[发明专利]磺化分散剂的制备方法

说明书

本发明涉及磺化分散剂的制备方法、用该方法得到的分散剂以及这些分散剂作为于水介质中的固体分散系的流化剂和稳定剂的用途。

本领域中已知的磺化分散剂由磺化烷基芳烃或萘磺酸盐与甲醛的缩合产物组成。这些磺化分散剂能提高于水介质中的固体分散系的固体含量和/或降低其粘度。

根据欧洲专利公开No.172，543所述，磺化分散剂是通过将作为石脑油或瓦斯油的热裂解副产物得到的富含稠合多环芳烃的烃类混合物磺化来制备的。具体地说，该磺化过程于低温下进行，以三氧化硫作为磺化剂，并且于非活性溶剂如氯代烃中进行。该欧洲专利申请中的低温操作的主要缺点是磺化反应产率低。

根据英国专利No.2，159，536所述，磺化分散剂是通过使三氧化硫与石油炼厂产焦油或焦油馏分反应制备的。具体地说，该过程在非活性溶剂如氯代烃的存在下于高温下进行，以使焦油同时磺化和氧化。

该英国专利中的高温操作的主要缺点是在磺化反应条件下，所用溶剂并非完全惰性，因此会生成一定量的有害副产物，该有害副产物会污染最终产物。另外，很难从反应混合物中完全分离所用溶剂，而且分离出的溶剂在循环前还需提纯，这就使整个过程复杂化，也不经济。

现已发现，可以液态二氧化硫作为反应溶剂，使多环芳烃被三氧化硫磺化。这种磺化反应可得到高产率的有用反应产物，即使在低温下操作也是如此。还发现用这种方法得到的磺酸盐不含或基本不含有害的杂质，并且在固体水分散系中具有优良的流化和稳定特性。

因此，本发明提供一种通过磺化焦油并用碱中和得到的磺化产物制备磺化分散剂的方法，该方法的特征在于：

-使液态或气态三氧化硫与焦油在液态二氧化硫中的溶液于0-120℃温度下相接触（三氧化硫与焦油的重量比为0.8∶1-1.5∶1，二氧化硫与三氧化硫的重量比为0.5∶1-10∶1），直至三氧化硫完全或基本完全转化，

-通过蒸发从磺化焦油中除去二氧化硫，

-用碱金属或碱土金属氢氧化物或氢氧化铵的水溶液中和磺化焦油，和

-最好以水溶液的形式收集中和后的磺化分散剂

用本发明方法磺化的焦油为矿物煤焦油，如在炼焦炉中高温煤蒸馏得到的煤焦油，或上述焦油的馏分。术语“焦油”还包括蒸汽裂解得到的燃料油，即在石化乙烯生产过程中高温蒸汽裂解石脑油或瓦斯油的残余产物，以及其它轻质烃。这些焦油由含有至少80%芳烃，特别是烷基化稠合双环和稠合三环芳烃的烃类混合物组成。此外，约80%的这些焦油在10mmHg压力下于70-90℃至270-290℃温度下蒸馏馏出。

根据本发明的方法，将焦油溶于液态二氧化硫中，然后使得到的溶液与液态或气态三氧化硫相接触。该反应于0-120℃温度下，在能保证反应混合物呈液态的压力下（一般为1.5-45巴），在三氧化硫与焦油的重量比为0.8∶1-1.5∶1及反应物持续搅拌条件下进行。不宜在高于120℃的温度下操作，因为这样得到的磺化分散剂的特性不十分令人满意。

在优选的实施方案中，操作温度为20-100℃，三氧化硫与焦油的重量比为0.9∶1-1.3∶1。最好通过向反应环境中持续加入三氧化硫，使二氧化硫与三氧化硫的重量比保持在0.5∶1-10∶1的范围内。达到三氧化硫的完全转化或基本完全转化所需的反应时间一般在10-120分钟范围内，一般在70分钟的水平上。磺化完全后，通过降低压力从反应混合物中除去二氧化硫。如果需要，通入惰性气流（如氮气）除去最终微量二氧化硫。一般地说，在除去二氧化硫的过程中，将温度保持在与磺化温度相同的水平上。用这种方法分离出的二氧化硫在冷凝后可循环至磺化反应段，也可用于其它用途，例如作为硫酸生产厂的原料。在任何情况下，二氧化硫一般具有足够的纯度而无需预精制。

分离出二氧化硫后，通过用碱金属或碱土金属氢氧化物或氢氧化铵的水溶液处理使磺化焦油成盐。为达到该目的，优选采用氢氧化钠水溶液。反应混合物被中和至pH值为7-9的水平。

通过上述方法得到本发明磺化分散剂的水溶液。该分散剂含有（干基）75-85%有机磺酸盐（每100克该有机磺酸盐平均含有0.35-0.50摩尔磺基），其余由碱金属、碱土金属或铵的硫酸盐和亚硫酸盐以及少量结晶水组成。上述硫酸盐和亚硫酸盐是由硫酸和亚硫酸衍生而来，而该硫酸和亚硫酸是通过三氧化硫、二氧化硫及存在的水相互反应生成的。这些水是偶然存在于反应环境中的，和/或是由可能的三氧化硫和焦油的氧化缩合反应生成的，或者是由磺化反应结束时未完全除去的气体中夹带而来的。