基于柏林的实验室测量仪器制造商Knauer WissenschaftlicheGeräteGmbH今天报告说,其高压计量泵在直接从甲烷和硫二氧化硫的甲磺酸(MSA)的开发中发挥了重要作用来自杜伊斯堡的Grillo-Werke AG的研究人员成功实现了[1].
目前已经在工业规模生产的甲磺酸。其强酸性但非氧化性能使其成为有机化学中许多反应的有趣催化剂,特别是在聚合体中。甲磺酸也用于电镀,越来越多地用于工业清洁剂,其中用作磷酸盐,盐酸或硫酸的替代品,因为它对比先前所用的无机酸相当或更高的效果对环境较小。由于多阶段方法,甲磺酸的制备目前相对昂贵,这部分依赖于毒性中间体如二甲基二硫化物。
甲烷与三氧化二硫的直接反应是最明显的解决方案。世界各地的研究人员长期以来一直在进行直接激活甲烷的实验。早在20世纪50年代,美国就申请了一项使用三氧化二硫的专利,然而,甲烷磺酸的产量很低,而不必要的副产品数量很高。[2]
格里洛的研究人员采取了与大多数其他研究人员不同的方法。他们依赖于100摄氏度以下相对温和的温度和50巴左右的压力。在他们的过程中,巧妙的是一个激活分子,可以触发磺化,并且很容易在二次过程中由MSA和硫酸重新合成。顺便说一下,硫酸在这个过程中用作溶剂。
新MSA合成的棘手部分是三氧化硫的精确计量(所以3.)进入化学反应器。三氧化二硫仅在32°C到44°C之间的狭窄温度范围内是液体,与水接触时发生剧烈反应,并很快烧焦大多数塑料。这意味着它很难处理。
“寻找此任务的合适泵,我们已经在转向knauer之前从供应商收到了一些取消。knauer也无法为我们提供一个架子,但他们是唯一可以踏上开发行程的制造商,“Grillo的化学分公司产品和流程开发负责人蒂莫奥特博士。
KNAUER高压加药泵基于HPLC技术,固有地提供高耐化学性,优良的流量精度和低脉动。然而,泵送液体三氧化二硫需要定制,特别是对于流动路径中的塑料部件。成功的另一个重要先决条件是KNAUER提供的强大的泵头加热,以保持三氧化硫流体即使在低流速或必要的停止。
“我们为客户找到有益的解决方案,并与他们一起努力,这是我们公司理念的一部分。”我们特别高兴的是,我们能够为Grillo的MSA合成的成功做出我们的贡献,这在我看来是一个全球重要的研究项目,”Christian博士Benkhäuser,硬件开发在KNAUER的负责人。
Grillo研究人员开发的甲烷磺酸生产工艺的特点是,它比以前的工艺效率更高,使甲烷可以作为磺化的碳源。当然,在这个过程中,甲烷作为一种原料变得越来越重要。通过燃除而浪费甲烷的现象有望减少。利用沼气作为甲烷的来源,这个过程可以在没有化石碳来源的情况下进行。苏黎世大学最近发表的一项比较生命周期评估(LCA)研究得出结论,新方法对环境的影响比以前的方法小三倍。温室气体排放量降低了85%。[3]
“当甲烷磺酸的新生产工艺将工业化时,环境将从中受益,”Ingo博士Biertümpel确信。他是Grillo-Werke AG化学分公司的研发主管和公司的可持续发展官。今天,我们已经清楚了一些其他的事情:就像Grillo在这里所做的那样,我们有必要离开这条老路,这也是值得的,就像KNAUER一样,我们不需要匆忙地说“我们无法实现这个目标”,并且一起开发新的解决方案是很有趣的。
更多有关KNAUER加量泵的资料,请浏览:www.knauer.net/dosing.
参考:
Grillo-Werke AG: 2016-06-20,https://grillo.de/?page_id=9446546677
[2] John C. Snyder,Aristid V. Grosse,Houdry Process Corp,https://patents.google.com/patent/us2493038a/cn.
[3] Steve Kappenthuler, Sandro Olveira, Jonathan Wehrli, Stefan Seeger, Environmental assessment of alternative methane磺酸production using direct activation of methane, Journal of Cleaner production,第202卷,2018年11月20日,第1179-1191页,https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.284