气相SO_3磺化甲苯工艺研究进展
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目前的研究方向是反应器的研究开发和工 艺条件的优化。影响反应进程和产物质量的因素 有反应器、反应温度，气体 SO3 浓度，原料含水量， 添加剂等，下面从这些方面论述其对反应的影响 情况。 2.1 磺化反应器
磺化反应器是 SO3 磺 化 装 置 中 的 核 心 设 备 ， 是控制反应过程的主要部分，其对气液两相的混 合接触效果、传热效果直接影响到磺化产物质量 的好坏。
磺化物料的含水量也会影响工艺过程及磺 化产物质量。因此原料除水作为 SO3 磺化工艺首 要 的 关 键 步 骤 。 空 气 中 微 量 的 水 分 就 能 造 成 SO3 气 体 发 生 聚 合 结 晶 ，使 管 道 堵 塞 ，水 分 的 存 在 还 会 与 SO3 气 体 生 成 硫 酸 和 发 烟 硫 酸 造 成 设 备 的 腐 蚀 ，影 响 钒 基 催 化 剂 的 使 用 寿 命 ，并 且 存 留 在 反 应 产物中成为游离酸，而且可以使邻间位产物含量 升 高 。 因 此 ，除 去 水 分 是 关 键 和 必 要 的 。
由 于 甲 苯 与 三 氧 化 硫 反 应 非 常 剧 烈 ，放 热 量 很 大 ，粘 度 随 反 应 进 行 增 大 很 快 。甲 苯 与 三 氧 化 硫 的 反 应 摩 尔 比 控 制 在 n (甲 苯 )：n（SO3）=3：1，使 甲 苯过量。过量的甲苯一方面起到热容作用不至于 使 温 度 过 高 ，另 一 方 面 稀 释 了 甲 苯 磺 酸 的 浓 度 ，降 低 了 反 应 产 物 的 粘 度 。另 外 ，甲 苯 转 化 率 也 可 以 影 响产物的质量。据报道[8]，甲苯与 SO3 反应中，当磺 酸的浓度超过 54%（对 应 甲 苯 转 化 率 为 40%），反 应体系的粘度由几十个厘泊增大到上千个厘泊， 粘 度 增 大 几 十 倍 ，其 流 动 性 能 迅 速 恶 化 ，传 热 传 质 性能变得极差，造成局部过热。当转化率在 34%以 下时，反应体系的粘度随着产物的增加和温度的 升 高 变 得 不 很 显 著 。 [16] 因 此 ，为 了 反 应 能 正 常 进 行, 有利于质热传递，甲苯的转化率一般控制在 30 % ~40 % 。 2.5 原料含水量
* 通讯联系人
第 12 期
气相 SO3 磺化甲苯工艺研究进展
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从 机 理 上 分 析 ，σ- 络 合 物 的 形 成 阶 段 是 磺 化反应进行的关键，因此需要找到适当的反应条 件 ，例 如 温 度 等 ，来 实 现 有 利 于 磺 化 反 应 的 进 行 与 控制。
2 气 相 SO3 磺 化 甲 苯 技 术 研 究 进 展 气相 SO3 磺化甲苯是 一 快 速 强 放 热 反 应 ，并
然后，π 络合物再与另一个三氧化硫分子反 应形成 σ- 络合物，这步是速度控制步骤，随后再 分 解 出 一 个 三 氧 化 硫 分 子 ，生 成 了 目 的 产 物 。其 过 程如下：
1 反 应 机 理[5-6]
作者简介：宋 相 丹（1984 －），男 ，汉 ，河 南 邓 州 市 人 ，中 北 大 学 2007 级硕士研究生，主要从事磺化 工艺技术研究 。
·16·
Chemical Intermediate
2009 年第 12 期
制 要 求 反 应 器 具 有 良 好 的 传 热 性 能 ，另 外 ，可 以 在 工艺方面开发其他冷却方法。
表 １ 反应温度对甲苯 ＳＯ３ 反应的影响
2.3 三氧化硫浓度 SO3 气浓是一个重要的影响因素，对反应速
度，温度的控制，及最终产物的分布有很大的影 响。据报道[14]，磺化反应的初始速率与 SO3 浓度的 二 次 方 成 正 比 。浓 度 过 高 会 导 致 反 应 剧 烈 ，造 成 局 部过热，而 引 起 副 产 物 的 生 成 ；并 且 高 浓 度 的 SO3 可 能 会 因 为 受 热 不 均 导 致 堵 塞 管 路 ；另 外 ，高 浓 度 的 SO3 可 能 还 没 有 来 得 及 反 应 完 全 就 被 带 出 ，形 成 浪 费 。适 合 的 浓 度 是 抑 制 其 反 应 活 性 ，控 制 反 应 放 热 量 的 有 效 方 法 。颜 范 勇 [15 ]等 通 过 实 验 得 出 ，对 位产物随着三氧化硫的浓度上升反而有所下降， 而邻位和间位产物随之上升，砜的生成量基本不 变 。 SO3 浓 度 也 不 宜 过 低 ， 太 低 不 利 于 反 应 的 进 行 ，也 达 不 到 产 量 的 要 求 。因 此 找 到 适 合 的 气 体 浓 度非常重要，考虑各种因素一般控制 SO3 气浓在 4 % ~8 % 之 间 。 2.4 甲 苯 与 SO3 的 摩 尔 比 及 转 化 率
对 于 SO3 磺 化 甲 苯 的 反 应 ， 其 设 备 和 工 艺 条件直接影响了产品的质量。本论文综述了气相 SO3 作为磺化剂制备对甲苯磺酸的反应器、工艺条 件等因素对产物质量的影响。
三氧化硫与甲苯的磺化反应历程为亲电取 代反应。SO3 分子的结构是以硫原子为中心，氧原 子为顶点的等边三角形，分子中有两个单键和一 个双键，硫原子倾向于 π 键键合，具有亲电性。对 于 磺 化 物 ，芳 环 上 若 有 给 电 子 基 ，使 芳 环 的 邻 、对 位富有电子，有利于 σ- 络合物的形成，对反应有 利 ；反 之 ，则 不 利 。 甲 基 是 一 个 给 电 子 基 对 于 磺 化 反 应 是 有 利 的 。 Cerfentain [7]的 研 究 表 明 ，当 甲 苯 同 三氧化硫开始反应时，三氧化硫作为亲电试剂攻 击苯环，形成 π 络合物：
且反应前后体系粘度急剧增大，使传热传质变的 困 难 ，导 致 产 生 副 产 物 。 其 反 应 也 很 复 杂 ，包 括 一 些平行反应和连串反应，反应生成对甲苯磺酸的 同 时 ，也 生 成 邻 、间 位 异 构 体 ，并 可 能 进 一 步 生 成 二 甲 苯 砜（4，4‘- 二 甲 基 二 苯 砜）副 产 物 ，其 反 应 如下。
中图分类号：TQ245.12
文献标识码：Ａ
文章编号：1672- 8114（2009）12- 0014- 05
对甲苯磺酸（P- toluenesulfonic Acid)是一种重 要 的 精 细 化 工 产 品 ，用 途 非 常 广 泛 。它 是 一 种 非 常 重 要 的 有 机 化 工 中 间 体 ，也 可 以 作 为 催 化 剂 、稳 定 剂 和 添 加 剂 来 使 用 ，随 着 社 会 发 展 ，其 应 用 将 日 益 广泛 [1~3]。对甲苯磺酸一般用磺化的方法来制备， 可 使 用 的 磺 化 剂 有 ：浓 硫 酸（包 括 发 烟 硫 酸）、氯 磺 酸和三氧化硫 [4]。传统的生产工艺主要是浓硫酸 共 沸 水 磺 化 法 ，其 产 品 间 位 产 物 含 量 高 ，并 且 用 浓 硫酸磺化所带来的废酸污染问题难以解决。随着 磺化技术的发展，SO3 作为一种清洁无污染、产品 质量好的绿色磺化剂受到越来越多的重视，SO3 磺 化工艺开发应用非常迅速 。但是以 SO3 作为磺化 剂的磺化工艺技术难度大，目前其工艺方法只局 限于大分子有机物像长链烷基苯的磺化，对于小 分 子 如 甲 苯 的 磺 化 只 是 处 于 研 究 阶 段 ，近 些 年 来 ， 用气相 SO3 磺化甲苯的研究取得了很大进展。
反 应 温 度 是 气 相 SO3 磺 化 甲 苯 需 要 控 制 的 最重要的条件。温度会影响磺酸基进入芳环的位 置 ，而 砜 副 产 物 的 生 成 也 强 烈 的 依 赖 于 磺 化 温 度 ， 气相 SO3 磺化甲苯又是强放热反应，易发生局部 过 热 ，因 此 控 制 反 应 温 度 ，及 时 移 走 反 应 热 是 获 得 高 质 量 磺 化 产 品 的 关 键 [11]。 颜 范 勇 等 [12] 指 出 在 低 温 属 于 动 力 学 ，磺 基 主 要 进 入 电 子 云 密 度 较 高 、活 化 能 较 低 的 位 置 ，即 含 有 甲 基 的 邻 对 位 ；而 高 温 下 属于热力学控制，一部分对位产物发生重排而生 成邻位和间位产物。并且这种现象随着反应温度 升高和停留时间延长而增多 。张斌斌 等 [13] 在不同 温度下所得的磺化结果如表 1 所示。但是温度也 不能过低，低温下高粘度的物料会导致质热传递 困难，造成局部温度过高，反而增加副产物的生 成。因此，反应温度一般控制在 0~10℃。温度的控
·14·
综述专论
Chemical Intermediate
气相 SO3 磺化甲苯工艺研究进展
2009 年第 12 期
宋相丹 刘有智 姜秀平
（中北大学山西省超重力化学工程技术研究中心；山西 太原 030051）
摘要：本文综述了气相三氧化硫磺化甲苯制取对甲苯磺酸的反应机理及工艺条件，阐述了设备及工艺条件等诸多因素对反应的
反 应 器 的 重 要 性 不 言 而 喻 ，它 仍 然 是 磺 化 工 业 要 就 开 发 的 重 点 。根 据 磺 化 反 应 特 点 ，反 应 器 的 设 计 应 具 有 能 够 使 气 液 两 相 的 充 分 均 匀 混 合 ，能 够 快 速 传 热 ，能 够 克 服 反 应 体 系 粘 度 大 的 特 点 ，另 外 应 具 有 容 易 操 作 、安 装 、拆 卸 ，运 行 费 用 低 等 特 点。气相 SO3 磺化甲苯制备高纯度对甲苯磺酸的 反应器仍然需要继续探索研究。 2.2 反应温度
影响。指出气相 SO3 磺化甲苯具有反应速度快，强放热，反应体系粘度大的特点，为了得到高质量的对甲苯磺酸，减少副产物的生成，需
要在设备和工艺两方面做研究。一方面，反应器是磺化反应的核心，应具有快速均匀混合和良好的质热传递性能；另一方面，工艺条件
Hale Waihona Puke 应根据反应的特点进一步优化。
关键词：气相 SO3；对甲苯磺酸；研究进展；反应器；工艺条件
最 早 应 用 的 反 应 器 是 罐 组 式 SO3 连 续 磺 化 反应器，它主要用来磺化直链和支链烷基苯及脂 肪酸甲酯制取阴离子表面活性剂。但是此种反应 器 相 间 接 触 面 积 小 ，质 热 传 递 效 果 差 ，体 积 大 ，在 一 定 程 度 上 存 在 液 流 的 返 混 ，物 料 停 留 时 间 长 ，因 而副反应产物较多，不适合高纯度对甲苯磺酸的 生 产 。随 着 磺 化 技 术 的 发 展 ，膜 式 反 应 器 因 其 优 异
水 的 来 源 有 ，工 艺 空 气 ，甲 苯 及 硫 磺 。优 质 级 和一级硫磺的含水量 w%≤0.5%，并且在熔硫的 温度为 150℃，水分可以蒸 发 除 去 ，所 以 国 标 范 围 内硫磺中含水量可以不予考虑 [17]。甲苯国标中的 优质级，一级的含水量小于 100mg/kg 甲苯，其微量 的水分呈均匀分布，并且甲苯在反应器中停留时 间 也 很 短 ，因 此 在 国 标 范 围 内 对 反 应 影 响 也 不 大 。 空气中水分是影响磺化反应最大的原因，因此必 须对空气进行冷却干燥处理，使其露点温度达到 - 60℃以下，其含水量体积质量分数≤0.01g/m3。空 气干燥是磺化过程的一个关键部分，其脱水过程 为 压 缩 ，冷 却 ，吸 附 使 空 气 含 水 量 达 到 要 求 。 2.6 添加剂
的 磺 化 性 能 成 为 目 前 磺 化 行 业 的 主 流 反 应 器 ，其 磺化性能也随着在结构上的优化改进不断提高。 但是膜式换热器主要是间壁传热，热传递阻力主 要在液膜内，对于气相 SO3 磺化甲苯，其有限的换 热面积不能保证即时移除大量的反应热，因而导 致局部过热而产生副产物 。张德立[8]用玻璃膜式 磺化反应器进行实验分析得出这一结论。将喷射 环流反应器用于气相 SO3 磺化甲苯是近些年采用 的新方法。目前只有天津大学和美国 Chemithon 公 司 有 相 关 的 研 究 报 道 。 汪 宝 和 [9]，宋 光 复 [10]等 人 首 次 采 用 喷 射 环 流 反 应 器 进 行 气 相 SO3 磺 化 甲 苯 ， 据报道该设备具有质热传递性能良好，很好的控 制 了 反 应 温 度 ，抑 制 了 副 产 物 的 发 生 ，对 甲 苯 磺 酸 的含量维持在 85%以上，间位产物可控制在 1.2% 以 下 。 但 是 喷 射 环 流 反 应 器 制 造 要 求 高 ，投 资 大 ， 特别是液相喷嘴及周围气体分布装置要求十分严 格 。 [10] 并且采用循环反应增大了副反应产物的产 生的可能性，因此用喷射环流反应器进行气相 SO3 磺化甲苯有待于进一步改进应用。
磺化反应器是 SO3 磺 化 装 置 中 的 核 心 设 备 ， 是控制反应过程的主要部分，其对气液两相的混 合接触效果、传热效果直接影响到磺化产物质量 的好坏。
磺化物料的含水量也会影响工艺过程及磺 化产物质量。因此原料除水作为 SO3 磺化工艺首 要 的 关 键 步 骤 。 空 气 中 微 量 的 水 分 就 能 造 成 SO3 气 体 发 生 聚 合 结 晶 ，使 管 道 堵 塞 ，水 分 的 存 在 还 会 与 SO3 气 体 生 成 硫 酸 和 发 烟 硫 酸 造 成 设 备 的 腐 蚀 ，影 响 钒 基 催 化 剂 的 使 用 寿 命 ，并 且 存 留 在 反 应 产物中成为游离酸，而且可以使邻间位产物含量 升 高 。 因 此 ，除 去 水 分 是 关 键 和 必 要 的 。
由 于 甲 苯 与 三 氧 化 硫 反 应 非 常 剧 烈 ，放 热 量 很 大 ，粘 度 随 反 应 进 行 增 大 很 快 。甲 苯 与 三 氧 化 硫 的 反 应 摩 尔 比 控 制 在 n (甲 苯 )：n（SO3）=3：1，使 甲 苯过量。过量的甲苯一方面起到热容作用不至于 使 温 度 过 高 ，另 一 方 面 稀 释 了 甲 苯 磺 酸 的 浓 度 ，降 低 了 反 应 产 物 的 粘 度 。另 外 ，甲 苯 转 化 率 也 可 以 影 响产物的质量。据报道[8]，甲苯与 SO3 反应中，当磺 酸的浓度超过 54%（对 应 甲 苯 转 化 率 为 40%），反 应体系的粘度由几十个厘泊增大到上千个厘泊， 粘 度 增 大 几 十 倍 ，其 流 动 性 能 迅 速 恶 化 ，传 热 传 质 性能变得极差，造成局部过热。当转化率在 34%以 下时，反应体系的粘度随着产物的增加和温度的 升 高 变 得 不 很 显 著 。 [16] 因 此 ，为 了 反 应 能 正 常 进 行, 有利于质热传递，甲苯的转化率一般控制在 30 % ~40 % 。 2.5 原料含水量
* 通讯联系人
第 12 期
气相 SO3 磺化甲苯工艺研究进展
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从 机 理 上 分 析 ，σ- 络 合 物 的 形 成 阶 段 是 磺 化反应进行的关键，因此需要找到适当的反应条 件 ，例 如 温 度 等 ，来 实 现 有 利 于 磺 化 反 应 的 进 行 与 控制。
2 气 相 SO3 磺 化 甲 苯 技 术 研 究 进 展 气相 SO3 磺化甲苯是 一 快 速 强 放 热 反 应 ，并
然后，π 络合物再与另一个三氧化硫分子反 应形成 σ- 络合物，这步是速度控制步骤，随后再 分 解 出 一 个 三 氧 化 硫 分 子 ，生 成 了 目 的 产 物 。其 过 程如下：
1 反 应 机 理[5-6]
作者简介：宋 相 丹（1984 －），男 ，汉 ，河 南 邓 州 市 人 ，中 北 大 学 2007 级硕士研究生，主要从事磺化 工艺技术研究 。
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Chemical Intermediate
2009 年第 12 期
制 要 求 反 应 器 具 有 良 好 的 传 热 性 能 ，另 外 ，可 以 在 工艺方面开发其他冷却方法。
表 １ 反应温度对甲苯 ＳＯ３ 反应的影响
2.3 三氧化硫浓度 SO3 气浓是一个重要的影响因素，对反应速
度，温度的控制，及最终产物的分布有很大的影 响。据报道[14]，磺化反应的初始速率与 SO3 浓度的 二 次 方 成 正 比 。浓 度 过 高 会 导 致 反 应 剧 烈 ，造 成 局 部过热，而 引 起 副 产 物 的 生 成 ；并 且 高 浓 度 的 SO3 可 能 会 因 为 受 热 不 均 导 致 堵 塞 管 路 ；另 外 ，高 浓 度 的 SO3 可 能 还 没 有 来 得 及 反 应 完 全 就 被 带 出 ，形 成 浪 费 。适 合 的 浓 度 是 抑 制 其 反 应 活 性 ，控 制 反 应 放 热 量 的 有 效 方 法 。颜 范 勇 [15 ]等 通 过 实 验 得 出 ，对 位产物随着三氧化硫的浓度上升反而有所下降， 而邻位和间位产物随之上升，砜的生成量基本不 变 。 SO3 浓 度 也 不 宜 过 低 ， 太 低 不 利 于 反 应 的 进 行 ，也 达 不 到 产 量 的 要 求 。因 此 找 到 适 合 的 气 体 浓 度非常重要，考虑各种因素一般控制 SO3 气浓在 4 % ~8 % 之 间 。 2.4 甲 苯 与 SO3 的 摩 尔 比 及 转 化 率
对 于 SO3 磺 化 甲 苯 的 反 应 ， 其 设 备 和 工 艺 条件直接影响了产品的质量。本论文综述了气相 SO3 作为磺化剂制备对甲苯磺酸的反应器、工艺条 件等因素对产物质量的影响。
三氧化硫与甲苯的磺化反应历程为亲电取 代反应。SO3 分子的结构是以硫原子为中心，氧原 子为顶点的等边三角形，分子中有两个单键和一 个双键，硫原子倾向于 π 键键合，具有亲电性。对 于 磺 化 物 ，芳 环 上 若 有 给 电 子 基 ，使 芳 环 的 邻 、对 位富有电子，有利于 σ- 络合物的形成，对反应有 利 ；反 之 ，则 不 利 。 甲 基 是 一 个 给 电 子 基 对 于 磺 化 反 应 是 有 利 的 。 Cerfentain [7]的 研 究 表 明 ，当 甲 苯 同 三氧化硫开始反应时，三氧化硫作为亲电试剂攻 击苯环，形成 π 络合物：
且反应前后体系粘度急剧增大，使传热传质变的 困 难 ，导 致 产 生 副 产 物 。 其 反 应 也 很 复 杂 ，包 括 一 些平行反应和连串反应，反应生成对甲苯磺酸的 同 时 ，也 生 成 邻 、间 位 异 构 体 ，并 可 能 进 一 步 生 成 二 甲 苯 砜（4，4‘- 二 甲 基 二 苯 砜）副 产 物 ，其 反 应 如下。
中图分类号：TQ245.12
文献标识码：Ａ
文章编号：1672- 8114（2009）12- 0014- 05
对甲苯磺酸（P- toluenesulfonic Acid)是一种重 要 的 精 细 化 工 产 品 ，用 途 非 常 广 泛 。它 是 一 种 非 常 重 要 的 有 机 化 工 中 间 体 ，也 可 以 作 为 催 化 剂 、稳 定 剂 和 添 加 剂 来 使 用 ，随 着 社 会 发 展 ，其 应 用 将 日 益 广泛 [1~3]。对甲苯磺酸一般用磺化的方法来制备， 可 使 用 的 磺 化 剂 有 ：浓 硫 酸（包 括 发 烟 硫 酸）、氯 磺 酸和三氧化硫 [4]。传统的生产工艺主要是浓硫酸 共 沸 水 磺 化 法 ，其 产 品 间 位 产 物 含 量 高 ，并 且 用 浓 硫酸磺化所带来的废酸污染问题难以解决。随着 磺化技术的发展，SO3 作为一种清洁无污染、产品 质量好的绿色磺化剂受到越来越多的重视，SO3 磺 化工艺开发应用非常迅速 。但是以 SO3 作为磺化 剂的磺化工艺技术难度大，目前其工艺方法只局 限于大分子有机物像长链烷基苯的磺化，对于小 分 子 如 甲 苯 的 磺 化 只 是 处 于 研 究 阶 段 ，近 些 年 来 ， 用气相 SO3 磺化甲苯的研究取得了很大进展。
反 应 温 度 是 气 相 SO3 磺 化 甲 苯 需 要 控 制 的 最重要的条件。温度会影响磺酸基进入芳环的位 置 ，而 砜 副 产 物 的 生 成 也 强 烈 的 依 赖 于 磺 化 温 度 ， 气相 SO3 磺化甲苯又是强放热反应，易发生局部 过 热 ，因 此 控 制 反 应 温 度 ，及 时 移 走 反 应 热 是 获 得 高 质 量 磺 化 产 品 的 关 键 [11]。 颜 范 勇 等 [12] 指 出 在 低 温 属 于 动 力 学 ，磺 基 主 要 进 入 电 子 云 密 度 较 高 、活 化 能 较 低 的 位 置 ，即 含 有 甲 基 的 邻 对 位 ；而 高 温 下 属于热力学控制，一部分对位产物发生重排而生 成邻位和间位产物。并且这种现象随着反应温度 升高和停留时间延长而增多 。张斌斌 等 [13] 在不同 温度下所得的磺化结果如表 1 所示。但是温度也 不能过低，低温下高粘度的物料会导致质热传递 困难，造成局部温度过高，反而增加副产物的生 成。因此，反应温度一般控制在 0~10℃。温度的控
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综述专论
Chemical Intermediate
气相 SO3 磺化甲苯工艺研究进展
2009 年第 12 期
宋相丹 刘有智 姜秀平
（中北大学山西省超重力化学工程技术研究中心；山西 太原 030051）
摘要：本文综述了气相三氧化硫磺化甲苯制取对甲苯磺酸的反应机理及工艺条件，阐述了设备及工艺条件等诸多因素对反应的
反 应 器 的 重 要 性 不 言 而 喻 ，它 仍 然 是 磺 化 工 业 要 就 开 发 的 重 点 。根 据 磺 化 反 应 特 点 ，反 应 器 的 设 计 应 具 有 能 够 使 气 液 两 相 的 充 分 均 匀 混 合 ，能 够 快 速 传 热 ，能 够 克 服 反 应 体 系 粘 度 大 的 特 点 ，另 外 应 具 有 容 易 操 作 、安 装 、拆 卸 ，运 行 费 用 低 等 特 点。气相 SO3 磺化甲苯制备高纯度对甲苯磺酸的 反应器仍然需要继续探索研究。 2.2 反应温度
影响。指出气相 SO3 磺化甲苯具有反应速度快，强放热，反应体系粘度大的特点，为了得到高质量的对甲苯磺酸，减少副产物的生成，需
要在设备和工艺两方面做研究。一方面，反应器是磺化反应的核心，应具有快速均匀混合和良好的质热传递性能；另一方面，工艺条件
Hale Waihona Puke 应根据反应的特点进一步优化。
关键词：气相 SO3；对甲苯磺酸；研究进展；反应器；工艺条件
最 早 应 用 的 反 应 器 是 罐 组 式 SO3 连 续 磺 化 反应器，它主要用来磺化直链和支链烷基苯及脂 肪酸甲酯制取阴离子表面活性剂。但是此种反应 器 相 间 接 触 面 积 小 ，质 热 传 递 效 果 差 ，体 积 大 ，在 一 定 程 度 上 存 在 液 流 的 返 混 ，物 料 停 留 时 间 长 ，因 而副反应产物较多，不适合高纯度对甲苯磺酸的 生 产 。随 着 磺 化 技 术 的 发 展 ，膜 式 反 应 器 因 其 优 异
水 的 来 源 有 ，工 艺 空 气 ，甲 苯 及 硫 磺 。优 质 级 和一级硫磺的含水量 w%≤0.5%，并且在熔硫的 温度为 150℃，水分可以蒸 发 除 去 ，所 以 国 标 范 围 内硫磺中含水量可以不予考虑 [17]。甲苯国标中的 优质级，一级的含水量小于 100mg/kg 甲苯，其微量 的水分呈均匀分布，并且甲苯在反应器中停留时 间 也 很 短 ，因 此 在 国 标 范 围 内 对 反 应 影 响 也 不 大 。 空气中水分是影响磺化反应最大的原因，因此必 须对空气进行冷却干燥处理，使其露点温度达到 - 60℃以下，其含水量体积质量分数≤0.01g/m3。空 气干燥是磺化过程的一个关键部分，其脱水过程 为 压 缩 ，冷 却 ，吸 附 使 空 气 含 水 量 达 到 要 求 。 2.6 添加剂
的 磺 化 性 能 成 为 目 前 磺 化 行 业 的 主 流 反 应 器 ，其 磺化性能也随着在结构上的优化改进不断提高。 但是膜式换热器主要是间壁传热，热传递阻力主 要在液膜内，对于气相 SO3 磺化甲苯，其有限的换 热面积不能保证即时移除大量的反应热，因而导 致局部过热而产生副产物 。张德立[8]用玻璃膜式 磺化反应器进行实验分析得出这一结论。将喷射 环流反应器用于气相 SO3 磺化甲苯是近些年采用 的新方法。目前只有天津大学和美国 Chemithon 公 司 有 相 关 的 研 究 报 道 。 汪 宝 和 [9]，宋 光 复 [10]等 人 首 次 采 用 喷 射 环 流 反 应 器 进 行 气 相 SO3 磺 化 甲 苯 ， 据报道该设备具有质热传递性能良好，很好的控 制 了 反 应 温 度 ，抑 制 了 副 产 物 的 发 生 ，对 甲 苯 磺 酸 的含量维持在 85%以上，间位产物可控制在 1.2% 以 下 。 但 是 喷 射 环 流 反 应 器 制 造 要 求 高 ，投 资 大 ， 特别是液相喷嘴及周围气体分布装置要求十分严 格 。 [10] 并且采用循环反应增大了副反应产物的产 生的可能性，因此用喷射环流反应器进行气相 SO3 磺化甲苯有待于进一步改进应用。