Sulfirlash jarayonlari

SULFIRLASH JARAYONLARI
Sulfonlanish - bu organik birikmadagi vodorod atomini SO3H atomlari guruhi bilan almashtirish jarayoni. Sulfonlash jarayoni sulfonlangan mahsulotlarni turli sulfonlashtiruvchi moddalar bilan ishlov berish orqali amalga oshiriladi.
Sulfonlash uchun boshlang'ich mahsulotlar asosan aromatik uglevodorodlar, aromatik qatorning aminokislotali va gidroksi hosilalari va boshqalardir. Sulfonlash vositalari sifatida quyidagilar qo'llaniladi:
1) turli konsentratsiyali sulfat kislota, asosan vitriol va monohidrat moyi;
2) erkin SO3 miqdori 0 dan 60% gacha bo'lgan turli konsentratsiyali oleum;
3) xlorsulfon kislotasi (SO3HC1);
4) ayrim metallarning bisulfatlari.
Sanoat sharoitida barcha sanab o'tilgan sulfonlashtiruvchi vositalardan sulfat kislota va oleum ko'pincha ishlatiladi, xlorsulfon kislotasi kamroq tarqalgan va metall bisulfatlar faqat maxsus holatlarda qo'llaniladi.
Sulfonlash jarayonining borishi va yo'nalishi haroratga, jarayonning davomiyligiga, katalizatorlar ta'siriga, shuningdek, sulfonlashtiruvchi moddaning konsentratsiyasiga bog'liq. Sulfonlanish jarayonida harorat muhim rol o'ynaydi. Agar ko'pgina kimyoviy jarayonlar uchun harorat faqat reaktsiya tezligini aniqlasa, sulfonlanish jarayonida haroratning o'zgarishi nafaqat reaktsiya tezligiga, balki hosil bo'lgan mahsulotlarning tabiatiga ham ta'sir qiladi.
Sulfonlashtiruvchi vositaning iste'moli ikkita qiymatdan iborat: ulardan birinchisi stexiometrik nisbatga to'g'ri keladi, ikkinchisi esa sulfonlanish jarayoni uchun maqbul sharoitlarni ta'minlovchi zaruriy ortiqcha miqdorga to'g'ri keladi.
Amalda, ko'p hollarda, sulfonatlangan mahsulotlar ma'lum miqdorda suvni o'z ichiga oladi, sulfonlash paytida uning mavjudligi sulfonlashtiruvchi vositani suyultirishga olib keladi. Shuning uchun, sulfonlashtiruvchi vositaning iste'molini aniqlashda, suvning suyultiruvchi ta'sirini bartaraf etish uchun uning qo'shilishining bir qismini hisobga olish kerak.
1. Sulfonlanish boshida sulfatlashtiruvchi moddada sulfat angidrid SO3 ning miqdori:

bu erda , mos ravishda sulfat angidrid va sulfat kislotaning molekulyar og'irligi, kg/kmol
2. Vitriol moyining nazariy iste'molini (stexiometriya asosida) reaksiya tenglamasi yordamida aniqlash mumkin:
C₁₀H₈+H₂SO₄⟶
3. Sulfonlash uchun vitriol moyining haqiqiy iste'moli, kg sifatida aniqlanadi:

Bu yerda n=l - naftalinga kiradigan sulfoguruhlar soni;
d - sulfonlashtiruvchi vositaning yakuniy konsentratsiyasi, massasi, fraktsiyasi.
Shunday qilib, vitriol moyining haqiqiy iste'moli stoxiometriya talab qilganidan bir necha baravar ko'pdir:
SULFURATORNING ISSIQLIK BALANSI
Oltingugurtning issiqlik balansi odatda quyidagi shaklda taqdim etilishi mumkin, V

bu yerda Q₁ - ishlov beriladigan materiallar bilan apparatga kiradigan issiqlik, Vt; Q₂ - sovutish suvi bilan apparatga kiradigan issiqlik, Vt; Q₃ - jarayonning issiqlik effekti, Vt; Q₄ - reaksiya mahsulotlari tarkibidagi issiqlik, Vt; Q₅ - apparatni isitish uchun ishlatiladigan issiqlik, Vt; Q₆ - qurilma tomonidan atrof-muhitga yo'qotilgan issiqlik, Vt.
Q₃ qiymati sulfonlanish jarayoniga xosdir. Sulfonlanish jarayonining issiqligi reaksiya issiqligidan, SO3 ning ajralib chiqishidan va xom ashyoning erishidan iborat, Vt:

bu yerda Qp - reaksiya issiqligi, Vt;
Q_chiq– SO₃ ning sulfonlashtiruvchi moddadan ajralib chiqish issiqligi, Vt;
Q_erit - sulfonlangan mahsulotlarning erish issiqligi, Vt;
Keling, sulfonlanish reaktsiyasini ushbu shaklda tasavvur qilaylik:

bu yerda qr - reaksiyaning issiqlik effekti, J/mol.
1. Benzolni sulfonlash uchun monogidrat sarfi, kg:

Bu yerda Gc - sulfonlanish jarayoniga berilgan benzolning massasi, kg; n=1 - sulfoguruhlar soni S - monohidratdagi SO3 konsentratsiyasi; d - sarflangan sulfat kislotadagi sulfat angidridning konsentratsiyasi, massasi. ulushlar.
2. Sulfonlanish reaksiyasining issiqligi, J/mol

Mos ravishda benzolsulfon kislotasi, sulfonatlangan mahsulot va oltingugurt dioksidining hosil bo'lish issiqligi

Bu yerda — sulfat angidridni suv bilan aralashtirish issiqligi
—konsentratsiyasi S bo‘lgan sulfat kislota hosil bo‘lganda sulfat angidridni suv bilan aralashtirish issiqligi;
— 50 °C da aralashtirish issiqligi jadvaldan olinadi.
4. Shunday qilib, sulfonlanish jarayonining issiqlik effekti, J