52、工业上常用的芳烃磺化剂有哪些?各有何特点?
硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸、亚硫酸钠等。 工业硫酸:两种规格。92.5%(也称矾油)和98%的硫酸。 发烟硫酸:两种规格。含游离SO3 20%和65%。 53、发烟硫酸浓度如何表示?两种浓度之间如何换算?
浓度表示方法:可用游离SO3 的含量w(SO3)表示,也可用H2SO4的含量w(H2SO4)表示。发烟硫酸两种浓度的换算:w(H2SO4)=100% + 0.225w(SO3) w(SO3)=4.44 [w(H2SO4)-100%]
54、要配制1000kgH2SO4质量含量100%的硫酸,试计算:需要多少千克98%的硫酸和多少千克20%发烟硫酸?
解:设需要m1kg 98%硫酸和m2kg 20%发烟硫酸,对于20%发烟硫酸,换算成w(H2SO4)=100% + 0.225*20%=104.5%.
m1+m2=1000,m1*0.98+m2*1.045=1000*100%,解得:m1=692.3,m2=307.7 所以需要692.3千克98%的硫酸和307.7千克20%发烟硫酸。
55、用600kg98%的硫酸和500千克20%发烟硫酸,试计算所配硫酸中游离SO3的质量含量。
解:对于20%发烟硫酸,换算成w2(H2SO4)=100% + 0.225*20%=104.5%. 所配硫酸w(H2SO4)=[m1w1(H2SO4)+m2w2(H2SO4)]*100%/(m1+m2)=(600x0.98+
500x1.045)*100%/(600+500)=100.95%.所配硫酸w(SO3)=4.44 [w(H2SO4)-100%]=4.44x(100.95%-100%)=4.22%. 所配硫酸中游离SO3的质量含量为4.22%。
56、芳香族磺化的亲电质点有哪些?水是如何影响磺化反应速度的? 亲电质点有:SO3、H2S2O7、H2SO4、HSO3+和H3SO4+等。
以硫酸为磺化剂,当水很少时,磺化反应的速率与水浓度的平方成反比,即生成的水量越多,反应速率下降越快。
57、芳烃磺化生产工艺及其特点?液相磺化产物的分离方法有哪些? (1)过量硫酸磺化-“液相磺化”(2)共沸去水磺化(又称“气相磺化”)优点:反应生成的水与过量芳烃一起共沸蒸出,磺化剂浓度降低慢,硫酸利用率高(90%以上)。(3)芳伯胺的烘焙磺化(4)三氧化硫磺化 优点:a.不生成水,不产生(大量)废酸;b.反应活性高、速度快、设备生产效率高;c.磺化剂用量少,成本低;d.产品纯度高,杂质少。(5)用氯磺酸磺化 特点:副反应少、产品纯度很高;氯磺酸价格贵。(6)置换磺化
a. 稀释析出法 b.稀释盐析法 c. 中和盐析法 d.脱硫酸钙法 e. 萃取分离 58、写出十二烷基苯制备十二烷基苯磺酸钠的主要工艺及其工艺条件。 用稀释的气态三氧化硫磺化工艺,可用空气稀释三氧化硫到2~8%,用降膜式反应器在不高于30°C下进行磺化,十二烷基苯与SO3的摩尔比为1:1.05,反应产物经气液分离后于40~45°C下老化30分钟,再加入磺酸量1~1.5%的水进行老化(破坏酸酐、水解SO3),后用20%NaOH水溶液中和。 59、脂肪烃的主要磺化工艺及磺化剂有哪些?磺化机理及磺化工艺特点? (一)烷烃的磺氯化 1.磺氯化剂:SO2+Cl2 2.自由基反应 3.烷基磺酸盐生产工艺:类似液相氯化的自由基光化反应过程。连续工艺:塔式反应器。间歇工艺:槽式反应器分批操作。
(二)烷烃的磺氧化 1.磺氧化剂:SO2+O2 2.自由基反应 (三)置换磺化 1.磺化剂:亚硫酸盐 2.亲核置换反应 (四)加成磺化 1.磺化剂:亚硫酸盐 2.亲电加成反应 60、脂肪族置换磺化和芳香族置换磺化有何异同?
相同点:都是用亚硫酸盐置换其他取代基,且都是亲核置换反应。
不同点:原料和产物不同,前者原料烷烃衍生物,产物烷基磺酸盐,后者原料芳烃衍生物,产物芳烃磺酸盐。
61、常用的硫酸化原料和硫酸化剂有哪些?它们的反应活性有何差别? 原料:醇和烯烃;硫酸化剂:硫酸、三氧化硫、氨磺酸、氯磺酸。 硫酸:反应速度随水量的增加而降低;三氧化硫:反应迅速,瞬时完成; 氨磺酸:反应缓和、不可逆;氯磺酸:反应迅速(室温下)、不可逆。 62、十二烷基硫酸酯和十二烷基磺酸盐分别采用什么工艺生产?各自特点?
十二烷基磺酸盐用稀释的气态三氧化硫磺化工艺,可用空气稀释三氧化硫到2~8%,用降膜式反应器在不高于30°C下进行磺化,十二烷基苯与SO3的摩尔比为1:1.05,反应产物经气液分离后于40~45°C下老化30分钟,再加入磺酸量1~1.5%的水进行老化(破坏酸酐、水解SO3),后用一定浓度的相应碱液中和。
63、画出用SO3法连续生产十二烷基硫酸酯的流程图,标明主要物料的名称及进料位置,并回答下列问题:
(1)与硫酸酯化法相比较,采用SO3法的优越性有哪些? (2)本工艺采用何种反应器,采用此种反应器的优越性有哪些? (3)进料时,对SO3有何要求?各有何特点?
(1)三氧化硫磺化反应不可逆,不需要搅拌,反应过程不生成水,不产生大量废酸;反应活性高、速度快、设备生产效率高;磺化剂用量少,成本低;产品纯度高,杂质少。
(2)降膜式反应器。膜式磺化是将反应物料用分布器均匀分布于直管壁的四周,呈膜状,自上而下流动,反应在液膜表面进行,物料停留时间很短,几乎不存在物料返混现象,副反应机会少。
(3)用空气稀释三氧化硫到2~8%(体积),脂肪醇:三氧化硫=1:1.02~1.03(摩尔比)。
64、工业硝化方法主要有哪些?各有何特点?
(1)稀硝酸硝化:对易硝化的芳族化合物。如酚类、某些芳胺等。硝酸约过量10~65%。
(2)浓硝酸硝化:难硝化物如蒽醌的硝化。硝酸要过量好多倍。过量的硝酸要设法回收利用。
(3)浓硫酸介质中的均相硝化:反应物、或产物是固态时,可将被硝化物溶解在大量的浓硫酸中,然后加入硝酸或混酸(硝酸和硫酸的混合物)进行硝化。特点:硝酸过量很少、产率高、应用广泛。
(4)非均相混酸硝化:反应物、产物都是液态,且难溶或不溶于混酸时,常用此法。特点:需剧烈搅拌。

