Способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сеез СоеетскнкСоциалистическихРеспублик Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1405.81 (21) 3258656/23-04 311 М. КП.З с присоединением заявки Йо(23) Приоритет С 07 С 143/76//С 11 О 3/34 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина(71) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТИРОВАННЫХ АЛКИЛОЛАМИДОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ 10 15 Настоящее изобретение относится к способу получения сульфатированных алкилоламндов жирных кислот с 6-20 атомами углерода, которые используются в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ),Известен способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот, например, сульфатированием алкилоламида, являкдцегося продуктом конденсации жирных кислот фракции С 1-С и моноэтаноламина, концентри- И 1 трованной серной кислотой при постоянной температуре 30-35 С в течение всего процесса с последующей нейтрализацией сульфомассы 1). Однако недостатками данного способа являются невысокое качество получаемого продукта, окрашенного в темный цвет, невысокое содержание ПАВ и высокое содержание сульфата натрия, ввиду затрудненного дозирования твер,дого алкилоламида и возникающих по этой причине местных перегревов, обусловленных также экзотермичностью и высокой скоростью сульфатирования, Кроме того, серную кислоту используют в избытке, что экономически невыгодно, а отработанная серная кислота является одним из источников .загряэ" нения окружающей среды.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сульфатированных алкилоламндов жирных кислот с 9-20 атомами углерода, заключающийся в сульфатировании жидких алкилолфамидов жирных кислот газообразной трехокисью серы, разбавленной инертным газом до концентрации 3-40"об,% трехокиси серы при мольном соотношении исходных реагентов, равном соответственно 1:1-1,5, и температуре постоянной в течение всего процесса 32-60 оС с последующей нейтрализацией сульфомассы щелочью 2 3.К.недостаткам данного известного способа относятся невысокое качество и выход целевого продукта, поскольку при проведении процесса сульфатирования при постоянной высокой температуре наблюдается резкая интенсификация побочных окнслительных реакций, ведущих к снижению содержаний ПАВ и увеличению содержания в целевом продукте сульфата натрия. Кроме того, использование сульфатируктцего газа с высоким содержанием трехокиси серы не исключает возможности местных перегревов и обоазования вследствие это 97933455 60 го обугленных органических веществ, загрязняющих целевой продукт.Цель изобретения - повышение качества и выхода целевого продукта,Поставленная-цель достигается согласно способу получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот с 6-20 атомами углерода, заключающимся в сульфатировании соответст" вующих алкилоламидов жирных кислотгазообразной трехокисью серы, раэбав ленной инертным газом до концентрации 1-4 об; при мольном соотношенииалкилоламид; трехокись серы, равном1:0,91,1, при температуре 60-15 Сс последующей нейтрализацией получен ной сульфомассы водным растворомедкого натра. П р и м е р 1. В вертикальный объемно-проточный реактор с внутренним диаметром 20 мм и высотой 320 мм,20 оснащенный роторной мешалкой, проходящей вдоль всей длины реакционной зоны, и охлаждающей рубашкой, непрерывно подают через отверстие в центре дна реактора поток предварительно расплавленного и подогретого до 60 ОС моноэтаноламида жирных кислот Фракции С -С Ьсо средним мол.вес. 272 и т,пл. 58 ОС, Расход укаэанного жидкого органического вещества 27,2 г ЗО (0,1 моля) в минуту. Сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы 20 об., непрерывно подают в реакци онную зону через три отверстия в боковой поверхности реактора, расположенных на равном расстоянии друг от друга по высоте реакционной зоны таким образом, что в каждую 1/3 высоты 40 реакционной зоны поступает 1/3 всего количества трехокиси серы, берущейся для получения мольного отношения трехокиси серы к указанному органическому веществу равного 1,05:1.Расход,45 трехокиси серы 8,4 г (0,105 моля) в минуту. Температуру реакционной смеси поддерживают постоянной в течение всего процесса сульфатирования подачей в охлаждающую рубашку воды 5860 ОС. Время пребывания реакционной смеси и реакционной зоне 1 мин. Реакционную смесь непрерывно выводят через отверстие в крышке реактора. После отделения в сепараторе сульфомассы от газообразных продуктов реакции ее нейтрализуют по общей методике 15-ным водным раствором едкого натра при температуре не выше ЗООС до рН 7,5-8,0.Получают целевой продукт низкого качества, окрашенный в темно-коричневый цвет, с невысоким содержанием ПАВ, равным 14, и высоким содержанием сульфата натрия, равным 6,8, выход 19,1 г (48,8). б 5 П р и м е р 2Процесс сульфати рования моноэтаноламида жирных кис;лот фракции С -С со средним моле"оо кулярным весом 272 и т.пл, 58 С ве дут в условиях примера 1, но при концентрации трехокиси серы в поток сульфатирующего газа, вводимого в реакционную зону, 4 об., расходе трехокиси серы 8,4 г (0,105 моля) р минуту и времени пребывания реакционной смеси.в реакционной зоне 5 мин.Получают целевой продукт также низкого качества, окрашенный в светло-коричневый цвет, с содержанием ПАВ 17,5, и содержанием сульфата натрия 4,2. Выход 22,0 г (56,1). П р и м е р 3, В вертикальный объемно-проточный реактор с внутренним диаметром 20 мм и высотой 320 ма, оснащенный роторной мешалкой, проходящей вдоль всей длины реакционной ,зоны, и охлаждающей рубашкой, разделенной по высоте реактора на три равные секции непрерывно подают через отверстие в центре дна реактора поток предварительно расплавленного и подогретого до 60 С моноэтаноламида жирных кислот фракции С -С 6 со средним молекулярным весом 272 и т,пл. 58 фС, Расход указанного жидкого органического вещества 8,4 г (0,105 моля) в минуту. Сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трех- окиси серы 4 об., непрерывно подают в реакционную зону через три отверстия в боковой поверхности реактора, расположенных на равном расстоянии друг от .друга по высоте реакционной зоны таким образом, что в каждую 1/3 высоты реакционной зоны поступает 1/3 всего количества трехокиси серы, берущейся для получения мбльного отношения трехокиси серы к указанному органическому веществу, равного 1,051. Расход трехокиси серы 1,68 г (0,021 моля) в минуту. Температуру реакционной смеси поддерживают переменной и близкой к температуре плавления, но превышающей ее на 1-2 С в течение всего процесса сульфатирований в соответствии с заранее известным характером понижения температуры плавления реакционной смеси в процессе сульфатирования алкилоламидов жирных кислот подачей воды в нижнюю секцию охлаждающей рубашки с температурой 58-60 С, среднюю секцию 37-39 С и верхнюю секцию 48-50 С.Время пребывания реакционной смеси и реакционной зоне 5 мин. Реакционную смесь непрерывно выводят через отверстие в крышке реактора. После отделения в сепараторе сульфомассы от газообразных продуктов реакции, ее нейтрализуют 15-ным водным раствором едкого натра при температурене выше ЗООС до рН 7,5-8,0.Получают качественный целевой продукт желтого цвета с высоким содержанием ПАВ, равным 28, и низкимсодержанием сульфата натрия, равным2,6. Выход 26,8 г (68,3).П р и м е р 4. Процесс сульфатирования моноэтаноламида жирных кислот фракции С -С со .средним молекулярным весом 272 и т.пл, 58 С проводят аналогично примеру 3, но приконцентрации трехокиси серы в потокесульфатирующего газа, вводимого в реакционную зону, 2 об., расходе трехокиси серы 8,4 г (0,0105 моля) в минуту и времени пребывания реакционной смеси в реакционной зоне 10 минПолучают качественный целевой продукт светло-желтого цвета с содержанием ПАВ 30 и содержанием сульфата натрия 2,2. Выход 28,4 г (72,5),П р и м е р 5, В объемный реактор периодического действия с внутренним диаметром 35 мм и высотой 110 мм, оснащенный лопастной мешалкой, термометром, охлаждающей рубашкой и имеющий отверстие диаметром 2 мм в центре дна реактора для подачи сульфатирующего газа и отверстие в крышке реактора для отвода газообразных продуктов реакции, помещают 54,4 г (0,2 моля) моноэтаноламида жирных кислот фракции С 1 -Сбсо средним молекулярным весом 272 и т.пл.58 С. После расплавления указанного органического вещества и доведения его температуры до 60 С приводят во вращение мешалку и начинают подавать в реактор сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трех- окись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы 2 об Мольное отношение трехокиси сеоы к моноэтаноламиду равно 1,05:1. Расход трехокиси серы 1,68 г 0,021 моля в минуту, расход сульфатирующего газа 23,5 г (0,021 моля) в минуту,расход сульфатирующего газа 23,5 л/мин, время сульфатирования 10 мин, Температуру реакционной смеси поддерживают переменной, согласно предложенному способу сульфатирования таким образом, чтобы ее температура была близка к температуре плавления реакционной смеси, но превышала ее на 1-5 С в течение всего процесса сульфатирования. Для этого, о момента начала подачи в реакционную зону сульфатирующего газа, постепенно понижают температуру воды, подаваемой в охлаждающую рубашку реактора, с :60 до 50 С по мере расхождения трех- окиси серы и в соответствии с известным заранее характером понижения температуры плавления реакционной смеси, :в ходе процесса сульфатирования. По окончании дозирования сульфатирующе"го газа, реакционную смесь выгружаютиз реактора и нейтрализуют по общейметодике 15-ным водным растворомедкого натра при температуре не вы 5 ше 30 ОС до рН 7,5-8,0.Получают качественный целевойпродукт светло-желтого цвета с содержанием ПАВ 28 и содержанием сульфата натрия 2,8. Выход 26,2 г10 (66,9),Основные режимы технологическихпроцессов и показатели качества полученных продуктов приведены в таблице,15Из таблицы видно, что предлагаемый способ сульфатирования (примеры3, 4 и 5) позволяет получить целевойпродукт с более высокими качествен 2 О ными показателями, а именно лччшейцветности, с более высоким содержанием ПАВ и значительно меньшим содержанием сульфата натрия по сравнениюс прототипом (примеры 1, 2).П Р и и е р 6. Сульфатированиемоноэтаноламида жирных кислот фракции Со-С ьсо средним молекулярнымвесом 272 и тпл. 58 С осуществляютаналогично примеру 3, но при мольномотношении трехокиси серы к органическому веществу 0,95:1, расходе трехокиси серы 7,6 г/мин (30,095 мсуь/мин)и концентрации трехокиси серы, разбавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор35 2 обПолучают целевой продукт светложелтого цвета с содержанием анионактивного ПАВ 27,2 и содержанием сульфата натрия 2,5. Выход целевого про 40 дукта 26,6 г (65,2).П р и м е р 7. Сульфатированиемоноэтаноламида жирных кислот фракции С -С 6 со средним молекулярнымвесом 272 и т.пл. 58 ОС осуществляют45 в условиях примера 3, но при мольномотношении трехокиси серы к органическому веществу 1,10:1, расходе трехокиси серы 8,8 г/мин (0,110 моль/мин)и концентрации трехокиси серы, раз 50 бавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор2 об.,Получают -целевой продукт светложелтого цвета с содержанием анион55 активного ПАВ 28,4 и содержаниемсульфата натрия 3,1. Выход целевогопродукта 27,0 г (71,3).П р и м е р 8. В вертикальныйобъемно-проточный реактор с внутренним диаметром 20 мм и высотой 320 мм,оснащенный роторной мешалкой, проходящей вдоль всей длины реакционнойзоны и охлаждающей рубашкой, разделенной по высоте реактора на три равные секции, непрерывно подают черезотверстие в центре дна реактора по979334 ток предварительно расплавленного и подогретого до 29 С монозтаноламида жирных кислот фракции С-С 9 со средним молекулярным весом 201 и т.пл. 25 С. Расхбд указанного вещества 22,0 г/мнн (0,108 моль/мин)Сульфатирующий гаэ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трех- окиси. серы 4 об., непрерывно подают в реакционную зону через три отвер стия в боковой поверхности реактора,расположенных на равном расстоянии друг от друга по высоте реакционной зоны таким образом, что в каждую 1/3 высоты реакционной эоны поступает 15 1/3 всего количества трехокиси серы, берущейся для получения мольного отношения трехокиси серы к указанному органическому веществуравного 0,90:1Расход трехокиси серы 20 7,76 г/мин (0,097 моль/мин). Температуру реакционной смеси поддерживают переменной в течение всего процесса сульфатирования подаваемой воды в нижнюю секцию охлажданхаей рубашки с температурой 27-29 ОС, в среднюю - 12;14"С ив верхнюю - 16-18 С,Реакционную смесь непрерывно выводят иэ реакционной зоны через отверстие в крышке реактора, Температура реакционной смеси на выходе З 0 иэ реактора 18 РС.Выход целевого продукта составляет 23,6 г (73,7), Содержание в нейтрализованной сульфомассе анионактивного ПАВ 34,7, содержание сульфата нат- рия 2,3, цвет продукта желтый. Режимы технологического процесса и показатели качества нейтрализованной сульфо- массы Способ по примерам Прототип Предлагаемый Непре- рывный Непре- рывный Непрерыв- Непрерывный ный вид процесса Непре- рывный мольное отношениетрехокиси серык моноэтаноламиДужирных кислот 1,05:1 1,05:1 1,05:1 1,05:1 1,05:1 концентрация трех- окиси в сульфати-.рующем газе,об. 20 время пребывания реакционной смеси в реакционной зоне, мин 10 10 60 60 60 60 Режимы технологическо-.го процесса: температура реакционной смеси вначале процессасульфатирования, С 60 П р и м е р 9. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции С 1-СЗ со средним молекулярным весом 201 и т.пл. 25 С осуществляют в условиях примера 8, но при концентрации "рехокнси серы, разбавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор 2 об мольном отношении трехокиси серы к органическому веществу 1,05:1 и расходе трехокиси серы 9,0 г/мин (0,112 моль/мин). Выхоц целевого продукта 26,1 г (81,4). Содержание в нейтрализованной сульфомассе анионактивного ПАВ 38,5, содержание сульфатанаврия 2,1, цвет продукта светло-желтый. П р и,м е р 10. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции С-Сз со средним молекулярным весом 201 и т.пл. 25 С осуществляют в условиях примера 8, но при концентрации трехокиси серы, разбавленной воздухом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор 2 об. мольном отношении трехокиси серы к органическому веществу 1,10:1, расходе трехокиси серы 9,5 г/мин (0,119 моль/мин). Выход целевого продукта 24,4 г (76,2). Содержание в централизованной сульфомассе анионоактивного ПАВ 36,8, содержание сульфата натрия 2,5, цвет продукта желтый.97933410 Продолжение таблицы Способ по примерам Прототип Предлагаемый температура реакционной смесив конце процессасульфатнрования, фС 50 60 60 50. 50 Показатели качества нейтрализованнойсульфомассы: содержание аминоактивного ПАВ,В27,5 14,0 17,5 28,0 30,0 содержание сульфата натрия, % 6,8 4,2 2,6 2,2 2,8 цвет Темнокоричневый Светлокоричневый Желтый Светложелтый Светложелтый формула изобретения Составитель Т.ВласоваРедактор А.Долинич Техред Е.Харитончик Корректор И,Ватрушкина Заказ 9268/1 Тираж 445 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4еа п ш шиш ш ш Режимы технологического процесса 1 и показатели качества нейтрали,зованной сульфо,массы Способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот с 6-20 атомами углерода сульфатированием соответствующих алкилоламидов жирных 35 кислот газообразной трехокисью серы, разбавленной инертным газом, с последующей нейтрализацией полученной сульфомассы водным раствором едкого натра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 40 что с целью повышения качества и выхода целевого продукта, сульфатирование проводят при 60-15 ОС трехокисьюсеры, разбавленной инертным газомдо концентрации 1-4 об.В, и при мольном соотношении алкилоламида и трехокиси серы, равном 1:0,9-1,1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент СЬй Р 1981792,кл, 260-401, опубяик. 1934.2. Патент Англии В 799038,кл. 213/С, опублик. 1958 (прототип).