微反应器中甲苯液相S03磺化工艺研究-微化工技术研究组-中国.PDFVIP

第29卷第3期 化学反应工程与工艺 Vbl29．No3 2013年6月 ChemicalReaction and June2013 EngineeringTecllIlology 文章编号：1001—763l(2013)03__0253—07 微反应器中甲苯液相S03磺化工艺研究 陈彦全1，一，韩梅1，焦凤军1，赵玉潮1，陈光文1 (1．中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连116023；2．中国科学院大学，北京100049) 摘要：以具有快速强放热特性的甲苯液相s03磺化为目标反应，利用微反应器热、质传递能力强的优点，以 提高反应性能和过程可控性。针对微反应器内的甲苯液相S0，磺化工艺进行了研究，考察了反应温度、S0， 质量分数、sO，与甲苯物质的量之比、空速(L册矿)、产物放置时间、溶剂极性和母液循环次数对产物选择 性的影响。结果表明，在温度为28℃、￡娜y为13000 h～、1，2．二氯乙烷为溶剂的条件下，通过母液多次循 环，磺酸异构体产物中对甲苯磺酸的选择性高达96．54％，间甲苯磺酸选择性则降低至O．33％。 关键词：微反应器磺化甲苯液相三氧化硫 中图分类号：TQ028．4 文献标识码：A 对甲苯磺酸是合成对甲苯酚等有机化合物的重要中间体。目前，工业上主要采用浓硫酸直接磺化 甲苯生产，由于浓硫酸活性较低、反应温和，且反应过程中浓硫酸可作为产物的溶剂，使物料流动性 增强，这些均有利于反应选择性的提高，故可获得较高纯度的对甲苯磺酸；为提高甲苯转化率，需提 高反应温度和浓硫酸用量，产生大量废酸，增加设备腐蚀强度，致使磺化剂的利用率降低。SO，直接 磺化是近些年来兴起的一种先进磺化工艺，具有无废酸排放、可实现化学计量反应、产物后处理简单 等特点。由于纯S03活性较高、反应剧烈、放热量大、易加剧副反应，为提高反应可控性和选择性， 过对甲苯S03直接磺化过程的研究发现，在加入定位剂及副产物砜抑制剂的条件下，对甲苯磺酸选择 性可达88％，间甲苯磺酸含量可降至0．97％【4】，其结果与浓硫酸磺化法相当。气相SO，磺化法通常需 要大量干燥氮气，反应热难以及时移出，易出现热点，使目的产物选择性降低，且在反应器头部常发 生结焦现象；当甲苯转化率高于50％时，对甲苯磺酸在甲苯中的溶解度达到饱和，溶液粘度骤增，不 利于料液的输送。当以sO，一有机溶剂为液相磺化剂时，溶剂有利于反应热的及时、有效移出，且溶剂 具有强化反应物混合效果和吸收反应热的优势。 为进一步提高磺化剂的利用率及对甲苯磺酸选择性，在微反应器中开展了液相SO，的甲苯磺化过 程工艺研究。微反应器通道特征尺度小，其传热、传质效率远大于传统反应器，适于强放热化学反应 过程(如磺化、硝化等)【5。101。本工作以1，2一二氯乙烷为溶剂，在微反应器内主要研究了甲苯液相S0， 磺化工艺条件对产物中磺酸异构体选择性及对甲苯磺酸收率的影响。由于对甲苯磺酸在1，2一二氯乙烷 中的溶解度较低，产物易于析出，过滤后的母液可循环利用，而且母液中的砜可作为抑制剂以提高反 应选择性，且磺酸具有自催化作用【l11，利用这些特性可获得具有较高选择性的微反应器磺化工艺。 收稿日期：2013．03．05：修订日期：2013一04—20。 作者简介：陈彦全(1986一)，男，硕士研究生：陈光文(1967一)，男，研究员，通讯联系人。E．mail：gwchen@dicpm．cn。 基金项目：国家科技支撑计划(2012BAA08802)；国家自然科学基金。 万方数据 化学反应工程与工艺 2013年6月 l实验部分 1．1微反应器及流程 实验所用微反应器如图1所示，原料由入口1和入口3泵入微反应器，在T型交叉点处混合