专利名称：喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业磺化技术领域，特别是涉及一种喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺。
背景技术：
在有机物分子中引入磺酸基可增加产物的水溶性和酸性，大部分水溶性染料 (例如直接染料、酸性染料和活性染料等)都含有磺酸基。在有机物分子中引入磺酸基 (-S03H)的反应叫磺化反应。 目前国内有机化工产品的磺化反应中通常采用浓硫酸或发烟硫酸作为磺化剂， 无论采用浓硫酸还是发烟硫酸作为磺化剂，都存在一个共同的缺点反应后有大量废硫 酸形成，而这种含有有机化合物的废硫酸的色度C0d都非常高，处理难度特别大，工业上 无法回收利用，不仅浪费资源，而且污染环境。采用三氧化硫作为磺化剂进行磺化，反 应后基本上无废硫酸，可以解决采用浓硫酸或发烟硫酸作为磺化剂反应后形成大量废硫 酸的问题。国内关于采用三氧化硫进行磺化的报道都仅仅停留在实验室小试阶段，并未 应用于工业生产，具体方法是将高浓度三氧化硫气体稀释成低浓度三氧化硫气体，再进 行磺化反应，这种方法不仅工艺复杂，而且生产成本比较高。 在采用低浓度三氧化硫气体进行磺化反应的过程中，低浓度三氧化硫气体源源 不断地加入反应料液中，随着磺化反应的不断进行，被磺化的有机物越来越少，磺化反 应离终点越来越近。为了判断磺化反应的终点， 一般采取化学取样检测的措施，化学取 样检测不仅麻烦，而且取样检测过程需要一定时间，不能实时检测，结果不够准确。如 果磺化反应已经到了反应终点，低浓度三氧化硫气体还在源源不断地加入，将造成反应 副产物增加，产物收率降低，甚至产品质量不合格的严重后果。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种工艺简单、生产成本 较低、产品质量较好、收率较高的喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺。 本发明提供的一种喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺，包括下述步骤(l)向喷射 状态的待磺化有机物中通入纯三氧化硫气体，进行磺化反应；(2)将检测电导的电极插入 反应物中，待检测到反应物的电导减小至零时，停止通入纯三氧化硫气体，磺化反应结 束。 所述步骤(l)中若待磺化有机物为固态，则先对其进行加热，将其由固态变成熔 融状态，再通过喷射使其由熔融状态变为喷射状态。进行磺化反应时，调节冷却器的冷 却水量，以控制磺化反应的温度。 本发明为有机化工产品的磺化提供了一条新的工艺路线，与现有技术相比，本 发明具有以下优点 1、由于本发明采用纯三氧化硫气体作为磺化剂，不仅避免了采用浓硫酸或发烟硫酸进行磺化产生大量难以处理的废硫酸对环境的污染，节约了资源，而且避免了将高 浓度三氧化硫气体稀释成低浓度三氧化硫气体的复杂工艺过程，突破了高浓度或纯三氧 化硫不能直接进行磺化的禁区，工艺简单、生产成本较低，是目前最经济的工艺路线。
2、本发明的磺化反应不是在普通的液液接触的形式中进行，而是气液在通过喷 射接触的形式中瞬间完成。磺化反应中采用喷射吸收的方式完成，不仅快速高效，而且 产品质量较好、收率较高。与采用稀释后的三氧化硫气体的磺化工艺相比，本发明的磺 化速度提高20倍以上，与采用发烟硫酸的磺化工艺相比，本发明的磺化速度提高5倍以 上。本发明的磺化产物经简单过滤处理后，产品质量达到行业质量标准，产品的收率高 达98%。 3、由于本发明通过全程监测磺化溶液电导的变化来跟踪磺化反应的进程，可及 时准确地判断磺化反应的终点，从而提醒操作人员避免反应过量，确保反应不至超过终 点，不仅磺化速度快、产品质量较好、收率较高，而且省去了为判断反应终点而进行化 学取样检测的麻烦，为磺化工艺的完成创造良好的条件。
图1为本发明实施例中气体喷射式磺化反应器的结构示意图， 其中带搅拌器的反应釜l、物料循环泵2、冷却器3、电导跟踪检测仪4、出料 口5、连接管道6、喷射装置7、气体输送管道8。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。 本发明实施例提供的喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺通过气体喷射式磺化反应 器来实现，参见图1所示，该气体喷射式磺化反应器由带搅拌器的反应釜l、物料循环泵 2、冷却器3、电导跟踪检测仪4、出料口5、连接管道6、喷射装置7、气体输送管道8组 成，其中，带搅拌器的反应釜1的下端通过连接管道6与物料循环泵2相连，物料循环泵 2还通过连接管道6经冷却器3、电导跟踪检测仪4与喷射装置7相连，喷射装置7的喷 射出口置于带搅拌器的反应釜1内部的上端，形成反应物料的循环通道。电导跟踪检测 仪5的电极插入冷却器6、喷射装置2之间管道内的反应物中，实时检测反应物的电导， 全程监测磺化反应的过程。电导跟踪检测仪4与喷射装置7之间的管道中设置有出料口 5，喷射装置7还连接气体输送管道8。 基于上述气体喷射式磺化反应器，本发明实施例提供的喷射吸收纯三氧化硫的 磺化工艺，主要包括下述步骤 (1)将待磺化有机物置于气体喷射式磺化反应器中带搅拌器的反应釜1内，若待 磺化有机物为固态，则先对带搅拌器的反应釜1进行加热，使固态待磺化有机物变成熔 融状态；再启动气体喷射式磺化反应器的喷射装置7，使待磺化有机物由熔融状态变为 喷射状态。采用纯三氧化硫气体作为磺化剂，接通气体输送管道8，将纯三氧化硫气体 通入喷射装置7，喷射状态的待磺化有机物与纯三氧化硫气体发生高速碰撞，进行磺化反 应，根据实际需要还可同时启动搅拌，因传质传热非常充分，实际磺化效果良好。进行 磺化反应时，还要调节冷却器6的冷却水量，及时移走磺化反应放出的热量，以控制磺化反应的温度，不同的有机物发生磺化反应的温度不同，实际操作中视具体情况而定。
(2)将检测电导的电极插入反应物中，待检测到反应物的电导减小至零时，确定 磺化反应已经结束，断开气体输送管道8，使喷射装置7停止吸收纯三氧化硫气体，至此 磺化反应结束。通过检测磺化溶液的电导判定磺化反应终点的原理如下在通入纯三氧 化硫气体之前，待磺化有机物的电阻可视为无穷大，随着磺化反应的不断进行，溶液中 的H离子浓度越来越高，溶液的电阻越来越小，在反应的前半部分，电导(即电阻的变化 率)较大，在反应的后半部分，电导较小，在接近反应终点，电导变为零。因而根据实 时测定的电导就能及时跟踪磺化反应的进程，并确定磺化反应的终点。需要指出的是， 由于温度的变化对电导有一定的影响，因此，在实际操作中还需要对温度进行校正。
下面以工业应用上的磺化反应为例进行说明。
实施例1 :对硝基甲苯的磺化 将600kg对硝基甲苯(固态)放入气体喷射式磺化反应器的带搅拌器的反应釜1 中，加热至熔融状态，依次启动气体喷射式磺化反应器的物料循环泵2、喷射装置7，使 对硝基甲苯由熔融状态变为喷射状态，接通气体输送管道8，向喷射装置7中通入纯三氧 化硫气体，开始进行快速磺化，磺化过程中，通过控制冷却器6的冷却水量来控制磺化 反应的温度在95t: 105t:的范围内，并将电导跟踪检测仪5的电极插入冷却器6、喷射 装置2之间管道内的反应物中，实时检测反应物的电导，全程监测磺化反应的过程。开 始电导较大，之后逐渐变小，当电导减小至零时，能够确定已经到达磺化反应的终点， 断开气体输送管道8，使喷射装置7停止吸收纯三氧化硫气体，至此磺化反应结束，整个 磺化过程于1.5小时内完成，之后保温30分钟，9(TC下水解45分钟得到合格产品。
实施例2 :甲苯的磺化 将500kg甲苯(液态)放入气体喷射式磺化反应器的带搅拌器的反应釜1中，， 依次启动气体喷射式磺化反应器的物料循环泵2、喷射装置7，使液态的对硝基甲苯变为 喷射状态，接通气体输送管道8，向喷射装置7中通入纯三氧化硫气体，开始进行快速磺 化，磺化过程中，通过控制冷却器6的冷却水量来控制磺化反应的温度在8t: 12t:之 间，并将电导跟踪检测仪5的电极插入冷却器6、喷射装置2之间管道内的反应物中，实 时检测反应物的电导，全程监测磺化反应的过程。开始电导较大，之后逐渐变小，当电 导减小至零时，能够确定已经到达磺化反应的终点，断开气体输送管道8，使喷射装置7 停止吸收纯三氧化硫气体，至此磺化反应结束，整个磺化过程于1.2小时内完成，之后保 温30分钟，2(TC下水解30分钟用氢氧化钾水溶液中和至PH值为9即得到合格产品。
实施例3 : 丁基萘的磺化 本实施例除操作过程基本与实施例2相同以外，不同的是 待磺化有机物为500kg 丁基萘(液态)，磺化反应的温度在15t:左右，整个磺化
过程于1.2小时内完成，之后保温30分钟，25t:下水解30分钟，用氢氧化钙水溶液中和
至PH值为9即得到合格产品。 实施例4 :十二烷基苯的磺化 本实施例除操作过程基本与实施例2相同以外，不同的是 待磺化有机物为500kg十二烷基苯(液态)，磺化反应的温度在25t:左右，整个 磺化过程于1.2小时内完成，之后保温30分钟，55t:下水解30分钟，用氢氧化钠水溶液中和至PH值为8即得到成品烷基苯磺酸钠。
实施例5 :对硝基氯苯的磺化 本实施例除操作过程基本与实施例1相同以外，不同的是 待磺化有机物为500kg对硝基氯苯(固态)，需要加少量H2S04作为稀释剂，磺 化反应的温度在110°C 116t:之间，整个磺化过程于1.25小时内完成。
实施例6 :硝基苯的磺化 本实施例除操作过程基本与实施例2相同以外，不同的是
待磺化有机物为400kg硝基苯(液态)，需要加少量Na^04作为抑制剂，磺化反 应的温度70°C 80°C之间，整个磺化过程于1小时内完成，再在95°C 120°C保温。
由上述6个实施例可知，根据有机物的不同，磺化反应结束后，有的还需要再 对反应物进行保温，或者进行保温、水解，或者进行保温、水解、中和，才能得到产
权利要求
一种喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺，其特征在于包括下述步骤(1)向喷射状态的待磺化有机物中通入纯三氧化硫气体，进行磺化反应；(2)将检测电导的电极插入反应物中，待检测到反应物的电导减小至零时，停止通入纯三氧化硫气体，磺化反应结束。
2. 如权利要求1所述的喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺，其特征在于所述步骤(1) 中若待磺化有机物为固态，则先对其进行加热，将其由固态变成熔融状态，再通过喷射 使其由熔融状态变为喷射状态。
3. 如权利要求1或2所述的喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺，其特征在于所述步骤 (1)中进行磺化反应时，调节冷却器的冷却水量，以控制磺化反应的温度。
全文摘要
本发明公开了一种喷射吸收纯三氧化硫的磺化工艺，涉及工业磺化技术领域，其包括下述步骤向喷射状态的待磺化有机物中通入纯三氧化硫气体，进行磺化反应；将检测电导的电极插入反应物中，待检测到反应物的电导减小至零时，停止通入纯三氧化硫气体，磺化反应结束。本发明采用纯三氧化硫气体作为磺化剂，避免了将高浓度三氧化硫气体稀释成低浓度三氧化硫气体的复杂工艺过程，不仅工艺简单、生产成本较低，而且产品质量较好、收率较高。
文档编号C07C309/36GK101691345SQ20091027237
公开日2010年4月7日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者周建峰, 李树德, 柳绪林, 欧阳兆辉, 熊文凡, 陈杨, 黄义和 申请人:武汉青江化工股份有限公司