对甲苯磺酸的化学性质

题主所说的硫酸气体是指发烟硫酸。

发烟硫酸在制备对甲苯磺酸的反应中是磺化剂。

工业上常用的磺化剂是硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸，此外，还有亚硫酸盐、二氧化硫与氯、二氧化硫与氧以及磺烷基化剂等。

市售工业硫酸有两种规格，即质量分数为92%~93%的硫酸 (也称绿矾油)和质量分数为98%~100%的硫酸 (也称SO3 的一水合物)。如果硫酸中存在游离的SO3，则是发烟硫酸。发烟硫酸也有两种规格，即含游离SO3 的质量分数为20%~25%和60%~65%两种。这两种发烟硫酸都具有最低共熔点。以上四种规格的磺化剂在常温下都是液体，使用和运输都比较方便。

硫酸是一种能按几种方式离解的液体，不同浓度的硫酸有不同的离解方式。w(H2SO4)=100%的硫酸中，硫酸分子通过氢键作用形成缔合物，其缔合度随温度升高而降低w(H2SO4)=100%的硫酸略能导电，约有0.2%~0.3%按下式离解

在浓硫酸和发烟硫酸中可能存在有SO3、H2SO4、H2S2O7、HSO3+和H3SO4+等亲电质点。这些亲电质点都可以认为是SO3 与其他物质的溶剂化形式，都可能参加磺化反应，但是它们的反应活性差别很大，而且每种亲电质点的含量随磺化剂浓度的改变而改变。

磺化反应常使用发烟硫酸和浓硫酸做磺化剂。使用浓硫酸时，磺化亲电质点主要是H2S2O7；使用较低含量 [w(H2SO4)=80%~85%]的硫酸时，亲电质点主要是H3SO+

磺化反应中使用的磺化剂主要有：发烟硫酸、硫酸、三氧化硫、二氧化硫、氯磺酸、硫酰氯、亚硫酸盐等。甲苯磺化成对甲苯磺酸采用的磺化剂主要有硫酸、三氧化硫、氯磺酸三种。合成对甲苯磺酸的主要方法有：硫酸磺化法、三氧化硫磺化法、氯磺酸磺化法、对甲苯磺酰氨水解法，它们各有自己的特点。

1、硫酸磺化法

用硫酸磺化甲苯，是采用最多且历史最长的工艺。磺化反应过程如下：

磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方成反比，所以需使用含水少的硫酸和纯度高的甲苯，但磺化反应是可逆反应，每消耗lmol的硫酸就生成lmol的水，水的浓度随反应的进行而逐渐升高，最后达到平衡，产生大量的废酸。

工业生产中，一般采用分压蒸馏法来除掉磺化反应生成的水，使磺化反应进行完全。

用硫酸作磺化剂，其优点是：由于硫酸价格低而具有一定的市场竞争力，且生产工艺简单、设备投资低、易操作等，适用于小规模生产装置。但此工艺的反应收率低、产品纯度低，反应进行时随着水的生成，硫酸浓度下降，当达到95％时(π值为75％)，反应停止，产生大量的废酸，严重污染环境。最新的研究表明，采用添加助剂的方法可适当提高产品质量和反应收率。

2、 三氧化硫磺化法

理论上，三氧化硫是最有效的磺化剂，因为只是直接的加成而不用脱除反应生成的水。在适宜的条件下，产品几乎全部是对甲苯磺酸。

以气相三氧化硫磺化剂磺化甲苯，宜选择降膜吸收反应器，采用1％的有机酸(如加入醋酸可抑制砜的产生)作为定位剂，温度控制在17℃-2O℃之间，SO3气体浓度6％一9％，反应得到的对甲苯磺酸纯度高。

用三氧化硫作磺化剂的优点是：反应安全、速度快、三废少、收率高、副产物少、产品纯度高。缺点是：生产工艺复杂，一次性设备投资大，反应设备结构复杂，工艺操作要求高，三氧化硫运输困难，此方法对硫酸生产企业较适用。

3、氯磺酸磺化法

氯磺酸是一种液态磺化剂，用它磺化甲苯时放出氯化氢气体，由于磺化时不生成水，所以不需用较高的温度和分压法除去水，其缺点是氯磺酸价格较高，放出的氯化氢具有较强的腐蚀性。用氯磺酸磺化甲苯的最佳温度是35℃-45℃，且应在2-3小时内，慢慢加入等摩尔的氯磺酸，然后将产物加热到6O℃ ，这时有氯化氢气体放出。采用此方法生产对甲苯磺酸，在生产对甲苯磺酸的同时产生14％-16％的副产品邻甲苯磺酸，收率为90％-95％。

采用氯磺酸磺化制对甲苯磺酸，需严格控制反应条件，尤其是氯磺酸与甲苯的比例，因为氯磺酸过量易产生邻／对甲苯磺酰氯，当氯磺酸与甲苯的摩尔比达到3：1时，甲苯完全转化为邻／对甲苯磺酰氯。

用氯磺酸作磺化剂的优点是：操作简便、产品纯、副产氯化氢可用水吸收制盐酸。缺点是氯磺酸价格高，产品生产成本高，缺乏市场竞争力。

4、对甲苯磺酰氨水解法

为得到高纯度的对甲苯磺酸，可采用先用氯磺酸磺化制对甲苯磺酰氯，然后再水解制对甲苯磺酸。

对甲苯磺酰氯水解过程中必须严格控制水解温度，以防冲料。采用此方法得到的对甲苯磺酸产品纯度很高，但由于生产工艺的原因而明显缺乏市场竞争力，适用高品位、小批量生产。

四、对甲苯磺酸合成方法优劣之比较

生产对甲苯磺酸主要用磺化法，磺化剂可采用硫酸、发烟硫酸、氯磺酸和三氧化硫等。其工业生产各有优劣。

用氯磺酸磺化法操作简便、产品纯、副产氯化氢可用水吸收制盐酸，但是氯磺酸价格高，产品生产成本高，缺乏市场竞争力。

采用对甲苯磺酰氨水解法得到的对甲苯磺酸产品纯度很高，但由于生产工艺的原因而明显缺乏市场竞争力，适用高品位、小批量生产。

相比之下，由于硫酸价格低而具有一定的市场竞争力，且生产工艺简单、设备投资低、易操作等，所以硫酸磺化法适用于小规模生产装置。但此工艺的反应收率低、产品纯度低，反应进行时随着水的生成，硫酸浓度下降，当达到95％时(π值为75％)，反应停止，产生大量的废酸，严重污染环境。

用三氧化硫作磺化剂有很多优点，反应安全、速度快、三废少、收率高、副产物少、产品纯度高。但是生产工艺复杂，一次性设备投资大，反应设备结构复杂，工艺操作要求高，三氧化硫运输困难，此方法对硫酸生产企业较适用。

经过比较和分析可知，前几种磺化剂因含有水分，氧化能力较差，并且反应生成物对邻位比低，副产物多，不易分离，包泽差，气味难闻，腐蚀性强，特别是生产过程要排出大量废酸，因此仅适于小规模装置。与此相反，三氯化硫没有上述缺点，是一种有力的磺化剂。

对甲基苯磺酸钠:

分 子 式: C7H7SO3Na

结 构 式:

分 子 量:194.14(按1957年国际原子量单位标准)

产品标准: 符合Q/320586MTB05-2000标准。

外 观: 白色结晶状.溶于水，一般产品为二水结晶物。

技术要求:

项目名称

指标

活性物 %

78.00

水份 %

14.00

氯化物 %

2.00

PH值(1%液)

7-8

产品用途: 用于化学工业和合成洗涤剂的料浆调理剂。在合成洗衣粉内配入本品后，洗衣粉的各项指标都能达到部标外，还起四大作用:

能降低料浆粘度，提高料浆流动性，使喷粉便捷，能耗降低，从而提高生产能力。

能提高含水洗衣粉的含水率2-4%，降低成本。

能促进洗衣粉中五钠的水合作用，提高洗衣粉的抗结快性能，提高产品质量。

减少喷粉塔尾气细粉的损失量，减少污染，增加污染，增加产量。

可看下面地址：

<a href=" http://www.csyuxin.com/produ-c2.htm" target="_blank">http://www.csyuxin.com/produ-c2.htm</a>

工业上一般加入对甲苯磺酸，因为对甲苯磺酸氧化性弱，参加酸催化反应时不容易氧化某些反应物。对甲苯磺酸是固体，更方便处理。

1. 用于化学工业和合成洗涤剂的浆料调理剂；用作合成洗涤剂的水助溶剂，配入粉状洗涤剂中可增加含水量，同时对流动性、手感、抗结块性等均有良好的效果。在化肥生产中也用作结晶添加剂。

2. 在液体洗涤剂中,主要用作增溶剂,加入对甲苯磺酸钠后,黏度、浊点都会有所下降。在使用时,应注意原料的含量、无机盐及溶解性。特别对液体洗涤剂,其盐的含量对液体透明度有很大的影响。

3. 用于有机合成工业，在医药上用于合成强力霉素、潘生丁、萘普生及用于生产阿莫西林、头孢羟氨苄中间体。