Способ получения сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТОВ ОКСИЭТЮШНОВЫХ ЭФИРОВ МОНОЭТАНОЛАМИДА ЖИРНЫХ КИСЛОТ, отличающийся тем, что оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида жирных кислот с 6-20 атомами углерода в алкановой цепи и 1-10 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию газообразным серным ангидридом, разбавленным инертным газом до концентрации 2-8 об.%, при молярном соотношении эфир: серный ангидрид 1:1-1,35 и температуре 36-68°С с последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором гидроокиси щелочного металла при температуре 40-60 С до рН 7,5-9.

COOS СОВЕТСКИХ

ОРюввсвн

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ввтавснавв авнавтвъствт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512314/23-04 (22) 01. Т0.82 (46) 15.06.84. Бюл. Р 22 (72) М.А.Подустов, В.Г.Правдин, В.С.Виниченко, В.ИвЗаяц, А.А.Бордюг, Е.А.Мельник, А.С.Басов, Н.С.Гамаюнов, Э.Н.Мартынова и М.Л.-И.Дербаремдикер (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им.В.И.Ленина (53) 547.569.07(088.8) (56) 1. Петрова Л.Д. Получение производных алкилоламидов высших аирных кислот. IV Сульфатирование этоксилированных алкилоламидов. — "Химия и индус1рия", София, 1975, 47, У 9, с. 390-392.

Эс% С 07 С 143 155 С 11 D 3/34

ВХ Хт. т7 Р (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТОВ

ОКСИЭТИЛЕНОВЫХ ЭФИРОВ МОНОЭТАНОЛАМИДА ЖИРНЫХ КИСЛОТ, о т л и ч а ю— шийся тем, что оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида кирных кислот с 6-20 атомами углерода в алкановой цепи и 1-10 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию газообразным серным ангидридом, разбавленным инертным газом до концентрации

2-8 об.X при молярном соотношении эфир: серный ангидрид 1: 1-1,35 и температуре 36-68 С с последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором гидроокиси щелочного металла при температуре 40-60 С до рН

7,5-9.

1097612

Указанный интервал концентрации серного ангидрида обусловлен тем,что при разбавлении серного ангидрида до концентрации менее 2 об,% начинается унос реакционной массы из реактора потоком газа, проходящим реактор с высокой линейной скоростью. При концентрации серного ангидрида более

8 об. вследствие затрудненного отвода экзотермического тепла происходит интенсификация побочных реакций, ведущих к ухудшению способности получаемого продукта к понижению поверхностного натяжения водных растворов. Экспериментальным путем установлено, что при мольном отношении органического вещества к серному ангидриду менее 1:1,0 получаемый продукт обладает невысокой способностью к понижению поверхностного натяжения водных растворов вследствие низкого выхода целевого продукта, а при моль—

Изобретение относится к способу получения новых сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот, которые могут найти применение в качестве анионных поверхностно- 5 активных веществ (ПАВ).

Известен способ получения ПАВ, заключающийся в том, что оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида технического

f0 олеина (смесь жирных кислот фракции

С„ -С „ ) с 10-20 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию концентрированной серной кислотой при молярном соотношении 1:2-3 и температуре не выше 40 С, реакционную

P !5 массу растворяют в ацетоне и нейтрализуют раствором щелочи с последующим фильтрованием выпавшего осадка,состоящего из неорганической соли, дистилляцией ацетоном и сушкой продукта до постоянного веса 1 ).

Однако данный способ не позволяет получить продукт с высокой способностью к понижению поверхностного натя25 жения водных растворов — поверхностное натяжение 1,25% водного раствора составляет 43,3-50,3 дин/см.

Это обусловлено тем, что использование концентрированной серной кислоты с большим молярным избытком вызывает интенсивное протекание побочных реакций окисления и дегидратации органического вещества. Кроме того, из-за 2-3-кратного мольного избытка концентрированной серной кислоты после нейтрализации реакционной массы в получаемом продукте образуется большое количество неорганических солей (до 15,9-21,4 мас. ), что также ухудшает его способность к понижению поверхностного натяжения вбдных растворов.

Проводимое вследствие этого отделение анионного ПАВ от неорганических солеи посредством экстракции его по45 жароопасным, токсичным и дорогостоящим растворителем (ацетоном) затрудняет реализацию данного способа в промышленном масштабе.

Цель изобретения — разработка спо- 5О соба получения ПАВ, который бы обладал высокой способностью к понижению поверхностного натяжения водных растворов.

Поставленная цель достигается согласно способу получения сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирж х кислот, заключающемуся в том, то оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида жирных кислот с 6-20 атомами углерода в алкановой цепи и 1-10 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию газообразным серным ангидридом, разбавленным инертным газом до концентрации 2-8 об. ., при молярном соотношении эфир:серный ангидрид 1:1-1,35 и температуре 36-68 С с последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором гидроо окиси щелочного металла при 40-60 С до рн 7,5-9.

Целевой продукт получают с выходом

92-97, содержание неорганических солей 0,8 1-1,27 мас., поверхностное натяжение 0,25% 26,1-29,4 дин/см.

Процесс протекает по схеме:

RcoNHcH,сн,О(сн сн o)„H+so, ю

RC0NHCH, СН,О(СН,СН,О) SOç H+MeOH -

RCONHCH2 СН 0(CH СН О)„БОз Ме, где R — углеводородный остаток жирных кислот с 6-20 атомами углерода, n=1 10;

Ме — щелочной металл.

Улучшение способности нового продукта к понижению поверхностного натя-, жения водных растворов достигнуто за счет того, что сульфатирование оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот по предложенной технологии исключает протекание побочных реакций окисления и дегидратацни органического вещества.

109 7612 ном отношении более 1:1,35 — из-за интенсивного протекания побочных реакций.

Укаэанный температурный интервал 5 реакции сульфатирования обусловлен тем, что при температуре ниже 36 С происходит резкое возрастание вязкости реакционной массы и нарушается протекание в реакторе процессов мас1 со- и теплопередачи, что ведет к снижению выхода анионного ПАВ и ухудшению способности получаемого продукта к понижению поверхностного натяжения водных растворов.

При температуре сульфатирования о выше 68 С наблюдается интенсивное протекание побочных реакций окисления и дегидратации органического вещества.

По сравнению с известным предлагаемый способ исключает протекание в процессе сульфатирования оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот побочных реакций окисления и дегидратации органического вещества, что ведет соответственно к повышению поверхностно-активных свойств получаемого продукта, а именно к улучшению его способности понижать поверхностное натяжение водных растворов. Кроме того, поддержание в процессе сульфатирования предложенного оптимального мольного отношения органического вещества к серному ан- 35 гидриду способствует получению продукта с низким содержанием неорганических солей, что дает возможность исклю-юить из технологического процесса сло: вЂ,-.ную и дорогостоящую операции 40 по экстракции ПАВ.

Пример 1. В цилиндрический реактор с внутренним диаметром

45 мм и высотой 1 lO мм, оснащенный барботажной трубкой, лопастной мешал- 45 кой, охлаждающей рубашкой, термометром и штуцерами для подачи реагентов и отвода газообразных продуктов реакции, помещают 120,0 г оксиэтиленового эфира моноэтаноламида жирных кислот фракции С 1О-С ь, имеющего в молекуле две оксиэтиленовые группы.

После расплавления органического реагента включают мешалку и начинают подавать в реактор газообразный 55 серный ангидрид, разбавленный воздухом до концентрации 2 об.X. Расход серного ангидрида 1,50 г/мин. Время сульфатирования 18 мин. Мольное отношение органического вещества к серному ангидриду 1: l,0. Температура реакции сульфатирования 68 С.

После прекращения подачи в реактор серного ангидрида в течение 5 мин продолжают перемешивание реакционной массы до прекращения выделения газообразных продуктов реакции, после чего ее нейтрализуют при температуре о

40 С до рН 7,5-8,0 прибавлением 97,4 г

20 -ro раствора едкого натра.

Получают 243,8 г нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного

ПАВ 149,2 г (92 ). Содержание неорганических солей 1,27 мас.X.

Поверхностное натяжение 0,25 .-го раствора полученного продукта 29,4 дин/см.

Пример 2. Навеску 147,0 г оксиэтиленового эфира моноэтаноламида жирных кислот фракции С -С имеюще о ь го в молекуле пять оксиэтиленовых групп, сульфатируют в условиях опыта

Концентрация серного ангидрида, разбавленного воздухом 4 об.Х. Расход серного ангидрида 1,45 г/мин. Время сульфатирования 19 мин. Мольное отношение органического вещества к серному ангидриду 1: 1,15. Температура о реакции сульфатирования 36 С. По окончании реакции сульфатирования и дегазации реакционной массы ее нейтрализуют при 45 С до рН 7,5-8,0 прибавлением 216,0 г 15 .-го раствора едкого кали. Получают 390,6 г нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного ПАВ 176,0 r (96X). Содержание неорганических солей 0,81 мас.X.

Поверхностное натяжение 0,25Х-го водного раствор» полученного продукта

27,3 дин/см.

Пример 3. В вертикальный трубчатый реактор пленочного типа с внутренним диаметром 5 мм и длиной реакционной зоны 800 мм, оснащенный охлаждающей рубашкой, подводящими штуцерами в верхней части реактора и отводящим патрубком в нижней его части, непрерывно подают оксиэтиленовый эфир

/моноэтаноламида жирных кислот фракции

С„ -С, имеющий в молекуле 10 оксиэтиленовых групп. Расход органического реагента 6,8 г/мин. Расход серного ангидрида, разбавленного азотом до концентрации 8 об.Х, составляет

1,04 г/мин. Мольное отношение органического реагента к серному ангидриду

1: 1,35. Температура реакции супьфатио рования 56 С. Выходящую из реактора

1097612

Составитель Т. Власова

Редактор Т. Портная Техред Т. Дубинчак Корректор А.Ференц

Заказ 4140/21 Тираж 410 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 реакционную массу дегаэируют и нейтрализуют при 60 С до рН 8,0-9,0 при-i бавлением 3,2 г/мин 203-го раствора едкого натра.

Получают 10,9 г/мин нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного ПАВ 7,50 г/мин (95 ). Содержание неорганических солей 1,06 o6.X.

Поверхностное натяжение 0,25%-го водного раствора полученного продукта

28,8 дин/см.

Пример 4. Оксиэтиленовый эфир моноэтаноламида жирных кислот фракции С„-С, имеющий в молекуле две оксиэтиленовые группы, сульфатируют в реакторе опыта 3. Расход органического реагента 5,9 г/мин Расход серного ангидрида, разбавленного воздухом до концентрации 8 об. ., составляет 2,04 г/мин. Мольное отношение органического реагента к серному ангидриду 1:1,25. Температура реако ции сульфатирования 48 С. Выходящую из реактора реакционную массу дегазируют в циклоне и нейтрализуют при

55 С до рН 8,0-9,0 прибавлением

6,20 г/мин 20 -ro раствора едкого кали.

Получают 14,10 г/мин нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного ПАВ 8,2 г/мин (96%). Содержание неорганических солей 0,92 мас.X.

Поверхностное натяжение 0,25X-ro водного раствора полученного продукта 2,61 дин/см.

Пример 5. Навеску 139,5 г

S оксиэтиленового эфира моноэтаноламида жирных кислот фракции С„"С, имеющего в молекуле четыре окснэтнленовых групп, сульфатируют в реакторе опыта 1. Концентрация серного ангидрида 1,61 г/мин. Время сульфатирования 23 мин. Мольное отношение органического реагента к серному ангидриду 1:1,25. По окончании реакции сульфатирования и дегазации реакционной массы ее нейтрализуют при 55вС до рН 7,5-8,0 прибавлением 102,7 r

20X"ãî раствора едкого натра.

Получают 276,3 r нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного

ПАВ 178,4 r (97X). Содержание неорганических солей 0,84 мас.X..

Поверхностное натяжение 0,25X-ro водного раствора полученного продукта 27,2 дин/см.

Таким образом, приведенные испытания показали что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет получить продукт со значительно лучЗо шей способностью к понижению поверхностного натяжения водных растворов.