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PROCEDE POUR LA NEUTRALISATION.D'ACIDES SULFONIQUES ET D'ESTERS
SULFURIQUES.
Pour la préparation de sulfonates, on neutralise des acides acé- tyl-, aryl- ou alcoyl-aryl-sulfoniques ou des esters sulfuriques, préparés à partir d'alcools ou d'oléfines, en discontinu ou en continu avec des alcalis.
Dans ce cas on travaille, jusqu$ici, en dissolvant les acides sulfoniques ou les esters sulfuriques dans Peau et en neutralisant avec des lessives al- calines aqueuseso Après la neutralisation, Peau ajoutée et formée pendant la réaction est éliminée par évaporation ou pulvérisation d'une manière bien connue. De telles neutralisations ont été réalisées jusqu'ici à l'aide de disques tournant rapidement, pourvus de buses, sur lesquels on amené la solu- tion alcaline aqueuse et l'acide sulfonique. Le disque tournant pulvérise la mélange des réactifs dans une chambre de réaction dans laquelle on insuffle en même temps de Pair chaud. Comme produit finale on obtient alors, directe- mentun agent de lavage sec, à base de sulfonate.
Les procédés connusà ce jour présentent cependant l'inconvénient, qu'il faut.évaporer dès-quantités d'eau relativement grandes.
Cette évaporation est considérée jusqu'ici comme nécessaire si l'on veut obtenir une réaction régulière et complète de l'acide sulfonique avec les alcalis. En outre, dans les procédés de travail actuels, on ne peut uti- liser, pour la neutralisation de 1-'acide sulfonique, des carbonates alcalins étant donné qu'ils conduisent à une formation de mousse gênante.
La demanderesse a découvert que 13 on obtient directement, sans évaporation supplémentaire d'eau, des agents de lavage solides, à base de sulfonate, lorsqu'on fait réagir les acides sulfoniques et/ou les esters sul- furiques avec des hydroxydes alcalins et/ou des carbonates alcalins anhydres solides en mélange intime l'un avec 1-'autre. Le mélange intime des réactifs
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peut avoir lieu de différentes manières par exemple, par malaxage, agita- tion ou pulvérisation simultanée, ou projection par une buse des composants acides et alcalins. Dans ce cas il est avantageux, pour accélérer la réac- tion, qu'il y ait de faibles quantités d'eau.
Ces quantités d'eau sont au maximum de 10-15 % seulement de l'acide à neutraliser et sont donc essentiel- lement plus faibles que les quantités d'eau à évaporer dans le cas de la neu- tralisation avec des lessives d'hydroxydes ou de carbonates alcalins. L'eau utilisée pour accélérer la réaction peut être préalablement dissoute dans les acides sulfoniques ou les esters sulfuriques à neutraliser. Mais on peut aussi l'incorporer directement dans le travail des composants dans l'espace de réaction.
Pour la réalisation du procédé, on peut utiliser par exemple des machines pour malaxage travaillant avec des ailettes d'agitation, (par exem- ple des malaxeurs type Werner - Pfleiderer)' dans lesquelles'on introduit l'a- cide sulfonique puis, de fagon continue ou discontinue, ''les hydroxydes ou les carbonates alcalins solides en malaxant constamment. Par addition lente des composés alcalins, on peut maintenir la température de réaction au-dessous de 70-80 C. Par un refroidissement approprié du dispositif de malaxage, on peut éviter une élévation inadmissible de la température.
Lors de l'introduction des alcalis caustiques, l'acide sulfurique libre encore présent dans les acides sulfoniques est d'abord neutralisé. La neutralisation ultérieure a lieu considérablement plus lentement. Elle peut être accélérée si'on introduit dans le .mélange réactionnel de petites quanti- tés d'eau. Cette quantité d'eau doit cependant être au maximum de 10 % de la masse réactionnelle. On peut incorporer l'eau, en même temps que le mé- lange de neutralisation restant, progressivement ou par petites quantités dans la masse réactionnelle. Mais elle peut aussi être ajoutée seulement après le mélange complet de l'agent de neutralisation.
Le mode d'addition d'eau et la quantité 'd'eau à ajouter se détermine, au mieux, chaque fois, d'après la consistance de la masse réactionnelle qui, au fur et à mesure que la neutralisation se poursuit, passe progressivement à un état pâteux solide.
La neutralisation indiquée de l'acide sulfonique peut être réali- sée sans difficulté avec du carbonate de sodium ou de potassium, étant donné que, du fait de la consistance solide du mélange réactionnel le gaz carboni- que s'échappant ne provoque pas de mousse gênante. Suivant le type d'agent de neutralisation utilisé, le procédé de malaxage suivant l'invention exige environ 2-4 heures pour obtenir une neutralisation'complète
Le produit final de la réaction peut être immédiatement passé au laminoir et broyé, auquel cas on l'obtient sous forme de rubans minces qui peuvent être facilement et totalement déshydratés sur des sécheurs à rouleaux ou à bandes.
Le principal avantage du procédé de la présente invention con- siste, à côté de la possibilité d'employer des carbonates alcalins bon mar- ché,en ce qu'il n'est pas nécessaire de réaliser une évaporation d'eau.
Seules,de faibles quantités d'eau ajoutées pendant la'neutralisation et l'eau de réaction formée, sont à éliminer. Ces quantités d'eau s'évaporent déjà pour la plus grande partie du fait des quantités de chaleur dégagées pen- dant la réaction.
Le procédé peut être réalisé aussi en continu à l'aide d'une vis - sans fin ou à l'aide d'un dispositif de malaxage provoquant l'évacuation auto- matique, auquel cas, au mélange réactionnel, au cours du chemin suivi, à des places appropriées, sont ajoutés automatiquement les composés alcalins néces- saires et les petites quantités d'eau. Le produit final sort, dans ce mode de travail, tout à fait sec et prêt pour l'usage.
D'une fagon notablement plus avantageuse que dans un malaxeur ou dans une installation de mélange, le procédé suivant l'invention peut être ré-
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alisé dans un récipient de réaction suffisamment grand, dans lequel on pulvé- rise simultanément, à l'état de division aussi fine que possible, 1?acide sulfonique ou l'ester sulfurique et les carbonates alcalins secs, finement moulus,en quantités au moins équivalentes. Dans le cas d'une pulvérisa- tion suffisamment fine des réactifs,la transformation est terminée dans un temps relativement court, bien que les acides sulfoniques et l'ester sul- furique acide ne réagissent que lentement avec les carbonates alcalins secs non pulvérulents.
Dans cette forme de réalisation du procédé, il ne peut y avoir, en général, de dérangements du fait du gaz carbonique qui s'échappe...
La pulvérisation de l'acide sulfonique ou de lester sulfurique liquides peut avoir lieu de la manière habituelle à l'aide de buses ou de disques tournant rapidement. L'état de fine division des carbonates.alcalins secs peut être obtenu aussi à l'aide d'une buse de pulvérisation, auquel cas, dans le courant de gaz ou d'air pulvérisant, il faut introduire .la quantité nécessaire du carbonate alcalin complètement sec et moulu à l'état de poudre fine. L'acide sulfonique pulvérisé et le jet de poussière de carbonate alca- lin doivent être dirigés l'un vers l'autre de telle sorte qu'il y ait mélange intime des deux réactifs se trouvant à 13 état très finement divisés.
Par une disposition appropriée des buses de pulvérisation ou autres dispositif de di- vision, on peut obtenir un mélange de cette sorte relativement-facilement.
Il est particulièrement avantageux de pulvériser l'acide sulfonique et le car- bonate alcalin dans une buse commune.
Par la quantité d'air employé pour'la répartition des carbonates alcalins secs pulvérulents, ainsi que par l'insufflation d'autres quantités d'air, on peut régler l'élimination de la chaleur de réaction engendrée de telle sorte que la température de réaction ne dépasse pas une limite supérieu- re.
Pour la réalisation technique du procédé de l'invention, on peut utili- ser différentes sortes d'appareils et d'installations dans.lesquels il y a un volume suffisant pour le mélange des réactifs afin que la substance pulvérisée dispose d'un chemin suffisamment long, avant qu'une transformation ultérieure ne soit empêchée, par 'exemple par les parpis du récipient de réactiono
Le procédé suivant l'invention peut être réalisé par exemple dans des tours verticales dans lesquelles on pulvérise les réactifs de haut en bas.
A la partie supérieure de cette tour, il faut disposer, dans une posi- tion réciproque convenable les dispositifs de pulvérisation pour les acides sulfoniques ou les esters sulfuriques et pour les carbonates alcalins secs pulvérulents,- ou bien une buse unique servant pour la pulvérisation des deux réactifs. La répartition à l'état finement' divisé des réactifs peut être réalisée, dans une tour, aussi de telle sorte que l'on pulvérise de bas en haut. La substance pulvérisée qui se rassemble au bas de la tour parcourt de cette manière un trajet presque-deux fois aussi long et a, en outre, lors de chute, un séjour plus long dans l'espace libre.que lorsque il est vapori- sé de haut en bas..
Le temps d'arrêt du produit pulvérisé peut aussi être aug- menté par le fait que, à différents endroits de la tour, on insuffle dans une direction tangentielle,de l'air, qui communique à la matière pulvérisée un mouvement tournant.
La matière pulvérisée se rassemblant à la base de la tour forme une masse solide mousseuse n'ayant pas encore complètement réagi qui peut.être retirée de la tour à l'aide de râcleurs. Après un stockage de 30-120 minutes qui, le cas échéant, peut avoir lieu sur des bandes transporteuses, la réac- tion de neutralisation est terminée. Le produit s9est alors solidifié davan- tage et peut être homogénéisé dans les dispositifs à rouleaux disposés en- suite et,le cas échéant, traités, encore, pour son séchage complet, à l'aide d'air chaud. Même dans le cas de la pulvérisation mutuelle des réactifs, la neutralisation des acides sulfoniques ou des esters sulfuriques peut' être ré- alisée sans ou avec des quantités d'eau tout à fait faibles, de telle,sorte qu'il n'y a pas à réaliser d'évaporation.
En outre, on a l'avantage d'obte= nir à 1-'aide d'installations simples de grands tonnages de productionet un produit final complètement neutralisé.
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EXEMPLE 1.-
Dans un malaxeur pourvu d'ailettes, (par exemple système Werner- Pfleiderer) qui se compose à l'intérieur d'une substance résistant à la cor- rosion, on introduit 40 kg. d'un produit de sulfonation, qui a été obtenu à partir de mono-alcoylbenzène en C10. Ce produit se compose de 35,1 Kg. d'a- cide sulfonique, 3,6 Kg d'acide sulfurique et 1,3 kg d'eau. En malaxant con- tinuellement,on ajoute 11,1 kg de carbonate de soude anhydre pulvérisé (96 % de CONa) en discontinu en quantités telles que la température de la masse réactionnelle ne dépasse pas 70 . Pour cela il faut une durée d'environ 30 minutes. Ensuite, au cours de 30 autres minutes, on ajoute 3500 cm3 d'eau et, finalement, le mélange est broyé encore pendant 2 heures.
Après ce laps de temps la neutralisation est terminée. La masse possède une consistance telle qu'elle peut être directement broyée entre des rouleaux. Le- produit final séché possède une couleur blanche pure et contient 87 % de sulfonate de sodium à côté de 12 % de sulfate de sodium.
EXEMPLE 2.-
Par une buse,disposée à l'intérieur d'une tour de 4 mètres de . haut et 1,5 m de diamètre, on pulvérise de bas en haut, par heure,.20 kg d'a- cide sulfonique préparé par sulfonation de monoalcoylbenzèe avec une châtie latérale comportant 10 atomes de carbone. Cette quantité d'acide sulfoni- que a été préalablement diluée avec 10 % d'eau et contient encore 1,84 kg d'a- cide sulfurique. La pulvérisation a lieu à l'aide d'un courant d'air dans lequel on fait arriver par heure,5,6 kg de-carbonate de soude anhydre pré- alablement bien séché et très finement pulvérisé (96 % de C03Na2). La substance pulvérisée se rassemble à la base de la tour et est enlevée, en continu, à l'aide d'un racloir.
Après un temps de'stockage de 1 h, on 1' homogénéise à l'aide d'un. dispositifà rouleaux et , finalement on la sèche en soufflant de l'air chaud. Le produit final a une coloration blanche pure et se compose, à côté de 15% de sels minéraux, de 25 % de sulfate de sodium, et a une réaction neutre.