PL212166B1 - Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu - Google Patents

Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu

Info

Publication number
PL212166B1
PL212166B1 PL390301A PL39030110A PL212166B1 PL 212166 B1 PL212166 B1 PL 212166B1 PL 390301 A PL390301 A PL 390301A PL 39030110 A PL39030110 A PL 39030110A PL 212166 B1 PL212166 B1 PL 212166B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
acid
titration
toluenesulfonic acid
formic acid
trioxane
Prior art date
Application number
PL390301A
Other languages
English (en)
Other versions
PL390301A1 (pl
Inventor
Andrzej Łodyga
Piotr Tyński
Zbigniew Majerczyk
Original Assignee
Inst Nawozow Sztucznych
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Nawozow Sztucznych filed Critical Inst Nawozow Sztucznych
Priority to PL390301A priority Critical patent/PL212166B1/pl
Publication of PL390301A1 publication Critical patent/PL390301A1/pl
Publication of PL212166B1 publication Critical patent/PL212166B1/pl

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w rektorze syntezy trioksanu charakteryzuje się tym, że próbkę cieczy z reaktora syntezy o temperaturze 100-110°C rozcieńcza się wodą destylowaną o temperaturze 60-80°C w proporcji od 0,5:1 do 5:1, miesza się i miareczkuje przy pomocy roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,5-2,0 mol/l, korzystnie o stężeniu 1,00 mol/l i wyznacza się punkty końcowe miareczkowania dla poszczególnych kwasów. Pierwszy punkt odpowiada odmiareczkowaniu kwasu p-toluenosulfonowego, a drugi punkt końcowy odpowiada odmiareczkowaniu kwasu mrówkowego, a następnie ze znanych zależności matematycznych wylicza się zawartość kwasów oraz kwasowość całkowitą w przeliczeniu na kwas p-toluenosulfonowy.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w rektorze syntezy trioksanu.
Trioksan, będący cyklicznym trimerem formaldehydu, jest głównym surowcem do otrzymania liniowego kopolimeru acetalowego. Kopolimeryzację prowadzi się z kilkoma procentami cyklicznego acetalu, najczęściej dioksolanu. Łańcuchy tego kopolimeru zbudowane są z powtarzających się jednostek -CH2O-, stąd ich synonimowa nazwa - polioksymetylen (POM). Tworzywa z poliacetali zaliczane są do tworzyw konstrukcyjnych i ze względu na swoje bardzo dobre właściwości mechaniczne, termiczne, elektryczne i chemiczne są stosowane na szeroką skalę w wielu gałęziach przemysłu, a szczególnie w motoryzacji, elektronice, elektrotechnice, przemyśle maszynowym i innych.
Metody otrzymywania trioksanu polegają na trimeryzacji formaldehydu w roztworze wodnym w obecności katalizatora. Sumarycznie reakcję otrzymywania trioksanu można zapisać:
3HCHO θ (HCHO)s
Jako źródło formaldehydu stosuje się formalinę stężoną zawierającą około 60% formaldehydu. Syntezę prowadzi się w temperaturze wrzenia cieczy w reaktorze wynoszącej około 100-108°C.
Jako katalizator można stosować kwas siarkowy, kwas p-toluenosulfonowy CH3C6H4SO3H (KPTS) lub inne nielotne kwasy, mieszaniny kwasu siarkowego z chlorkami Li, Ni, Fe, Zn, Mg, Mn, Cd,
Al, a także mieszaniny kwasu siarkowego i kwasu p-toluenosulfonowego.
Proces otrzymywania trioksanu nie jest w pełni selektywny. W reaktorze zachodzą reakcje uboczne, w wyniku których powstają m. in. kwas mrówkowy, alkohol metylowy, mrówczan metylu i metylal:
2HCHO θ HCOOH + CH3OH HCOOH + CH3OH θ HCOOCH3 + H2O
HCHO + H2O θ CH2(OH)2
CH2(OH)2 + 2CH3OH θ CH3OCH2OCH3 + 2H2O
Reakcja syntezy trioksanu jest reakcją odwracalną. Równowaga reakcji jest silnie przesunięta na korzyść substratu, a równowagowe stężenie trioksanu w mieszaninie jest stosunkowo niskie i wynosi do 4% wagowych. Trioksan z mieszaniny reakcyjnej jest wyprowadzany poprzez ciągłe odparowywanie. W tym przypadku wykorzystywane jest zjawisko tworzenia się dodatniego azeotropu z wodą oraz formaldehydem. Szybkość tworzenia się trioksanu w mieszaninie reakcyjnej zależy m. in. od:
• stężenia i typu katalizatora, • stężenia formaldehydu w mieszaninie reakcyjnej, • szybkości usuwania trioksanu z mieszaniny reakcyjnej, • temperatury reakcji.
Bardzo ważnym parametrem kontroli procesu syntezy trioksanu jest określenie stężenia katalizatora w cieczy reakcyjnej. Wzrost stężenia katalizatora zwiększa szybkości tworzenia trioksanu, ale zbyt duże jego stężenie obniża selektywność procesu, co przekłada się niekorzystnie na ekonomię technologii produkcji POM. Obecność kwasu mrówkowego, jako produktu ubocznego trimeryzacji formaldehydu w cieczy reakcyjnej, powoduje trudności w ścisłym określeniu stężenia kwaśnego katalizatora, czyli optymalizacji procesu.
W cieczy z reaktora syntezy trioksanu oznacza się, metodą miareczkowania mianowanym roztworem NaOH, sumę kwasów, tzw. kwasowość oraz zawartość formaldehydu metodą siarczynową, oraz okresowo oznacza się sumaryczne stężenie jonów siarczanowych.
W cieczy reakcyjnej, nie oznaczano dotychczas stężenia kwasu mrówkowego. Podjęte próby oznaczeń zawartości HCOOH w destylacie otrzymanym w wyniku destylacji cieczy z reaktora nie powiodły się. Tak więc, rozwiązanie problemu oznaczania obok siebie kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego jest zagadnieniem ważnym dla kontroli prowadzenia procesu syntezy trioksanu.
W wyniku badań opracowano nową metodę oznaczania kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w cieczy reakcyjnej metodą miareczkowania alkacymetrycznego. Metoda polega na miareczkowaniu analizowanej próbki cieczy z reaktora syntezy trioksanu po odpowiednim rozcieńczeniu, bez destylacji cieczy, roztworem wodorotlenku sodowego przy zastosowaniu potencjometrycznej detekcji punktu końcowego miareczkowania.
PL 212 166 B1
Istota wynalazku polega na tym, że próbkę cieczy z reaktora syntezy o temperaturze 100-110°C rozcieńcza się wodą destylowaną o temperaturze 60-80°C w proporcji od 0,5:1 do 5:1, miesza się i miareczkuje przy pomocy roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,5-2,0 mol/l, korzystnie o stężeniu 1,00 mol/l i wyznacza się punkty końcowe miareczkowania dla poszczególnych kwasów. Pierwszy punkt odpowiada odmiareczkowaniu kwasu p-toluenosulfonowego, a drugi punkt końcowy odpowiada odmiareczkowaniu kwasu mrówkowego, a następnie ze znanych zależności matematycznych wylicza się zawartość kwasów oraz kwasowość całkowitą w przeliczeniu na kwas p-toluenosulfonowy.
Jak wiadomo, miareczkowanie mieszaniny kwasów prowadzi do uzyskania jednego punktu końcowego miareczkowania PK, odpowiadającego odmiareczkowaniu wszystkich protonów, albo też umożliwia uzyskanie kolejnych PK miareczkowania, odpowiadających poszczególnym protonom.
Pierwszy przypadek występuje wtedy, gdy kolejne stałe dysocjacji kwasów różnią się między sobą niewiele. Przypadek drugi występuje wtedy, gdy różnice między poszczególnymi stałymi dysocjacji są znaczne. Jako różnicę między stałymi dysocjacji niezbędną do dość dokładnego odmiareczkowania poszczególnych kwasów wymienia się zwykle różnicę wynoszącą nie mniej niż 4-5 rzędów wielkości.
Kwas p-toluenosulfonowy jest mocnym kwasem, którego stała dysocjacji w temperaturze 25°C -1 wynosi K = 2 x 10-1 (pK = 0,7). Natomiast kwas mrówkowy jest słabym kwasem, którego stała dysocjacji wynosi K = 1,77 x 10-4 (pK = 3,75). Różnica w wielkościach stałych dysocjacji kwasu p-toluenosulfonowego i HCOOH może zapewnić odmiareczkowanie każdego z nich osobno, choć nie osiąga wymaganych 4-5 rzędów wielkości.
Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest oznaczenie zawartości kwasu p-toluenosulfonowego oraz kwasu mrówkowego w cieczy z reaktora syntezy trioksanu, zawierającej 45-60% formaldehydu, 0,5-2,5% metanolu, 2-6% trioksanu, w wyniku miareczkowania roztworem wodorotlenku sodu rozcieńczonych próbek, przy czym pierwszy punkt końcowy miareczkowania odpowiada odmiareczkowaniu kwasu p-toluenosulfonowego, a drugi punkt końcowy miareczkowania odpowiada odmiareczkowaniu kwasu mrówkowego
Celem sprawdzenia poprawności zaproponowanej metody przygotowano szereg mieszanin modelowych zawierających różne stężenia kwasów. Miareczkowano również roztwory rzeczywiste z reaktora syntezy stosując zmienne wielkości analizowanych próbek. Próbki miareczkowano roztworem wodorotlenku sodu o C(NaOH) = 1,00 mol/l. Miano roztworu NaOH nastawiano na kwaśny ftalan potasu.
Przygotowano ciecz modelową odważając 0,59 g kwasu mrówkowego o stężeniu 84,0%, 2,05 g kwasu p-toluenosulfonowego o stężeniu 89,0 % oraz 22,57 g wody destylowanej. Mieszaninę modelową miareczkowano przy pomocy 1,00 mol/l NaOH. W tabeli 1 przedstawiono otrzymane wyniki.
T a b e l a 1
Oznaczany kwas % wagowy NaOH [ml] % wagowy Kwasowość % wagowy
Kwas mrówkowy 1,97 10,56 1,93 14,44
Kwas p-toluenosulfonowy 7,24 10,60 7,23
Ponadto, próbki cieczy z reaktora syntezy trioksanu analizowano metodą chromatografii gazowej w celu oznaczenia w nich zawartości formaldehydu, metanolu i trioksanu. W tabeli 2 przedstawiono wyniki analiz chromatograficznych próbek cieczy z reaktora.
T a b e l a 2
Próbka Formaldehyd % wagowy Metanol % wagowy Trioksan % wagowy
1. 46,38 1,98 2,80
2. 46,72 1,82 3,06
3. 50,12 0,94 3,48
4. 50,76 0,89 4,44
5. 48,44 0,95 4,17
6. 50,95 1,08 4,23
PL 212 166 B1
Wyliczenia wskazane jako dokonywane „ze znanych zależności matematycznych wyliczano ...” są obliczane automatycznie wg poniższych wzorów wpisanych do pamięci aparatu w czasie programowania metody analitycznej zgodnie z instrukcją aparatu.
Zawartość kwasu p-toluenosulfonowego obliczana jest wg wzoru:
ΕΡΙχ 0,172x100 RS1=w którym:
RS1 -zawartość kwasu p-toluenosulfonowy, % (m/m);
EP1 - objętość roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu C(NaOH) = 1,0000 mol/l zużyta do miareczkowania kwasu p-toluenosulfonowego w analizowanej próbce, pierwszy punkt, ml; mp - naważka analizowanej próbki, g.
Zawartość kwasu mrówkowego obliczana jest wg wzoru:
(ΕΡ2-ΕΡ1)χ 0,406x100 RS2 = ---w którym:
RS2 -zawartość kwasu mrówkowego, HCOOH, % (m/m);
EP1- objętość roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu C(NaOH) = 1,0000 mol/l zużyta do miareczkowania kwasu p-toluenosulfonowego w analizowanej próbce, pierwszy punkt, ml;
EP2 - objętość roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu C(NaOH) = 1,0000 mol/l zużyta do miareczkowania sumy kwasów w analizowanej próbce, drugi punkt, ml; mp - naważka analizowanej próbki, g.
Kwasowość, w przeliczeniu na kwas p-toluenosulfonowy, obliczana jest wg wzoru:
ΕΡ2 χ 0,172x100 RS3=w którym:
RS3 -zawartość kwasów w przeliczeniu na kwas p-toluenosulfonowy, % (m/m);
EP2 - objętość roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu C(NaOH) = 1,0000 mol/l zużyta do miareczkowania sumy kwasów w analizowanej próbce, drugi punkt, ml;
mp - naważka analizowanej próbki, g.
P r z y k ł a d
Analizowano próbki cieczy z reaktora syntezy trioksanu zawierające 45-60% formaldehydu, 0,5-2,5% metanolu, 2-6% trioksanu oraz 10-20% kwasu p-toluenosulfonowego i 2-6% kwasu mrówkowego.
Próbki cieczy z reaktora o temperaturze około 100°C pobierano do termosów, aby zapobiec ich krystalizacji w niższych temperaturach. Do 6 zlewek o pojemności 100 ml każda dodano, przy pomocy pipety zanurzeniowej, 17 ml wody destylowanej o temperaturze około 60-80°C i zważono na wadze laboratoryjnej.
Następnie, przy pomocy gorącej pipety zanurzeniowej pobrano z termosu 17 ml próbki analizowanej cieczy, w zależności od posiadanej pipety, przeniesiono do zlewki i całość ponownie zważono, uzyskano rozcieńczenie próbki w stosunku objętościowym 1:1. Zlewkę umieszczono na mieszadle magnetycznym, włączono mieszanie i rozpoczęto miareczkowanie przy pomocy roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 1,00 mol/l.
Wyznaczano pierwszy punkt końcowy miareczkowania odpowiadający odmiareczkowaniu kwasu p-toluenosulfonowego i kontynuowano miareczkowanie do uzyskania drugiego punktu końcowego miareczkowania odpowiadającego odmiareczkowaniu kwasu mrówkowego. Ze znanych zależności matematycznych wyliczano zawartości poszczególnych kwasów oraz kwasowość całkowitą w przeliczeniu na kwas p-toluenosulfonowy.
W tabeli 3 przedstawiono otrzymane wyniki analiz uzyskane dla 6 różnych próbek cieczy z reaktora syntezy trioksanu.
PL 212 166 B1
T a b e l a 3
Próbka nr Próbka: woda, [g] ml NaOH kwas p-toluenosulfonowy ml NaOH HCOOH % kwas p-toluenosulfonowy % HCOOH Kwasowość %
1. 17,53:17,26 16,07 15,49 15,77 4,06 30,97
2. 17,88:17,99 17,18 13,96 16,53 3,59 29,96
3. 16,81:17,83 15,88 11,72 16,25 3,21 28,24
4. 17,45:17,12 15,56 12,04 15,34 3,17 27,20
5. 17,05:17,55 15,46 12,14 15,60 3,28 27,84
6. 16,63:17,44 14,75 9,78 15,26 2,71 25,37
Zastrzeżenie patentowe

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    Sposób oznaczania zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu metodą miareczkowania, zawierającym 45-60% formaldehydu, 0,5-2,5% metanolu, 2-6% trioksanu oraz 10-20% kwasu p-toluenosulfonowego i 2-6% kwasu mrówkowego, znamienny tym, że próbkę cieczy z reaktora syntezy o temperaturze 100-110°C rozcieńcza się wodą destylowaną o temperaturze 60-80°C w proporcji od 0,5:1 do 5:1, miesza się i miareczkuje przy pomocy roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,5-2,0 mol/l, korzystnie o stężeniu 1,00 mol/l i wyznacza się punkty końcowe miareczkowania dla poszczególnych kwasów, przy czym pierwszy punkt odpowiada odmiareczkowaniu kwasu p-toluenosulfonowego, a drugi punkt końcowy odpowiada odmiareczkowaniu kwasu mrówkowego, a następnie ze znanych zależności matematycznych wylicza się zawartość kwasów oraz kwasowość całkowitą w przeliczeniu na kwas p-toluenosulfonowy.
PL390301A 2010-01-28 2010-01-28 Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu PL212166B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390301A PL212166B1 (pl) 2010-01-28 2010-01-28 Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390301A PL212166B1 (pl) 2010-01-28 2010-01-28 Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL390301A1 PL390301A1 (pl) 2011-08-01
PL212166B1 true PL212166B1 (pl) 2012-08-31

Family

ID=44510255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL390301A PL212166B1 (pl) 2010-01-28 2010-01-28 Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL212166B1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117192002A (zh) * 2023-05-12 2023-12-08 广东省计量科学研究院(华南国家计量测试中心) 一种制备空气中甲酸气体标准物质的系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL390301A1 (pl) 2011-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Formation of aqueous-phase α-hydroxyhydroperoxides (α-HHP): potential atmospheric impacts
Jablonský et al. Comparison of the acidity of systems based on choline chloride and lactic acid
Karraker THE KINETICS OF THE REACTION BETWEEN SULFUROUS ACID AND FERRIC ION1
Berto et al. Methodological aspects in the study of alkali metal ion weak complexes using different ISEs electrodes
Scheithauer et al. 1H‐and 13C‐NMR spectroscopic study of chemical equilibria in the system acetaldehyde+ water
Tosca et al. Alkalinity in theory and practice
PL212166B1 (pl) Sposób oznaczenia zawartości kwasu p-toluenosulfonowego i kwasu mrówkowego w reaktorze syntezy trioksanu
Ma et al. The effects of typical salts, acids and ionic liquids on the solubility of formaldehyde in aqueous solutions
Browne et al. Aluminum speciation using morin: II. Principles and procedures
CN102269753A (zh) 氰化钠反应液及其液体产品中氢氧化钠和氨含量的快速分析方法
CN112326872B (zh) 多元混合电镀镍溶液中硫酸镁、硫酸镍浓度的检测方法
Moioli et al. pH effects in the acetaldehyde–ammonia reaction
CN111307888B (zh) 一种嵌段聚醚多元醇中伯羟基含量的检测方法
Ogata et al. The kinetics of the reaction of formaldehyde with ammonia
CN114894925B (zh) 草酸二甲酯中草酸含量的测定方法
Bell et al. 133. Kinetics of the halogenation of acetone in alkaline solutions
Grünke et al. Kinetics and stoichiometry in the Karl Fischer solution
Kreevoy et al. General Acid Cleavage of Allylmercuric Iodide
CN103616379B (zh) 沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法
Afkhami et al. Simultaneous kinetic-spectrophotometric determination of hydrazine and acetylhydrazine in micellar media using the H-point standard addition method
US20250208099A1 (en) Method for determining oxalic acid content of dimethyl oxalate
Yates et al. Kinetics of the Iodide-catalyzed Reaction between Cerium (IV) and Arsenic (III)
CN110873781B (zh) 单推-3中硝酸肼含量测定方法
Ruch et al. Macro-and Semimicrodetermination of Aldehydes and Ketones by Reaction with Hydroxylammonium Formate
Wharton Salt Enhancement of Acidity in Nonaqueous Solvent and Its Application to Determining Weak Acids in the Presence of Anhydrides