多乙苯塔底高沸物的磺化研究

石李明 邱 磊 石旵东

(1. 中国石油化工股份有限公司安庆分公司，安徽 安庆 246000；2. 江苏省昆山震川高级中学，江苏 苏州 215300)

多乙苯塔底高沸物是工业乙苯生产中的副产物[1,2]，其组成和结构较为复杂，且有些成分的沸点非常接近，难以通过简单精馏提纯利用。目前国内大多数乙苯生产企业对于多乙苯塔底高沸物的处理方式是送至焦化装置[3]，将其作为燃料油调和，但随着环保标准、燃油品质要求的提升，此方法生产的燃料油因存在品质差、应用范围窄、附加值低等问题而越来越难以资源化利用，因此将多乙苯塔底高沸物进行高效资源化利用已成为企业在节能减排、降本增效和保护环境过程中急需解决的问题。本文拟将多乙苯塔底高沸物磺化，使多乙苯塔底高沸物接上磺酸亲水基团，该磺化物有望应用于工业表面活性剂、水泥减水剂[4，5]等领域。

1 实验部分

1.1 实验原料

多乙苯塔底高沸物(中石化乙苯装置产生)，98%浓硫酸(购于国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 多乙苯塔底高沸物磺化实验

将30 g多乙苯塔底高沸物置于250 mL三颈烧瓶中，20 g浓硫酸置于滴液漏斗中，120 ℃搅拌下，将浓硫酸滴加到多乙苯塔底高沸物中，1 h内滴完，反应2 h后降至室温，静止分层，下层为多乙苯塔底高沸物磺化物，上层未磺化物按上述反应条件进行二次磺化，两次磺化物合并计算总磺化率。

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进行测定。

红外表征：采用VECTOR-22(德国BURKER公司)的红外光谱仪进行表征。

2 结果与讨论

2.1 多乙苯塔底高沸物的磺化研究

进行多乙苯塔底高沸物与浓硫酸质量比(A)、反应温度(B)和反应时间(C)的三因素三水平正交实验，实验设计如表1所示。以磺化率作为研究指标进行极差分析，实验结果如表2所示。

表1 正交实验设计

表2 正交实验结果

结果表明，多乙苯塔底高沸物磺化的最佳工艺条件为：多乙苯塔底高沸物与浓硫酸质量比为1∶0.75、反应温度为120 ℃、反应时间为6 h，按此最优方案进行一次磺化实验，一次最高磺化率为68%，上层未磺化物按该方案进行二次磺化，未磺化物的磺化率为57%，两次磺化物合并计算得总磺化率为87%，高磺化率使得多乙苯塔底高沸物的资源化利用成为可能。

2.2 红外分析

多乙苯塔底高沸物的官能团结构分析如图1(a)所示，3 026 cm-1的峰归因于苯环上不饱和C-H 的伸缩振动，2 962 cm-1的峰是-CH3的反对称伸缩振动，1 600 cm-1和1 500 cm-1的峰则归因于芳环骨架的振动，苯衍生物在2 000～1 650 cm-1范围出现C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收峰，说明该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红外谱图如图1(b)所示，在1 127 cm-1和624 cm-1处为磺酸基的红外特征振动峰，表明多乙苯塔底高沸物被成功磺化。

图1 FT-IR谱图(a)多乙苯塔底高沸物(b)磺化物

3 结论

(1) 通过正交实验，确定了多乙苯塔底高沸物的最佳磺化条件为：多乙苯塔底高沸物与浓硫酸的质量比为1∶0.75、反应温度为120 ℃、反应时间为6 h。

(2) 最佳磺化条件下，多乙苯塔底高沸物的一次磺化率最高为68%，合并上层未磺化物再次磺化后，两次合并计的总磺化率可达87%，高磺化率使得多乙苯塔底高沸物的资源化利用成为可能。