微通道反应器中工业混合直链烷基苯磺酸盐的连续合成工艺研究

直链烷基苯磺酸是一种重要的阴离子表面活性剂,由其合成的直链烷基苯磺酸盐是价格低廉的表面活性剂之一,广泛应用于洗涤和三次采油等领域。以某煤制油企业的工业混合烯烃生产的直链烷基苯为原料,在微通道反应器中连续合成直链烷基苯磺酸,考察磺化温度、原料摩尔比以及磺化剂浓度等工艺条件对磺酸产物的影响规律,并与纯十六烷基苯磺化规律进行对比。研究发现混合直链烷基苯磺化过程中各个工艺条件对产品收率的影响较大。在反应温度为50℃,SO₃与LAB摩尔比为1.0∶1,停留时间为5.09 s条件下,最终产品中活性物含量可达到94.5%(质量)。同时,设计并搭建了微反应器小试平台,实现连续合成混合烷基苯磺酸盐,磺酸盐产品收率在90%以上,可为该工艺的工业应用提供技术支持。     

微通道内连续合成十二烷基苯磺酸的响应面分析及混合过程模拟

随着精密加工技术的发展,特征尺寸小于1mm的微化工设备因其高效的传质传热效能及本质安全特性逐渐被应用在许多有机合成工艺中。微通道内连续合成十二烷基苯磺酸是开发高效、绿色、安全的磺化工艺的重要基础。本文通过响应面实验方法,研究温度、流量、SO₃/DDB摩尔比对微反应器内十二烷基苯磺化工艺的交互影响,发现产品活性物质含量受流量影响最大,而T形结构微混合器中流量这一因素主要影响流体碰撞强度和停留时间。因此,利用CFD计算流体力学方法对T形微混合器内流体进行表征。模拟了T形混合器内不同流速下SO₃和DDB的混合状态,发现其混合状态变化规律与实验所得结论基本一致,低流速时混合器内混合效果不强,随着流速的增加,混合器内组分互相混合的区域明显增多。认为是流速的增大使得混合器内流体受到的惯性力增大,且增强了混合处流体的碰撞,相对地使混合器内流体受到表面张力减小,增强了混合效果。研究了有无溶剂条件下不同流速时T形微混合器内水和甲苯两相流体混合状态,发现无溶剂条件下流速为0.12m/s时,两相流体受界面张力作用发生一定程度混合后分离呈泰勒流形式流动;流速为0.15~0.17m/s时,混合现象消失,流体直接呈泰勒流形式;流速为0.19~0.21m/s时,受对撞效果增强影响再次出现混合部分。而有溶剂条件下,流体不再出现明显的泰勒流,而是以特征尺寸小于管道尺寸的小液滴的形式在管道内流动,流速为0.12~0.17m/s时流体呈不规则流动,流速为0.19~0.21m/s时流体以密度从大到小由内而外分布在管道径向方向上。认为是溶剂的引入减小了界面张力的作用,使得Re数升高时,惯性力的主导作用更强。