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十二醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸钠工艺设计


第 19 卷 2005 年 9 月

南华大学学报 ( 自然科学版) Journal of Nanhua University ( Science and Technology)

Vol. 19 Sep. 2005

文章编号 :1673 - 0062 (2005) 0103 - 04

十二醇聚氧

乙烯醚琥珀酸单酯磺酸钠工艺设计
董玉余 ,夏良树
3

( 南华大学 化学化工学院 ,湖南 衡阳 421001)

摘   : 设计了一套年产 5000 吨十二醇聚氧乙烯 ( 9) 醚琥珀酸单酯磺酸钠的工艺 . 选 要 择和确定优化的生产工艺流程 ,对环氧乙烷化 、 酯化 、 磺化进行了物料衡算及能量衡 算 ,对主体设备管式反应器 、 酯化立式反应釜进行了选型和设计计算 . 确定了一套优 化的生产工艺流程 . 通过衡算各工序物料平衡和能量平衡 , 主体设备管式反应器 、 酯 化立式反应釜选型正确 ,设计合理 ,满足工艺要求 ,具有实际应用价值 . 关键词 : 十二醇聚氧乙烯 ( 9) 醚琥珀酸单酯磺酸钠 ; 管式反应器 ; 酯化立式反应釜 ; 工 艺设计 中图分类号 :TQ314. 2     文献标识码 :B

The Technological Design of Sodium Dodecanol Polyoxyethylene Ether Succinate Sulfonate
DONG Yu2yu , XIA Liang2shu
3

( School of Chemistry and Chemical Engineering ,Nanhua University ,Hengyang ,Hunan 421001 ,China) Abstract : A suit of the craftwork of an annual output 5000 tons sodium dodecanol polyoxyeth2 Key words : Sodium dodecanol polyoxyethylene ether succinate sulfonate ; Pipe reactor ;Vertical

ylene ether succinate sulfonate was designed. A superior production craftwork flow was selected

and ascertained ,the material balance and energy balance were reckoned on the annulus oxygen tor and vertical response cauldron of the esterification was selected ,designed and calculated. ethane reaction ,esterification and sulphur reaction ,and the main equipment —— pipe reac2 — the son and can satisfy the request of the craftwork. It has the application value. response cauldron of the esterification ; Technics design This suit of craftwork is superior. The material and energy of all kinds of procedure are bal2

   十二醇聚氧乙烯 ( 9) 醚琥珀酸单酯磺酸钠是

第二次世界大战后出现的一类新型的阴离子表面 活性剂 ,它能与多种表面活性剂配合使用 ,产生良 好的协同效应 . 其分子中的亲水基团由两个阴离

   作者简介 : 董玉余 ,南华大学化学化工学院 2005 届毕业生 . 3 指导老师 .

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anced through the balance reckon and the mail equipment design is right . The design is in rea2

子基团和一个非离子基团组成 , 因而这种表面活 性剂具备了非离子表面活性剂和阴离子表面活性 剂双重的表面化学性能 , 如磺酸盐类的乳化性及 抗硬水性 、 羧酸盐类的水溶性及温和性 、 聚氧乙烯

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南华大学学报 ( 自然科学版)              2005 年 9 月

类的高表面活性及钙皂分散性等 , 具有表面活性 好、 起泡稳泡性高 、 钙皂分散力强 、 易生物降解 、 抗 硬水能力强 ,优良的乳化 、 、 、 分散 洗涤 润湿和增溶 特性 ,尤其是对人体皮肤和眼睛的刺激作用极低 , 具有极优越的去污能力 , 是目前所有阴离子型表 面活性剂中去污能力较强的 ,洗涤性能较高的 . 广 泛应用于洗涤 、 化妆品等日化行业及石油开采 、 烯 烃单体乳液聚合 , 金属清洗 、 纺织印染 、 感光材料 等工业领域 . 其结构式如下 :

用 ,长期以来未得到广泛应用 . 近几年来 ,随着消费 者对洗涤剂的性能要求日趋强烈 ,特别是其洗涤性 能已受到广泛关注 ,因而在日用化学品方面的应用 显示出广阔的前景 . 在美国 ,这类表面活性剂得以 迅速发展 ,现已在 90 %以上的洗涤用品中使用 ,而 我国对其使用还不到 50 %. 我国产品的质量还未达 到较高的档次 ,市场的开发也未形成规模 ,因此大 力发展该产品势在必行 ,关键问题是选取先进生产 工艺 ,引进国外同类厂家的关键设备 ,做到消化吸 收和自主开发同步进行 ,从而提高该产品在国内外 市场的竞争力 ! 所以对这类阴离子表面活性剂的 合成的工艺设计就迫在眉睫了 .

1  工艺流程的选择与确定
1) 工艺流程的选择与确定 ( 1) 十二醇聚氧乙烯醚的合成

脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸钠这类表 面活性剂 ,由于原料成本高和不能在碱性介质中使

   反应最佳条件为 : 以 50 %NaOH 水溶液为催 化剂 ,其用量为十二醇用量的 0. 2 % , 原料配比为 1 :1. 05 , 温度为 125 ℃, 其反应转化率为 99. 5 %.

反应设备的选择 : 采用管式反应器 . ( 2) 十二醇聚氧乙烯醚的酯化反应 采用十二醇聚氧乙烯醚和琥珀酸酐酯化 :

   较适宜的反应条件为 : 以自制的催化剂 GH 3 ( 有机酸盐复配混合物) 作催化剂 ,用量为十二醇 聚氧乙烯醚用量的 0. 3 % , 反应温度为 125 ℃, 原 料配比为 1 :1. 04 ,反应时间为 4 小时 . 反应设备 :

立式搅拌反应釜 . (3) 十二醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯与亚硫酸 钠的磺化反应

   所以磺化反应的最佳条件为 : 温度为 75 ℃, 原料配比为 1 : 1 , 反应时间为 2 小时 . 反应设备 : 立式搅拌反应釜 . 2) 工艺流程 ( 见图 1)

2  物料衡算
1) 物料衡算示意图 ( 见图 2) 2) 物料衡算
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对管式反应器 、 酯化反应釜 、 磺化反应釜进行 ( 见表 1 、 2 、 3) ,通过衡算各 物料衡算 ,其衡算 表 表 工序物料平衡 .
表1  每小时乙氧化反应器进出料平衡表 物料名称 十二醇 (90 %) 环氧乙烷 (97 %) NaOH 溶液 (50 %) 废液 ( 十二醇 、 、 烷烃 C2 H4 O 、 NaOH 、 2 O 等) H 十二醇聚氧乙烯 (9) 醚 总计 进料量Π kg 188. 38 390. 72 0. 75 出料量Π kg

52. 01 527. 84 579. 85

579. 85

表2  酯化反应釜进出料平衡表 物料名称 乙氧化出料 琥珀酸酐 废液 ( 乙氧化废液 、 十二醇聚氧乙烯醚等) 十二醇聚氧乙烯 (9) 醚琥珀酸单酯 总计 进料量Π kg 4638. 48 750. 74 出料量Π kg

5389. 22

702. 15   4687. 07   5389. 22

图1  简单工艺流程示意图

图2  物料衡算示意图

3  热量衡算
1) 热量衡算 ( 见图 3) 2) 热量衡算

计算主体设备选项型正确 ,设计合理 ,符合生产任 务要求 .
表3  磺化反应釜进出料平衡表 物料名称 酯化出料 亚硫酸钠 酯化废液 Na2 CO3 等杂质 十二醇聚氧乙烯醚 琥珀酸单酯磺酸钠 总计 进料量Π kg 5389. 29 914. 20 出料量Π kg

对管式反应器 、 酯化反应釜 、 磺化反应釜进行 热量衡算 ,其衡算 ( 见表 4) ,通过衡算各工序热量 平衡 .

4  主体设备的计算
通过对主体设备进行设计计算和选型 , 确定 了管式反应器 、 酯化立式反应釜的主要尺寸 ,通过

702. 22 45. 71 5555. 56 6303. 49 6303. 49

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图3  热量衡算方框图 表4  热量衡算数据一览表 能量Π kJ
Q1 Q3 Q4 Q5 Q6 Q2

1995.

乙氧化反应器 酯化反应釜
2. 92 × 10 0 1. 61 × 10 0 0 1. 32 × 10
5 5 4

酯化反应釜
2. 37 × 10 7. 21 × 10 0 0
5 6

[4 ] 彭民政 . 表面活性剂生产技术与应用 [M] . 广州 : 广东

2. 44 × 10 1. 97 × 10 1. 35 × 10 0 0 9. 14 × 10

5 5 6

科技出版社 ,1999.
[5 ] 姚玉英 . 化工原理 ( 上 、 下册 ) [ M] . 天津 : 天津大学出

- 1. 75 × 10
5

版社 ,1999.
[6 ] 陈炳和 ,许宁 . 化学反应过程与设备 [ M] . 北京 : 化学

工业出版社 ,2003.
6

5

2. 23 × 10

[7 ] 吴金川 ,何志敏 ,屠雨恩 . 十四醇聚氧化烯烃醚琥珀酸

单酯磺酸盐的表面现象活性研究 [J ] . 精细化工 . 1997 ,
14 (3) :11~13.

5  结论
以十二醇 、 环氧乙烷 、 琥珀酸酐 、 亚硫酸钠为 原料 ,采用环氧乙烷化 、 、 酯化 磺化工艺流程 ,设计 了一套年产 5000 吨十二醇聚氧乙烯 ( 9) 醚琥珀酸 单酯磺酸钠的工艺 . 选择和确定优化的生产工艺 流程 , 对环氧乙烷化 、 酯化 、 磺化工段进行了物料 衡算及能量衡算 ,对主体设备管式反应器 、 酯化立 式反应釜进行了选型和设计计算 . 确定了一套优 化的生产工艺流程 . 通过衡算各工序物料平衡和 能量平衡 ,主体设备管式反应器 、 酯化立式反应釜 选型正确 , 设计合理 , 满足工艺要求 , 具有实际应 用价值 . 参考文献 :
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准出版社 ,1996.
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