3.2 过氧化物氧化法
(1)在二甲基亚砜的稀溶液中 , 用35-55%(重)的过氧化氢氧化二甲硫醚可以生产二甲基亚砜 。反应温度为30-40℃ , 二甲硫醚与过氧化氢的摩尔比为 1.05-1.25 , 反应在多级串联槽式反应器中进行 。用萃取法除去粗二甲基亚砜中的二甲硫醚 , 最后用真空蒸馏或共沸蒸馏(共沸物为苯)脱水 , 得纯度较高的二甲基亚砜 。
(2)以丙酮作为缓冲介质 , 使二甲硫醚与过氧化氢反应 。不需中和 , 直接蒸馏即可得到高纯度成品 , 丙酮可循环使用 。用该法可实现连续化生产 。
除过氧化氢外 , 还可用烷基过氧化物、芳烷基过氧化物、环烷基过氧化物作氧化剂 。
该法由于氧化剂价格高 , 用量大 , 因而产品成本高 , 不宜大规模工业生产 。
3.3 臭氧氧化法
臭氧与二甲硫醚反应生成二甲基亚砜的反应式为
(CH3)2S+O3→(CH3)2SO+O2
先使氧气和空气臭氧化 , 然后用臭氧作氧化剂 , 在爆炸上限外 , 在30-40℃下使二甲硫醚氧化为二甲基亚砜和二甲基砜 , 二甲基硫醚的转化率为26-28% , 二甲基亚砜的产率为90% 。
臭氧作氧化剂价格便宜 , 产品精制也比较简单 , 但由于二甲硫醚转化率低 , 大量的二甲硫醚需要循环 。
3.4 阳极氧化法
在常规或无隔膜的电解槽中 , 二甲硫醚发生阳极氧化获得二甲基亚砜
(CH3)2S+H2O-2e→(CH3)2SO+2H+
所用溶剂为二甲基亚砜 , 电解质为碱金属和碱土金属的卤化物、硫酸盐、硝酸盐和磺酸盐等 。阳极是石墨或铂 , 阴极是铂或不锈钢 。该法二甲硫醚可全部转化为二甲基亚砜 。反应完后可用萃取、精馏或结晶等方法分离二甲基亚砜 。
此法具有经济、易行、安全和容易分离等优点 。
3.5 固体催化剂催化氧化法
在100-200℃内 , 用V2O5或Cr2O3作催化剂 , 用氧气使二甲硫醚发生选择性气相氧化 , 主要生成二甲基亚砜 , 副产二甲基砜 。除V2O5或Cr2O3外 , Cu(VO3)2也可用作催化剂 。
3.6 二氧化氮氧化法
二氧化氮氧化剂连续氧化二甲硫醚生产二甲基亚砜是工业上最常用的生产方法 , 反应式为:
(CH3)2S+NO2→(CH3)2SO+NO
生成的一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮 , 再次使用 。二氧化氮相当于扮演了催化剂的角色 。
NO+1/2O2→NO2+123.4kJ
氧化反应可在液相进行 , 也可在气相进行 。在气相进行时 , 要求严格地控制以免爆炸 。现在 , 工业生产装置多采用液相氧化法 。
工艺流程有并流和逆流两种 , 其中又有单氧化塔和多氧化塔流程之分及部分循环二甲基亚砜和不循环二甲基亚砜流程之分 。
并流塔式液相氧化流程以日本东洋人造丝公司的改良流程较为先进 , 该改良流程的优点是减少了NO2催化剂的用量 , 提高转化率 。改进前NO2用量为原料4.95%(mol) , 转化率92%;改进后NO2用量降为3.07%(mol) , 转化率达96% 。
逆流塔式液相氧化流程也是工业上常用的一种流程 , 这种流程较为安全 , 二甲基亚砜收率较高 , 催化剂也能得到充分利用 。
在某些多塔流程中 , 多达四个反应器 。第一反应器为主反应器 , 在此大部分二甲硫醚被NO2氧化为二甲基亚砜 , 未反应的二甲硫醚用N2吹出进入第二反应器 , 在此反应器通入过量的NO2使二甲硫醚全部转化为二甲基亚砜 , 第三反应器为NO2再生反应器 , 第四反应器为吸收式反应器 , NO2被二甲基亚砜吸收循环使用 。该流程氧化和再生在不同的反应器中进行 , 操作比较安全 , 大部分的NO2被回收循环使用 , 因此NO2催化剂消耗量少 , 排放废气中氮氧化物含量低 (0.3%) , 有利于环境保护 。但这种工艺投资大 , 生产控制也比较麻烦 。因此 , 目前工业生产上多采用单塔流程 , 二甲硫醚的氧化反应和NO2的再生反应在同一反应塔中完成 。为了减少NO2的用量及其对环境的影响 , 在反应塔的顶部可设置一个洗涤器 , 循环部分二甲基亚砜吸收排出的NO2重新使用 , 但这相应地便要降低反应塔的生产能力 , 增加投资和操作费用 。由于不设洗涤器排放的废气也能达到国家三废排放标准 , 国内目前采用的主要是不设洗涤器的逆流单塔液相氧化工艺 。
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