Способ получения -толуолсульфокислоты Советский патент 1979 года по МПК C07C143/28 C11D1/12 

Изобретение относится к способам получения п-толуолсульфокислоты, которая находит применение в производстве красителей, поверхностно-активных веществ и лаков. Известен способ получения п-толуо сульфокислоты, заключающийся в том, что толуол подвергают взаимодействию с 96%-ной серной кислотой при температуре 106-120°С с азеотропной отгон кой воды. Выход целевого продукта 55% 1 . Известен также способ получения п-толуолсульфокислоты, заключающийся в том, что пары толуола подвергают взаимодействию с 92%-ной серной кислотой при температуре 115-120°С, затем продукты сульфирования подают в верхнюю часть второго реактора, а пары толуола - в нижнюю часть реактора при температуре 160-180 С. Выход целевого продукта - 91%.. Целевой продукт содержит 80-85% п-толуолсульфокислоты, 4-7% о- и м-нзомеров, 0,1% сульфона, 4-5% серной кислоты и 2-3% воды 12. Недостатком этого способа является наличие значительного количества примесей в целевом продукте, образующихся за счет окисления cepHOi кислотой при высокой температуре .Цель изобретения - повышение качества целевого продукта. Для этого предлагается способ получения п-толуолсульфокислоты путем сульфирования паров толуола серкой кислотой при нагревании, заключающийся в том, что серную кислоту вводят в реактор в виде тонкого слоя, стекающего вниз, при молярном соотношении кислоты к толуолу 1:10-60, толуольный раствор, содержащий целевой продукт, концентрируют и смешивают с водой при весовом соотношении кислоты к воде 1:0,2-3, водную Фазу, содержащую целевой продукт, отделяют и экстрагируют толуолом, взятым в количестве 0,25 - 1,5 части на одну весовую часть водной фазы, с последующим выделением целевого продукта из водного экстракта. Выход целевого продукта при таком способе 96-98%. Низкое содержание цветных компонентов позволяет непосредственно грану.лировать или получать моногидрат пара - толуолсульфокислоты в виде чешуек без необхолимости кристаллизации, что позволяет вести процесс непрерывно. Полученный продукт является белым сыпучим, а его кристаллы являются компактными и не содержат органического растворителя. Водный и спиртовый раствор в широком диапазоне концентрации является прозрачным и бесцветным . Пример 1. Сульфирование про водят в стеклянной колонке с рубашкой для обогрева, заполненной до вы соты 2,3м фарфоровыми кольцами раз мером 10 X 10 X 2 мм, под насадку вводят пары толуола в количестве 34,3 моля в час, на верхнюю часть на саг.ки вводят 0,59 моля в час 100%-но серной кислоты. а входе в колонну поддерживают температуру 110 С, а н рубашке колонны . С нижней част колонны отбирают 40%-ный толуольный раствор п-толуолсульфокислоты. Конверсия серной кислоты - 98%. Получен ный раствор направляют в реактор, где отгоняют толуол до содержания 10%. Затем концентрированный раствор смешивают с водой в весовом соотношении раствора к воде 1:3, а после отделения толуола водный раствор п-толуолсульфокислоты экстрагируют толуолом в весовом соотношении раст вора к толуолу 1:0,25 для удаления сульфонов при температуре 15°С. Пос ле разделения фаз водный раствор кислоты концентрируют в реакторе с мешалкой при температуре 13б°С, в этих условиях отбирают воду с остат ками толуола, полученный раствор со держит около 20 вес,% воды и его направляют в выпарной аппарат с гра витационным стеканием пленки жидкости поверхностью 5 струе воздуха. Из выпарного аппарата отбирают расплавленные сульфокислоты с содержанием 4 вес.% воды, которые гра нулируют. Избыток толуола отбирают с водой и вместе с раствором кислот и толуолом со стадии экстракции воз вращают в процесс сульфирования. Пример 2. Процесс, ведут в условиях примера 1% 93%-ную серную кислоту добавляют в количестве . 0,51 моля в час. Температуру в колонне поддерживают в пределах 110- . После отгонки толуола, добав ления воды, экстракции сульфонов то луолом и концентрирования до 20% концентрированный раствор п-толуол сульфокислоты подвергают кристаллизации путем медленного охлаждения до температуры 20°С, после чего центрифугированием отделяют кристал лы моногидрата. Полученный моногидрат п-тояуолсульфокислоты содержит небольшие количества о- и м-иэомеров, не содержат HepacTBOpHivttJx в воде примесей и этанола. Фильтрат содержит 60 - 68% сульфокислот, 1,5% серной кислоты и воду. Часть фильтрата воз вращают в процесс концентрирования целью увеличения количества моногидрата п-толуолсульфокислоты в про- ессе кристаллизации. Пример 3. Сульфирование проводят в стеклянной колонне, заполненной до высоты 9 м фарфоровыми кольцами размером 15 х 15 х 2,5 мм. низу колонны вводят пары толуола в количестве 6,52 киломоля в час, а на верхнюю часть колонны вводят 0,32 киломоля 100% серной кислоты в час. Снизу отбирают толуольный раствор п толуолсульфокислоты, с верхней части Колонны отводят пары толуола с водой. В колоЕ{не поддерживают температуру 150°С. Конверсия серной кислоты - 98%. Полученный 40%-ный толуольный раствор направляют в реактор, где отгоняют толуол до содержания 7%. Затем концентрированный раствор смешивают с водой в отношении -1:0,2, а после отделения толуола слой водного раствора п-толуолсульфокислоты экстрагируют толуолом в весовом соотношении раствора к толуолу 1:1,5 для удаления сульфонов при температуре 80 С. Водный раствор кислоты после разделения слоев концентрируют в реакторе при температуре 130°С и затем при пониженном давлении при тег- пературе 150°С. Полученный раствор содержит около 15 вес.% воды, его направляют в выпарной аппарат с гравитационным стеканием пленки жидкости поверхностью 5 м в струе воздуха. .Из выпарного аппарата отбирают расплавленные сульфокислоты с содержанием 5 вес.% воды, которые подвергались гранулированию. Пример 4. Процесс проводят в условиях примера 3. 93%-ную серную кислоту подают на верхнюю часть колонны в количестве 0,28 киломоля в час. После отгонки толуола, промывания водой, экстракции сульфонов и концентрирования до содержания около 20% воды концентрированный водный раствор п-толуолсульфокислоты подвергали кристаллизации медленным охлаждением до 20°С. Полученный моногидрат п-толуолсульфокислоты содержит небольшие количества о- и м-изомеров, не содержит нерастворимых в воде примесей и этанола. Пример 5. Сульфирование проводят в эмалированной колонке с нагреваемыми тарелками поверхностью 50 м, снизу колонны вводят пары толуола, сверху колонны вводят 100%-ную серную кислоту в количестве О,38 киломоля в час. Снизу колонны отбирают толуольный раствор п-толуолсульфокислоты, сверху колонны отбирают пары толуола с водой. Конверсия серной кислоты - 98%. Полученный раствор п-толуо-лсульфокислоты, содержащий до 40% толуола, направляют в реактор, где отгоняют толуол до содер жания около 5%. Затем концентрированный раствор сме111ивают с водой в весовом соотношении 1:3, а после отделения толуола водный раствор п-толуолсульфокислоты экстрагируют толуолом в весовом соотношении раст вора к толуолу 1:0,25 для удаления сульфонов при температуре , пос ле разделения фаз водный раствор .концентрируют в реакторе с мешалкой при.температуре 130°С, в этих условиях отгоняется вода с остатками толуола, после чего при понижен ном давлении концентрируют растворы при . Полученный раствор, содержащий около 20 взс.% воды, направляют в выпарной аппарат с гравитационным стенанием пленки жидкости поверхностью 5 струе воздуха Из выпарного аппарата отбирают расплавленные сульфокислоты с содер жанием 5 вес.% воды, которые подвер гают гранулированию. 7 Формула изобретения Способ получения п-топуолоульфокислоты путем сульфирования паров толуола серной кислотой при нагревании, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, серную кислоту вводят в реактор в виде тонкого слоя, стекающего вниз, при молярном соотношении кислоты к толуолу 1:10-60, толуольный раствор, содержащий целевой продукт, концентрируют и смешивают с водой при весовом соотношении кислоты к воде 1:0,2-3, водную фазу, содержащую целевой продукт, отделяют и экстрагируют толуолом, взятым в количестве 0,25-1,5 части на одну весовую часть водной фазы, с последующим выделением целевого продукта из водного экстракта. Источники информации, прннять е во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 967874, кл. С 2 С, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 371212, С 07 С 143/26, 1973.