Способ получения анионовых поверхностно-активных веществ

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,5,>5 С 07 С 303/06 //с 11 и 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3431472/04 (22) 23.02.F2 (46) 23.10.92. Гюл. !" 39 (72) А,М.Яценко, М.Н.Пуринг, А.П,Мельник, М.К.Островский, В.Г.Гермашев, А.Е.Бутов», В.И,Руроман

-и С.F..Ïåðîâà (53) 547.269.07 (OFF,.F) (56) Авторское сгилетельство СССР ! 119513, кл. С !1 D 11/04, 1955.

А.H,Áîäàí и др. Кислый гудрон производства нефтяных сульфонатов как сырье для синтеза анионных ПАВ для нефтеотдачи. Нефтехимия и нефтепере, работка, 1979, 3, с. 54. (54)(57) СПОСОБ ПОЛуцЮИЯ АНИОННцХ

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) из сульфонатоа минеральных масел, используемых в качестве солюбилизаторов, диспергаторов, эмульгаторов, техни еских моющих средств, мицеллярных дисперсий.

Известен способ получения анионных ПАВ, по которому на основе кислого гудрона получают ПАВ путем экстракции толуолом, с последующей об" работкой экстракта водой для выделения органических сульфокислот, растворимых в воде. Водный раствор сульфокислот нейтрализуют известью.

Недостаток этого способа заключается в том, что в процессе используют токсичный и пожароопасный толу.-., ГОСУДАРСТВ Е HHOF ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) „„53J „„1072417А1

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ нейтрализацией щелочью кислого гудрона, полученного при сульфировании вязких минеральных масел смесью газообразного серного ангидрида и воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и качества целевого продукта, кислый гудрон предварительно обрабатывают органической алкилокисью общей формулы

КСН-СН, где К вЂ” алкил с 8-24 атома/

О 1 ми углерода, или их смесью в количестве 10-253 пт массы кислого гудрона при температуре 20-65 С. ол, который для повторного применения необходимо регенерировать. . С)

Наиболее близким к описываемому является способ получения анионных Я

ПАВ, по которому кислые гудроны про- Д, изводства нефтяных супьфонатов, полу- в ченных путем сульфирования минераль- с ньх масел смесью газообразного серного ангидрида и воздуха, обрабаты- .И вают 20-33:;-ным водным раствором едкого натра.

Нейтрализацию проводят при пос" тоянном перемешивании и постепенном добавлении раствора едкого натра, Нейтрализованные кислые гудроны пред-. ставляют собой малотекучий темнокоричневый пастообразный продукт, в состав которого вхорят, мас.",.: поверхностно-активные сульфонаты 22-33, 4 У

3 10724 сульфат натрия 6,4-12, вода 16-60.

В состав кислого гудрона входят, мас. : поверхностно-активные сульфокислоты 40-55, серная кислота 5-12, несульфированные соединения 33-55 °

Сравнивая йейтральный и кислый продукт можно сделать вывод о низком выходе ПАВ в неитральном продукте по сравнению с исходныи гудроном, а так-1О же о примерно одинаковых выходах.серной кислоты и сульфата натрия.

Недостатки укаэанного способа за. ключаются в том, что нейтрализованный продукт обладает низким содержанием ПАВ, высоким содержанием сульфата натрия, воды, а также и в том, что на нейтрализацию серной кислоты кислого гудрона непроизводительно расходуется щелочь. 20

Кроме того, нейтрализованные кислые гудроны имеют высокую вязкость, затрудняющую их применение в промышленности, Целью изобретения является улуч- Я шение качества целевого продукта, а также увеличение выхода ПАВ, Поставленная цель достигается способом получения анионных flAB, за" ключающиися в том, что кислый гудрон,3O полученный после сульфирования вязких минеральных масел смесью серного ангидрида и воздуха .с последующим разделением сульфомассы отстаиванием и отделением нижнего слоя (кислый ®. гудрон), обрабатывают при теипературе 20-65 С органической алкилокисью общей Формулы RCH-CH, где К вЂ” ал1/

О

40 кил с 8-24 атомами углерода, или их смесью в количестве 10"253 от массы кислого гудрона. Полученную реакционную массу нейтрализуют. водными растворами щелочи. 45

Отличительным признаком способа является предварительная обработка кислого гудрона органической алкилокисью общей формулы 8CH-CH, где К— /

О Q) алкил с 8- 24 атомами углерода, или их сиесью, взятой в количестве 10-25 ь от массы кислого гудрона, при температуре 20-65 С.

Пример 1. Сульфирование мас-ж5 ла Новокуйбышевского НПК проводят на лабораторной установке с исполь. зованием пленочно-барботажного реакто17 ра, представляющего собой трубку ф 5 мм и длиной 800 мм, снабженного охлаждающей рубашкой. После пленочного реактора расположен барботажный, в котором происходит реакция досульфиравания и разделение жидкой фазы и газообразной. Масло подают в реактор в виде пленки с расходам 1О г/мин, Газообразный веерный ангидрид в смеси с воздухом подают через трубку, расположенную по оси реактора, с расходои серного ангидрида 0,6 г/иин и воздуха 5,1 л/иин.

Концентрация серного ангидрида поддерживается равной 3 об,Ф. Темпе- ратуру процесса поддерживают равной

44-46 С.

Получают 10,6 г/мин сульфомассы.

После отстаивания из сульфомассы rioлучают 9,9 г/мин кислого иасла и

Q,7 г/мин кислого гудрона.

В состав кислого гудрона входят, иас. 4: 38,7 поверхностно-активных сульфокислот, 7,7 серной кислоты, 53,6 - несульфированных соединений., Пример 2. 100 г полученного в примере 1 кислого гудрона вязкостью 12800 иПа-с при 20 С помещают, в реактор,. снабженный рубашкой, термометром и мешалкой, добавляют при

20 С. 19, 7 r гексадецил-е -окиси, и смесь перемешивают в течение 10 иин при 50 С. Полученная реакционная иасса в количестве 119,7 г содержит, мас;4: 46,8 - анионных ПАВ, 1,7серной кислоты, 51,5 несульфированных соединений, вязкость 550 мПа с при 20 С.

Полученную реакционную массу нейтрализуют 403-ныи водным раствором едкого натра до рН 7-8. Нейтрализованный продукт в количестве 136 г включает, мас.4: 39,1 поверхностно"активных сульфонатов, 2,1 сульфата натрия, 6,3 воды, 52,5 несульфирован- . ных соединений, вязкость 490 мПа с при 20 С, Иа основе нейтрализованного продукта готовят мицеллярную дисперсию следующего состава, мас.3: 6,3 анионных поверхностно-активных сульфонатов, 6,9 непросульфированных соединений, 30,6 керосина, 35,4 воды, 0,2сульфата натрия, 0,7 иэопропилового спирта, вязкость дисперсии 20,8 мПа-с при 25ОС °

Нагревание нейтрального анионного поверхностно-активного сульфоната в

5 10724 закрытом сосуде при 100ОС не приводит к протеканию процесса уплотнения.

Пример 3. В условиях примера 1 получают 100 г кислого гудрона на основе масла ИСГ-8 среднего молекулярного веса 410 с температурой кипения 350-500 С. Выход кислого гуд"

О рона составляет 15 мас. Ф от просульфированного масла. 10

Кислый гудрон с вязкостью

15100 мПа с при 20 С, содержащий, мас.3: 35,5 анионных поверхностноактивных сульфокислот, 8,9 - серной кислоты, 55,6 несульфированных соединений, помещают в реактор с мешалкой, термометром и рубашкой и подо держивая температуру 20 С, при перемешивании добавляют 16,6,г октил-М-окиси. Реакционную смесь перемеши- 20 вают 40 мин.

Полученная масса в количестве

116,6 r. имеет вязкость 310 мПа с при 20 С и содержит, мас.В: 44,6 анионных поверхностно-активных сульфо- 26 кислот, 2,2 серной кислоты, 53,2непросульфированных соединений.

Реакционную массу нейтрализуют

303-ным водным раствором едкого нат - :30 ра и получают продукт в количестве

137 г с вязкостью 290 мПа с при 20 С, содержащий, мас.3: 38,8 - анионных поверхностно"активных сульфонатов, 2,6 - сульфата натрия, 7,6 воды и

51 непросульфированных соединений.

На основе нейтрализованного продукта получают мицеллярную дисперсию путем простого смешения с керо-, сином, 14-ным водным раствором хлори- 40 да натрия и изопропиловым спиртом следующего состава, мас.3. 6, 6 - анионных поверхностно-активных сульфонатов, 29,3 - керосина, 55,4 - 1 -ного водного раствора хлорида натрия, 0,9 изопропилового спирта, 0,3 - сульфата натрия, 7,9 - непросульфированных соединений.

Вязкость мицеллярных дйсперсий составляет 18 мПа с при 25 С.

Пример 4. Р условиях примера 1 получают 100 r кислого гудрона с выходом 7 мас.4 от реакционной смеси на основе масла 4 погона Новополоцкого НПК среднего молекулряного веса 350 с темпетурой кипения 350500оС

Кислый гудрон с вязкостью

10100-мПа с при 20 С, содержащий, 17 6 мас,Ж: 31,3 анионных поверхностно-активных суг,ьфокислот, 5,9 серной кис- . лоты, 62,8 несульфированных соединений, помещают в реактор с мешалкой, термометром и рубашкой и при перемешивании при температуре 20 С добавляют 10, 1 r децил-М-окиси, поддерживая затем температуру 60 С, переме" шивают в течение 15 мин. Получают .реакционную массу в количестве 110,1 г с вязкостью 190 мйа с, содержащую, мас.3: 42,! анионных поверхностно-активных сульфокислот, 1,4 серной кислоты, 56,5 - несульфированных соединений.

Реакционную смесь нейтрализуют

304-ным водным раствором едкого натра до нейтральной реакции (рН 7-7,5).

Полученный продукт в количестве 129 r включает, мас.Ф: 35„8 анионных поверхностно-активных.сульфонатов 1,8 . сульфа1а натрия, 10,3 воды, 52,1 непросульфированных соединений, вязкость продукта составляет 160 мПа с при 20 С.

На основе нейтрализованного продукта простым смешением получают мицеллярную дисперсию следующего состава, масА: 7,! - анионных поверхностно-активных сульфонатов, 28 " керосина 9,5 непросульфированных соединений, 54,3 - воды, 0,9 изопропилового спирта, 0,2 сульфата натрия, вязкость мицеллярной дисперсии составляет 22 мйа с, межфазное натяжение менее 0,01 дин.см.

П р и и е р 5. В условиях примера 2 к кислому гудрону добавляют 25 r кубового остатка органических окисей фракции С 2 -С, содержащего 503 эпоксигрупп внутри цепи, среднего молекулярного веса 320.

Реакционную смесь перемешивают при температуре 64 С в течение 50,мин и получают массу в количестве 125 г с вязкостью 390 мПа с, содержащую, мас.3: 41,3 анионных поверхностноактивных сульфокислот, 1,9 серной кислоты, 56,8 - непросульфированных соединений, . Реакционную. массу нейтрализуют

204-ным водным раствором едкого натра до рН 7-7,5. Нейтральный. продукт в количестве 158,0 r включает,мас.3:

36,9 анионных поверхностно-активных сульфонатов„ 2 - сульфата натрия, 11,4 воды и 49,7 непросульфированных .

1 0 72741 7 состав кислого гудрона, нас.2

Состав нертоалиаованнык анионнык f1!IS, нас.2 супьпо даннону способу по прототипу серная киснесульфнроеанные соесупьфонафокис" лоты лота количество добавки суль- фонаг/I00 г соотнове- : ты кислого ние гудрона вода сульфат натнесульфированные соевязвязкость, яда ° с сульфат натвода несуль фированные соекость, нда.с динения динения рия динения рия

30,7 53.6 7,7 26,3

35 5 55,6 8 9 24 3

31,3 62.0 5,9 21,4 зе7 536 77 276

19,7:!00

16,6;100

10,3:100

25:100

16,4 49,2 1090

19,3 45,3 1650

22,4 49,9 1430

23,9 45,4 120п

I60

6,3 52,5

7,6 51

10 ° 3 52, 1

II,4 49,6

39,! 2,!

30,Е 2,6 з5,е 1,6

36,9 2,0

l9,7 !

6>6

10,3

25,0

9,1 !

0,4

6,3

Р,1

220

Редактор T.éýðãàíîâà Техред М.Моргентал корректор Л.Лукач

"-аказ 2!572 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 сп! .динений, вязкость 220 мПа-с при

2;,0 С, Н а основе н ей т рали зова н ног о и роду к т а простым смешени ем приготовили ми целл я р ну ю дисперсию следующего сост в а, ма с, 4: 7 - 8 HHct H Hblx поверхнос т но- з кт и в ных с ул ьфона тов, 5 2 воды, 3 0, 3 - керосина, 1 0, 1 - не и рос ул ьфи рован ных соединений, 0, 3 сульфата натрия .

Вязкость ми цел и я р ной дисперсии

3 2 мПа с при 2 5 С, межфаз ное на т яжени е менее 0, 0 1 ди н, см .

Ре эул ь т а ты всех опытов приведены в т абли це .

Таким образом, и реимущес т во да нного сп особа по сравнению с прототипом состоит в у вели ч ен ии выхода 3О на 2 - 1 6 ма с . Ф а нионных поверхностноактивных сул ьфонат ов, 63 уменьшении нэ 2 - 1 0 ма с . 4 содержания сульфата натрия, в уменьшении на 6 - 5 0 мас, 4 количества воды в нейтрализованном 25 продукте, причем по данному способу получаются с ул ьфона т ы . с меньшей в я 3 костью, ч ем по способу -прототипу, ч т о облегчает применение получаемых прпдуктов. ,71ругое преимущество данного способа состоит в уменьшении количества непроизводительно затрачиваемой щелочи, которая расходуется на нейтрализацию серной кислоты, в

2,6 раза, что приводит к значительной зкономии едкого натра.

Анионные ПАВ, полученные из кислого гудрона по данному способу, про-. являют солюбилизирующие свойства и образуют устойчивые мицеллярные дисперсии, которые могут быть применены для затеснения нефти иэ пластов.

В настоящее время получаемые на заводах по производству сульфонатных присадок кислые гудроны не находят квалифицированного применения, их сжигают или вывозят в отвалы, Сжигание кислых гудронов приводит к быстрому: износу оборудования за счет коррозии, а также к загрязнению атмосферы газовыми выбросами, содержащими окислы серы, Кислые гудроны в прудах-накопителях загрязняют окружающую среду.