Home Лаборатория
Назад Оглавление Вперед

2. Методические указания

    Сульфированием называется процесс замещения атома водорода в молекуле органического соединения сульфо-группой (). Этот процесс протекает при непосредственной обработке сульфируемого продукта сульфирующим агентом. Сульфирующими продуктами являются ароматические углеводороды или их производные. Например, бензол, толуол, хлорбензол, нафталин, карбазол, антрахинон. Сульфирующими агентами служат: серная кислота: купоросное масло(93-94%), моногидрат (98-100%), 20% олеум (дымящаяся серная кислота, содержащая 20% свободного ).
   Реакцию сульфирования углеводорода олеумом можно представить в виде следующей схемы


где - углеводород;
      X  - число атомов водорода, замещенных сульфогруппами;
       - продукт сульфирования.
    На практике в силу специфики процесса сульфирования расход сульфирующего агента значительно больше, чем его количество, рассчитаное по уравнению реакции. Специфика процесса заключается в следующем. Для данного органического соединения сульфирующий агент должен иметь концентрацию превышающую некоторое критическое значение. Сульфирующий агент меньшей концентрации, как бы не было велико его относительное количество, практически не может сульфировать данное органическое соединение. Для каждого органического вещества эта величина определяется экспериментально.
   Расход сульфоагента значительно превышает теоретический. Этот перерасход тем больше, чем меньше концентрация серного ангидрида в исходном сульфоагенте. Перерасход сульфирующего агента всегда имеет место, так как часть агента расходуется на побочные реакции (образование полисульфокислот). Значительный перерасход агента приводит к непроизводительным затратам энергии и сырья. Расход сульфирующего агента, а следовательно, и других продуктов можно уменьшить путем увеличения концентрации серного ангидрида. Это достигается удалением воды из реакционной массы во время процесса сульфирования.
   Сульфирование проводится в широком диапазоне температур (в зависимости от органического вещества): от -10 °С до 180 °С и, как правило, под атмосферным давлением. Диапазон температур сульфирования показывает, что для реализации процесса используются различные хладоагенты: вода, холодильные рассолы, а также различные теплоносители: пар различного давления и высокотемпературные органические теплоносители.
   Подвод или отвод тепла в процессе сульфирования и смешения кислот (подготовка сульфоагента) определяют во многом конструкции аппаратов для проведения реакции. Очевидно, что аппарат должен иметь теплопередающее устройство - змеевик или рубашку, а перемешивание реакционной смеси в нем должно осуществляться мешалкой или с помощью барботера. Такие аппараты называются сульфураторами.
   Сульфураторы классифицируют по методам сульфирования, которых в настоящее время насчитывается пять.
   1) сульфирование жидких или твердых органических веществ жидким сульфагентом (т.е. имеют место системы жидкость - твердое вещество и жидкость - жидкость);
   2) сульфирование парообразных веществ жидким сульфагентом (система газ - жидкость);
   3) сульфирование жидких веществ газообразным сульфагентом (система жидкость - газ);
   4) экстракционное сульфирование в системе жидкость - жидкость, когда сульфирование проводят при большом избытке органического вещества, не смешивающегося с серной кислотой, но растворяющего образующие сульфокислоты (сульфомассу после реакции разделяют простым отстаиванием с последующим выделением целевого продукта);
   5) сульфирование "запеканием", при котором ароматические амины (например, анилин) обрабатываются серией кислотой, а затем продукты реакции подвергаются нагреванию до 200 °С ("запеканию").
   В работе сульфирование проводится по первому методу.
   Аппарат, в котором проводится сульфирование, периодического действия, снабжен мешалкой и теплообменным устройством. Тип мешалки зависит от вязкости реакционной массы. Так, для массы низкой вязкости используют пропеллерную мешалку, а для высокой - якорную.

    Рис.1. Схема сульфуратора для реакционных масс низкой вязкости: 1- корпус аппарата; 2 - труба передавливания; 3 - мешалка; 4 - рубашка; 5 - штуцер; 6 - люк.

Назад Оглавление Вперед