SO_3磺化甲苯制对甲苯磺酸
第22卷第5期
2002年10月
辽宁工学院学报
JOURNALOFLIAONINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY
.22 No.5VolOct.
2002
文章编号:100521090(2002)0520061202
SO3磺化甲苯制对甲苯磺酸
赵秀娟,刘焕宏
(锦州石化天元集团公司实验室,辽宁锦州 121001)
摘 要:甲苯与SO3于30℃左右磺化制对甲苯磺酸(P2TSA),可得与浓硫酸磺化法同样质量与收率的产品,且生产周期缩短,无三废问题。
关键词:SO3;磺化;甲苯;对甲苯磺酸中图分类号:TQ072 文献标识码:B
TheproductionofP-TSAwiththeImprovedSulphonatingMethod
ZHAOXiu2juan,LIUHuan2hong
(TianyuanPetroliumandChemicalCompany,Jinzhou121001,China)
Keywords:SO3;sulphonating;methylbenzene;P2TSA
Abstract:Inthispaper,theproductionofP2TSAwiththeimprovedsulphonatingmethodispre2sented.ItutilizesSO3otherthanconcentratedH2SO4asthesulphonatingagentandobstainstheproductwiththesamequalityandcollectionrate.Theimprovedmethodhasahigherproductivityandhasnoenvirenmentalpollutionproblemsthanother.
P2TSA是生产对甲酚的中间原料,制备P2
TSA的经典方法是以甲苯为原料,在一定条件下与浓H2SO4进行磺化反应,生成P2TSA,经中和、碱熔、酸化及分离制得对甲酚[1]。
由于浓H2SO4磺化法反应速度慢,并生成大量酸渣,造成严重的环境污染,故本文改进了磺化工艺,用SO3作磺化剂[1],在实验室小试成功的基础上,又进行了中型放大实验,证明了SO3磺化法在实际生产中的可行性。
SO3与甲苯在有N2作用下生成对甲苯磺酸,这就可
缩短反应时间6h,且无环境污染。
2 实验部分
2.1 实验室小试实验
(1)实验方法。A组磺化反应在特制的薄膜式
磺化反应器中进行,如图1所示。反应过程中N2与SO3以一定比不断混合,以保证反应的顺利进行。首先向500ml分液漏斗中加入称量的甲苯,然后缓慢流入反应器外管的内壁,而SO3与N2的混合气体则从反应器内管进入,进入后以相反方向与甲苯接触,瞬间反应生成甲苯磺酸;反应产物从反应器下端出口流入接收瓶。在反应过程中不断通入冷却水控制反应温度,反应后期取样测总酸量,合格后将磺化产物抽真空得产品甲苯磺酸(TSA),取样称重,用色谱分析TSA的组成。
1 两种磺化法比较
浓H2SO4磺化法的主要反应:
CH3C6H5+H2SO4WCH3C6H4SO3H+H2O SO3磺化法的主要反应:
CH3C6H5+SO3]CH3C6H4SO3H
可见SO3磺化法无水生成,在磺化反应器中
a
收稿日期:2002204208
作者简介:赵秀娟(19722),女,辽宁凌海人,锦州石化天元集团公司实验室助理工程师。
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辽宁工学院学报(自然科学版)第22卷第5期
(2)实验结果分析。A组实验所用原料为甲苯和发烟H2SO4.发烟H2SO4经加热后产生SO3气体,每次实验温度控制在30-40℃,反应时间为1-2h,甲苯用量为25-30g,同时安排一组浓H2SO4磺化法的对比实验。实验方法是:
B组磺化反应在有搅拌和测温点的三口瓶中进
行,先向三口瓶中加入称量的甲苯,边搅拌边用可调压加热套加热到适当温度,然后向三口瓶中滴加浓硫酸,反应时间为8h,反应过程中温度由调压变压器控制,反应结束后用共沸蒸馏法蒸出H2SO4和水,将得到的甲苯磺酸用色谱分析其组成。实验结果见表1:
分析[2]
表1 SO3与浓H2SO4对比实验
实验编号反应时间h
A-02A-03A-06
222888
温度℃
34-3832-3735-[**************]
生成水量KgKg产品
无
无无
0.1150.1150.115
TSA收率%
88.986.490.388.489.888.589.789.3
对位%
85.485.586.285.781.079.078.079.3
邻位%
12.512.211.812.212.013.015.013.3
间位%
2.12.31.92.17.08.07.07.3
平均
B-01B-02B-03
平均
注:A为SO3磺化法,B为浓H2SO4磺化法。本文分析数据由本实验室提供,所用分析方法是由分析人员探索得到的。
从表1数据可知:在收率和对甲苯磺酸含量大致相同的情况下,浓H2SO4的反应时间比SO3的反应时间长,反应温度也高,而且有大量水生成,说明SO3磺化法比浓H2SO4磺化法优越
。
小试实验基本一致,但由于中试反应温度没有小试时容易控制,反应副产物略有增加。实验数据及分析结果见表2:
表2 SO3磺化法中试实验数据
实验
123
反应
222
反应
35-3834-3833-37
TSA分析
编号时间h温度℃收率%
86.585.987.7
对位%
83.484.284.8
邻位%
13.413.612.7
间位%
3.22.22.5
3 结 论
(1)SO3磺化甲苯制P2TSA工艺过程切实可
行,与浓H2SO4磺化法比较反应时间缩短,反应温度降低,可节约能耗,提高生产效率,且无废水;
(2)SO3磺化工艺中,反应时间为2小时,若反应时间增长则易导致多磺化等付反应,使副产物增加;
(3)SO3磺化中试工艺中,加入SO3时注意管线的密闭性,如泄漏会形成酸雾,造成环境污染;
(4)SO3磺化反应时注意控制反应速度、加料顺序,否则容易引起爆炸;
(5)SO3磺化反应时注意控制反应温度、及时取热,否则容易导致物料分解、多磺化、氯化、焦化等付反应生成。
图1 SO3磺化法磺化反应器
2.2 中型放大实验
(1)实验方法。反应装置为美国进口的开米森烷
基苯磺化反应器,SO3是由SO3贮罐出来经加热带加热后通过气体流量计,计量后到达气化器气化,与经分子筛吸水后的N2混合进入反应器。反应温度由循环冷却介质乙二醇控制。
中型放大实验过程的工艺参数与小试实验基本相同,反应物经抽真空后得TSA,用色谱分析其组成。
(2)实验结果。中型放大实验共做三次,反应操作正常,TSA收率达到小试实验水平,其组成也与
参考文献:
[1] 魏文德主编.有机化工原料大全(第四卷)[M].北京:化
学工业出版社,1985.
责任编辑:刘亚兵