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SO-3磺化甲苯制對甲苯磺酸
第22卷第5期
2002年10月
遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)
JOURNALOFLIAONINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY
.22 No.5VolOct.
2002
文章編號:100521090(2002)0520061202
SO3磺化甲苯制對甲苯磺酸
趙秀娟,劉煥宏
(錦州石化天元集團(tuán)公司實(shí)驗(yàn)室,遼寧錦州 121001)
摘 要:甲苯與SO3于30℃左右磺化制對甲苯磺酸(P2TSA),可得與濃硫酸磺化法同樣質(zhì)量與收率的產(chǎn)品,且生產(chǎn)周期縮短,無三廢問題。
關(guān)鍵詞:SO3;磺化;甲苯;對甲苯磺酸中圖分類號:TQ072 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
TheproductionofP-TSAwiththeImprovedSulphonatingMethod
ZHAOXiu2juan,LIUHuan2hong
(TianyuanPetroliumandChemicalCompany,Jinzhou121001,China)
Keywords:SO3;sulphonating;methylbenzene;P2TSA
Abstract:Inthispaper,theproductionofP2TSAwiththeimprovedsulphonatingmethodispre2sented.ItutilizesSO3otherthanconcentratedH2SO4asthesulphonatingagentandobstainstheproductwiththesamequalityandcollectionrate.Theimprovedmethodhasahigherproductivityandhasnoenvirenmentalpollutionproblemsthanother.
P2TSA是生產(chǎn)對甲酚的中間原料,制備P2
TSA的經(jīng)典方法是以甲苯為原料,在一定條件下與濃H2SO4進(jìn)行磺化反應(yīng),生成P2TSA,經(jīng)中和、堿熔、酸化及分離制得對甲酚[1]。
由于濃H2SO4磺化法反應(yīng)速度慢,并生成大量酸渣,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,故本文改進(jìn)了磺化工藝,用SO3作磺化劑[1],在實(shí)驗(yàn)室小試成功的基礎(chǔ)上,又進(jìn)行了中型放大實(shí)驗(yàn),證明了SO3磺化法在實(shí)際生產(chǎn)中的可行性。
SO3與甲苯在有N2作用下生成對甲苯磺酸,這就可
縮短反應(yīng)時(shí)間6h,且無環(huán)境污染。
2 實(shí)驗(yàn)部分
2.1 實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)
(1)實(shí)驗(yàn)方法。A組磺化反應(yīng)在特制的薄膜式
磺化反應(yīng)器中進(jìn)行,如圖1所示。反應(yīng)過程中N2與SO3以一定比不斷混合,以保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。首先向500ml分液漏斗中加入稱量的甲苯,然后緩慢流入反應(yīng)器外管的內(nèi)壁,而SO3與N2的混合氣體則從反應(yīng)器內(nèi)管進(jìn)入,進(jìn)入后以相反方向與甲苯接觸,瞬間反應(yīng)生成甲苯磺酸;反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器下端出口流入接收瓶。在反應(yīng)過程中不斷通入冷卻水控制反應(yīng)溫度,反應(yīng)后期取樣測總酸量,合格后將磺化產(chǎn)物抽真空得產(chǎn)品甲苯磺酸(TSA),取樣稱重,用色譜分析TSA的組成。
1 兩種磺化法比較
濃H2SO4磺化法的主要反應(yīng):
CH3C6H5+H2SO4WCH3C6H4SO3H+H2O SO3磺化法的主要反應(yīng):
CH3C6H5+SO3]CH3C6H4SO3H
可見SO3磺化法無水生成,在磺化反應(yīng)器中
a
收稿日期:2002204208
作者簡介:趙秀娟(19722),女,遼寧凌海人,錦州石化天元集團(tuán)公司實(shí)驗(yàn)室助理工程師。
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遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第22卷第5期
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。A組實(shí)驗(yàn)所用原料為甲苯和發(fā)煙H2SO4.發(fā)煙H2SO4經(jīng)加熱后產(chǎn)生SO3氣體,每次實(shí)驗(yàn)溫度控制在30-40℃,反應(yīng)時(shí)間為1-2h,甲苯用量為25-30g,同時(shí)安排一組濃H2SO4磺化法的對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法是:
B組磺化反應(yīng)在有攪拌和測溫點(diǎn)的三口瓶中進(jìn)
行,先向三口瓶中加入稱量的甲苯,邊攪拌邊用可調(diào)壓加熱套加熱到適當(dāng)溫度,然后向三口瓶中滴加濃硫酸,反應(yīng)時(shí)間為8h,反應(yīng)過程中溫度由調(diào)壓變壓器控制,反應(yīng)結(jié)束后用共沸蒸餾法蒸出H2SO4和水,將得到的甲苯磺酸用色譜分析其組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1:
分析[2]
表1 SO3與濃H2SO4對比實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)編號反應(yīng)時(shí)間h
A-02A-03A-06
222888
溫度℃
34-3832-3735-393611510095103
生成水量KgKg產(chǎn)品
無
無無
0.1150.1150.115
TSA收率%
88.986.490.388.489.888.589.789.3
對位%
85.485.586.285.781.079.078.079.3
鄰位%
12.512.211.812.212.013.015.013.3
間位%
2.12.31.92.17.08.07.07.3
平均
B-01B-02B-03
平均
注:A為SO3磺化法,B為濃H2SO4磺化法。本文分析數(shù)據(jù)由本實(shí)驗(yàn)室提供,所用分析方法是由分析人員探索得到的。
從表1數(shù)據(jù)可知:在收率和對甲苯磺酸含量大致相同的情況下,濃H2SO4的反應(yīng)時(shí)間比SO3的反應(yīng)時(shí)間長,反應(yīng)溫度也高,而且有大量水生成,說明SO3磺化法比濃H2SO4磺化法優(yōu)越
。
小試實(shí)驗(yàn)基本一致,但由于中試反應(yīng)溫度沒有小試時(shí)容易控制,反應(yīng)副產(chǎn)物略有增加。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果見表2:
表2 SO3磺化法中試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)
123
反應(yīng)
222
反應(yīng)
35-3834-3833-37
TSA分析
編號時(shí)間h溫度℃收率%
86.585.987.7
對位%
83.484.284.8
鄰位%
13.413.612.7
間位%
3.22.22.5
3 結(jié) 論
(1)SO3磺化甲苯制P2TSA工藝過程切實(shí)可
行,與濃H2SO4磺化法比較反應(yīng)時(shí)間縮短,反應(yīng)溫度降低,可節(jié)約能耗,提高生產(chǎn)效率,且無廢水;
(2)SO3磺化工藝中,反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí),若反應(yīng)時(shí)間增長則易導(dǎo)致多磺化等付反應(yīng),使副產(chǎn)物增加;
(3)SO3磺化中試工藝中,加入SO3時(shí)注意管線的密閉性,如泄漏會形成酸霧,造成環(huán)境污染;
(4)SO3磺化反應(yīng)時(shí)注意控制反應(yīng)速度、加料順序,否則容易引起爆炸;
(5)SO3磺化反應(yīng)時(shí)注意控制反應(yīng)溫度、及時(shí)取熱,否則容易導(dǎo)致物料分解、多磺化、氯化、焦化等付反應(yīng)生成。
圖1 SO3磺化法磺化反應(yīng)器
2.2 中型放大
SO_3磺化甲苯制對甲苯磺酸
實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)方法。反應(yīng)裝置為美國進(jìn)口的開米森烷
基苯磺化反應(yīng)器,SO3是由SO3貯罐出來經(jīng)加熱帶加熱后通過氣體流量計(jì),計(jì)量后到達(dá)氣化器氣化,與經(jīng)分子篩吸水后的N2混合進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)溫度由循環(huán)冷卻介質(zhì)乙二醇控制。
中型放大實(shí)驗(yàn)過程的工藝參數(shù)與小試實(shí)驗(yàn)基本相同,反應(yīng)物經(jīng)抽真空后得TSA,用色譜分析其組成。
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。中型放大實(shí)驗(yàn)共做三次,反應(yīng)操作正常,TSA收率達(dá)到小試實(shí)驗(yàn)水平,其組成也與
參考文獻(xiàn):
[1] 魏文德主編.有機(jī)化工原料大全(第四卷)[M].北京:化
學(xué)工業(yè)出版社,1985.
責(zé)任編輯:劉亞兵
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