β-巰基乙醇的合成及精餾研究

薛麗梅等,β-基乙酩的合成及精餾研究vol.32,No.4,2010β-巰基乙醇的合成及精餾研究薛麗梅,胡永玲2,趙桂紅L(1黑龍江科技學(xué)院,黑龍江哈爾濱1500272黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院,黑龍江哈爾濱150040)摘要:β-巰基乙醇(β-M)是一種重要的化工產(chǎn)品,是燃料和農藥的重要中間體。研究了常壓條件下B-M的合成工藝采用環(huán)氧乙烷和硫化氫直接合成法,考察了反應物的配比、反應溫度、空速催化劑用量等對產(chǎn)品收率的影響。試驗結果表明:β-M的適宜反應條件是環(huán)氧乙烷:硫化氫=14~1.6:1,反應溫度30℃空速55-70m/m3hr,催化劑用量為20mL同時(shí)開(kāi)發(fā)了一種巰基乙醇的精餾工藝精餾后產(chǎn)品純度可達9999%,其純度符合市場(chǎng)要求,且工藝簡(jiǎn)單可行。關(guān)鍵詞:B-疏基乙醇;合成;精餾中圖分類(lèi)號:TQ46031文獻標識碼:A文章編號:1001-0017(2010)04002403Study on Synthesis and Distillation of B-MercaptoethanolXUE Li-mei, HU Yong-ling, ZHAO Gui-hong'(IHeilong iang Institute of Science Technology, Harbin 150027, China2. nstitute of Petrochemistry, Heilong iang Academy of Sciences, Harbin 150040, China)Abstract: p-Mercaptoethanol (B-M)is an important chemical product, and it is a key intof B-M under the condition of normal atmosphere is studied. The direct synthesis method of ethylene epoxide and sulfureted hydrogen is adopted, theeffects of ratio of reactants, reaction temperature, space velocity, catalyst dosage on the yield of the product are researched. The results showed that thesuitable reaction conditions for preparing B-M are as follows: ethylene epoxide: sulfureted hydrogen 1.4-1.6: 1, the reaction temperature is 30Cspace velocity is 55-70mm'/m, hr, and the amount of catalyst is 20mL A new distillation method which can make B-M have a hiof 99.99% iseveloped. This method is simple and feaisble, and the purity can meet the requirement of marketKey words: p-Mercaptoethanol; synthesis; distillation速、催化劑用量等對產(chǎn)品收率的影響。同時(shí)對所得前言到的產(chǎn)品進(jìn)行了精餾工藝及精餾參數的研究。B-巰基乙醇是一種重要的精細化工產(chǎn)品,它1實(shí)驗部分不僅是農藥、染料的中間體,而且還廣泛地應用于橡膠、紡織、塑料等工業(yè),也可作為金屬緩蝕劑和金1.1原料及規格屬鈍化劑,聚合級高純度的β-疏基乙醇,目前已環(huán)氧乙烷:佳木斯石油化工廠(chǎng),工業(yè)純(98%);用作合成髙分子材料的調聚劑、聚合用催化劑、交硫化亞鐵:北京紅星化工廠(chǎng)(80%);硫酸:哈爾濱化聯(lián)劑及樹(shù)脂固化劑。自20世紀70年代末以來(lái)將工總廠(chǎng),分析純(98%)。聚合級高純度β-疏基乙醇用作丙烯腈、聚氯乙1.2合成原理烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等髙分子材料聚合工藝將硫化氫氣體與氣化后的環(huán)氧乙烷氣體按的調聚劑,在世界各國的大型化工工業(yè)中廣泛被采定配比混合后,加到裝有溶劑和催化劑的反應器用。國內合成與應用研究也非?；钴S8中,經(jīng)反應即可生成β-疏基乙醇粗產(chǎn)品經(jīng)過(guò)精餾本文以環(huán)氧乙烷和硫化氫為原料,一步合成可得到高純度的β-疏基乙醇。反應方程式如下:β-疏基乙醇,考察了反應物的配比、反應溫度、空中國煤化工CNMHG收稿日期:20100309基金項目:哈爾濱市科技局2007年度科技創(chuàng )新人才基金項自(編號:2007 RFQXG102)黑龍江省教育廳208年度科學(xué)技術(shù)研究面上項目(編號:11531327作者簡(jiǎn)介:薛麗梅(1968-),女,遼寧省鞍山市人,教授碩導,在讀博土,主要從事煤化工、精細化工的研究?；瘜W(xué)與黏合2010年第32卷第4期CHEMISTRY AND ADHESION催化劑、溶劑HSCH CHOH1+385k/mol的消耗定額和降低能耗,選擇硫化氫與環(huán)氧乙烷配HSCH-CHOH+ CHH比為14~1.6:1為宜。過(guò)量的硫化氫可以循環(huán)使用。22催化劑用量對收率的影晌13反應過(guò)程催化劑是β-巰基乙醇合成反應的核心,使用本實(shí)驗主要分為三個(gè)部分:首先是發(fā)生硫化催化劑不僅可以降低硫化氫與環(huán)氧乙烷的配比,而氫,本實(shí)驗是采用硫化亞鐵與稀硫酸反應來(lái)發(fā)生硫且可以使β-巰基乙醇的收率大大提高,但在反應化氫,控制好反應溫度和硫酸濃度,硫化氫發(fā)生較過(guò)程中,反應氣體不斷帶出少量催化劑,其量的逐快,產(chǎn)生的硫化氫經(jīng)冷卻,干燥可得到純度高于漸減少影響催化效果,所以催化劑的用量對反應的90%以上的硫化氫氣體,然后再經(jīng)壓縮機壓至貯缶最終結果有相當大的影響。在上述條件下,保持硫中備用。其次是環(huán)氧乙烷的氣化將貯于大缶的環(huán)化氫與環(huán)氧乙烷配比為14~1.6:1,改變催化劑的氧乙烷充入小缶中,在50℃下預熱,氣化,勻速通入用量考察催化劑用量對β-巰基乙醇的收率的影反應器。最后為反應階段,將計量的環(huán)氧乙烷和硫響。如圖2所示?；瘹浒匆欢ㄅ浔?通入裝有溶劑和催化劑的反應器中,控制適當的溫度及通氣時(shí)間,即可得到不同條件下,合成B-疏基乙醇的結果。2結果與討論0m00o減2.1硫化氫與環(huán)氧乙烷配比對收率的影響反應中,選擇適當的催化劑,能減少副產(chǎn)物硫3代雙乙二醇的生成量,同時(shí)維持合適的硫化氫與環(huán)圖2催化劑對β-巰基乙醇收率的影響氧乙烷配比,以便獲得較理想的主產(chǎn)品β-疏基乙Fig 2 Effect of the catalyst on B-mercaptoethanol yield醇收率。本實(shí)驗采用C1為催化劑,S2為溶劑,催化由圖2可知催化劑為20mL時(shí),盡管催化劑的劑用量為20mL,反應溫度為30℃,空速為55-量隨反應時(shí)間降低但對B-巰基乙醇的收率影響70m/mhr的實(shí)驗條件下,考察硫化氫與環(huán)氧乙烷不大。因此選擇20mL催化劑為宜配比對β-巰基乙醇收率的影響。結果如圖1所示。23空速對收率的影響當空速小時(shí),催化劑、溶劑都得不到充分的利用。隨著(zhù)空速的增加,催化劑和溶劑均顯示最大的催化和溶解能力。如再增加,反應物的轉化率及產(chǎn)品的收率反而會(huì )降低,在上述條件下,保持硫化氫與環(huán)氧乙烷配比為14~1.6:1,催化劑用量為20mL,考察空速對β-巰基乙醇收率的影響。實(shí)驗結果如圖3所示。2022硫化氫與壞氧乙烷配比由圖3可知,硫化氫和環(huán)氧乙烷的空速在一定1硫化氫與環(huán)氧乙烷配比對β-巰基乙醇收率的影響范圍內,B-巰基乙醇的收率基本相同。當空速超過(guò)Fig. I Efect of ratio between hydrogen sulfide and ethylene oxide on8mγm3hr后繼續增加.8-巰基乙醇的收率逐漸降低中國煤化工兌明環(huán)氧乙烷未能由圖1可知,β-巰基乙醇收率隨硫化氫和環(huán)充分CNMHG為消耗定額,提高氧乙烷配比增加而提高,但硫化氫與環(huán)氧乙烷配比β-巰基乙醇的收率,取55-70m/m3hr的空速為大于14時(shí),β-M的收率變化不大。為降低硫化氫宜。薛麗梅等,β-巰基乙醇的合成及精餾研究vol.32,No.4,2010頂溫度至75℃,取樣分析巰基乙醇含量≥99%,停止采出至前餾分罐,調整真空機組真空度,使該系統真空度不小于0095MPa,塔釜溫度155℃左右,塔頂溫度75℃左右,全回流一定時(shí)間,采出液態(tài)巰基乙醇成品進(jìn)成品罐。待分離反應液精餾塔精叫冷凝冷卻器氣液分離器空速m/m3h圖3空速對B-巰基乙醇收率的影響Fig 3 Efect of space velocity on p-mercaptoethanol yield24反應溫度對收率的影響真空機組緩沖罐反應溫度不僅決定反應的速度,而且對催化劑圖5β-M反應液精餾工藝流程圖和溶劑的損失量也有決定性的影響。由于采用的溶Fig 5 Diagram of crude B-M extractive distillation劑及催化劑的沸點(diǎn)較低,反應溫度不宜過(guò)高,上述條件不變,保持硫化氫與環(huán)氧乙烷配比為14-4結論16:1,催化劑用量為20mL,空速55~70m3/m3hr(1)通過(guò)對反應溫度、空速、硫化氫與環(huán)氧乙烷的條件下,在三種溫度下,考察各溫度對β-巰基乙醇收率的影響。如圖4所示。配比等工藝條件的考察,可以有效地實(shí)現β-巰基乙醇的常壓合成法。(2)該反應的適宜條件是:溫度30℃,催化劑用量20mL,空速55~70m/m3hr,硫化氫與環(huán)氧乙烷配比為1.4~1.6:1。(3)精餾分離得到的巰基乙醇產(chǎn)品純度高,經(jīng)檢測產(chǎn)品純度≥99%,完全滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。同時(shí)分離工藝簡(jiǎn)單,易于操作,產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量好,生產(chǎn)成本25反應溫度低。而且使用方便,易于推廣。圖4反應溫度對β-巰基乙醇收率的彩響Fig 4 Effect of reaction temperature on B-mercaptoethanol yield參考文獻:如圖4所示,β-巰基乙醇的收率都高于85%。]徐曲,邱學(xué)婷β-疏基乙醉的合成199655(4):14-15反應在較高溫度40℃進(jìn)行時(shí),催化劑和溶劑耗失較[2]呂楠.2-疏基乙醇的合成技術(shù)進(jìn)展與市場(chǎng)需求化工中間體大,而在20℃反應時(shí),由于該反應為放熱反應,冷卻2003,21:23~26.需較多的冷量反應又難以控制,因此溫度以30℃張田林,錢(qián)保華電解還原法合成2-巰基乙醇的研究淮海工為好學(xué)院學(xué)報2002,11(2):33-364]楊鼎文巰基乙醇的進(jìn)展遼寧化工,1992(1)93β-M反應液精餾工藝5]孟昭典巰基乙醇的一種新的合成方法門(mén)日用化學(xué)工業(yè),1990(5)45.把含量為90%的液態(tài)粗品巰基乙醇加入精餾6書(shū)編寫(xiě)組化工百科全書(shū)M]北京:化學(xué)工業(yè)出版塔中,啟動(dòng)真空機組、精餾塔塔釜加熱器、塔頂冷凝中國煤化工冷卻器。使該系統真空度>009MPa冷卻介質(zhì)溫度CNMHO展1996)57-5868~0℃。精餾塔塔釜緩慢升溫,當塔頂溫度達到84 NGEL H G Process for the production of a mercap55℃時(shí),全回流結束,采出前餾分至前餾分罐。當塔