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La présente invention se rapporte à la production d'aryl sulfonates alkylés et plus particulièrement à.la production d'a- ryl sulfonates alkylés qui sont sensiblement exempts de produits colorants.
Pour la sulfonation des alkaryl hydrocarbures, on appli- que généralement un procédé dans lequel on utilise environ 1,3 à
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2 parties en poids .d'acide sulfurique à 100-105% par partie en poids de l'alkaryl hydrocarbure. On a aussi utilisé d'autres agent de sulfonation, mais, quel que soit cet agent, le mélange résul- tant, après l'achèvement de la réaction de sulfonation, donne un sulfonate de couleur foncée après neutralisation avec une base telle que la soude caustique. Etant donné qu'on peut utiliser des sulfonates de couleur foncée seulement dans des applications très peu nombreuses, on a proposé différents procédés pourfili- miner les corps colorants.
Des procédés utilisés jusqu'à présent ont consisté à traiter des solutions aqueuses des sulfonates mé- talliques par de l'eau oxygénée ou dtautres agents de décolora- tion, tels qu'un peroxyde alcalin et un acide, tel que l'acide sulfurique, ou chlorhydrique. D'autres agents de traitement com- prennent des solutions d'un persel métallique, tel qu'un percar- bonate d'un métal alcalin, un perbàrate d'un métal alcalin, ou un persulfate d'un métal alcalin En outre, on a aussi insufflé dans les sulfonates aqueux de l'oxygène ou un gaz oxydant, afin d'améliorer la couleur du produit.
Aucun de ces procédés n'a don- né entièrement satisfaction, en général.parce qu'ils entraînent une dépense indésirable de produits et de temps et parce qu 'en outre le produit ainsi obtenu n'est pas sensiblement amélioré en ce qui concerne sa coloration. En conséquence, la présente inven- tion a pour objet un procédé perfectionné qui évite les inconvé- nients des procédés antérieurs. Elle concerne en outre un procé- dé pour améliorer la coloration des acides alkaryl sulfo niques grâce auquel on peut obtenir des alkaryl sulfonates sensiblement incolores. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre..
On obtient les caractéristiques précitées à l'aide d'un procédé qui comporte, d'une manière générale, les phases ci-après.
On fait réagir un alkaryl hydrocarbure avec un xxxx agent de sulfonation, tel que l'acide sulfurique ou l'oléum. Après la sulfonation, on sépare l'agent de sulfonation épuisé du mélange constitué par l'acide sulfonique et l'agent de sulfonation épuisé.
On traite l'acide alkaryl sulfonique brut résultant par de;
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l'eau oxygénée pour le décolorer. Finalement, on neutralise'l'aci de sulfonique décoloré au moyen d'une base, telle que la soude - caustique, pour produire un alkaryl sulfonate de sodium sensi- blement exempt de corps colorants.
Les alkaryl hydrocarbures appropriées qu'on peut utiliser pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention sont ceux qu'on obtient par la réaction d'un excès de benzène, de toluène, de xylène, ou d'un hydrocarbure similaire, avec un agent d'alkyla- tion en présence d'un catalyseur du type Friedel-Grafts. L'agent d'alkylation peut être constitué par une oléfine, un alcool ou un halogénure à chaîne droite ou ramifiée contenant de 9 à 18 atomes de carbone. Les agents d'alkylation préférés sont les poly- mères à 9 à 18 atomes de carbone du propylène, tels que le tri- propylène, le tétrapropylène, le pentapropylène, l'hexapropylène ou des mélanges de ces produits. D'autres agents d'alkylation utilisables comprennent les alcools et les chlorures nonylique, décylique, dodécylique et octadécylique.
Un alkaryl hydrocarbure approprié qui se trouve également en grandes quantités dans le commerce est un mélange de monoalkyl benzène, mélange appelé parfois dodécylbenzène. Ce produit par- ticulier est vendu par la Société "Continental Oil Company" sous la désignation commerciale "Neolene 400". Les propriétés physi- ques du dodécylbenzène formant le "Neolene 400" sont les 'suivan- tes :
EMI3.1
<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> à <SEP> 16 C <SEP> = <SEP> 0,8742
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> moléculaire <SEP> moyen <SEP> = <SEP> 232 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Norme <SEP> A.S.T.M. <SEP> : <SEP> D-158 <SEP> (Engler)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> d'ébullition <SEP> initial <SEP> 280 C.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
5 <SEP> 185 c
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 288 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 293 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 90 <SEP> 304 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 97 <SEP> 311 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> d'ébullition <SEP> final <SEP> 318 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> de <SEP> réfraction <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> = <SEP> 1,4885
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Indice <SEP> de <SEP> bromé <SEP> = <SEP> 0,16
<tb>
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On peut exécuter la sulfonation des alkaryl hydrocarbures au moyen des procédés bien connus des spécialistes, en utilisant l'acide sulfurique ou l'oléum comme agent de sulfonation. D'au- tres agents de sulfonation appropriés qu'on peut utiliser com- prennent la chlorhydrine sulfurique, l'anhydride sulfurique, etc.
Si on le désire, on peut diluer l'alkaryl hydrocarbure au moyen d'un solvant, tel qu'une huile minérale, un hydrocarbure halogéné ou de l'anhydride sulfureux avant la sulfonation.
Après la sulfonation de l'alkaryl hydrocarbure, on sépa- re l'agent de sulfonation épuisé du mélange résultant. Si on le désire, on peut noyer le mélange avec de l'eau, un alcool, un mélange d'alcool et d'eau, ou une huile minérale avant .de séparer l'agent de sulfonation épuisé. Après-avoir éliminé l'agent de sulfonation épuisé, on traite l'acide alkaryl sulfonique, dont la concentration peut varier entre 70% et 95% ou davantage par un agent de décoloration constitué par de l'eau oxygénée. Des quantités appropriées d'agent de décoloration sont comprises en- tre environ 0,3 et 3% en poids d'eau oxygénée à 100% par rapport au poids de l'acide sulfonique.
Bien qu'on puisse utiliser des solutions d'eau oxygénée dunt la concentration est comprise entre
3 et 100%, on préfère utiliser une solution ayant une concentra- . tion d'environ 30%. La température utilisée pendant le processus de décoloration peut être comprise entre environ 20 et 75 C mais la demanderesse préfère utiliser une température comprise entre environ 20 et 25 C.
Les exemples non limitatifs ci-après se rapportent à la mise en oeuvre de l'invention, laquelle ne se trouve aucunement limitée aux conditions particulières et détaillées mentionnées dans ces exemples. Toutes les déterminations de la coloration, d'après léchelle dite de "Klett", sont obtenues en utilisent un filtre bleu n 42. Les parties indiquées sont des partie-.
-poids*
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EXEMPLE 1
A 250 parties de dodécylbenzène contenu dans un réacteur de sulfonation,on ajoute lentement)et dans un laps de temps d'en- parties viron 16 minutes, 312/d'oléum à 20%. On agite ce mélange pendant environ 1 heure. Tout en maintenant la température entre 20 et 30 C environ, on ajoute au mélange 137 parties de glace, ce qui produit une élévation de la température jusqu'à 70 C. On laisse ensuite décanter le mélange ;pendant 45'minutes.
Il se forme -deux couches liquides ; lacouche'inférieure contient l'acide épuisé qui'est constitué par environ 295 parties .d' acide sulfurd.que à 63-65% qu'on soutire et qu'on envoie au rebut; la couche supé- rieure, qui est constituée par environ 400 parties d'acide sul- fonique brut, contient,à l'analyse,83,2% d'acide sulfonique actif et 9,3% d'acide sulfurique.
On divise l'acide sulfonique brut en quatre portions éga- chacune les et on décolore/des portions en y dissolvant la quantité d'eau oxygénée voulue et en procédant au traitement pendant le temps mentionné sur le tableau i à une température comprise entre 25 et 27 C. A la fin de la période de décoloration, on neutralise ,tous les échantillons avec une solution aqueuse de soude causti- que à 20%, et on détermine sa couleur Klett des sulfonates résul- tants. Dans un but de comparaison, on neutralise 100 parties de l'acide sulfonique brut et on détermine également, à titre de témoin, sa couleur Klett. Les résultats sont indiqués sur le ta- bleau 1 ci-après.
TABLEAU I
Décoloration de l'acide dodécylbenzéne sulfonique (Sulfonation à l'oléum)
EMI5.1
<tb> Portion <SEP> Parties <SEP> de <SEP> H2O2 <SEP> à <SEP> 30% <SEP> Temps <SEP> de <SEP> déco- <SEP> Couleur <SEP> Klett
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <SEP> d'a- <SEP> loration <SEP> en <SEP> de <SEP> la <SEP> solutin
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cide <SEP> sulfonique <SEP> heures <SEP> de <SEP> sulfonate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> témoin <SEP> - <SEP> - <SEP> 65 <SEP> @
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1,25 <SEP> 48 <SEP> 27
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2,00 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 5,00 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7,
50 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb>
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On obtient des résultats comparables en traitant l'acide sulfonique brut par 0,375, 0,60, 1,50 et 2,25 parties d'eau oxygénée à 100% pour 100 parties d'acide sulfonique brut.
EXEMPLE 2
On fait passer, dans un délai de 50 minutes, à travers 400 parties de dodécylbenzène contenu dans un réacteur de sulfo- nation équipé d'une admission de gaz susceptible de faire barbo- ter ce dernier à travers la charge, 148 parties de vapeur d'an- hydride sulfurique dilué par 3000 parties d'air. Pendant l'opé- ration de sulfonatipn, on permet à la température de s'élever jusqu'à 55 C et on la maintient'à ce niveau. Après l'addition de l'anhydride sulfurique, on maintient la température à 55 C, et on fait passer de l'air à travers le réacteur à un débit d'envi- ron 3,3 parties par minute pendant un laps de temps de 10 minutes On obtient ainsi 454 parties d'acide sulfonique brut contenant, à l'analyse} 94,5% d'acide sulfonique et 1.9% d'acide sulfurique.
On décolore des échantillons de-100 parties de l'acide sulfonique brut avec 5,0 et 7,0 parties d'eau oxygénée à 30% pendant 20 minutes. On neutralise ensuite les échantillons avec une solution de soude caustique aqueuse à 20% et on détermine la couleur Klett de sulfonate résultant. A titre de comparaison, on neutralise aussi 100 parties d'acide sulfonique brut non décoloré et on détermine la couleur Klett du produit. Les résultats obte- nus sont mentionnés sur le tableau II ci-après.
TABLEAU II
Décoloration de l'acide dodécylbenzéne sulfonique (Sulfonation à l'anhydride sulfurique)
EMI6.1
<tb> Essai <SEP> Parties <SEP> de <SEP> H2O2 <SEP> à <SEP> 30% <SEP> Temps <SEP> de <SEP> Couleur <SEP> Klett <SEP> de
<tb>
<tb> n <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> parties <SEP> d'a- <SEP> décoloration <SEP> la <SEP> solution <SEP> de
<tb>
<tb> cide <SEP> sulfonique <SEP> en <SEP> heures <SEP> sulfonate
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 0,00 <SEP> - <SEP> 315
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 1,00 <SEP> 1/3 <SEP> 174
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 1,50 <SEP> 1/3 <SEP> 59
<tb>
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Le tableau III ci-après indique les résultats obtenus après décoloration de l'acide dodécylbenzène sulfonique et des dodécylbenzène sulfonates de sodium correspondants,
quand on uti- lise l'oléum et l'anhydride sulfurique comme agents de sulfona- tion et l'eau oxygénée comme décolorant.
TABLEAU III Comparaison. de la décoloration de l'acide sulfonique et du sulfonate (Sulfonation à l'oléum)
EMI7.1
<tb> Essai <SEP> Produit <SEP> soumis <SEP> Parties <SEP> de <SEP> H2O2 <SEP> Temps <SEP> de <SEP> Couleur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> la <SEP> à <SEP> 30% <SEP> pour <SEP> 100 <SEP> décolora- <SEP> Klett <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> décoloration <SEP> parties <SEP> de <SEP> tion <SEP> en <SEP> la <SEP> solution
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> produit <SEP> heures <SEP> de <SEP> sulfo-
<tb>
EMI7.2
¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯P¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯ nate
EMI7.3
<tb> 1 <SEP> Acide <SEP> sulfonique <SEP> 1,50 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb>
<tb> 2 <SEP> Sulfonate <SEP> 1,50 <SEP> 16 <SEP> 32
<tb>
<tb>
<tb> (Sulfonation <SEP> à <SEP> l'anhydride <SEP> sulfurique)
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> Acide <SEP> sulfonique <SEP> 1,
50 <SEP> 1/3 <SEP> 59
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> Sulfonate <SEP> 1,50 <SEP> 1/3 <SEP> 105
<tb>
Il est bien entendu que de nombreuses variantes et modi- fications de la description ci-avant sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de production d'un alkary sulfonate sensi- blement exempt de corps colorants, qui consiste à faire réagir un alkaryl hydrocarbure avec un agent de sulfonation pris dans la catégorie que forment l'acide sulfurique, l'oléum, la chlorhydri- ne sulfurique et l'anhydride sulfurique dans des conditions de sulfonation, à séparer l'agent de sulfonation épuisé de l'acide alkaryl sulfonique résultant, à décolorer cet acide sulfonique par un traitement au moyen d'eau oxygénée, à neutraliser l'acide sul- fonique et,enfin, à récupérer l'alkaryl sulfonate.