Основные способы выделения сульфокислот

Сульфокислоты обычно хорошо растворяются в сульфомассе, поэтому их чаще всего выделяют в виде солей после нейтрализации реакционной массы.

В качестве нейтрализующих агентовобычно применяют соду, сульфит натрия, мел, известь и щелочь.

Химизм процесса нейтрализации сульфомассы:

2ArSO₃H + Na₂CO₃ (Na₂SO₃) ® 2ArSO₃Na + CO₂ (SO₂)­ + H₂O

H₂SO₄ + Na₂CO₃ (Na₂SO₃) ® Na₂SO₄ + CO₂ (SO₂)­ + H₂O

2ArSO₃H + Ca(OH)₂ (CaCO₃) ® (ArSO₃)₂Ca + CO₂­ + (2)H₂O

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ (CaCO₃) ® CaSO₄¯ + (CO₂)­ + (2)H₂O

Образующиеся в результате нейтрализации реакционной массы соли могут находиться в одной фазе (в растворе или в осадке). Это сильно затрудняет их разделение и очистку сульфокислот, поэтому при выборе нейтрализующего агента следует учитывать стоимость этих процессов и сложность утилизации отходов производства.

Особенно трудно разделить натриевые соли серной кислоты и сульфокислот. С этой целью используются многочисленные переосаждения солей, длительные упаривания и фильтрации растворов, что связано с энергетическими и временными затратами, с коррозией оборудования.

Общим недостаткомнейтрализации кислот солями сернистой и угольной кислот является выделение газов. При нарушении технологии и образовании большого количества газов возможен выброс реакционной массы.

Нейтрализация сульфитомвыгодна только в производствах, где комбинируются процессы сульфирования и щелочного плавления продуктов сульфирования. В этом случае сульфит является отходом щелочного плавления аренсульфонатов, а образующийся при нейтрализации сульфомассы диоксид серы может быть использован для нейтрализации щелочного плава:

ArSO₃Na + 2NaOH = ArONa + Na₂SO₃ + H₂O

2ArSO₃H + Na₂SO₃ = 2ArSO₃Na + SO₂↑ + H₂O

2NaOH + SO₂ = Na₂SO₃ + H₂O

Для нейтрализации сульфомассы ее рассчитанное количество постепенно, при работающей мешалке, загружают в предварительно нагретый до 90—95 °С раствор сульфита. (Необходимо строго соблюдать режим загрузки, чтобы исключить выброс реакционной массы!) После этого содержимое нейтрализатора кипятят до полного удаления сернистого газа. При организации процесса особое внимание уделяется герметичности оборудования, организации улавливания диоксида серы (сернистого газа), а также защите окружающей среды от вредного воздействия SO₂.

Технология нейтрализации карбонатом натриябезопаснее, требует более простого аппаратурного оформления, но дороже по сырьевым затратам.

Мел и известьявляются относительно дешевым сырьем. Кроме того, кальциевые соли сульфокислот в противоположность сульфату кальция, как правило, растворимы в воде, что позволяет на стадии нейтрализации избавиться от неорганических солей.

При нейтрализации сульфомассы известью не образуется углекислый газ, что существенно облегчает ведение процесса на данной стадии, но мел является более дешевым сырьем, и при его использовании образуется более легко фильтрующейся гипс (СаSO₄^.2Н₂О). Раствор, полученный после фильтрации и промывки гипса, упаривают и осаждают аренсульфонат кальция.

Перевод кальциевой соли в натриевую осуществляют по схеме:

(RSO₃)₂Сa + Na₂CO₃ = 2RSO₃Na + СаСО₃↓ (!)

Из солей свободные сульфокислоты могут быть выделены с помощью ионообменных смол, либо хлороводорода.

Таким образом, стадия выделения продукта сульфирования часто оказывается технологически более сложной и дорогой, чем стадия сульфирования (спокойная, хорошо управляемая реакция, коррозия оборудования незначительная).

Большие трудности вызывает утилизация отходов производства, так как для использования CaSO₄, Na₂SO₄, Na₂SO₃ нужна их предварительная очистка.