磺化工艺安全控制系统设计指导方案
1.概述 ................................................................................................................... 1 1.1磺化工艺 ........................................................................................................ 1 1.2磺化反应的类型或磺化法 ............................................................................ 3 1.2.1三氧化硫磺化法 ........................................................................................ 3 1.2.2共沸去水磺化法 ........................................................................................ 3 1.2.3氯磺酸磺化法 ............................................................................................ 4 1.2.4烘焙磺化法 ................................................................................................ 5 1.2.5亚硫酸盐磺化法 ........................................................................................ 5 1.2.6其他磺化路线 ............................................................................................ 5 1.3磺化工艺关键设备 ........................................................................................ 5 1.3.2磺化工艺重点监控单元 ............................................................................ 5 1.4.2磺化剂 ........................................................................................................ 6 1.4.3产品 ............................................................................................................ 6 1.5山东省涉及磺化工艺的主要产品................................................................ 6 2.2工艺过程的危险 ............................................................................................ 7 3.1.1监控温度变化对装置安全性的影响 ....................................................... 8 3.1.2温度控制要求 ............................................................................................ 8 3.2浓度 ................................................................................................................ 9 3.3流量及配料比 ................................................................................................ 9 3.4压力 ................................................................................................................ 9 3.5 液位 ............................................................................................................... 9 3.6 搅拌电流 ..................................................................................................... 10 4.1.1 磺化原料： ............................................................................................. 10
4.2 基本监控要求 ............................................................................................. 10 4.3自动控制系统 .............................................................................................. 11 4.4安全控制 ...................................................................................................... 11 5.通用设计要求 ................................................................................................. 12 5.1收集产品工艺资料（表） .......................................................................... 12 6 典型工艺安全控制点系统改造设计方案 .................................................... 13 6.1 工艺简述 ..................................................................................................... 13 6.2 磺化工艺危险性分析 ................................................................................. 13 6.2.2工艺过程危险 .......................................................................................... 14 6.3磺化控制方案综述 ...................................................................................... 14 7.磺化工艺安全控制系统指导方案附表、附图 ............................................ 14 7.1山东省主要磺化工艺和产品(附表一) ..................................................... 15 7.2重点监控工艺参数的控制方式（附表二） ............................................. 15 7.3典型磺化工艺管道仪表流程图（附图一） ............................................. 15 7.4典型磺化工艺控制、报警、联锁一览表（附表三） ............................. 15 7.5典型磺化工艺自控设备表（附表四） ..................................................... 15 8 典型案例 ......................................................................................................... 15 2）蒸馏、磺化过程爆炸事故 ........................................................................... 15
为指导全省涉及磺化工艺有关企业的安全控制系统改造工作，指导有关设计单位相应的安全控制系统设计工作，并为各级安监部门依法监督检查有关企业的安全控制系统改造工作提供参考，依据国务院安委会办公室《关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》（安委办[2008]26号）、国家安全监管总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三[2009]116号）、山东省安监局《关于推进化工企业自动化控制及安全联锁技术改造工作的意见》（鲁安监发[2008]149号），制定本方案。
1.概述 1.1磺化工艺
有机化合物中的氢被磺酸基（-SO3H）取代的反应称为磺化反应。含磺化反应的工艺工程为磺化工艺。如：三氧化硫和十二烷基苯等制备十二烷基苯磺酸钠；浓硫酸和苯制备苯磺酸；氯磺酸和乙酰苯胺制备乙酰氨基苯磺酰氯；亚硫酸氢钠和2，4-二硝基氯苯制备2，4二硝基苯磺酸钠都是常见的典型磺化工艺。
磺化工艺是一个比较复杂的工艺过程。根据不同的磺化原料，不同的磺化剂和不同的产品，其磺化工艺条件差异较大。所以其安全控制系统的设计方案也有所不同。下面简述磺化工艺的概况及基本要求：
根据不同产品要求，磺化温度差异较大，虽然磺化反应是放热反应，低温磺化工艺需要冷却，高温磺化工艺需要预热。在进行磺化反应时，首先将磺化原料预热或预冷到要求的操作温度，启动搅拌（釜式磺化），将磺化剂缓慢加入磺化反应釜中进行磺化反应。由于磺化反应是可逆反应，随
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着反应的进行，应及时移除生成的水分，保证较快的反应速度和物料反应充分。
不同的磺化剂，引入磺酸基有差异，磺化反应热有差异。三氧化硫磺化反应引入一个磺酸基放热50kcal/mol。浓硫酸磺化反应引入一个磺酸基放热40kcal/mol。氯磺酸磺化反应引入一个磺酰氯基放热30kcal/mol。
磺化反应随着温度的上升，反应速度加快，随着磺化剂的浓度及氧化活性的提高，反应速度加快，较低温度下可进行磺化反应。实际生产中根据产品、磺化原料、磺化剂的不同，磺化操作温度有较大差异，如：
苯与98%硫酸磺化反应生成苯磺酸，工艺操作控制反应温度80℃，脱水温度为170℃。
苯与10%发烟硫酸磺化反应生成苯磺酸，控制温度在25℃。 苯与20%发烟硫酸磺化反应生成间苯二磺酸，控制温度40℃。 从上面三个生产实例说明，对放热的磺化反应必须及时移除反应热，方能控制不同产品工艺要求的操作温度。否则温度失控超温，甚至发生燃烧事故。
磺化原料烃类化合物的结构对磺化工艺条件有较大影响。当苯环上具有使苯环活化的基团时，磺化温度较低（室温），可用浓硫酸进行磺化。当苯环上具有使苯环钝化的基团时，则磺化温度较高，而且采用发烟硫酸或三氧化硫为磺化剂。
磺化剂对磺化反应工艺条件影响较大。
当用浓硫酸磺化时，磺化反应是可逆反应，反应生成的水将稀释硫酸的浓度，反应速度减小，只能高温蒸出生成的水，才能维持较快的磺化速度和充分的反应。
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