靜電除霧液的應(yīng)用研究

王文德，楊春良，王侃，黃亞茹，孫明和（浙江贊宇科技股份有限公司，浙江 杭州 310009）

靜電除霧液的應(yīng)用研究

王文德，楊春良，王侃，黃亞茹，孫明和（浙江贊宇科技股份有限公司，浙江 杭州 310009）

在使用靜電除霧器處理三氧化硫磺化生產(chǎn)尾氣過程中產(chǎn)生了靜電除霧液。由于狀態(tài)粘稠、顏色深、副產(chǎn)物多等原因，靜電除霧液較難直接利用，目前各生產(chǎn)廠家尚無好的處理方法。本文初步探索了靜電除霧液與天然油脂或其衍生物反應(yīng)，應(yīng)用于皮革助劑、工業(yè)清洗等領(lǐng)域。

三氧化硫；磺化；靜電除霧器；皮革助劑；工業(yè)清洗；回收利用

1 前言

在表面活性劑產(chǎn)品中，陰離子表面活性劑的產(chǎn)量約占60%。三氧化硫磺化是生產(chǎn)陰離子表面活性劑的主要工藝。當(dāng)有機物料與三氧化硫發(fā)生磺化反應(yīng)后，從氣液分離器和旋風(fēng)分離器分離出的磺化尾氣中含有未轉(zhuǎn)化的二氧化硫、未反應(yīng)的三氧化硫、硫酸霧和有機酸霧，這些有機酸霧的粒度很?。s0.1～1.0μm），很難通過氣液分離器有效分離。其數(shù)量是進(jìn)料有機料量的0.1%～0.4%，直接排放會嚴(yán)重地污染環(huán)境。為了達(dá)到環(huán)保排放的要求，必須將這些成分去除，通常是采用靜電除霧器（ESP）進(jìn)行捕集，再由酸堿吸收及堿沐洗等進(jìn)行進(jìn)一步處理，尾氣達(dá)標(biāo)后再排放到大氣中[1,2]。

2 靜電除霧液的產(chǎn)生

ESP是由若干根積集管垂直地平行排列于一殼體中，每一根積集管的中央懸掛一根作為電暈極的鋼絲。電暈極是陰極，積集管的管壁是陽極，在兩個電極之間產(chǎn)生靜電場。

含污染物的氣流需均勻地分配于每根積集管中。進(jìn)入積集管的氣流受到電暈極和集積管間靜電場的作用，在電暈極周圍的環(huán)形區(qū)域內(nèi)足以把氣流中的自由電子加速到高能狀態(tài)。高能自由電子使氣體分離，產(chǎn)生由電暈極（負(fù)極）向管壁（正極）遷移的負(fù)離子。這些負(fù)離子攔截附聚于氣流中夾帶的有機磺酸液滴和三氧化硫與干空氣中的少量水形成的SO3/ H2SO4酸霧，兩者在強電磁的作用下向正極——積集管的管壁遷移，聚集在管壁上，靠重力下落，管壁上的液膜亦能吸收少量SO2。液滴積集在靜電除霧器的下部，用容器收取即是靜電除霧液。

3 靜電除霧回收液量及組成

由靜電除霧器得到的回收液的量主要取決于有機物料的種類和質(zhì)量。以烷基苯為原料時，回收液量約為原料量的0.1%～0.2%；以脂肪醇聚氧乙烯醚、α-烯烴為原料時，回收液量要多一些，約為原料量的0.2%～0.4%[3,4]。

從靜電除霧器收到的回收液（占有機原料的0.1%～0.4%）一般是黑色的而且組成不定，主要成分為過磺化有機酸（70%～80%）和硫酸(20%～30%)[4]。

4 靜電除霧回收液的處理

對于烷基苯的磺化車間，經(jīng)過分析，靜電除霧回收液中的有機酸含量可達(dá)80%以上，有一定的利用價值。但因顏色太黑，利用起來有一定的難度。經(jīng)過脫色處理后，可增加其利用價值，在不影響磺酸色澤和質(zhì)量的前提下，直接加入到磺酸中或用來配制低檔洗滌劑和農(nóng)藥乳化劑等[5]。

對于α-烯烴、醇和乙氧基化醇醚等磺化回收液，由于長時間放置會產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物和副產(chǎn)物，不適合摻入到正常的產(chǎn)品漿液中，目前國內(nèi)大多數(shù)廠家都交由專業(yè)機構(gòu)進(jìn)行廢棄或焚燒處理，但是處理費用和環(huán)境壓力逐漸增大，而且還存在著存儲和運輸途中發(fā)生事故的危險[4]。

5 靜電除霧回收液的利用

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國2007年表面活性劑總產(chǎn)量已達(dá)220萬噸以上，其中采用SO3磺化工藝生產(chǎn)的有100萬噸以上，且以8%左右的速度在逐年遞增。按此產(chǎn)量推算，每年靜電除霧器產(chǎn)生的回收液高達(dá)0.1～0.4萬噸。因此，開發(fā)利用回收液、提高其應(yīng)用價值是三氧化硫磺化產(chǎn)業(yè)迫切需要解決的問題之一。本文對其在皮革助劑、工業(yè)清洗等方面的應(yīng)用進(jìn)行了一些初步探索。

5.1 制備皮革助劑

5.1.1 原料

靜電除霧回收液，取自嘉興贊宇科技有限公司磺化裝置；液堿（32%），工業(yè)級，浙江嘉化集團(tuán)有限公司；雙氧水（27.5%），工業(yè)級，浙江嘉化雙氧水有限公司；天然油脂，工業(yè)級，青島渤海油脂有限公司。

5.1.2 儀器及設(shè)備

JJ-1型攪拌器，江蘇金壇市江南儀器廠；MJD-φ300臺式有機玻璃控溫試驗轉(zhuǎn)鼓，錫山市東北塘礦山皮革機械廠。

5.1.3 實驗原理

利用靜電除霧回收液中的磺化有機酸（夾帶有氣體SO3）和硫酸與天然油脂發(fā)生磺化和硫酸化反應(yīng)，對天然油脂分子的雙鍵或α位基團(tuán)進(jìn)行改性制成皮革助劑。這樣，可避免直接中和導(dǎo)致產(chǎn)品中大量硫酸鹽的產(chǎn)生。

5.1.4 實驗步驟

先將天然油脂或其衍生物加入反應(yīng)器內(nèi)，再按照比例加入靜電除霧回收液，開啟攪拌并升溫，反應(yīng)控制溫度在50℃～60℃，反應(yīng)2～3h后開始降溫并緩慢加入液堿和水，中和過程控制在50℃～70℃，并檢測pH值，控制在6.0～7.5，中和到位后開始緩慢加入10%～15%的雙氧水進(jìn)行脫色。脫色過程控制pH在6.0～7.0，在60℃～70℃脫色8～16h，待產(chǎn)品顏色達(dá)到要求后，調(diào)整pH、含固物等指標(biāo)得產(chǎn)品。

5.1.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

經(jīng)檢測，上述皮革助劑產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)如表1。

表1 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

5.1.6 產(chǎn)品加脂及氣味實驗

實驗產(chǎn)品可與皮革纖維緊密結(jié)合，使其在皮中不遷移，經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓加脂后，皮革豐滿、柔軟、粒面滋潤感強。經(jīng)過密封氣味實驗檢測，氣味也較輕，無異味。

5.2 制備工業(yè)清洗劑

5.2.1 原料

液堿（32%），工業(yè)級，浙江嘉化集團(tuán)有限公司；雙氧水（27.5%），工業(yè)級，浙江嘉化雙氧水有限公司；防銹劑，化學(xué)純CP，上海歐樂化工有限公司；

5.2.2 儀器及設(shè)備

JJ-1型攪拌器，江蘇金壇市江南儀器廠；RHBX-II型硬表面擺洗機，北京中西儀器設(shè)備有限公司；DK-8B型電熱恒溫水槽，上海精宏實驗設(shè)備有限公司。

5.2.3 實驗原理

由于靜電除霧回收液中含有大量的表面活性成分，對油污等具有較強的清洗效果，可以用于工業(yè)清洗中的金屬除油等。回收液中還含有部分硫酸及殘留SO3，通過其與天然油脂或其衍生物反應(yīng)進(jìn)行改性，增加其對金屬防銹及緩蝕效果，同時也可以減少后續(xù)中和硫酸鹽的產(chǎn)生。

5.2.4 實驗步驟

先將稱量好的靜電除霧液加入反應(yīng)器中，再按比例加入一定量的天然油脂或其衍生物，開啟攪拌并升溫，反應(yīng)控制溫度在60℃～70℃，反應(yīng)3～5h開始降溫，然后緩慢加入液堿和水，中和過程控制在50℃～70℃，檢測pH值并控制在6.0～7.0，中和到位后開始緩慢加入10%～15%的雙氧水進(jìn)行脫色。脫色過程控制pH5.0～7.0，在50℃～60℃脫色8～12h，待產(chǎn)品顏色達(dá)到要求后，添加其它助劑調(diào)整pH、含固物等指標(biāo)得產(chǎn)品。5.2.5 產(chǎn)品清洗效果及評價

產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)見表2。上述產(chǎn)品經(jīng)過試驗去油及脫蠟效果較為明顯，緩蝕效果較為明顯，外觀穩(wěn)定性也較好，經(jīng)客戶試用反饋良好。

表2 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

5.3 其他方面的應(yīng)用

此外，靜電除霧回收液經(jīng)過適當(dāng)處理及復(fù)配，還可以用于制備廢紙脫墨劑等產(chǎn)品。

6 結(jié)論

通過對靜電除霧回收液成分分析及回收再利用的初步探索，不僅可解決磺化生產(chǎn)廢液的處理及環(huán)保排放難題，同時還可以變廢為利，為企業(yè)增加一定的經(jīng)濟效益。

[1] 盧林杰. 靜電除霧器[J].日用化學(xué)工業(yè), 2001,8(4):47-49.

[2] 吳東明. 靜電除霧器在三氧化硫磺化尾氣處理中的應(yīng)用[J].設(shè)計·研究·制造, 2001,4:27-29.

[3] 夏紀(jì)鼎,倪永全. 表面活性劑和洗滌劑化學(xué)與工藝學(xué)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1997:262-263.

[4] W. Herman de Groot著,方云等譯. 工業(yè)磺化/硫酸化生產(chǎn)技術(shù)[M].中國輕工業(yè)出版社. 1993,11:226-228.

[5] 楊前生,許偉莉. 黑磺酸理化指標(biāo)分析和開發(fā)利用[J].表面活性劑工業(yè),1999,(4): 26-27.