进行强烈的剪切、离心剪切、撞击破裂、液层摩擦、湍流均匀等综合作用，使物料均匀混合。

因为重烷基苯磺酸水解反应是放热反应，均质泵工作时强烈的剪切、液层摩擦、湍流等作用也会使重烷基苯磺酸的温度升高，而重烷基苯磺酸温度过高将严重影响重烷基苯磺酸的质量，所以采用何种形式的均质泵和水解工艺就显得尤为重要。

通过大量的分析和计算以及小样试验，最终选择DHX-1型均质泵（7.5kW）代替原有的开式叶轮水解泵，并将部分均质泵的输出物料经过冷却换热器冷却后打回流以控制均质泵中物料的温度。同时，用变频器控制均质泵的转速以适应A、B两段重烷基苯磺酸的水解。实践证明，采用DHX-1型均质泵代替开式叶轮水解泵生产的重烷基苯磺酸盐产品质量稳定，可以满足大庆油田三次采油的需要。

4.结束语

通过研究和实践，在国内首次用均质泵取代了开式叶轮水解泵用于重烷基苯磺酸盐生产，解决了A、B两段重烷基苯磺酸的水解难题，保证了重烷基苯磺酸产品的质量。同时，大幅度降低了装置的能耗，仅水解泵电机由22kW降到7.5kW一项，每年就可节约电费5.2万元。再加上减少用于水解的搅拌、循环能耗，用均质泵取代开式叶轮水解泵，预计每年可节约电费合计11.2万元。此研究结果已直接在东昊公司建设的3万吨/年重烷基苯磺酸盐装置上得到应用。采用均质泵取代开式叶轮水解泵，为大庆油田三元复合驱油技术推广应用提供了合格的表面活性剂，具有明显的经济效益和社会效益。

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