1 基本思路及關鍵問題

1.1 基本思路

由于磺化反應是一種高溫強放熱反應，溫度難以控制，在傳統的間歇釜式反應器生產過程中存在著生產效率低、副產物多以及危險系數高等諸多問題。針對這些問題我們就如何實現磺化反應的連續進行、如何盡可能地增大反應器的換熱效率、如何保證反應過程的本質安全以及如何使反應更加充分等問題進行了研究。

1.2 關鍵問題

（1）如何實現磺化反應的連續進行；（2）如何盡可能地增大反應器的換熱效率；（3）如何保證反應過程的本質安全；（4）如何使反應更加充分；

2 工藝流程設計

雙側冷卻同心套管式磺化反應器由以下十個部分組成：1、冷卻內管 2、反應套管 3、冷卻套管 4、螺旋射流管 5、螺旋導流片 6、擾流柱 7、冷卻劑出口 8、磺化產物出口 9、冷卻劑入口和 10、反應物入口整個裝置主要包含反應腔體和內外兩個換熱腔體，兩個部分共同保證了磺化反應的安全高效進行。

2.1 內外換熱腔體

為保證磺化反應的安全高效進行，提高反應器的散熱效率，需要盡可能地擴大反應傳熱面積，因此設計內外兩個傳熱壁面，采用雙側冷卻的方式，同時使內外冷卻套管內的冷卻劑反向流動，更快速地移出反應熱。為進一步提高反應器的散熱效率，盡可能地增大冷卻劑對流傳熱系數，在冷卻套管中加入螺旋導流片和擾流柱，實現冷卻劑在冷卻套管中的螺旋流動，在離心力的作用下冷卻劑產生徑向的流動，更能及時地移出反應熱，同時螺旋導流片和反應腔體緊密貼合，增大了傳熱面積，提高換熱效率。擾流柱的存在則可以使冷卻劑流動的過程中形成渦流，增大導熱系數。2、反應套管；5、螺旋導流片；6、擾流柱

2.2 反應腔體

處于反應套管和冷卻內管之間的反應腔體為該裝置的核心，為使反應更加充分，提高硝基苯磺酸的產率，在反應腔體內設置與反應腔體緊密接觸的螺旋射流管，將反應腔體分隔成一條螺旋通道，使反應物螺旋流動，利用射流混合以及旋流所產生的徑向流動強化反應。如圖：1、冷卻內管；4、螺旋射流管

3 工藝流程創新點

（1）利用反應器能夠實現以液體三氧化硫為磺化劑的磺化反應的連續生產工藝；（2）利用反應器能夠實現物料在環形腔體內的射流混合以及旋流混合，反應均勻，產品純度高；（3）反應器的反應腔體體積小，溫度可控制，實現反應過程本質安全。

4 結語

磺化反應在現代化工領域中占有重要地位，是合成多種有機產品的重要步驟，因此本反應器在醫藥、農藥、燃料、洗滌劑及石油等行業中可廣泛應用。

本發明的目的在于提供的一種能夠應用到連續磺化反應工藝中分新型管式反應器，保證反應過程安全可控。該反應器具有內外兩個傳熱壁面，能夠實現冷卻劑及反應物料的螺旋流動，傳熱面積大，傳熱系數高，反應物料接觸充分，混合均勻，反應副產物少。

傳統的生產工藝中，每生產 3 立方米的硝基苯磺酸所需要的時間是 12 個小時，而采用本裝置生產 3 立方米的硝基苯磺酸只需要 40 分鐘，那么 12 個小時的時間就可生產 54 立方米，效率大大提高，同時純度也大大提高，若本裝置得到廣泛應用，在產量和純度上可為此類行業帶來巨大收益。

參考文獻 :

[1] 孫明和 , 冷曉力 . 我國三氧化硫磺化及硫酸化產品的現狀及發展方向 [J]. 日用化學品科學 ,1999（4）：2-5.

[2] 郭朝華 , 耿小雯 , 楊效益 . 三氧化硫磺化裝置的核心設備 : 磺化反應器 [J]. 日用化學品科學 ,2008,31（11）：49-52.