利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法技术

一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，包括磺化反应、结晶反应、离心分离、浓缩、配酸、化酸、中和反应、碱熔反应、消化溶解、沉降分离、制备第二二氧化硫、酸化反应；本发明专利技术中，将第一母液浓缩，并与发烟硫酸混合，再次参加磺化反应，实现废酸的循环利用，通过控制浓缩步骤实现甲苯磺酸同分异构体的转位，第二母液的再次参加反应，能抑制邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸的生产，提高了收率；采用专用二氧化硫装置产生的二氧化硫气体补充酸化过程中的二氧化硫，生成的亚硫酸钠能返回中和工艺使用，从而到达闭路循环，不再排放废水；专用二氧化硫装置中，供风单元中第一供风管、第二供风管、第三供风管的结构设计，能有效防止二氧化硫气体倒流而泄漏。

Preparation of cresol by toluene and fuming sulfuric acid

A method for preparing cresol from toluene and fuming sulfuric acid includes sulfonation reaction, crystallization reaction, centrifugal separation, concentration, acid matching, acid oxidation, neutralization reaction, alkali fusion reaction, digestion and dissolution, sedimentation separation, preparation of second sulfur dioxide and acidification reaction; in the present invention, the first mother liquor is concentrated and mixed with fuming sulfuric acid. By controlling the concentration step, the isomer of toluene sulfonic acid can be transposed, and the second mother liquor can take part in the reaction again, which can restrain the production of o-toluene sulfonic acid and m-toluene sulfonic acid, and improve the yield. Supplementary sulfur dioxide in the acidification process, the generated sodium sulfite can be returned to the neutralization process, so as to achieve closed-circuit circulation, no longer discharge waste water; special sulfur dioxide plant, the wind supply unit in the first air supply pipe, the second air supply pipe, the third air supply pipe structure design, can effectively prevent sulfur dioxide gas backflow and discharge. Leakage.

【技术实现步骤摘要】
利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法
本专利技术涉及甲酚生产
，特别涉及一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法。
技术介绍
甲酚生产第一道工序为磺化反应，为提高甲酚纯度，普遍采用硫酸过量法反应，再经过结晶反应、离心分离，将同分异构体邻位磺酸和间位磺酸通过在硫酸溶液中与对位磺酸的溶解度不同的特点，通过控制硫酸溶液浓度和降温速度、温度，将对甲苯磺酸结晶分离出来，缺点是会产生大量的含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸和硫酸的废酸，对甲苯磺酸收率也有待提高。此外，甲酚生产过程中，酸化工序对甲酚钠经二氧化硫酸化生成对甲酚和亚硫酸钠，正常反应所需的二氧化硫由中和工序提供。在实际运行中二氧化硫不够用，需要补充部分二氧化硫，以保持系统平衡。传统的方法是加入稀硫酸酸化平衡，该方法产生的硫酸钠不能循环利用，污水排放量大。
技术实现思路
有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种能循环利用废酸，提高对甲苯磺酸收率，以及解决酸化过程中硫酸钠不能循环利用，污水排放量大的利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法。一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，包括如下步骤：磺化反应：将甲苯与过量的质量百分比浓度为92.5～93%的硫酸反应，得到含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、对甲苯磺酸和硫酸的混合物；结晶反应：将上述经过“磺化反应”步骤后混合物加入一定量的水，以控制混合物中的硫酸在一定浓度范围内，并控制混合物的降温速度和结晶温度，以使对甲苯磺酸结晶，离心分离：将上述经过“结晶反应”步骤的反应产物通入离心机离心分离，分别获得对甲苯磺酸和含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、硫酸的第一母液；离心机包括滤袋，滤袋包括由滤布构成的外层和由滤网构成的内层组成，滤布上设有透水孔，透水孔由烫孔处理制得；浓缩：将上述第一母液在真空状态下加热蒸发，并控制第一母液的加热温度和加热时间，使第一母液中的部分邻位甲苯磺酸、间位甲苯磺酸转化为对位甲苯磺酸，并控制浓缩后的第一母液中的硫酸的质量百分比浓度为80～85%，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，将冷凝得到的水返回“结晶反应”步骤，将冷凝得到的甲苯返回“磺化反应”步骤；配酸：将经过“浓缩”步骤的第一母液与发烟硫酸通入配酸釜混合，输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，得到硫酸的质量百分比浓度为92.5～93%的第二母液，然后将第二母液返回至“磺化反应”步骤中；化酸：将“离心分离”步骤中得到的对甲苯磺酸加水溶解，形成对甲苯磺酸水溶液；中和反应：将上述对甲苯磺酸的水溶液与第一亚硫酸钠水溶液反应生成对甲苯磺酸钠溶液与第一二氧化硫气体；碱熔反应：将上述对甲苯磺酸钠溶液与熔液态的氢氧化钠在碱熔炉中反应生成甲酚钠、第二亚硫酸钠和水的第一混合物；消化溶解：将上述第一混合物加水溶解，形成第二混合物；沉降分离：将第二混合物采用连续沉降分离设备分离为第二亚硫酸钠、甲酚钠的水溶液；第二二氧化硫制备：将硫磺颗粒通入专用二氧化硫装置中，制备出第二二氧化硫；酸化反应：将甲酚钠的水溶液与“中和反应”步骤中生成的第一二氧化硫、“第二二氧化硫制备”步骤中生成的第二二氧化硫反应生成第一亚硫酸钠与甲酚，并将第一亚硫酸钠返回至“中和反应”步骤中与对甲苯磺酸的水溶液反应；所述专用二氧化硫装置包括焚烧单元、供风单元、供料单元、冷却单元，所述焚烧单元为一个密封的炉体，在炉体沿长度方向依次竖直放置有第一挡板、第二挡板、第三挡板，以将炉体从左至右分割为第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室，所述第一挡板的上端与炉体的顶壁不接触，所述第二挡板的下端与炉体的底壁不接触，所述第三挡板的上端与炉体的顶壁不接触，以使第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，在第一燃烧室内设有燃烧盘，所述燃烧盘悬空设置，燃烧盘的外侧壁与第一燃烧室的内侧壁之间留有间隙，燃烧盘的边缘均布有溢流口，所述供风单元以为焚烧单元提供高压助燃空气，所述供料单元包括料仓、绞轮，所述料仓的出料口与绞轮的进料口连接，所述绞轮的出料口与供风单元连通，以通过绞轮将料仓内的硫磺颗粒输送至供风单元内，所述供风单元的出风口与第一燃烧室内腔连通，以通过高压助燃空气将供风单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室，所述冷却单元包括蛇形盘管，蛇形盘管的一端与第四燃烧室内腔连通，蛇形盘管的另一端为二氧化硫出气口，所述供风单元包括第一供风管、第二供风管、第三供风管，第一供风管的左端与高压鼓风机的出口连接，第一供风管的右端具有一个从左向右的第一收缩段，第二供风管的左端与第一供风管右端连接，所述第二供风管的内径与第一收缩段的右端端部内径相同，第三供风管的左端具有一个从左向右的第二收缩段，第二供风管的右端与第三供风管左端连接，所述第二供风管的内径与第二收缩段的左端端部内径相同，第三供风管的右端与第一燃烧室连通，绞轮出料口与第二供风管的右端内腔连通。本专利技术中，将第一母液在真空状态下浓缩，并与发烟硫酸混合，再次参加磺化反应，实现废酸的循环利用，通过控制浓缩步骤中的加热温度和加热时间，实现甲苯磺酸同分异构体的转位，第二母液的再次参加反应，能抑制邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸的生产，从而提高对甲苯磺酸的含量，提高了收率；采用专用二氧化硫装置产生的二氧化硫气体补充酸化过程中的二氧化硫的不足，来代替传统的稀硫酸酸化工艺，避免了酸化过程中产生硫酸钠废料，也避免了大量污水的产生，采用补充二氧化硫酸化工艺，生成的亚硫酸钠能返回中和工艺使用，从而到达闭路循环，不再排放废水；专用二氧化硫装置中，利用供风单元将供料单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室内，有利于硫磺颗粒充分燃烧，供风单元中第一供风管、第二供风管、第三供风管的结构设计，能有效防止二氧化硫气体倒流而泄漏，第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通形成的“W”形气体通道，以及第一燃烧室设置的包括溢流口的燃烧盘，进一步促进了硫磺的充分燃烧，防止了升华硫生成。附图说明图1为所述利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法的工艺流程图。图2为所述专用二氧化硫装置的主视图。图3为所述专用二氧化硫装置的俯视图。图4为供风单元与供料单元的连接关系示意图。图5为一种具体的填料吸收塔内部结构示意图。图6为亚硫酸钠干燥装置的主视图。图7为亚硫酸钠干燥装置的俯视图。图8为亚硫酸钠干燥装置的左视图。图9为所述连续沉降分离设备结构示意图。图中：专用二氧化硫装置10、焚烧单元11、炉体111、第一挡板112、第二挡板113、第三挡板114、燃烧盘115、溢流口1151、供风单元12、第一供风管121、第一收缩段1211、第二供风管122、第三供风管123、第二收缩段1231、供料单元13、料仓131、绞轮132、冷却单元14、蛇形盘管141、填料吸收塔20、塔体21、气相入口211、液相入口212、液相出口213，气相出口214、液体分布器22、填料压紧装置23、第一填料24、第一支撑板25、液体再分布器26、第二填料27、第二支撑板28、亚硫酸钠干燥装置30、内筒体31、锥形出料仓311、螺旋导向片312、外筒体32、螺旋导风片321、连续沉降分离设备40、第一沉降器41、第一沉降本体411、第一固相出口4111、第一液相出口4112、第一下降管412、第二沉降器42、第二沉降本体421、第二固相出口4211，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，其特征在于，包括如下步骤：磺化反应：将甲苯与过量的质量百分比浓度为92.5～93%的硫酸反应，得到含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、对甲苯磺酸和硫酸的混合物；结晶反应：将上述经过“磺化反应”步骤后混合物加入一定量的水，以控制混合物中的硫酸在一定浓度范围内，并控制混合物的降温速度和结晶温度，以使对甲苯磺酸结晶，离心分离：将上述经过“结晶反应”步骤的反应产物通入离心机离心分离，分别获得对甲苯磺酸和含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、硫酸的第一母液；离心机包括滤袋，滤袋包括由滤布构成的外层和由滤网构成的内层组成，滤布上设有透水孔，透水孔由烫孔处理制得；浓缩：将上述第一母液在真空状态下加热蒸发，并控制第一母液的加热温度和加热时间，使第一母液中的部分邻位甲苯磺酸、间位甲苯磺酸转化为对位甲苯磺酸，并控制浓缩后的第一母液中的硫酸的质量百分比浓度为80～85%，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，将冷凝得到的水返回“结晶反应”步骤，将冷凝得到的甲苯返回“磺化反应”步骤；配酸：将经过“浓缩”步骤的第一母液与发烟硫酸通入配酸釜混合，输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，得到硫酸的质量百分比浓度为92.5～93%的第二母液，然后将第二母液返回至“磺化反应”步骤中；化酸：将“离心分离”步骤中得到的对甲苯磺酸加水溶解，形成对甲苯磺酸水溶液；中和反应：将上述对甲苯磺酸的水溶液与第一亚硫酸钠水溶液反应生成对甲苯磺酸钠溶液与第一二氧化硫气体；碱熔反应：将上述对甲苯磺酸钠溶液与熔液态的氢氧化钠在碱熔炉中反应生成甲酚钠、第二亚硫酸钠和水的第一混合物；消化溶解：将上述第一混合物加水溶解，形成第二混合物；沉降分离：将第二混合物采用连续沉降分离设备分离为第二亚硫酸钠、甲酚钠的水溶液；第二二氧化硫制备：将硫磺颗粒通入专用二氧化硫装置中，制备出第二二氧化硫；酸化反应：将甲酚钠的水溶液与“中和反应”步骤中生成的第一二氧化硫、“第二二氧化硫制备”步骤中生成的第二二氧化硫反应生成第一亚硫酸钠与甲酚，并将第一亚硫酸钠返回至“中和反应”步骤中与对甲苯磺酸的水溶液反应；所述专用二氧化硫装置包括焚烧单元、供风单元、供料单元、冷却单元，所述焚烧单元为一个密封的炉体，在炉体沿长度方向依次竖直放置有第一挡板、第二挡板、第三挡板，以将炉体从左至右分割为第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室，所述第一挡板的上端与炉体的顶壁不接触，所述第二挡板的下端与炉体的底壁不接触，所述第三挡板的上端与炉体的顶壁不接触，以使第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，在第一燃烧室内设有燃烧盘，所述燃烧盘悬空设置，燃烧盘的外侧壁与第一燃烧室的内侧壁之间留有间隙，燃烧盘的边缘均布有溢流口，所述供风单元以为焚烧单元提供高压助燃空气，所述供料单元包括料仓、绞轮，所述料仓的出料口与绞轮的进料口连接，所述绞轮的出料口与供风单元连通，以通过绞轮将料仓内的硫磺颗粒输送至供风单元内，所述供风单元的出风口与第一燃烧室内腔连通，以通过高压助燃空气将供风单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室，所述冷却单元包括蛇形盘管，蛇形盘管的一端与第四燃烧室内腔连通，蛇形盘管的另一端为二氧化硫出气口，所述供风单元包括第一供风管、第二供风管、第三供风管，第一供风管的左端与高压鼓风机的出口连接，第一供风管的右端具有一个从左向右的第一收缩段，第二供风管的左端与第一供风管右端连接，所述第二供风管的内径与第一收缩段的右端端部内径相同，第三供风管的左端具有一个从左向右的第二收缩段，第二供风管的右端与第三供风管左端连接，所述第二供风管的内径与第二收缩段的左端端部内径相同，第三供风管的右端与第一燃烧室连通，绞轮出料口与第二供风管的右端内腔连通。...

【技术特征摘要】
1.一种利用甲苯和发烟硫酸制备甲酚的方法，其特征在于，包括如下步骤：磺化反应：将甲苯与过量的质量百分比浓度为92.5～93%的硫酸反应，得到含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、对甲苯磺酸和硫酸的混合物；结晶反应：将上述经过“磺化反应”步骤后混合物加入一定量的水，以控制混合物中的硫酸在一定浓度范围内，并控制混合物的降温速度和结晶温度，以使对甲苯磺酸结晶，离心分离：将上述经过“结晶反应”步骤的反应产物通入离心机离心分离，分别获得对甲苯磺酸和含有邻甲苯磺酸、间甲苯磺酸、硫酸的第一母液；离心机包括滤袋，滤袋包括由滤布构成的外层和由滤网构成的内层组成，滤布上设有透水孔，透水孔由烫孔处理制得；浓缩：将上述第一母液在真空状态下加热蒸发，并控制第一母液的加热温度和加热时间，使第一母液中的部分邻位甲苯磺酸、间位甲苯磺酸转化为对位甲苯磺酸，并控制浓缩后的第一母液中的硫酸的质量百分比浓度为80～85%，将浓缩过程中的蒸发物冷凝，得到水和甲苯，将冷凝得到的水返回“结晶反应”步骤，将冷凝得到的甲苯返回“磺化反应”步骤；配酸：将经过“浓缩”步骤的第一母液与发烟硫酸通入配酸釜混合，输送发烟硫酸的管道入口端部浸没于配酸釜内液面以下，得到硫酸的质量百分比浓度为92.5～93%的第二母液，然后将第二母液返回至“磺化反应”步骤中；化酸：将“离心分离”步骤中得到的对甲苯磺酸加水溶解，形成对甲苯磺酸水溶液；中和反应：将上述对甲苯磺酸的水溶液与第一亚硫酸钠水溶液反应生成对甲苯磺酸钠溶液与第一二氧化硫气体；碱熔反应：将上述对甲苯磺酸钠溶液与熔液态的氢氧化钠在碱熔炉中反应生成甲酚钠、第二亚硫酸钠和水的第一混合物；消化溶解：将上述第一混合物加水溶解，形成第二混合物；沉降分离：将第二混合物采用连续沉降分离设备分离为第二亚硫酸钠、甲酚钠的水溶液；第二二氧化硫制备：将硫磺颗粒通入专用二氧化硫装置中，制备出第二二氧化硫；酸化反应：将甲酚钠的水溶液与“中和反应”步骤中生成的第一二氧化硫、“第二二氧化硫制备”步骤中生成的第二二氧化硫反应生成第一亚硫酸钠与甲酚，并将第一亚硫酸钠返回至“中和反应”步骤中与对甲苯磺酸的水溶液反应；所述专用二氧化硫装置包括焚烧单元、供风单元、供料单元、冷却单元，所述焚烧单元为一个密封的炉体，在炉体沿长度方向依次竖直放置有第一挡板、第二挡板、第三挡板，以将炉体从左至右分割为第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室，所述第一挡板的上端与炉体的顶壁不接触，所述第二挡板的下端与炉体的底壁不接触，所述第三挡板的上端与炉体的顶壁不接触，以使第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、第四燃烧室连通成为一个倒立的“W”形气体通道，在第一燃烧室内设有燃烧盘，所述燃烧盘悬空设置，燃烧盘的外侧壁与第一燃烧室的内侧壁之间留有间隙，燃烧盘的边缘均布有溢流口，所述供风单元以为焚烧单元提供高压助燃空气，所述供料单元包括料仓、绞轮，所述料仓的出料口与绞轮的进料口连接，所述绞轮的出料口与供风单元连通，以通过绞轮将料仓内的硫磺颗粒输送至供风单元内，所述供风单元的出风口与第一燃烧室内腔连通，以通过高压助燃空气将供风单元内的硫磺颗粒输送至第一燃烧室，所述冷却单元包括蛇形盘管，蛇形盘管的一端与第四燃烧室内腔连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨新民，侯成亮，杨国华，
申请(专利权)人：宁夏金海新科化工有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64