Способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскнк

Социалистических

Республик (1н979334 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140 81 (21) 3258656/23-04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень HP 45

Дата опубликовамкя описания 07.12.82

Р М К з

С 07 С 143/76//

С 11 0 3/34

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

153) УДК 547 ° 279. .07(088.8) В.Т. Ефимов, И.И. Литвиненко, И.А. Пофстов, В.С. Виниченко н В.Г. Правдин (72) Авторы изобретения

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (71) Заявитель

<54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТИРОВАННЫХ

АЛКИЛОЛАМИДОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

15

Настоящее изобретение относится к способу получения сульфатированных алкилоламндов жирных кислот с 6-20 атомами углерода, которые используются в качестве поверхностно-активных веществ (nAB).

Известен способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот, например, сульфатированием алкилоламида, являкхдегося продуктом конденсации жирных кислот фракции

С1 -С1 и моноэтаноламина, концентри1й 1т рованной серной кислотой при постоянной температуре 30-35 С в течение всего процесса с последующей нейтрализацией сульфомассы (1j.

Однако недостатками данного способа являются невысокое качество получаемого продукта, окрашенного в темный цвет, невысокое содержание IIAB и высокое содержание сульфата натрия, ввиду затрудненного дозирования твер,дого алкилоламида и возникающих по этой причине местных перегревов, обус-2 ловленных также экзотермичностью и высокой скоростью сульфатирования.

Кроме того, серную кислоту используют в избытке, что экономически невыгодно, а отработанная серная кислота является одним из источников .загряэнения окружающей среды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сульфатированных алкилоламндов жирных кислот с 9-20 атомами углерода, заключающийся в сульфатировании жидких алкилол . амидов 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

32-60оС с последующей нейтрализацией сульфомассы щелочью (2 3.

К.недостаткам данного извесгного способа относятся невысокое качество и выход целевого продукта, поскальку 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 сульфатирукщего газа с высоким содержанием трехокиси серы не исключает возможности местных перегревов и обоазования вследствие это979334 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, заклю чающимся в сульфатировании соответстПример 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 60ОС моноэтаноламида жирных кислот фрак ции C Ñ со средним мол.вес. 272 и т,пл. 58ОС. Расход укаэанного жидкого органического вещества 27,2 r (0,1 моля) в минуту. Сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы

20 o6.%, непрерывно подают в реакци- 35 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 4() 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 5860ОС. 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 30оС до рН 7,5-8,0.

Получают целевой продукт низкого качества, окрашенный в темно-коричневый цвет, с невысоким содержанием

tlAB, равным 14%, и высоким содержанием сульфата натрия, равным 6,8%, выход 19,1 г (48,8%). 65 вующих алкилоламидов жирных кислот газообразной трехокисью серы, раэбав-)0 ленной инертным газом до концентрации 1-4 об;% при мольном соотношении алкилоламид: трехокись серы, равном

1:0,9 1,1, при температуре 60-15 С с последующей нейтрализацией получен-15 ной. сульфомассы водным раствором едкого натра.

Пример 2 ° Процесс сульфати рования моноэтаноламида жирных кис;лот фракции С> -С со средним молео о 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.Ъ, 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 r (56,1Ъ).

Пример 3, В вертикальный объемно-проточный реактор с внутренним диаметром 20 мм и высотой 320 вел, 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. 58QC. Расход указанного жидкого органического вещества 8,4 г (0,105 моля) в минуту. Сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы 4 об.Ъ, 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

1,05ii. Расход трехокиси серы 1,68 r (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 сульфатирования 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. Реакцион ную смесь непрерывно выводят через отверстие в крышке реактора. После отделения в сепараторе сульфомассы от газообразных продуктов реакции, ее нейтрализуют 15%-ным водным раст979334 вором едкого натра при температуре не выше 30ОC до рН.7,5-8,0.

Получают качественный целевой продукт желтого цвета с высоким содержанием IIAB, равным 28Ъ, и низким содержанием сульфата натрия, равным

2,6Ъ. Выход 26,8 r (68,3Ъ).

II р и м е р 4. Процесс сульфатирования моноэтаноламида жирных кислот фракции C -C .со .средним молекулярным весом 272 и т.пл. 58 С проводят аналогично примеру 3, но при концентрации трехокиси серы в потоке сульфатирующего газа, вводимого в реакционную зону, 2 об.Ъ, расходе трехокиси серы 8,4 г (0,0105 моля) в минуту и времени пребывания реакционной смеси в реакционной зоне

10 мин °

Получают качественный целевой продукт светло-желтого цвета с содержанием ПАВ 30Ъ и содержанием сульфата натрия 2,2Ъ. Выход 28,4 r (72,5Ъ), Пример ", 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 С1 -C„I,co 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 трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы

2 об.Ъ. Мольное отношение трехокиси сеоы к моноэтаноламиду равно 1,05:1.

Расход трехокиси серы 1,68 r 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, а 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 сульфатирующего газа, реакционную смесь выгружают из реактора и нейтрализуют по общей методике 15Ъ-ным водным раствором едкого натра при температуре не вы5 ше 30 С до рН 7,5-8,0.

Получают качественный целевой продукт светло-желтого цвета с содержанием ПАВ 28Ъ и содержанием сульфата натрия 2,8Ъ. Выход 26,2 r

10 (66,9Ъ), Основные режимы технологических процессов и показатели качества полученных продуктов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ сульфатирования (примеры

3, 4 и 5) позволяет получить целевой продукт с более высокими качествен2О ными показателями, а именно лччшей цветности, с более высоким содержанием ПАВ и значительно меньшим содержанием сульфата натрия по сравнению с прототипом (примеры 1, 2).

25, П р и и е р б Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции С „о -С со средним молекулярным весом 272 и т ° пл. 58 С осуществляют аналогично примеру 3, но при мольном отношении 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 реактор

35 2 об.Ъ.

Получают целевой продукт светложелтого цвета с содержанием анионактивного IIAB 27,2Ъ и содержанием сульфата натрия 2,5Ъ. Выход целевого про40 дукта 26,6 r (65,2Ъ).

Пример 7. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции С -С со средним молекулярным весом 272 и т.пл. 58оС осуществляют

45 в условиях примера 3, но при мольном отношении трехокиси серы к органическому веществу 1,10:1, расходе трехокиси серы 8,8 г/мин (0,110 моль/мин) и концентрации трехокиси серы, раз5р бавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор

2 об. t.

Получают -целевой продукт светложелтого цвета с содержанием анион

55 активного ПАВ 28,4Ъ и содержанием сульфата натрия 3,1Ъ. Выход целевого продукта 27,0 r (71,3Ъ).

Пример 8. В вертикальный объемно-проточный реактор с внутренним диаметром 20 мм и высотой 320 мм, 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 по979334 ток предварительно расплавленного и подогретого до 29 С монозтаноламида жирных кислот фракции С„-С9 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 ооо концентрации трехокиси. серы 4 об.Ъ, непрерывно подают в реакционную зону через три отвер- 10 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 f5

1/3 всего количества трехокиси серы, берущейся для получения мольного отношения трехокиси серы к указанному органическому веществу,,равного

0,90:1 ° Расход 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 С в среднюю — 12;

14 С и в верхнюю - 16-18 С. Реакционную смесь непрерывно выводят иэ реакционной зоны через отверстие в крышке реактора, Температура реакционной смеси на выходе ЗО иэ реактора 18 С.

Выход целевого продукта составляет 23,6 г (73,7%). Содержание s нейтрализованной сульфомассе анионактивного IIAB 34,7%, содержание сульфата нат- рия 2,3%, цвет продукта желтый.

Режимы технологического процесса и показатели качества нейтрализованной сульфомассы

Способ по примерам

Прототип

Предлагаемый

Непрерывный

Непрерывный

Непрерыв- Непрерывный ный вид процесса

НелреpbtB ный мольное отношение трехокиси серы к моноэтаноламиду жирных кислот

1,05:1 1,05:1 1,05:1

1,05:1

1,05:1 концентрация трехокиси в сульфати-. рующем газе,об.%

20 время пребывания реакционной смеси в реакционной зоне, мин

10

6п

60

Режимы технологическо-. го процесса: температура реакционной смеси в начале процесса сульфа оирования, С 60

Пример 9. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции С1-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).

Выход целевого продукта 26,1 r (81,4%). Содержание в нейтрализованной сульфомассе анионактивного ПАВ

38,5В, содержание сульфатанаврия 2,1%, цвет продукта светло-желтый.

П р и .м е р 10. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции Со-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 r (76,2В). Содержание в централизованной сульфомассе анионоактивного IIAB

36,8В, содержание сульфата натрия

2,5%, цвет продукта желтый.

979334

Продолжение таблицы

Режимы технологического процесса и показатели качества нейтрали,зованной сульфо,массы

Способ по примерам

Прототип

Предла гаемый температура реакционной смеси в конце процесса сульфатирования, С

60

50.

Показатели качества нейтрализованной сульфомассы: содержание аминоактивного flAB,В

27,5

14,0

17,5

28,0

30,0 содержание сульфата натрия, Ъ

6,8

4,2

2,6

2,2

2,8 цвет

Темнокоричневый

Светлокоричневый

Желтый

Светложелтый

Светложелтый

Формула изобретения

Составитель Т.Власова

Редактор A.Äoëèíè÷ Техред Е.Харитончик Корректор И,Ватрушкина

Заказ 9268/1 Тираж 445 Подписное

8HHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

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, отличающийся тем, 40 что» с целью повышения качества и вы-

% хода целевого продукта, сульфатироваиие проводят при 60-15ОС трехокисью серы, разбавленной инертным газом до концентрации 1-4 об.В, и при мольном соотношении алкилоламида и трехокиси серы, равном 1:0,9-1,1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 1981792, кл. 260-401, опубяик. 1934.

2. Патент Англии Р 799038, кл. 213/С, опублик. 1958 (прототип).