本发明涉及化学合成技术领域,具体涉及一种2,2'-二硫代二苯并噻唑的制备方法。
背景技术:
促进剂DM,学名2,2'-二硫代二苯并噻唑,分子式、分子量C14H8N2S4,332.46,结构式为:
晶体,比重1.5,熔点180℃,室温下微溶于苯二氯甲烷、丙酮、乙醚等,不溶于水、醋酸乙酯、汽油及碱;主要用于天然胶、合成胶、再生胶的通用型的促进剂,用途与M(2-硫醇基苯并噻唑)相似,用于制造轮胎、胶管、胶鞋、胶布、胶带及一般工业胶制品。
工业上一般采用M(2-硫醇基苯并噻唑)来生产2,2'-二硫代二苯并噻,生产方式也多种多样,用氯气氧化制备2,2′-二硫代二苯并噻唑的工艺方法,该反应通过两种途径实现:(1)氯气直接通过碱溶母液而转化为次氯酸钠,次氯酸钠再与2-硫醇基苯并噻唑悬浮液反应生成2,2′-二硫代二苯并噻唑;(2)将2-硫醇基苯并噻唑与氢氧化钠混合生成2-硫醇基苯并噻唑的钠盐,再向反应器中通入含氯气不超过5%的空气混合物,通过鼓泡器与2-硫醇基苯并噻唑的钠盐反应生成2,2′-二硫代二苯并噻唑。这种途径因为是气液反应,需要尽可能增大气液相接触面积,使氯气的吸收和氧化反应迅速完成。氯气氧化制备2,2′-二硫代二苯并噻唑的工艺中氯气毒性大,与空气混合遇明火易发生爆炸,生产不安全,生产的危险系数较高,并且设备复杂,同时使用的2-硫醇基苯并噻唑为精制后的2-硫醇基苯并噻唑纯品,生产成本相应提高。
技术实现要素:
本发明意在提供一种利用酸碱变换法产生的粗品2-硫醇基苯并噻唑生产2,2'-二硫代二苯并噻唑的制备方法,以解决现有技术生产2,2'-二硫代二苯并噻唑反应使用氯气对环境污染大,生产不安全,且只能使用精制2-硫醇基苯并噻唑作为原料的问题。
本方案中的2,2'-二硫代二苯并噻唑的制备方法,化学反应方程式为:
,
其中,M为2-硫醇基苯并噻唑,DM为2,2'-二硫代二苯并噻唑;
包括以下步骤制备:
步骤一、备料:将高压法合成后再经酸碱变换法的粗品M和筛分后的头子M混合备用;
步骤二、加料:向氧化罐内加水,搅拌下加入混合后的M、1/3M量的亚硝酸钠和2%M量的醋酸钠,加热升温,开启排气阀排出氮废气;
步骤三、氧化:开空压,将空气鼓入5%稀硫酸计量槽内,使产生气泡的稀硫酸从底部进入氧化料液层中,在60℃下氧化3~4h;
步骤四、反应后:待大量白色物料上浮,罐底料液为清液,停鼓风,停加热,停废气排放;
步骤五、放料及处理:下层料液放回收料车,滤液去废水池,滤渣回收;上层料液放入DM料车,热水滤洗至中性,离心机甩干,100℃气流干燥后得到2,2'-二硫代二苯并噻唑。
其中,头子M为酸碱变换法生产的2-硫醇基苯并噻唑,将反应完经变化中和后的2-硫醇基苯并噻唑溶液放至离心机滤洗甩干,经100℃气流干燥等处理为成品2-硫醇基苯并噻唑,再粉碎筛分,颗粒大(粒径在6mm以上)的为头子M。
本发明的工作原理及有益效果:本发明使用高压法合成后再经酸碱变换法的粗品M和筛分后的头子M混合,一般情况下粗品M中含有大量的橡胶以及其他副产物,且纯度不足,会抑制朝着DM的反应方向进行,因此必须通过精制后再进行合成DM,这样做不仅成本会升高,同时也会增加整体工艺的时间和加工难度,但是本发明的制备方法是通过将工艺优化,将粗品M和筛分后的头子M混合后,有效增加M的纯度,再通过控制反应条件和反应物,搅拌的情况下加入亚硝酸钠,通过醋酸钠调节环境至碱性,同时通过鼓泡的方式将稀硫酸鼓入到氧化罐内,发生氧化反应,鼓泡使稀硫酸形成气泡状,再与液状的氧化罐内的M物质反应,气液接触使反应加剧,迅速反应生成白色片状的DM,此时,DM的收率能达到85%以上,同时树脂类物质沉降在罐底,固液分离,洗滤固体,再用离心机甩干,烘干后得到纯净的DM;罐底清液过滤,滤渣回收,滤渣主要为树脂。本发明的方法,不仅能通过减少工艺一步法得到收率较高的DM,同时也能有效分离混合M中的树脂,起到一举多得的目的。
进一步,所述粗品M和筛分后的头子M的比例为3:1~1:1之间,头子M中杂质含量较少,而粗品M的杂质较多,通过设置二者之间的比例,在合理利用原料的基础上,配合原料的比例,利用较多不纯的M来生产出DM,同时确保其反应的收率。
进一步,所述步骤三中,所述步骤三中,空气的鼓入速度为35~50l/s。空气的鼓入速度对反应中稀硫酸进入氧化罐的速度有影响,进而会影响到反应的速度,鼓入速度过快,高于50l/s,则反应中稀硫酸局部的量过大,而M局部量过少,降低反应速率,反之,鼓入速度过慢,低于35l/s,反应中稀硫酸局部的量过小,而M局部量过大,也会降低其反应速率,因此当空气的鼓入速度为35~50l/s的时候最适宜。
附图说明
图1为本发明2,2'-二硫代二苯并噻唑的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
2,2'-二硫代二苯并噻唑的制备方法,
消耗定额:(kg/t)
促进剂M(2-硫醇基苯并噻唑):1070(折98%)
硫酸: 100(折98%)
亚硝酸钠: 150(折90%)
醋酸钠: 20
反应方程式如下:
实施例1、制备如图1所示,具体步骤如下:
步骤一、备料:将高压法合成后再经酸碱变换法的粗品M和筛分后的头子M按照3:1的比例混合备用,M 为3210kg(折98%);
步骤二、加料:向氧化罐内加水,搅拌下加入混合后的M、450kg(折90%)的亚硝酸钠和60kg的M量的醋酸钠,加热升温,开启排气阀排出氮废气;
步骤三、氧化:开空压,空气的鼓入速度为35l/s,将空气鼓入5%稀硫酸计量槽内,硫酸按照98的折换率为300kg,使产生气泡的稀硫酸从底部进入氧化料液层中,在60℃下氧化3h;
步骤四、反应后:待大量白色物料上浮,罐底料液为清液,停鼓风,停加热,停废气排放;
步骤五、放料及处理:下层料液放回收料车,滤液去废水池,滤渣回收;上层料液放入DM料车,热水滤洗至中性,离心机甩干,100℃气流干燥后得到2,2'-二硫代二苯并噻唑。
实施例2、制备步骤如下:
步骤一、备料:将高压法合成后再经酸碱变换法的粗品M和筛分后的头子M按照2:1的比例混合备用,M为3210kg(折98%);
步骤二、加料:向氧化罐内加水,搅拌下加入混合后的M、450kg(折90%)的亚硝酸钠和60kg的M量的醋酸钠,加热升温,开启排气阀排出氮废气;
步骤三、氧化:开空压,空气的鼓入速度为40l/s,将空气鼓入5%稀硫酸计量槽内,硫酸按照98的折换率为300kg,使产生气泡的稀硫酸从底部进入氧化料液层中,在60℃下氧化3h;
步骤四、反应后:待大量白色物料上浮,罐底料液为清液,停鼓风,停加热,停废气排放;
步骤五、放料及处理:下层料液放回收料车,滤液去废水池,滤渣回收;上层料液放入DM料车,热水滤洗至中性,离心机甩干,100℃气流干燥后得到2,2'-二硫代二苯并噻唑。
实施例3、制备步骤如下:
步骤一、备料:将高压法合成后再经酸碱变换法的粗品M和筛分后的头子M按照1:1的比例混合备用,M为4280kg(折98%);
步骤二、加料:向氧化罐内加水,搅拌下加入混合后的M、600kg(折90%)的亚硝酸钠和80kg的M量的醋酸钠,加热升温,开启排气阀排出氮废气;
步骤三、氧化:开空压,空气的鼓入速度为55l/s,将空气鼓入5%稀硫酸计量槽内,硫酸按照98的折换率为400kg,使产生气泡的稀硫酸从底部进入氧化料液层中,在60℃下氧化4h;
步骤四、反应后:待大量白色物料上浮,罐底料液为清液,停鼓风,停加热,停废气排放;
步骤五、放料及处理:下层料液放回收料车,滤液去废水池,滤渣回收;上层料液放入DM料车,热水滤洗至中性,离心机甩干,100℃气流干燥后得到2,2'-二硫代二苯并噻唑。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。