شیمی سولفوناسیون

واکنش سولفوناسیون آلکیل بنزن خطی

فرایند سولفوناسیون

chemithon

تامین هوای فرایند

در اتاق کمپرسور هوا را پس از عبور از چیلر و بستر dryer از جنس آلومینا (به منظور خشک کردن) سه قسمت می کنند:
1- هوای لازم برای سوخت کوره (سوزاندن گوگرد)
2- هوای لازم برای بستر کاتالیست (تبدیل SO2 به SO3)
3- هوای لازم برای راکتور سولفوناسیون برای جلوگیری از گرفتگی ابتدای راکتور
4- هوای رقیق سازی گاز
نکته: هوای لازم برای خنک کردن (گرفتن گرمای واکنش) بستر کاتالیست کمپرسور جداگانه ای دارد.

عملیات خشک کردن هوا:

۱- خنک کردن هوا و رساندن به نقطه شبنم
هوای آزاد ابتدا از یک فیلتر عبور کرده و وارد دادیاتور می شود و تا حدی خنک می شود. سپس وارد چیلر می شود تا با سیکل سرمایشی چیلر چهارمرحله ای تا نقطه شبنم خنک شود. نیروی محرکه هوا یک blower قدرتمند است که برای خفه کردن صدای وحشتناکش در داخل یک اتاق محبوس شده است.

۲- عبور دادن از بسترهای سیلیکاژل
بعد از اینکه هوا به نقطه شبنم رسید رطوبت آن تا حد زیادی گرفته می شود. اما هنوز عملیات نم زدایی کامل نشده است. زیرا وجود حتی اندکی رطوبت در هوای فرایند در مراحل بعدی با SO₃ واکنش داده و اسیدسولفوریک خورنده تشکیل می دهد. به همین علت هوای فرایند یک مرحله هم از بستر سیلیکاژل عبور داده می شود تا کاملاً خشک شود.

بستر سیلیکاژل

هر یک از بسترها 8 ساعت بهره برداری می شود و همزمان بستر دیگر در حال "احیا شدن" است. احیا کردن بستر سیلیکاژل شامل گرم کردن بستر توسط بخار و بعد خنک کردن توسط رادیاتور است.

تامین گوگرد

در اتاق گوگرد، گوگرد مذاب را از روی یک بافل سرریز می کنند تا ناخالصی ها ته نشین شود و از بافل بعدی ته ریز می کنند تا ناخالصی های سبک سرکف شود (بوی غیر قابل تحمل اتاق گوگرد به این علت است که مواد خیلی سبک گازی خارج می شود) و بعد دوباره سرریزمی کنند و محصول عمل را دوباره سرریز کرده و بوسیله پمپهای چرخنده ای (Gear Pump) به مخزن ذخیره گوگرد مذاب که حاوی steam coil است می فرستند. ذوب کردن گوگرد جامد: گوگرد جامد وارد Sulfur tank شده توسط کوئل های بخار آب تا نقطه ذوب گرم شده مایع می شود.
تبدیل S به SO₂ گوگرد مذاب توسط پمپ متریک وارد کوره شده، مشتعل شده و SO₂ (بی رنگ و بو) تولید می کند. دمای مخزن (گوگرد مذاب) نباید از 150 درجه تجاوز کند زیرا در این دما گوگرد ویسکوز شده و جریان خروجی کند می شود و سیستم از حالت steady خارج می شود.
در ابتدای ورود گوگرد مذاب به کوره شیری تهیه شده که اگر دستگاه (یا کل واحد) off داده و خاموش شد، گوگرد با فشار کوره دوباره وارد مخزن شود و داخل لوله ها نماند و منجود شود.

کوره سوخت گوگرد:

موقع راه اندازی قبل از روشن کردن کوره مسیرها را باید بوسیله مشعل پیش گرم شود. هوای ورودی به کوره توسط گاز دودکش کوره، پیش گرم می شود و دمای خروجی از کوره دمای بسیار بالای خود را از دست می دهد وبا عبور از مبدل به دمای تعیین شده برای ورود به بستر کاتالیست می رسد.

دیگ بخار

گازوئیل توسط یک سیستم نازل پودر شده و به همراه جریان هوا و به کمک دستگاه جرقه زن مشتعل شده و به انتهای دیگ می رود. آب در دیگ بخار شده این بخار وارد collector ها می شود (collector فشار قوی و پس از گذر از شیر فشار شکن به فشار ضعیف) از کلتور به قستهای مختلف کارخانه بخار منشعب می شود.
خوراک دیگ بخار آب تصفیه و هواگیری شده است. آب شهرک را در یک مرحله تصفیه کرده و وارد Deaerator می کنند. در Deaerator هواگیری انجام شده، آب تصفیه و هواگیره شده وارد دیگ می شود. آب قسمت Condensate قاعدتاً عاری از املاح است و می تواند به Deaerator تغذیه شود. اگر آب هواگیری نشود باعث خوردگی داخل دیگ بخار خواهد شد.
در سولفوناسیون دو جا از بخار (Steam) استفاده می شود:

۱- ذوب کردن گوگرد (در اتاق گوگرد)
۲- مخزن گوگرد مذاب (داخل سالن)

تولید SO₃

چون واکنش گرمازا است از چند بستر عبور می کند. بعد از هر بستر گاز خروجی را خنک می کنند.
گازهای اضافی (SO₃ سولفونه نشده) توسط fan به داخل Stripper مکش می شود. در Stripper گازهای اضافی (SO₃) توسط آب شسته شده، تبدیل به H₂SO₄ رقیق می شود که این اسید را با NaOH خنثی کرده وارد پساب می کنند.

اولئوم: اولئم یک اسید شدیداً خورنده است. (بدن را سوراخ می کند ولی پلاستیک را کریستال می کند).

راکتور سولفوناسیون

روش قدیمی: راکتورهای همزن دار

LAB از پایین وارد شده و SO3 توسط Distributer پخش می شود، همچنان که با هم تماس می یابند توسط mixer هم زده می شود. سر ریز هر سولفوتاژ به سولفوناتور بعدی می رود و این کار ادامه داده می شود تا در سولفوناتور پنجم کار اسیدسازی تمام است. فقط برای جلوگیری از «واکنشهای جانبی» آب مستقیم اضافه می شود. واکنش LABSO3 سازی یک واکنش گرمازا است. لذا بوسیله «آب غیرمستقیم» دور هر یک از سولفوناتورها، گرما گرفته شده و طبق اصل لوشاتولیه واکنش به سمت محصول می رود. نهایتاً این آبها به بیرون هدایت شده توسط پمپ به cooling tower می رود.

روش جدیدتر: راکتورهای لوله ای

راکتور مورد استفاده در این واحد از نوع thin film reactor است به این صورت که جریان گاز SO3 پس ز عبور از نازل وارد لوله هایی می شود که جریان organic به صورت فیلمی از جداره آن در حال افتادن است (پایین آمن)، جریان های SO3 و organic به صورت co-current است و به دلیل اختلاف غلظت بالاتر در قسمتهای اولیه راکتور در 20 سانت اول حدود 70 درصد واکنش صورت می گیرد و بقیه واکنش در 2 متر باقی مانده انجام می شود.