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，江蘇 蘇州 215300)

多乙苯塔底高沸物是工業乙苯生產中的副產物[1,2]，其組成和結構較為復雜，且有些成分的沸點非常接近，難以通過簡單精餾提純利用。目前國內大多數乙苯生產企業對于多乙苯塔底高沸物的處理方式是送至焦化裝置[3]，將其作為燃料油調和，但隨著環保標準、燃油品質要求的提升，此方法生產的燃料油因存在品質差、應用范圍窄、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在節能減排、降本增效和保護環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，該磺化物有望應用于工業表面活性劑、水泥減水劑[4，5]等領域。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

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

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內滴完，反應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量比(A)、反應溫度(B)和反應時間(C)的三因素三水平正交實驗，實驗設計如表1所示。以磺化率作為研究指標進行極差分析，實驗結果如表2所示。

表1 正交實驗設計

表2 正交實驗結果

結果表明，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量比為1∶0.75、反應溫度為120 ℃、反應時間為6 h，按此最優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構分析如圖1(a)所示，3 026 cm-1的峰歸因于苯環上不飽和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的峰則歸因于芳環骨架的振動，苯衍生物在2 000～1 650 cm-1范圍出現C-H面外和C=C面內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量比為1∶0.75、反應溫度為120 ℃、反應時間為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。