多乙苯塔底高沸物的磺化研究

石李明 邱 磊 石旵東

(1. 中國石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽 安慶 246000；2. 江蘇省昆山震川高級中學(xué)，江蘇 蘇州 215300)

多乙苯塔底高沸物是工業(yè)乙苯生產(chǎn)中的副產(chǎn)物[1,2]，其組成和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且有些成分的沸點非常接近，難以通過簡單精餾提純利用。目前國內(nèi)大多數(shù)乙苯生產(chǎn)企業(yè)對于多乙苯塔底高沸物的處理方式是送至焦化裝置[3]，將其作為燃料油調(diào)和，但隨著環(huán)保標準、燃油品質(zhì)要求的提升，此方法生產(chǎn)的燃料油因存在品質(zhì)差、應(yīng)用范圍窄、附加值低等問題而越來越難以資源化利用，因此將多乙苯塔底高沸物進行高效資源化利用已成為企業(yè)在節(jié)能減排、降本增效和保護環(huán)境過程中急需解決的問題。本文擬將多乙苯塔底高沸物磺化，使多乙苯塔底高沸物接上磺酸親水基團，該磺化物有望應(yīng)用于工業(yè)表面活性劑、水泥減水劑[4，5]等領(lǐng)域。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

多乙苯塔底高沸物(中石化乙苯裝置產(chǎn)生)，98%濃硫酸(購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 多乙苯塔底高沸物磺化實驗

將30 g多乙苯塔底高沸物置于250 mL三頸燒瓶中，20 g濃硫酸置于滴液漏斗中，120 ℃攪拌下，將濃硫酸滴加到多乙苯塔底高沸物中，1 h內(nèi)滴完，反應(yīng)2 h后降至室溫，靜止分層，下層為多乙苯塔底高沸物磺化物，上層未磺化物按上述反應(yīng)條件進行二次磺化，兩次磺化物合并計算總磺化率。

1.3 表征方法

磺化率：多乙苯塔底高沸物的磺化率按GB/T 5177—2017進行測定。

紅外表征：采用VECTOR-22(德國BURKER公司)的紅外光譜儀進行表征。

2 結(jié)果與討論

2.1 多乙苯塔底高沸物的磺化研究

進行多乙苯塔底高沸物與濃硫酸質(zhì)量比(A)、反應(yīng)溫度(B)和反應(yīng)時間(C)的三因素三水平正交實驗，實驗設(shè)計如表1所示。以磺化率作為研究指標進行極差分析，實驗結(jié)果如表2所示。

表1 正交實驗設(shè)計

表2 正交實驗結(jié)果

結(jié)果表明，多乙苯塔底高沸物磺化的最佳工藝條件為：多乙苯塔底高沸物與濃硫酸質(zhì)量比為1∶0.75、反應(yīng)溫度為120 ℃、反應(yīng)時間為6 h，按此最優(yōu)方案進行一次磺化實驗，一次最高磺化率為68%，上層未磺化物按該方案進行二次磺化，未磺化物的磺化率為57%，兩次磺化物合并計算得總磺化率為87%，高磺化率使得多乙苯塔底高沸物的資源化利用成為可能。

2.2 紅外分析

多乙苯塔底高沸物的官能團結(jié)構(gòu)分析如圖1(a)所示，3 026 cm-1的峰歸因于苯環(huán)上不飽和C-H 的伸縮振動，2 962 cm-1的峰是-CH3的反對稱伸縮振動，1 600 cm-1和1 500 cm-1的峰則歸因于芳環(huán)骨架的振動，苯衍生物在2 000～1 650 cm-1范圍出現(xiàn)C-H面外和C=C面內(nèi)變形振動的泛頻吸收峰，說明該多乙苯塔底高沸物具有磺化的可行性。

多乙苯塔底高沸物磺化后的磺化物紅外譜圖如圖1(b)所示，在1 127 cm-1和624 cm-1處為磺酸基的紅外特征振動峰，表明多乙苯塔底高沸物被成功磺化。

圖1 FT-IR譜圖(a)多乙苯塔底高沸物(b)磺化物

3 結(jié)論

(1) 通過正交實驗，確定了多乙苯塔底高沸物的最佳磺化條件為：多乙苯塔底高沸物與濃硫酸的質(zhì)量比為1∶0.75、反應(yīng)溫度為120 ℃、反應(yīng)時間為6 h。

(2) 最佳磺化條件下，多乙苯塔底高沸物的一次磺化率最高為68%，合并上層未磺化物再次磺化后，兩次合并計的總磺化率可達87%，高磺化率使得多乙苯塔底高沸物的資源化利用成為可能。