一种氧气氧化法制备n-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺
阅读说明：本技术 一种氧气氧化法制备n-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺 (Process for preparing N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide by oxygen oxidation method ) 是由 刘岩军 黎振球 井显洪 穆学良 窦卫红 窦锦鹏 赵俊萌 仝西磊 张习辉 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺,属于N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺生产技术领域,包括以下步骤：将2-硫醇基苯并噻唑和环己胺加入到水中进行溶解,溶解过程中保持一定温度并搅拌,同时加入表面活性剂；加入催化剂,通入氧气或空气反应,当氧气或空气压力维持不变时,说明反应到达反应终点；将上述反应得到的悬浮液体进行固液分离,将分离得到的固体经过水洗、干燥、造粒即可得到产品N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；将上述分离得到的液体经过蒸馏,蒸馏分离的水与环己胺等继续用于氧化反应中。本生产工艺过程中没有废气、废水及高浓度的盐水产生,所有反应物都得到了循环利用,实现了环保生产的目的。(The invention discloses a process for preparing N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide by an oxygen oxidation method, which belongs to the technical field of production of N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide and comprises the following steps: adding 2-mercaptobenzothiazole and cyclohexylamine into water for dissolving, keeping a certain temperature and stirring in the dissolving process, and simultaneously adding a surfactant; adding a catalyst, introducing oxygen or air for reaction, and indicating that the reaction reaches a reaction end point when the oxygen or air pressure is kept unchanged; carrying out solid-liquid separation on the suspension liquid obtained by the reaction, and washing, drying and granulating the solid obtained by the separation to obtain the product N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide; and distilling the liquid obtained by separation, and continuously using the distilled and separated water and cyclohexylamine and the like in the oxidation reaction. In the production process, no waste gas, waste water and high-concentration brine are generated, all reactants are recycled, and the aim of environment-friendly production is fulfilled.)
技术领域
本发明涉及N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺生产技术领域，具体涉及一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺。
背景技术
随着汽车和轮胎行业的快速发展，橡胶的产量逐年递增，橡胶助剂的需求量也随之增加。N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺作为一种性能优良的橡胶助剂，其生产方式主要有氯气氧化法、次氯酸钠氧化法、双氧水氧化法、无氧化剂氧化法和氧气氧化法。
氯气氧化法是在2-硫醇基苯并噻唑(M)和环己胺的反应物中直接通入氯气，生产操作简单，流程相对单一，但氯气对设备的腐蚀会引发安全问题，不利于连续化大规模生产；次氯酸钠法是在氯气氧化法的基础上进行的改进，虽然工业上有所应用，但是后续问题频发，生产带来的大量含盐废水无法进行合规排放，处理成本使得一些企业无法承受，随着环保力度的加大，这种方法也逐渐被抛弃；双氧水氧化法是用双氧水作为氧化剂，解决了生产过程的安全问题，一直以来是作为生产N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的主要方法，但是由于过氧化氢添加量大并且氧化产生大量的水，收率较低，无法进行工业化生产；无氧化剂氧化是在碱性条件下制得N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，虽然产率高，但是相关的辅助用料回收率低，因为添加亚硝酸钠的缘故会有NO气体的排出，NO毒性大，污染环境，不利于安全生产；氧气氧化法是采用氧气或空气作为氧化剂，具有生产成本低，高效环保，无废气、废水产生的优点，作为一种新型环保的氧化工艺逐渐被人们所接纳。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺，解决了以往生产环境污染大、废水难处理、合成过程危险系数大等问题，整个生产工艺过程中没有废气、废水及高浓度的盐水产生，所有反应物都得到了循环利用，实现了环保生产的目的。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺，包括以下步骤：
(1)将2-硫醇基苯并噻唑和环己胺加入到水中进行溶解，溶解过程中保持一定温度并不断搅拌，同时加入表面活性剂，得到糊状液体；
(2)将上述糊状液体加入催化剂，搅拌一定时间，然后在一定的温度和压力条件下通入氧气或空气反应，当氧气或空气压力维持不变时，说明反应到达反应终点；
(3)将上述反应得到的悬浮液体进行固液分离，将分离得到的固体经过水洗、干燥、造粒即可得到产品N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
(4)将上述分离得到的液体经过蒸馏，蒸馏分离的水可以作为反应物继续使用，分离后的固体作为回收环己胺继续用于氧化反应中。
优选的，所述步骤(1)中，2-硫醇基苯并噻唑、环己胺和水的质量比为1：1.2-1.3：30；
优选的，所述步骤(1)中，溶解温度为45℃。
优选的，所述步骤(1)中，表面活性剂占体系总重的0.1-4wt％。
优选的，所述步骤(1)中，表面活性剂为SDS或OP-10中的任意一种。
优选的，所述步骤(2)中，搅拌时间为3h，反应压力为0.2-0.4MPa，反应温度为25-55℃，反应时间为2-6h。
优选的，所述步骤(2)中，催化剂为铜系催化剂中的任意一种。
进一步优选的，所述催化剂为硫酸铜。
优选的，所述步骤(2)中，催化剂占体系总重的0.2-5wt％。
本发明的氧化反应方程式如下：
本发明的有益技术效果为：
1、整个生产工艺过程中没有废气、废水及高浓度的盐水产生，生产工艺简单安全，解决了以往生产环境污染大、废水难处理、合成过程危险系数大等问题，且生产流程封闭、安全、简单、高效，所有反应物都得到了循环利用，真正达到了环保生产的目的；
2、由于2-硫醇基苯并噻唑溶解速度缓慢，拖延反应的进程，通过加入少量的表面活性剂，可以有效缩短溶解时间，使得整个实验流程更为顺畅；
3、控制2-硫醇基苯并噻唑和环己胺的质量配比，否则环己胺过量会溶解2-硫醇基苯并噻唑，且过多的环己胺也会导致整个溶液的粘稠度增加，生成副产物，不利于反应的进行，降低产率；
4、反应的温度和压强非常敏感，过高的温度和过高的压强都会导致过度氧化的问题，因此控制反应温度与压强，避免过度氧化的问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示的一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺，包括以下步骤：
(1)将2-硫醇基苯并噻唑和环己胺加入到水中进行溶解，溶解过程中保持温度45℃并不断搅拌，同时加入表面活性剂SDS，得到糊状液体，其中，2-硫醇基苯并噻唑、环己胺和水的质量比为1：1.2：30，表面活性剂占体系总重的0.1wt％；
(2)将上述糊状液体加入催化剂硫酸铜，催化剂占体系总重的0.2wt％，搅拌3h，然后在一定的温度和压力条件下通入氧气或空气反应，反应压力为0.2MPa，反应温度为25℃，反应时间为2h，当氧气或空气压力维持不变时，说明反应到达反应终点；
(3)将上述反应得到的悬浮液体进行固液分离，将分离得到的固体经过水洗、干燥、造粒即可得到产品N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
(4)将上述分离得到的液体经过蒸馏，蒸馏分离的水可以作为反应物继续使用，分离后的固体作为回收环己胺继续用于氧化反应中。
实施例2
如图1所示的一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺，包括以下步骤：
(1)将2-硫醇基苯并噻唑和环己胺加入到水中进行溶解，溶解过程中保持温度45℃并不断搅拌，同时加入表面活性剂OP-10，得到糊状液体，其中，2-硫醇基苯并噻唑、环己胺和水的质量比为1：1.3：30，表面活性剂占体系总重的4wt％；
(2)将上述糊状液体加入催化剂硫酸铜，催化剂占体系总重的5wt％，搅拌3h，然后在一定的温度和压力条件下通入氧气或空气反应，反应压力为0.4MPa，反应温度为55℃，反应时间为6h，当氧气或空气压力维持不变时，说明反应到达反应终点；
(3)将上述反应得到的悬浮液体进行固液分离，将分离得到的固体经过水洗、干燥、造粒即可得到产品N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
(4)将上述分离得到的液体经过蒸馏，蒸馏分离的水可以作为反应物继续使用，分离后的固体作为回收环己胺继续用于氧化反应中。
实施例3
如图1所示的一种氧气氧化法制备N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的工艺，包括以下步骤：
(1)将2-硫醇基苯并噻唑和环己胺加入到水中进行溶解，溶解过程中保持温度45℃并不断搅拌，同时加入表面活性剂SDS，得到糊状液体，其中，2-硫醇基苯并噻唑、环己胺和水的质量比为1：1.25：30，表面活性剂占体系总重的2wt％；
(2)将上述糊状液体加入催化剂硫酸铜，催化剂占体系总重的3wt％，搅拌3h，然后在一定的温度和压力条件下通入氧气或空气反应，反应压力为0.3MPa，反应温度为35℃，反应时间为4h，当氧气或空气压力维持不变时，说明反应到达反应终点；
(3)将上述反应得到的悬浮液体进行固液分离，将分离得到的固体经过水洗、干燥、造粒即可得到产品N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；
(4)将上述分离得到的液体经过蒸馏，蒸馏分离的水可以作为反应物继续使用，分离后的固体作为回收环己胺继续用于氧化反应中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。