對(duì)甲苯磺酸性質(zhì)及制作工藝

1、一、對(duì)甲苯磺酸的主要性質(zhì)對(duì)甲苯磺酸（英文名：Toluene-p-sulfonicacid）是白色針狀或粉末狀結(jié)晶,易溶于水、醇和醚，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(shí)生成對(duì)甲酚。表1-1對(duì)甲苯磺酸的主要物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)熔點(diǎn)°c106-107沸點(diǎn)C140密度g/cm3折射率Dd20閃點(diǎn)c41、對(duì)甲苯磺酸的應(yīng)用對(duì)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(wàn)倍。這種酸的獨(dú)特之處是，它在通常情況下為固體，方便稱用。它的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，與一些無(wú)機(jī)強(qiáng)酸相比沒(méi)有氧化性，可以在一些情況下替代無(wú)機(jī)強(qiáng)酸。1、催化劑在范圍很廣的反應(yīng)中，包括醇

2、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?yàn)樗粫?huì)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(duì)甲苯磺酸制造對(duì)甲苯磺酰胺、糖精、氯胺T、對(duì)甲苯磺酰氯和對(duì)砜二氯酰胺等。對(duì)甲苯磺酸的最大用途是用于生產(chǎn)對(duì)甲酚。3、穩(wěn)定劑在工業(yè)上，常用對(duì)甲苯磺酸和氧化鋅制備對(duì)甲苯磺酸鋅。在丙烯腈和丙烯酸甲酯或丙烯腈和偏二氯乙烯共聚過(guò)程中，可使用對(duì)甲苯磺酸鋅作為穩(wěn)定劑，其用量可達(dá)。對(duì)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腈氯綸和腈綸裝置的

3、引進(jìn)，作為穩(wěn)定的高質(zhì)量對(duì)甲苯磺酸的需求量，正在迅速增長(zhǎng)。三、對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)甲苯磺酰氨水解法，它們各有自己的特點(diǎn)。1、硫酸磺化法用硫酸磺化甲苯，是采用最多且歷史最長(zhǎng)的工藝?；腔磻?yīng)過(guò)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lmol的硫酸就生成lmol的水，水的濃度

4、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，一般采用分壓蒸餾法來(lái)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(diǎn)是：由于硫酸價(jià)格低而具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(shí)隨著水的生成，硫酸濃度下降，當(dāng)達(dá)到95%時(shí)（n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、三氧化硫磺化法理論上，三氧化硫是最有效的磺化劑，因?yàn)橹皇侵苯拥募映啥挥妹摮磻?yīng)生成的水。在適宜的條件下，產(chǎn)品幾乎全部是對(duì)甲苯磺酸。?+

5、?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，采用1%的有機(jī)酸（如加入醋酸可抑制砜的產(chǎn)生）作為定位劑，溫度控制在17C-20C之間，SO氣體濃度6%9%,反應(yīng)得到的對(duì)甲苯磺酸純度高。用三氧化硫作磺化劑的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)輸困難，此方法對(duì)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，用它磺化甲苯時(shí)放出氯化氫氣體，由于磺化時(shí)不生成水，所以不需用較高的溫度和分壓法除去水，其缺點(diǎn)是氯磺酸價(jià)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

6、溫度是35C-45C,且應(yīng)在2-3小時(shí)內(nèi)，慢慢加入等摩爾的氯磺酸，然后將產(chǎn)物加熱到60C，這時(shí)有氯化氫氣體放出。采用此方法生產(chǎn)對(duì)甲苯磺酸，在生產(chǎn)對(duì)甲苯磺酸的同時(shí)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(duì)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?yàn)槁然撬徇^(guò)量易產(chǎn)生鄰對(duì)甲苯磺酰氯，當(dāng)氯磺酸與甲苯的摩爾比達(dá)到3：1時(shí)，甲苯完全轉(zhuǎn)化為鄰對(duì)甲苯磺酰氯。用氯磺酸作磺化劑的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品純、副產(chǎn)氯化氫可用水吸收制鹽酸。缺點(diǎn)是氯磺酸價(jià)格高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。4、對(duì)甲苯磺酰氨水解法為得到高純度的對(duì)甲苯磺酸，可采用先用氯磺酸磺化制對(duì)甲苯磺酰氯

7、，然后再水解制對(duì)甲苯磺酸。?+?t?+?+?t?+?對(duì)甲苯磺酰氯水解過(guò)程中必須嚴(yán)格控制水解溫度，以防沖料。采用此方法得到的對(duì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，適用高品位、小批量生產(chǎn)。四、對(duì)甲苯磺酸合成方法優(yōu)劣之比較生產(chǎn)對(duì)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(jiǎn)便、產(chǎn)品純、副產(chǎn)氯化氫可用水吸收制鹽酸，但是氯磺酸價(jià)格高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力采用對(duì)甲苯磺酰氨水解法得到的對(duì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，適用高品位、小批量生產(chǎn)。相比之下，由于硫酸價(jià)格低而具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(shí)隨著水的生成，硫酸濃度下降，當(dāng)達(dá)到95%時(shí)（n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(diǎn)，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。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(yùn)輸困難，此方法對(duì)硫酸生產(chǎn)企業(yè)較適用。經(jīng)過(guò)比較和分析可知，前幾種磺化劑因含有水分，