Способ получения сульфоэтоксилатов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 23,07.79(21) 2817759/23с присоединением заявки М -51)М. Кл.ЪС 07 С 141/08//С 11 Р 1/12 юсударстеенннй кемктет СССР ко делам кзобретанкй и аткритнйиоритет -ублнковано 23,06.81. Бвллетен УДК 547.26.122.07088,8) та опубликования описания 26,06.81, А, Подустов 2 Т, В, Раевская ры Мельник и етен(7 ) Занвнтел 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФ ОКСИЛАТОВ идрид 60 оС Изобретение относитс усовершенст сульфоэток ованно илатов пособу полученторые находят применение в вных веществ 5%,ой шка г огн ого п путем ючаюерид( ПАВ).Известны способы получения сульфоэтоксилатов, например взаимодействием оксиэтилированных спиртов с серным ангидридом, разбавленным .воздухом до концентрации 7 об,%, при соотношении спирт; серный ангидрид, равном 1:О,91- 1,17, и температуре 25-35 С для жидОких спиртов и 50-55 С для твердых.ОВыход целевого продукта 81 91%, цвет- ность 185-400 по иодной шкале1 .Недостатком данного способа является низкое качество целевого продукта.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сульфоэтоксилатов сульфатированием оксиэтилированных спиртов (фракция Со -С) в пленочном реакторе серных ангидридов в закрученной потоком воздуха пленке, разбавленным воздухом до концентрации 1-4 об,%, мольном соотношении спирт: серный ан равном 1; 1,3, и температуре до предпочтительно 35-45 С,в .Глубина сул 4 фатирования 95-97 цветность продукта 50 80 по иоды ле, содержание сульфата натрия 2, 3,2% Г 2Однако. этот способ обеспечивае сительно невысокое качество целев дукта,ель изобретения - повышение каче ва целевого продукта,Поставленная цель достигаетсяполучения сульфоэтоксилатов, закл15щимся в том, что оксиэтилированнты фрскции С-С или С-С пгают сульфагированию серным ангиразбавленным воздухом до 2-6 обтемпературе 35-60 ОС и мольномшении исходных реагентов, равномветственно 1: 1-1,1, причем процпроводят в каскаде реакторев, - снпленочном реакторе в закрученнойвоздуха пленке при подаче сульфоатурбинной или другоймешалкой, число оборотов которой составляет 700-900 об/мин(фиг. 1 в, 1 г и 1 д), В этот же аппарат-Ъподается 0,6 - 1,610 моль/мин серного ангидрида (остальные 10-20%) вместе с воздухом (0,2-0,8 л/мин), Концентрация подаваемого серного ангидрида 6 об.%,бывания в нем реагентов не является лимитирующим фактором. Полученная жидкая фаза направляется посредством устройства 7 на нейтрализацию основанием газ 5 из разделителя 6 подают на систему улавливания тумана серной кислоты,возникающего в результате присутствияв исходных этоксиалканолах следов влаги.После очистки отходящий газ направляется для получения новой порции сульфирующего газа, и, таким образом, возвращается на стадию сульфатирования без выбросов в атмосферу.Опыты по сульфатированию этоксиалканолов проводят с использованием пленочного роторного аппарата (фиг. 1 в). Диаметрротора составляет 9 мм, Внутренний диаметр аппарата составляет 11 мм. Элинааппарата - 180 мм. Скорость вращенияротора м 1000 об/мин, Время пребыванияжидкости в аппарате составляет 1-5 с.В результате проведения реакции полу-.чают степень превращения этоксиалканоловв алканэтоксисульфаты равную, 96-98%,Содержание серного агнидрида в конечнойреакционной массе 0,850,4%, содержаниенепревращенных соединений 2,6-1,6%.Степень поглощения серного ангидридапрактически полная и составляет более99%. Цветность ласт, полученных посленейтрализации 8%-ным раствором едкогонатрия, составляет около 30-40 ед. поиодной шкале,Содержание сульфоитоксилатов определяют пб методу Эптона. Серный ангидрид после растворения реакционной массы в смеси вода-спирт определяют в виде серной кислоты титрованием хлористым ба рием в присутствии карбоксиарсеназо, не- превращенные соединения определяют по разности,В качестве сырья для получения алканэтоксисульфатов используют алканолы фракции Со-Соксиэтилированные на 3 моль окиси этилена и алканолы фракции С -С оксиэтилированные на 4 моль окиси этилена, имеющие молекулярную Выходящая из пленочного аппарата 3 реакционная смесь вместе с воздухом направляется в аппарат 4 с рабочим обьемом 60 сьг, который подбирается в соответствии с общим количеством подаваемого газа и свойствами жидкой фазы, с 3 840036 4количестве 80-90 вес.%, азатем в реакторе с механической мешалкой при подачесульфоагента в количестве 10-20 вес.%с последующей рециркуляцией отходящихгазов на стадии приготовления сульфирующего агента и закручивания пленки. Сте 5пень превращения этоксиалканолов 9698%, цветность продукта 30-40 по йод- Время пребывания в аппарате жидкостиной шкале, содержание сульфата натрия около 15 мин. При условиях, когда влага,0,4-1,45. воздуха не попадает в аппарат время преОсновным отличительным признаком.способа является проведение процесса вкаскаде пленочног. и с механическоймешалкой реакторов при раздельной .подаче сульфоагента в пленочный реактор ,8 в устройство 9(фиг, 1 а), Отходящий80-90 вес,%, а в реактор с механическоймешалкой 20-10 вес.%,На фиг. 1 представлена схема получения сульфоэтоксилатов, на фиг, 2 - схемаразделения отходящего газа. 20Технология способа состоит в следующем.Для проведения реакции этоксиалкано- .лы вначале подвергают взаимодействиюс серным ангидридом по схеме (фиг. 1 а) 5в пленочном реакторе (фиг. 1 б) представляющим собой трубу с внутренним диаметром 5 мм и длиной 800 мм, который снабжен охлаждающей рубашкой, ввсаиыми .патрубками для подачи газообразного суль фоагента и жидкости. Этоксиалканолы длясульфатирования вводят в виде пленки срасходом 6,0 - 2510 моль/мин. Че-.рез отдельный патрубок вводят сухой воздух 10 (фиг, 1 б) в количестве 1-4 лмин,5способствующий растеканию пленки и улучшающий протекание реакции за счет разбавления газообразного сульфоагента, поступающего через трубку, расположеннуюпо центру оси реактора с расходом по сер ному ангидриду и воздуху соответственно 5-2310 моль/мин и 1-4 л"мин.Концентрация серного ангидрида в зонереакции составляет 8 об.%, Для сниженияего концентрации до 3 об,% и менее,количество воздуха, подаваемого для растекания пленки и воздуха с сульфоагентомсоответственно увеличивают. При этомколичество вводимого для сульфатированиясерного ангидрида составляет 80-90% от Юстехиометрически необходимого. Времяпребывания жидкой фазы в реакторе 1-5 с,5 8400 массу, соответственно, 312 и 450, При этом этоксиалканолы,фракции С-С включают ненасыщенные соединения ( иодное число равно 23,5 г Х /100 г).П р и м е р 1. Сульфатированию п двергают эгоксиалканопы фракции С -С,с с использованием пленочного реактора (фиг. 1 а), Расход этоксиалканолов 12,8 10моль/мин, Расход сухого воздуха способствующего растеканию пленки 2 3 л/мин. Расход серного ангидрида 11,5 ф 10моль/мин, Расход воздуха подаваемого с серным ангидридом составляет 2,0 л/мин, Концентрация серного ангидрида в зоне реакции 6 об,%, Температура, поддерживаемая в реакторе, составляет 45 С; После установившегося режима и заполнения вытекающей реакционной смесью реактора (фиг, 1 г) с турбинной мешалкой (и =800 об/мин), в последний по-о-Ьдают 1,310 моль/мин серного ангидрида разбавленного воздухом (0,48 л/мин) до 6 об, , Лольное отношение серный ангидрид этоксиалканолы равно 1 : 1.В результате сульфатироввния получв ют 5 г/мин. реакционной смеси которая1состоит из 97, анионных ПАВ 0,6% серного ангидрида (вероятно в виде серной кислоты) и 2,4% непреврашенных соединений, Пересчет обнаруженных внионных ЗО ПАВ в поглощенный серный ангидрид вместе с обнаруженным серным ангидридом дают степень поглошения серного ангидрида равную 99,9%. После нейтрализации получают пасту с содержанием анионных зз ПАВ 34,2%, цветность 40 единиц по иодной шкале; содержание непреврвщенных соединений 0,86%, сульфата натрия 0,4%. После сульфатирования получают 5 г/мин реакционной смеси, содержащей 96,9% внионных ПАВ, 0,7% серного ангкдридв и 2,4% непреврвшенных соединений. Степень поглощения серного ангидрида 99,9%. П р и м е р 2, В условиях примера 140 сульфагирование в пленочном реакторе проводят, используя газообразный сульфоагент, содержвший 3 об.% серного ангидрида.В результате сульфатирования получают реакционную смесь содержащую 98 ани-45 онных ПАВ, 0,4% серного ангидрида, 1,6 онепреврашенных соединений. Степень поглощения серного ангидрида 99,9%. Пвс та после нейтрализации содержит 34,6% анионных ПАВ и 0,72% сульфата натрия50 и имеет цветность 30 ед. по иодной шкале.П р и м е р 3, В условиях примера 1 реакцию проводят, используя дополнительный реактор, указанный на фиг, 1 в,В результате сульфатирования получают реакцйонную смесь, содержашую 96% анионных ПАВ, 0,8% серного ангидрида и 2,55% непреврв шенных соединений. 36 6Степень поглошения серного ангидрида99,9%, Паста после нейтрализации содержит 33,9% анионных ПАВ и 1,45%сульфата натрия и имеет цвегность 45 ед.по иодной шкале,П р и м е р 4. В условиях примера 1сульфатироввнию подвергают этоксиалканолы фракции С,-С 9 прит -52 С, испольО Озуя мольный избыток серного ангидрида1,1, который обусловлен взаимодействиемсерного ангидрида не только по гидроксильной группе, но и по двойной связи.В результате проведения реакции получают реакционную смесь, содержащую 96%анионных ПАВ, включающих 9% сульфоновых соединений, оцененных по уменьшению иодного числа (12 г У 100) в выделенных этоксиалквнолвх после кислогогидролизв, 0,6% серного ангидрида, 2,6%непреврвшенных соединений, Степень поглошения серного ангидрида 99,9%,Полученная после нейтрализации пастасодержит 44% внионных ПАВ; 1,05% сульфата натрия и имеет цветность 40 ед,по иодной шкале,П р и м е р 5. Реакцию сульфатирова,ния проводят в условиях примера 2, пол; -ченную сульфомассу отправляют нв нейтрализацию, в отходящий гвз (фиг, 2), послеустройства 1 для полного отделения от капель жидкости, разделяют нв два потокаАиБ,Поток газа А с расходом 4,6 л/миннаправляют в пленочный реактор (фиг,1 б)по схеме (фиг, 1 в) для улучшения .растекания пленки свежих этоксилагов фракции С -С 4подаваемых в этот же ре-.актор с расходом 12810 моль/мин,Второй поток газа Б с расходом 4,0 л/минподают в устройство 2 (фиг. 2) для получения гвзовоздушной смеси отходящий газсерный ангидрид, В это же устройство по-Ьдают 12,810 моль/мин серного ангидрида, Полученный сульфвтируюший агентнаправляют в пленочный реактор (фиг,1 б)и в реактор (фиг,. 1 в) по схеме (фиг, 1 а)При этом в реактор (фиг, 1 б) подают4 л/мин газа, содержащего 12,16, хх 10 моль/мин серного ангидрида, а в реактор ,фиг. 1 в) 0,28 л/мин газа с0,6410 моль/мин серного ангидрида.7 8400П р и м е р 6, Для сравнения полученных результатов сульфатирование проводят в условиях примера 1, Однаковесь сульфатируюший агент подают в пленочный реактор, исключив из схемы до ф о р м у л а и э о б р е т е н и я полнительный реактор,После сульфатирования получают суль.фомассу, содержащую 82,2% анионныхПАВ, 0,4% серного ангидрида, 17 у 3% непревращенных соединений. Степень поглядщения серного ангидрида составляет 89%. 36 8ньшение капитальных вложений и отсутствие вредных выбросов в атмосферу,Эффективность предлагаемого способа35 обусловливает экономию серного ангидрида, подаваемого для сульфатирования, умеПреимушество предлагаемого способа заключается в том, что раздельная подача дульфирующегр агента в два различньо аппарата позволяет быстро провести процесс, получить продукт высокого качества, уменьшить количество подаваемого воздуха и осуществить практически полное поглощение серного ангидрида. Последнее обстоятельство позволяет исключить мольный избыток серного ангидрида в тех реакциях, где побочные реакции протекают в малой степени. Следствием такой органиэации проведения реакции суль фатирования этоксиалканолов, также являются лучшие экологические характеристики, так как практически отсутствует, неиспользованный серный ангидрид, поскольку отработанные газы идут на узел 30 получения новой порции сульфирующего агента, а также избежать газовых выброс сов,Способ получения сульфоэтоксилатов сиспользованием пленочного реактора сульфатированием оксиэтилированных спиртовфракции С 1 о-С, или С-Ссерным ангидридом в закрученной потоком воэду -ха пленке, разбавленным воздухом, притемпературе 35-60 С, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышениякачества целевого продукта, процесс проводят в каскаде пленочного и с механической мешалкой реакторов при раздельнойподаче сульфоагента в пленочный реакторв количестве 80-90 весЛ, а в реактор смеханической мешалкой 20-10 весЛ концентрации серного ангидрида в воздухе2-6 обЛ и общем мольном соотношенииспирт: серный ангидрид, равном 1:1-1,1с последующей рециркуляцией отходящихгазов на стадии приготовления сульфирующего агента и закручивания пленки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.СЬЬОМ Е.,Уебсц 1 иЬ В, биб;,Ьаь 1 оо М 1 Ь ьиИигЬохубее ьепоху 3 сйеб 6 ондЬа р а 3 сооба. - Ю. Ьо.ОД Сне,р."Ьос.у. Ъб1959, % 5, р 209-210.2, Авторское свидетельство СССРМо 690009, кл, С 07 С 141/08, 1977орректор М. Йем исн ПП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ил Заказ 465 5/2 9 ВНИИПИ Государств по делам изобретен 113035, Москва, Ж 3