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(简答题)

甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为 已知反应在间歇釜(磺化釜)中进行,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。为保持较高的反应速度,可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时,应采取措施将磺化生成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较,确定适宜的脱水工艺流程。

正确答案

常温下,甲苯与水不互溶,但甲苯与水能形成共沸混合物,共沸点为84.1oC。因此,可在釜内加入过量50~100%的甲苯,利用甲苯与水的共沸特性,将反应生成的水及时移出磺化釜,经冷却后再将水分出。为保证釜内的甲苯量,分水后的甲苯应及时返回磺化釜。可见,磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲苯能否及时返回磺化釜可作为方案比较的评判标准。
方案I:间歇脱水方案
该方案采用一台间歇式脱水器,水与甲苯的共沸混合物经冷凝后进入间歇式脱水器,在脱水器中分层后,水层(下层)由工作人员定期打开脱水器的出口阀而排走。该方案虽可将磺化生成的水及时移出磺化釜,但脱水后的甲苯不能及时返回磺化釜,故难以保证釜内的甲苯量。当釜内的甲苯量不足时,还需向釜内补充甲苯。显然,该方案不太合理。
方案II:连续脱水方案
该方案采用一台连续式脱水器,水与甲苯的共沸混合物经冷凝后进入连续式脱水器,在脱水器中分层后,甲苯层经上部回流管连续返回磺化釜,水层由下部出水管连续排出脱水器。显然,该方案既能将磺化生成的水及时移出磺化釜,又能使脱水后的甲苯及时返回磺化釜,故反应过程中无需向釜内补充甲苯。此外,使用连续式脱水器还可降低工作人员的劳动强度。

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