十二烷基苯磺酸钠物料衡算.docx

毕业设计类型姓名班级所属系部（院）专业校内指导老师湖南化工职业技术学院毕业设计毕业设计题年产1万吨十二烧茶苯磺酸钠合成工艺流程设产品设计口工艺设计口方案设计高远才化工1311化学工程学院应用化工技术吴永健2015年11月23日2015年11月24日书目摘要41 .产品介绍61应用领域61.1.1.洗涤作用62 .1.2乳化分散剂7113抗静电剂7114其他作用71.2理化性质71.2.1 物理性质81.2.2 化学性质82 .制备方法92.1 工业制法93 .制备制备理论与相关过程113.1 三氧化硫的制备1132十二烷基苯的制备（傅-克反应）113.3 磷化反应123.4 中和反应123.物料衡算123.5 理论衡算1333实际衡算15结语18参考文献19摘要本文简述了表面活性剂的发展历史和现状，以与在将来的发展势。介绍了表面活性剂卜二烷基笨磺酸的性质、用途、原料选择与常见的合成方法。描述了三代化硫磺化法的技术发展、磁化器的分布状况和磺化新技术的开发利用。重点对以硫磺为原料在过量空气中干脆燃烧成二辄化硫，二辄化硫再在五轲化二钢催化作用下与氧气反应生成三氧化硫，最终三氧化硫磺化烷基苯制备十二烷基苯磺酸做了比较具体的工艺设计。对整个生产过程进行了物料衡等和热成衡算，对横化器的相关参数进行了计算。关健词：十二烷基构解此三M三;物料费算和熊衡算；,化工艺AbstractChapteroneofthistexthascomparative1.yexp1.ainedhistoryofsurface-activeagentdeve1.opmentandcurrentsituationofthedeve1.opmentCxhaustiv1.y,andthetrendoftheIutureitIntroducedtheproperties,app1.icationsandmateria1.se1.ectionandcommonsynthesismethodofthedodccy1.benzcnesu1.fonicacid.Itdescribedthemethodofpreparingsu1.phonatedsu1.phurtrioxidetechno1.ogyprogress,thedistributionofsu1.phonateddeviceandthedeVe1.opmentofnewsu1.phonationtechno1.ogy;Chaptertwointroducedthesu1.fonicacidcommonsyntheticmethodof12a1.ky1.benzeneofsurface-activeagent.Oxidizeonthreesu1.phurSu1.phonatinga1.ky1.benzene1.ega1.systemprepareagainst12a1.ky1.benzenesuIfonicacidmakeexhaustivetechno1.ogica1.design,especia1.1.ytheentireproductionprocessofmateria1.sandenergyba1.ance,ofsu1.fonationca1.cu1.atedparameters,su1.fonationp1.antequipmentIayoutp1.anandarendering,thehightanddiameterofthereactorare9000mmand550mm,thereare90tubethatarearrangedwithequi1.atera1.triang1.einthisreator.Keywords:a1.ky1.benzenesu1.fonicadd;su1.phu*trixide;materia1.ca1.cu1.ationandenergyca1.cu1.ationsu1.phonationtechno1.ogy1 .产品介绍卜二烷基基磷酸钠，英文名sodiumdodecy1.benzenesu1.fonate,简称SDBS,白色或淡黄色粉状或片状固体.难挥发，易溶于水，溶于水而成半透亮溶液。对碱，稀酸，硬水化学性质稳定，微毒。是常用的阴离子型表面活性剂。十二烷基苯磷酸钠是由十二烷基苯与发烟硫酸或三氧化硫磷化，再用碱中和制得。用发烟硫酸碱化的缺点是反应结束后总存部分废酸存在于横化物料中。中和后生成的破酸钠带入产品中，影响了它的纯度。目前，工业上均采纳三辄化硫一空气混合物横化的方法。二辄化硫可由60%发烟硫酸蒸出，或将硫磷和干燥空气在炉中燃烧，得到含SOj4%8%体积分数的混合气体。将该混合气体，通入装有烷基苯的磺化反应器中进行横化，磺化物料进入中和系统用氢氧化钠溶液进行中和，最终进入喷雾干燥系统干燥。得到的产品为流淌性很好的粉末。1.1 应用领域1.1.1 洗漆作用烷基苯磷酸钠是黄色油状体，经纯化可以形成六角形或斜方形强片状结晶，具有微毒性，已被国际平安组织认定为平安化工原料。可在水果和餐具清洗中应用烷基苯磺酸钠，在洗涤剂中运用的限城大，由于采纳r大规模自动化生产，价格低廉，在洗涤剂中运用的烷菸苯磺酸钠有支链结构(ABS)和直链结构(1.AS)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。十二烷基苯磷酸钠是中性的，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强,去污力高，易与各种助剂更配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛,是特别精彩的阴离子表面活性剂。卜二烷基苯横酸纳对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢方显著的去污效果，对自然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的上升而增加，对蛋白污垢的作用高于非离f表面活性剂，且泡沫丰富。但十二烷基苯磺酸钠存在两个缺点，一是耐硬水较差，去污性能可随水的硬度而降低，因此以其为主活性剂的洗涤剂必需与适量整合剂配用。二是脱月斤力较强，手洗时对皮肤有肯定的刺激性，洗后衣服手感较差，宜用阳离子表面活性剂作松软剂漂洗。近年来为了获得更好的综合洗涤效果，十二烷基苯磺酸钠常与脂肪醇聚氯乙烯鞋(AEO)等非离子表面活性剂复配运用。十二烷基苯磺酸钠最主要用途是配制各种类型的液体、粉状、粒状洗涤剂，擦净剂和清洁剂等。1112乳化分散剂乳化剂是一种改善乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成匀称稳定的分散体系或乳浊液的物质。乳化剂是表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和削减形成乳状液所须要的能讨，从而提高乳状液的能域。而十二烷基苯磺酸钠作为一种阴底子表面活性剂，具有良好的表面活性，亲水性较强，有效降低油-水界面的张力，达到乳化作用。因此十二烷基苯磷酸钠在化妆品、食品、印染助剂、农药等乳状液配制中得到较广泛的应用。1 .1.3抗等电剂任何物体都带彳本身的静电荷，这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷，的电荷的聚集使到生活或者工业生产受到影响其至危害，将聚集的有害电荷导引、消退使其不对生产、生活造成不便或危害的化学品称为抗静电剂。卜二烷基苯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，可使织物，塑料等表面亲合水分，同时离f型表面活性剂还力.导电作用，因而可以使静电与时泄漏，从而降低因静电造成的危急与不便。1.1.4其他作用十二烷基苯磷酸钠产品用途特别广泛，除了上述几个方面的应用外，在纺织助剂方面还常作为棉织物精炼剂，退浆助剂，染色时的匀染剂，在金属电镀过程中用作金属脱脂剂；在造纸工业中用作树脂分散剂，毛毡洗涤剂，脱墨剂；在皮革工业上用作渗透脱腼剂；在肥料工业中用作防结块剂；在水泥工业中用作加气剂等诸多方面或单独运用或作协作成分运用。1.2.1物理性质十二烷基苯磷酸钠分子式：C18H29NaO3S分子量:348.48亲水亲油平衡值（H1.B值）：10.638分解温度为450C,失重率达60%。性状：固体，白色或淡黄色粉末溶解性：易溶于水，易吸潮结块临界胶束浓度（CMC值）:1.2mmo1.1.-ImVTMn瑞M三:NT4CMS:1.2.2化学性质1、十二烷基苯磷酸钠对碱，稀酸，硬水化学性质稳定SOjNa2、能与强酸建汇平衡体系：R12-Ph-SO3Na+HC1.R12-Ph-SOjH+NaC1.3、磺基中的泾基也可被氯原子取代，生成横酰飙：3R12-Ph-SO3Na+PC1.3-R12-Ph-SO3H+NaC1.(200tC)4、水解反应是磷化反应的逆反应。在强酸催化下，十二烷基硫酸钠与水共热，可脱去碱基，反应的实质是H+作为亲电试剂进攻芳环的亲电取代反应。3R12-Ph-SO3Na+H2O>R1.2-Ph+NaHSO4(200"C,H2SO4)2 .制备方法2.1 侬制法十二烷基苯磷酸钠是由十二烷基苯与发烟硅酸或二轲化硫磺化，再用碱中和制得。用发烟硫酸碱化的缺点是反应结束后总有部分废酸存在于磺化物料中。中和后生成的成酸钠带入产品中，影响了它的纯度。目前，工业上均采纳三氧化硫一空气混合物磺化的方法。三氧化硫可由60%发烟硫酸蒸出，或将硫横和干燥空气在炉中燃烧，得到含Soa4%8%体积分数的混合气体。将该混合气体，通入装有烷基苯的碘化反应器中进行横化。磺化物料进入中和系统用氢氧化钠溶液进行中和，最终进入喷雾干燥系统干燥。阳的产品为流淌性很好的粉末。反应机理：c12j-+H2SO4（或SOJ）一CnH25-O-SO3H+H2OC12H2s-<Q>-S0jH+NaOH一-C23-SO3Na+H2O生产方根图：生产工艺流程:十二烷基磺酸钠制备流程图1反应器2分离器8循环泵4冷却5«老化老6水化器7-中和器8除雾蕊%吸收塔直播煤油经脱氢后，十二烯垃和苯由供料泵进入烷化器，再将生成的十二烷基苯(1.AB)送入磁化器1,与进入碱化器的三氧化硫(3%5%),瞬间发生横化反应，产物经气液分别器2、循环泵3、冷却器4处理之后,部分回到反应器底部，用于碘酸的急冷，部分反应产物被送入老化器5,调整反应保持时间再进入水化器6成酸，最终经中和器7制得烷基苯磷酸钠(1.AS)o尾气经除雾器8去酸雾，再经汲取塔9汲取后放空。3 .制备制备理论与相关过程3.1 三新化武的制备占燃S+O2SO2(71.08kca1.kmo1.)S02+502-*s°3÷Q(23.00kca1.kmo1.)2(2)Ph-H+CH.(CH2)tiCH=CHz>Ph-CH2CH2(CH2)jtCW,(3)Ph-H+CHy(CH2)9CH2C1.i->Ph-CH2CH2(CH2)iCHy+HC1.(4)3.3 事化反应S(A+Ph-CH2CH2(CH2MCH3HSOi-Ph-Ph-CH2CH2(CH2)eCH3-(5)3.4 中和反应NuOH+HSOy-Ph-Ph-CH2CHz(CH2)tCHxNaSO3-Ph-Ph-CH2CH2(CH2)aCHx+H2O(6)3.5 料衡算3.1 生产所密物料表名称项目化学式熔点("C)沸点(mC)相对分子质量(gmo1.)相对密度(gcm-)转化率(%)破磺511444532.062.36氧气Oi-218.8-183.132.00二氧化硫SO1-75.5-1064.062.26三氧化硫SOs16.844.880.061.9790氢氧化钠NuOH318.4139040.002.13十二烯CijHm-33.692-95(2Kpa)168.320.76零CQHtI5.580.178.110.88十二烧基苯G-7331246.430.8698十二烷基苯横酸。184和5。310315326.49<195十二烷基苯磺酸钠c8yI9SO1Va348.48<1983.2 理的雷算已知年生产十二烷基苯磺酸钠产品100oo吨，年生产天数300天；设每天生产十二烷基苯磺酸钠产品为A吨，则:A=10000/300=33.34吨在每天生产出33.34吨产品的状况卜,分别须要十：烷基苯碘酸和烧碱的量为B、C：依据化学方程式（6）列出计算式:B33.34326.49348.48C333440.00248.48B=31.24吨；C=3.83吨设生产十二烷基苯磺酸所需的十二烷基苯为D;三氧化藤为E;依据化学方程式（5）计算出D和E:D31.24E31.24246.43326.4980.06326.49D=2360吨;E=7.66吨设生产十二烷基苯所需的十二烯为F;苯为G;依据化学方程式（4）计算出F和G:F23.60G23.6（）168.32-246.4378.11246.43F-16.1211fc;G=7.4811i设生产二氧化硫所需的辄气为H;破磺为I;依据化学方程式（1）、（2）计算H和I:7.66/7.6648.0080.0648.00-80.06H=459吨；1=6.13吨理论所需物料的量她下表:物料硫磺氧气三氧化硫氧氧化钠苯十二烯I-烷基不十二烷基苯横歌十二烷基苯磺酸钠所需6.134.597.663.837.4816.123.631.233.3（吨2044)3.3实际糖算物料三氧化硫十二烷基苯十二烷基苯磷酸十二烷基苯磺酸钠转化率()90989598已知生产天数为300天，每天生产24个小时，则每年生产的时间为7200个小时。(1)知道十二烷基苯磺酸钠的转化率为98%,那么实际所得产品质地为:w=1.(X)00000=13138O9=14172004,0.98"'实1417.23.n=-=4.01ktto1./hM348.48(2)已知三氧化硫的转化率为90%,那么实际所得产品质量为:,n,=-7660=354.6324×0.9()町354.63.ni=-=4.4311r;/n,M180.06由于反应是运用三氧化硫气体，那么所需的三氧化硫气体理论值:V=j1Vs=4.43x22.4=99.23/)乂知道进入反应的三氧化硫气体的体积分数为4%-6%,则输入的空气体积为:K=磊=248-=粽=1653.83，硫磺所需的量为:、=W-=1.91kni(t1./h24x32.06氧气所需的量为:459024x32.0()=5.98AmH%V3=11,Vs=5.98×22.4=133.95m3则输入的空气为：,133.953K-,=637.87，().21'3十二烷基苯磷酸实际的货为:3124024x0.95x326.49=4.20kmo1./h'4生产十二烷基苯实际的地为:1612024x246.43×0.98x0.95=ISiAkmo1.Ih十二烯所需的最为:13120240.98×0.95×1.68.323.49kmo1.h革实际所需的他为:748()24X0.98×0.95×78.11=4.29kmo1./Ii氢氧化钠所需的址为:383024×0.98×40.00=4.07kmo1./h各物料所It表产品所需量含氧空气133.95”广含三氧化硫的空气1653.83m1.2480.8，”'氢辄化钠4.07kmo1.h罐磷7.97kmo1.h十二烯3.49kmo1.h笨4.29kmo1.h十二烷基苯2.94kmo1.h十二烷基苯磷酸4.20kmo1.h十二烷基苯横酸钠4.07kmo1.h结语此次毕业设计我虽然在设计之初有些迷茫，但很快就调整过来，在两个月的设计过程中，我学到很多东西，也查阅r大啾的资料，最终胜利的做出了万吨的卜二烷基笨磺酸钠的生产物料衡算，通过此次毕业设计，让我在专业课学问中得到r学问的巩固，以前对计算不是很懂，但现在因为设计中所含计算量较大，从中使我在对物料衡算的过程有了更深刻的理解，也让我r解到很多之前所不知道的学问，并将理论学问应用于实践中有了肯定的帮助。并且也使我的查阅水平提高了不少，在这之中所运用r很多表与图，在这个基础上还提高r处理数据与处理实力和运用计算机作图与用word打印文章的速度水平，对CAD作图也更加熟识了。这次设计由于实力有限，打算不充分，杳阅的资料也不具体，因而存在很多问题，比如衡算的方法过于简洁，并且计算方法由于实力问题无法运用更好的方法，另外，我的查阅实力也不是特殊好。每次在设计时都感到获益匪浅，我能够胜利的设计出来，除了自己的努力外，还应当感谢老师的指导，我的每一步设计都得到r老师的指导，并解答了我很多的怀疑，同时，与同组的同学合作开心，也从他们那里得到很多的帮助，这才使这次设计能I项当完成。此次设计不当之处还请多多指出，我肯定会努力完善。米镇涛编，化学工艺学化学工业出版社2008,1刘振河编化工生产技术高等教化出版社薛叙明编精细有机合成技术化学工业出版社何濒彦禹练英谭平编化工单元操作化学出版社刘德铮黄艳芹王颖编精细化工生产技术化学工业出版社6曹咏梅熊放鸣编化工制图与测绘化学工业出版社