介绍
硫酸甲酯钠是生产维生素B1、医药中间体半缩醛和杀菌剂霜脲氰等的主要副产物,目前无经济有效的处置方法,保守估计国内存量超100 kt。它可用来生产硝基甲烷、对甲砜甲苯、二甲基硫醚和S-甲基异硫脲等,但由于三废治理和产品质量等方面存在问题,均未进行产业化实施。

硫酸甲酯钠
下游产品苯甲醚
苯甲醚亦称茴香醚,是一种重要的有机合成中间体,可用于合成农药、染料和香料,可配制许多花香型香精,特别是栀子、紫丁香、葵花型香精,也可用作油脂和啤酒的抗氧化剂、塑料稳定剂、合成乙烯聚合物紫外稳定剂,更是一种优良的溶剂。苯酚钠与氯甲烷、溴苯与甲醇、甲醇与苯酚在强酸催化体系或沸石催化剂下均可合成苯甲醚。而目前工业上常通过硫酸二甲酯和苯酚合成苯甲醚。硫酸二甲酯为剧毒品,使用不慎会对人体和环境造成极大危害。Fu等以碱金属离子交换的八面沸石为催化剂、宋锡瑾等采用NaX型分子筛为催化剂、陈冰等[4-5]以1%(w)的硝酸锶和Si O2负载KF固定床为催化剂,以碳酸二甲酯为甲基化试剂合成苯甲醚。虽在研究方面取得不错进展,但苯甲醚附加值低,而碳酸二甲酯价格比硫酸二甲酯高几倍,使大规模推广应用具有很大的阻力。以苯酚和硫酸甲酯钠废渣为原料,在氢氧化钠条件下,以水为溶剂,常压下进行连续蒸馏回流反应合成苯甲醚,并且经济有效地回收副产品硫酸钠。考察了反应温度、原料摩尔比、回流时间、氢氧化钠含量、回流方式等反应条件对苯酚转化率和苯甲醚收率的影响。
用于苯甲醚的合成
将48 g氢氧化钠溶于190 mL水(或循环母液Ⅰ)中。将制得的20%(w)氢氧化钠溶液加入2 L不锈钢反应釜中,再加入94 g苯酚(加热溶解)制成苯酚钠溶液,苯酚和氢氧化钠的摩尔比为1.0∶1.2。向上述苯酚钠溶液中加入198 g含量为88%(w)的硫酸甲酯钠,苯酚钠和硫酸甲酯钠的摩尔比为1.0∶1.3,搅拌均匀后升温至回流((105±5)℃),连续蒸馏回流反应6 h,将得到的苯甲醚返回反应体系,待温度降至40℃时滴加硫酸调节pH至5,保温静止分层,得到上层苯甲醚和下层无机相。上层苯甲醚用20%(w)氢氧化钠溶液洗涤两次,粗品用无水硫酸钠干燥,蒸馏后得到103 g苯甲醚。下层无机相过滤除去不溶性杂质,按照甲醇与无机相的体积比为1∶1加入甲醇,进行析晶,控制搅拌转速为50~100 r/min,离心分离出硫酸钠晶体,用适量甲醇淋洗,通过气流烘干后得176 g无水硫酸钠。析晶母液Ⅰ常压蒸馏回收甲醇,蒸馏回收甲醇后的循环母液Ⅰ返回用以配制氢氧化钠溶液[1]。
环境与经济效益
1)以硫酸甲酯钠为原料,在碱性条件下,以水为溶剂,合成苯甲醚。在氢氧化钠含量20%(w),苯酚、氢氧化钠、甲基硫酸钠的摩尔比为1.0∶1.2∶1.3、反应温度(105±5)℃的条件下,采用连续蒸馏回流方式回流反应6 h,苯酚转化率为98.98%,苯甲醚收率95.54%。2)反应后的无机相加入50%(φ)的甲醇进行析晶,得到无水硫酸钠产品,硫酸钠的析晶率达94.06%,硫酸钠含量为99.80%(w)。该方法解决其带来的环境与经济问题,又能降低苯甲醚合成成本,突破传统方法依赖剧毒品或昂贵原料的局限,还实现了资源综合利用,符合绿色化学理念,具有显著的环境、经济和社会效益。
参考文献
[1]王国平,徐旭辉,马建明,等.利用副产甲基硫酸钠合成苯甲醚的方法[J].石油化工,2016,45(11):1337-1340.