對甲苯磺酸性質(zhì)及制作工藝

1、對甲苯磺酸一、對甲苯磺酸的主要性質(zhì)對甲苯磺酸（英文名：Toluene-p-sulfonic acid）是白色針狀或粉末狀結(jié) 晶，易溶于水、醇和醸，極易潮解，易使棉織物、木材、紙張等碳水化合物 脫水而碳化，難溶于苯、甲苯和二甲苯等苯系溶劑。堿熔時生成對甲酚。表1-1對屮苯磺酸的主要物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)熔點°C106-107沸點°C140密度g/cm31. 07折射率D/01. 3825-1. 3845閃點°C41二、對甲苯磺酸的應(yīng)用對甲苯磺酸是一種很強(qiáng)的有機(jī)酸，其酸性比苯甲酸強(qiáng)百萬倍。這種酸的獨特 之處是，它在通常情況下為固體，方便稱用。它的另一個優(yōu)勢是，與一些無機(jī)強(qiáng)

2、酸相比沒有氧化性，可以在一些情況下替代無機(jī)強(qiáng)酸。1、催化劑在范圍很廣的反應(yīng)中，包括醇化、生成縮醛、脫水、烷基化、脫烷基、貝克 曼重排、聚合和解聚反應(yīng)，它像硫酸一樣有效，但效果比硫酸好因為它不會引起 氧化或結(jié)炭等副反應(yīng)，所以得到的產(chǎn)物純度高，顏色淺。2、有機(jī)合成常用對甲苯磺酸制造對甲苯磺酰胺、糖精、氯胺T、對甲苯磺酰氯和對颯二氯 酰胺等。對甲苯磺酸的最大用途是用于生產(chǎn)對甲酚。3、穩(wěn)定劑在工業(yè)上，常用對甲苯磺酸和氧化鋅制備對甲苯磺酸鋅。在丙烯膳和丙烯酸 甲酯或丙烯睛和偏二氯乙烯共聚過程中，可使用對甲苯磺酸鋅作為穩(wěn)定劑，其用 量可達(dá)0.2%。對甲苯磺酸還可用于酚醛、環(huán)氧和氨基塑料、家具滑漆、染料、粘

3、合劑、合 成抗糖尿病醫(yī)藥及電鍍槽的防應(yīng)力添加劑等方面，隨著以二甲基甲酰胺為溶劑的 一步法月青氯綸和月青綸裝置的引進(jìn)，作為穩(wěn)定的高質(zhì)量對甲苯磺酸的需求量，正在 迅速增長。三、對甲苯磺酸的主要合成方法磺化反應(yīng)中使用的磺化劑主要有：發(fā)煙硫酸、硫酸、三氧化硫、二氧化硫、 氯磺酸、硫酰氯、亞硫酸鹽等。甲苯磺化成對甲苯磺酸采用的磺化劑主要有硫酸、 三氧化硫、氯磺酸三種。合成對甲苯磺酸的主要方法有：硫酸磺化法、三氧化硫 磺化法、氯磺酸磺化法、對甲苯磺酰氨水解法，它們各有自己的特點。1、硫酸磺化法用硫酸磺化甲苯，是釆用最多且歷史最長的工藝。磺化反應(yīng)過程如下：+T+磺化反應(yīng)速度與甲苯濃度成正比，與硫酸含水量的平

4、方成反比，所以需使用 含水少的硫酸和純度高的甲苯，但磺化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，每消耗山。1的硫酸就生 成山。1的水，水的濃度隨反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸升高，最后達(dá)到平衡，產(chǎn)生大量的廢 酸。工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用分壓蒸鐳法來除掉磺化反應(yīng)生成的水，使磺化反應(yīng)進(jìn) 行完全。用硫酸作磺化劑，其優(yōu)點是：由于硫酸價格低而具有一定的市場競爭力，且 生產(chǎn)工藝簡單、設(shè)備投資低、易操作等，適用于小規(guī)模生產(chǎn)裝置。但此工藝的反 應(yīng)收率低、產(chǎn)品純度低，反應(yīng)進(jìn)行時隨著水的生成，硫酸濃度下降，當(dāng)達(dá)到95% 時（開值為75%）,反應(yīng)停止，產(chǎn)生大量的廢酸，嚴(yán)重污染環(huán)境。最新的研究表明， 采用添加助劑的方法可適當(dāng)提高產(chǎn)品質(zhì)量和反應(yīng)收率。2、三氧化

5、硫磺化法理論上，三氧化硫是最有效的磺化劑，因為只是直接的加成而不用脫除反應(yīng) 生成的水。在適宜的條件下，產(chǎn)品兒乎全部是對甲苯磺酸。+T以氣相三氧化硫磺化劑磺化甲苯，宜選擇降膜吸收反應(yīng)器，釆用1%的有機(jī)酸 （如加入醋酸可抑制硯的產(chǎn)生）作為定位劑，溫度控制在17°C-20°C之間，S03氣體濃 度6%9%,反應(yīng)得到的對甲苯磺酸純度高。用三氧化硫作磺化劑的優(yōu)點是：反應(yīng)安全、速度快、三廢少、收率高、副產(chǎn) 物少、產(chǎn)品純度高。缺點是：生產(chǎn)工藝復(fù)雜，一次性設(shè)備投資大，反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，工藝操作要求高，三氧化硫運輸困難，此方法對硫酸生產(chǎn)企業(yè)較適用。3、氯磺酸磺化法氯磺酸是一種液態(tài)磺化劑，用

6、它磺化甲苯時放出氯化氫氣體，由于磺化時不 生成水，所以不需用較高的溫度和分壓法除去水，其缺點是氯磺酸價格較高，放 出的氯化氫具有較強(qiáng)的腐蝕性。用氯磺酸磺化甲苯的最佳溫度是35°C-45°C,且應(yīng) 在2-3小時內(nèi)，慢慢加入等摩爾的氯磺酸，然后將產(chǎn)物加熱到60°C ,這時有氯化氫氣體放出。采用此方法生產(chǎn)對甲苯磺酸，在生產(chǎn)對甲苯磺酸的同時產(chǎn)生14%-16% 的副產(chǎn)品鄰甲苯磺酸，收率為90%-95%。+T+采用氯磺酸磺化制對甲苯磺酸，需嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，尤其是氯磺酸與甲苯 的比例，因為氯磺酸過量易產(chǎn)生鄰/對甲苯磺酰氯，當(dāng)氯磺酸與甲苯的摩爾比達(dá) 到3： 1時，甲苯完全轉(zhuǎn)化為

7、鄰/對甲苯磺酰氯。用氯磺酸作磺化劑的優(yōu)點是：操作簡便、產(chǎn)品純、副產(chǎn)氯化氫可用水吸收制 鹽酸。缺點是氯堿酸價格高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，缺乏市場競爭力。4、對甲苯磺酰氨水解法為得到高純度的對甲苯磺酸，可采用先用氯磺酸磺化制對甲苯磺酰氯，然后 再水解制對甲苯磺酸。+T+T+對甲苯磺酰氯水解過程中必須嚴(yán)格控制水解溫度，以防沖料。釆用此方法得 到的對甲苯磺酸產(chǎn)品純度很高，但由于生產(chǎn)工藝的原因而明顯缺乏市場競爭力， 適用高品位、小批量生產(chǎn)。四、對甲苯磺酸合成方法優(yōu)劣之比較生產(chǎn)對甲苯磺酸主要用磺化法，磺化劑可采用硫酸、發(fā)煙硫酸、氯磺酸和三 氧化硫等。其工業(yè)生產(chǎn)各有優(yōu)劣。用氯磺酸磺化法操作簡便、產(chǎn)品純、副產(chǎn)氯化氫

8、可用水吸收制鹽酸，但是氯 磺酸價格高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，缺乏市場競爭力。采用對甲苯磺酰氨水解法得到的對甲苯磺酸產(chǎn)品純度很高，但由于生產(chǎn)工藝 的原因而明顯缺乏市場競爭力，適用高品位、小批量生產(chǎn)。相比之下，由于硫酸價格低而具有一定的市場競爭力，且生產(chǎn)工藝簡單、設(shè) 備投資低、易操作等，所以硫酸磺化法適用于小規(guī)模生產(chǎn)裝置。但此工藝的反應(yīng) 收率低、產(chǎn)品純度低，反應(yīng)進(jìn)行時隨著水的生成，硫酸濃度下降，當(dāng)達(dá)到95%時（開 值為75%）,反應(yīng)停止，產(chǎn)生大量的廢酸，嚴(yán)重污染環(huán)境。用三氧化硫作磺化劑有很多優(yōu)點，反應(yīng)安全、速度快、三廢少、收率高、副 產(chǎn)物少、產(chǎn)品純度髙。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，一次性設(shè)備投資大，反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，工藝操作要求高，三氧化硫運輸困難，此方法對硫酸生產(chǎn)企業(yè)較適用。經(jīng)過比較和分析可知，前兒種磺化劑因含有水