Sulfolan

związek chemiczny

Sulfolan (sulfon tetrametylowy) – heterocykliczny związek chemiczny z grupy sulfonów. Jest to przezroczysta, bezbarwna ciecz mieszająca się z wodą w każdym stosunku. Stosowany jako rozpuszczalnik aprotonowy. Sulfolan został pierwotnie opracowany przez firmę Shell[9] w 1960 roku do oczyszczania butadienu.

Sulfolan
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

C4H8O2S

Masa molowa

120,17 g/mol

Wygląd

białe, bezbarwne ciało stałe[1]

Identyfikacja
Numer CAS

126-33-0

PubChem

31347

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Właściwości chemiczne edytuj

Sulfolan jest pięcioczłonowym heterocyklicznym związkiem siarkoorganicznym, zawierającym sulfonylową grupę funkcyjną. Grupa ta zbudowana jest z atomu siarki połączonego wiązaniami podwójnymi z dwoma atomami tlenu. Podwójne wiązanie siarka-tlen jest silnie polarne, zapewniając mieszalność sulfolanu z wodą, natomiast szkielet węglowy wpływa na dobrą rozpuszczalność w węglowodorach, w wyniku czego sulfolan ma szerokie zastosowanie jako rozpuszczalnik do oczyszczania mieszanin węglowodorów.

Synteza edytuj

Oryginalną metodą syntezy sulfolanu, opracowaną przez Shell Oil Company, była reakcja butadienu z dwutlenkiem siarki w wyniku czego powstał sulfolen, który był następnie uwodorniany do sulfolanu przy użyciu niklu Raneya jako katalizatora.

 
Synteza sulfolenu

Wkrótce okazało się, że zarówno wydajność reakcji, jak i żywotność katalizatora można poprawić poprzez dodatek nadtlenku wodoru, a następnie neutralizację mieszaniny reakcyjnej do pH około 5–8 przed uwodornianiem. W 2006 roku odkryto, że katalizator Ni-B/MgO (amorficzny stop niklu z borem osadzony na MgO) wykazuje znacząco lepsze właściwości katalityczne niż nikiel Raneya lub Ni-B/TiO2[10].

Stosowane jest również utlenianie tetrahydrotiofenu nadtlenkiem wodoru. W pierwszym etapie powstaje sulfotlenek tetrametylenu, który może być dalej utleniany do sulfonu. Ponieważ pierwszy etap utleniania odbywa się w niskiej temperaturze, a drugi w wyższej, reakcja może być kontrolowana na każdym etapie.

Zastosowanie edytuj

Sulfolan jest powszechnie stosowany jako przemysłowy rozpuszczalnik, szczególnie do wydzielania węglowodorów aromatycznych z mieszanin oraz do oczyszczania gazu ziemnego.

Pierwszy raz na dużą skalę komercyjnie wykorzystano sulfolan w procesie typu sulfinol[11] w 1959 roku. Proces ten polega na oczyszczaniu gazu ziemnego poprzez usuwanie z niego H2S, CO2, COS i merkaptanów za pomocą mieszaniny alkanoloamin i sulfolanu. Wkrótce po wdrożeniu procesu odkryto wysoką skuteczność sulfolanu w uzyskiwaniu związków aromatycznych wysokiej czystości z mieszanin węglowodorów z wykorzystaniem ekstrakcji typu ciecz-ciecz. Proces te jest w dalszym ciągu szeroko stosowany w rafineriach i przemyśle petrochemicznym.

Uwagi edytuj

  1. Wartość wyznaczona w fazie ciekłej z możliwym dużym błędem wskutek asocjacji.

Przypisy edytuj

  1. a b c d e f Tetrahydrothiophene-1,1-dioxide, [w:] GESTIS-Stoffdatenbank, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, ZVG: 017000 [dostęp 2015-08-23] (niem. • ang.).
  2. a b c d e f g Lide 2009 ↓, s. 3-466.
  3. a b c Lide 2009 ↓, s. 6-176.
  4. Lide 2009 ↓, s. 9-58.
  5. a b Sulfolan, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-03-28] (ang.).
  6. Sulfolan (nr T22209) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2015-08-23]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  7. Sulfolan (nr T22209) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2015-08-23]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  8. Lide 2009 ↓, s. 16-17.
  9. John J. McKetta, William Aaron Cunningham: Encyclopedia of chemical processing and design. T. ?. CRC Press, 1990, s. 152.
  10. S.H. Ge, Z.J. Wu, M.H. Zhang, W. Li i inni. Sulfolene hydrogenation over an amorphous Ni-B alloy catalyst on MgO. „Industrial & Engineering Chemistry Research”. 45 (7), s. 2229–2234, 2006. DOI: 10.1021/ie0512542. 
  11. Ken Arnold, Maurice Stewart: Surface Production Operations: Design of gas-handling systems and facilities. Wyd. 2. Elsevier, 1999, s. 171. ISBN 978-0-88415-822-6.

Bibliografia edytuj