一種間苯二磺酸的制備方法及其設備技術

本發明專利技術屬于化工中間體合成技術領域，公開了一種間苯二磺酸的制備方法及其設備，其過程為：在一次磺化釜內先將部分純苯和硫酸緩慢混合，后逐步升溫到回流脫水溫度，持續補加純苯，當完全脫出帶入的水分和硫酸磺化生成的理論量水分后，將物料轉入二次磺化釜，開真空升溫脫除殘余的純苯后，逐漸滴加三氧化硫，持續攪拌維持溫度到反應完全。其相應的設備主要包括：一次磺化釜(1)，純苯氣相管(2)，分餾塔(3)，苯、水氣相管(4)，冷凝器(5)，分層罐(6)，苯回流管(7)，苯插底管(8)，壓力平衡管(9)，水溢流管(10)，二次磺化釜(11)，冷凝器(12)，接受罐(13)。(13)。(13)。

【技術實現步驟摘要】
一種間苯二磺酸的制備方法及其設備
[0001]一、
：本專利技術屬于化工中間體合成
，尤其是設計了一種間苯二磺酸的制備方法及其設備。
二、
技術介紹
：
[0002]間苯二磺酸是二元有機強酸，用途較廣，作為酸性催化劑其效率及原子利用率要大于苯磺酸；間苯二磺酸又是制備間苯二酚的重要中間體，而間苯二酚是一種重要的精細化工中間體及專用化學品，廣泛應用于橡膠、塑料、醫藥、農藥、染料、粘合劑、塑料助劑及電子化學品等領域。
[0003]目前，世界上傳統的生產間苯二磺酸的方法為發煙硫酸磺化法，包括中國、美國、印度、俄羅斯等國的大多數企業都采用此法。此法以苯和發煙硫酸為原料，在催化劑(一般加入硫酸鈉)的作用下經過磺化反應生產間苯二磺酸(CN101613257A)，反應方程式如下：
[0004][0005]上述方法的磺化反應分成一磺化和二磺化兩個階段分別反應，使用過量發煙硫酸為磺化劑。反應完成后物料中生成少量的水，使得磺化反應終止，未反應的硫酸殘余較多，需消耗大量的堿進行中和，同時產生大量固廢無機鹽。發煙硫酸、堿等原料消耗很大，生產成本較高，中和反應大量放熱，需提供冷卻，能耗浪費嚴重，固廢量大，處理工藝復雜，環境不友好。
[0006]專利200910063730.5中使用氣態、液態三氧化硫進行一磺化和二磺化兩個反應階段，氣態三氧化硫需要大量空氣稀釋；專利201220439975.0中，用液態三氧化硫作為磺化劑，利用連續的磺化反應器的高混合效果一步完成磺化反應，反應方程式如下：
[0007]主反應
[0008]副反應
[0009]H2O+SO3→
H2SO4[0010]經實驗驗證，不但選擇性差，產生較多的苯砜類雜質，而且仍然有一定量的硫酸殘余，造成間苯二磺酸的收率降低，而且給后續的合成及物料處理造成困難，產品質量差。
[0011]以上兩種磺化方法，都難于避免了兩個活性較強的三氧化硫和純苯的直接接觸反應，選擇性差，殘余硫酸較多混合到間苯二磺酸的合成液中給后續生產造成困難，而且收率
低，質量差，廢水廢鹽較多，成本高。
[0012]三、
技術實現思路
：(1)專利技術目的：本專利技術就是為了克服已知傳統工藝生產間苯二磺酸時，用發煙硫酸既要加入較多硫酸鈉作為催化劑，而且殘余較多硫酸，造成廢水多廢鹽多，而且收率低；用三氧化硫直接進行磺化時，初期反應劇烈，選擇性差，收率低，副產較多的二苯砜，部分三氧化硫生成了硫酸等。
[0013](2)技術方案：
[0014]本技術避開了較活潑的苯直接和純的三氧化硫接觸，主要以硫酸作為磺化劑(用發煙硫酸時，以加料方式避免三氧化硫和純苯的直接接觸)，并通過脫水將硫酸徹底反應完全；到二次磺化時提前脫除體系內殘余的純苯，使得只有較惰性的苯磺酸和純凈的三氧化硫接觸，使得磺化條件相應的顯得比較緩和，最終使得二次磺化選擇性高，反應徹底、原子利用率高，反應結束后體系幾乎不殘余硫酸。
[0015]一次磺化：通過將苯緩慢滴加到硫酸中，通過形成初步的反應體系后升溫回流脫水，在不加無水硫酸鈉的情況下，反應條件緩和，并使得硫酸幾乎全部參與反應，硫酸利用率高，后期廢水廢鹽少，收率高；當使用100％以上的硫酸時(含有三氧化硫)，先將發煙硫酸緩慢滴加到部分純苯中，之后通過形成初步的反應體系后升溫回流脫水，在不加無水硫酸鈉的情況下，反應條件緩和，并使得硫酸幾乎全部參與反應，硫酸利用率高，后期廢水廢鹽少，收率高，反應方程式如下：
[0016]主反應1
[0017]輔助反應 SO3+H2O
→
H2SO4[0018]主反應2
[0019]二次磺化：當一次磺化反應及脫水完全后，脫除反應體系溶解的純苯，使得反應體系中只有相對比較惰性的苯磺酸存在，再緩慢加入三氧化硫對苯磺酸進行二次磺化，反應方程式如下：
[0020][0021]本專利技術解決了傳統間苯二磺酸生產過程中，各個磺化階段成分比較復雜，相對的磺化強度高低無序，生成的雜質比較多，殘余的硫酸比較多，最終收率低、質量差、廢水廢鹽多、工藝操作難度大等難題。本專利技術安全環保，收率高質量好成本低，能用于工業化生產。
[0022](3)技術效果：本專利技術的一種間苯二磺酸的制備方法及其設備，通過從本質上區別開苯的一磺化和二磺化的反應過程，通過專有設備的充分運用，在一次磺化時以硫酸作為磺化劑，并通過持續脫水，逼迫硫酸反應完全；二次磺化是脫除游離的純苯后以三氧化硫進一步進行對相對較惰性的苯磺酸進行磺化。最終對硫酸和三氧化硫充分利用，原子利用率
高、收率高質量好成本低，安全環保，能用于工業化生產。
[0023]具體體現在以下幾方面：
[0024]1、本專利技術采用磺化能力相對較弱的硫酸對相對活性較高的純苯進行一次磺化，在生成的水分開始抑制磺化繼續進行時，通過專有設備持續脫除生成的水，最終將硫酸反應完全，而且選擇性高。
[0025]2、本專利技術采用專有的脫水設備，用分餾塔內回流的無水苯，直接進入反應液底部，氣化帶水，能脫除體系內的微量水分，使得反應繼續進行。
[0026]3、本專利技術采用二磺化之前真空脫除殘余的純苯，使得三氧化硫只對苯磺酸進行二次磺化，使得該二次磺化選擇性高，收率高質量好。
四、附圖說明：
[0027]圖1是本專利技術的設備裝置圖，其相應設備主要包括：一次磺化釜(1)，純苯氣相管(2)，分餾塔(3)，苯、水氣相管(4)，冷凝器(5)，分層罐(6)，苯回流管(7)，苯插底管(8)，壓力平衡管(9)，水溢流管(10)，二次磺化釜(11)，冷凝器(12)，接受罐(13)。
[0028]五、本專利技術具體實施方式如下：
[0029]實施例1：于500ml的帶有蒸餾分餾及冷卻分水裝置的四口燒瓶(厚壁)內加入硫酸200g(98％、2mol)，啟動攪拌，水浴冷卻下逐步加入80g純苯，后開始加熱，當溫度升到135℃以后，當回流減少后持續補加純苯，當蒸出水的量不再增加時，共蒸出水分33ml，然后改蒸餾裝置真空，真空到-0.090升溫度到140℃不再有苯流出后停止蒸餾，計算共消耗純苯165g，得到苯磺酸325g(收率97.2％、水溶性
---
澄清)。
[0030]然后升溫到70℃，攪拌下緩慢滴加三氧化硫180g，控制100℃以下加完三氧化硫，后持續緩慢升溫到 130℃，至反應完全，降溫后物料凈重500.1g(收率91.6％、水溶性
---
澄清)。
[0031]實施例2：于500ml的帶有蒸餾分餾及冷卻分水裝置的四口燒瓶(厚壁)內加入硫酸210.8g(93％、 2mol)，啟動攪拌，水浴冷卻下逐步加入80g純苯，后開始加熱，當溫度升到135℃以后，當回流減少后持續補加純苯，當蒸出水的量不再增加時，共蒸出水分44ml，然后改蒸餾裝置真空，真空到-0.090升溫度到140℃不再有苯流出后停止蒸餾，計算共消耗純苯163g，得到苯磺酸324g(收率98.2％、水溶性
---
澄清)。
[0032]然后升溫到70℃本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種間苯二磺酸的制備方法及其設備，其過程為：在一次磺化釜內攪拌下先將部分純苯和硫酸緩慢混合，后逐步升溫到回流脫水溫度，持續補加純苯，當完全脫出帶入的水分和硫酸磺化生成的理論量的水分后，將物料轉入二次磺化釜，開真空升溫脫除殘余的純苯后，逐漸滴加三氧化硫，然后持續攪拌維持溫度到反應完全。其相應設備主要包括：一次磺化釜(1)，純苯氣相管(2)，分餾塔(3)，苯、水氣相管(4)，冷凝器(5)，分層罐(6)，苯回流管(7)，苯插底管(8)，壓力平衡管(9)，水溢流管(10)，二次磺化釜(11)，冷凝器(12)，接受罐(13)。2.根據權利要求1所要求的適合的硫酸濃度為30％～114％，優選的93％～98％，更優選的98％。3.根據權利要求1所要求的苯和硫酸混合的溫度為0℃～80℃，優選的20℃～50℃。4.根據權利要求1所要求的一次磺化過程：所說的部分純苯為理論反應量的5％～95％，優選的40％～60％。5.根據權利要求1所要求的一次磺化時維持的回流脫水溫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王玉輝，
申請(專利權)人：王玉輝，
類型：發明
國別省市：