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"PROCEDE DE PRODUCTION D'HYDROCARBURES ALKYL ARYLE,
SENSIBLEMENT INCOLORES."
La présente invention concerne la production d'hydro- carbures alkyl aryle qui sont sensiblement exempts de pré- curseurs colorés. Plus particulièrement, la présente inven- tion fournit un procédé de production de ces hydrocarbures alkyl aryle qui, après sulfonation et neutralisation, donnent un sel sensiblement incolore.
La sulfonation des hydrocarbures alkyl aryle suit géné- ralement le precessus dans lequel on utilise 1,3 à 2 parties en poids environ d'acide sulfurique ou d'oléum à 100 à 105 pour cent par partie en poids de l'hydrocarbure alkyl aryle.
On a eu recours à d'autres agents de sulfonation, mais quel que soit l'agent utilisé, l'acide sulfonique ainsi obtenu, lorsqu'il est neutralisé par une base telle que l'hydroxyde de sodium, donne un sulfonate de couleur foncée. Attendu qu'on ne peut utiliser les sulfonates de couleur foncée que-dans relativement peu d'applications, on a suggéré jusqu'à pré- sent divers procédés pour éliminer ces corps colorés qui
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confèrent une couleur aux sulfonates. Ces procèdes ont com- porté le traitement de la solution aqueuse du sulfonate par des agents de blanchiment tels au'un peroxyde ou un réactif acide tel que l'acide sulfurique ou chlorhydrique. D'autres procédés ont comporté le soufflage de la solution de sulfona- tes aqueuse par des gaz oxydants tel que de l'oxygène libre.
Aucun de ces procédés n'a été entièrement satisfaisant de façon générale en raison du fait qu'il comporte une dépense indésirable de matière et de temps, et en outre le produit
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Par conséquent, la présente invention se propose de four- nir un procédé perfectionné : - qui élimine les inconvénients de la technique antérieure, - pour éliminer les précurseurs de couleur à partir des hydrocarbures alkyl aryle, de façon à pouvoir obtenir des sulfonates sensiblement incolores par la sulfonation de ces hydrocarbures alkyl aryle suivie par une neutralisation.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre.
De façon générale, l'invention consiste à alkyler un hydrocarbure aromatique, tel que le benzène ou le toluène, par une oléfine contenant 8 à 18 atomes de carbone dans la molécule en présence d'un catalyseur d'alkation dans des conditions d'alkylation. Après la réaction d'alkylation, on laisse reposer le mélange ainsi obtenu jusqu'à ce qu'il se forme deux couches, une couche organique et une couche de boue de catalyseur. On enlève la boue de catalyseur, puis on récupère l'hydrocarbure alkyl aryle de-la couche organique par distillation fractionnée. On traite alors l'hydrocarbure alkyl aryle par un agent oxydant en présence d'un acide et
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d'eau et à une température variant entre 20 et 100 C pen dant une période de temps variant entre 5 et 60 minutes.
On laisse alors reposer le mélange oxydant pendant une certaine période de temps jusqu'à ce que les matières oxydantes se soient déposées par décantation. On retire les matières oxy- dantes et on traite l'hydrocarbure alkyl aryle, qui est en partie débarrassé des précurseurs de couleur, par 1 à 5 pour cent en poids environ d'acide sulfurique sur la base du poids de l'hydrocarbure alkyl aryle, à une température variant entre 25 et 80 C pendant: une périodede temps variant entre 5 et 30 minutes. On laisse reposer le mélange ainsi obtenu jusqu'à ce que l'acide se soit séparé par décantation. Par ce processus, il se forme deux couches, la couche inférieure d'acide qui contient les précurseurs de couleur oxydés et une couche supérieure qui consiste en l'hydrocarbure alkyl aryle sensiblement exempt de précurseurs de couleur.
On ré- cupère alors l'hydrocarbure alkyl aryle et après la sulfona- tion et neutralisation ultérieure, on obtient un alkyl aryl sulfonate qui est sensiblement incolore.
Bien que la demanderesse ne désire pas être liée à une théorie particulière quelconque concernant les réactions qui se produisent pendant le traitement chimique de l'hydrocar- bure aromatique, elle pense que dans la préparation des hy- drocarbures alkyl aryles, en faisant agir un agent d'alkyla- tion avec un hydrocarbure aromatique en présence d'un cata- lyseur du type Friedel-Craft, tel que du chlorure d'aluminium, il se produit des réactions secondaires qui se prêtent à la formation d'hydrocarbures aromatiques polynucléaires. Ces hydrocarbures polynucléaires confèrent une furescence bleue à l'hydrocarbure alkyl aryle et sont en partie responsables de la couleur foncée du produit obtenu lors de la sulfonation et de la neutralisation de l'hydrocarbure alkyl aryle.
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L'analyse indique que les hydrocarbures polynucléaires sont principalement des 9-alkyl anthracènes et des 0,10 dialkyl anthracènes et peuvent exister dans l'hydrocarbure alkyl aryle en des concentrations atteignant 0,125 gramme par litre et 0,075 gramme par litre respectivement.
Avant de poursuivre avec des exemples particuliers, à titre illustratif de la présente invention, il peut être bon d'indiquer de façon générale la nature et les quantités des matières différentes nécessaires pour le procédé.
Les hydrocarbures aromatiques d'alkyle qui peuvent être débarrassés des composés aromatiques polycycliques par le procédé de la présente invention, sont les hydrocarbures aro- matiques d'alkyle préparés par condensation d'un hydrocar- bure aromatique et d'un agent d'alkylation en présente d'un catalyseur du type Friedel-Craft, en particulier le chlorure d'aluminium. L'hydrocarbure aromatiquepeut être le benzène ou un alkyl benzène ou dialkylbenzène à bas poids moléculai- re, tel que le toluène, l'éthyl benzène, le cumène, le o-, m-, et p-xylène, des mélanges des xylènes, le naphtalène, l'alpha-méthyl naphtalène, le bêta-méthyl naphtalène, le diphényl, les produits aromatiques contenus dans les frac- tions de pétrole, etc...
L'agent d'alkation peut-être un halogénure d'alkyle, u alcano ou une oléfine présentât de 10 à 20 atomes de carbone environ. Sont inclus dans les halogénures d'alkyle, le 1-chlorodécane, le chlorure de lau- ryle, le 1-chloro-octadécane et le 1-bromodécane. Comme'al- canols appropriés, on peut citer l'alcool laruliquek le déca.nol et l'alcool stéarylique.
Comme oléfines appropriées, on peut citer le décène-1, le décène-2, le dodécène-1, le dodécène-2, les pentadécènes, les octadécènes et les oléfi- nes obtenues par polymérisation de l'éthylène, du propylène, de ';isoutylène et de leurs mélanges tels que le tétrapro- pylène, le pentapropylène et l'hexapropylène.
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Les agents oxydants convenant pour être utilisés dans le procédé de la présente invention, sont les solutions dans l'acide sulfurique des chromâtes comprenant le chromate et dichromate de sodium et de potassium et le trioxyde de chlore.
On peut également avoir recours à l'ozone. Les agents oxydante préférés sont les solutions dans l'acide sulfurique de tri- oxyde de chrome ou d'ozone. De façon générale, pour traiter 100 parties de l'hydrocarbure aromatique d'alkyle, une solu- tion oxydante contenant de 0,25 à 0,75 partie d'un agent oxydant, de 1,5 à 5 parties d'eau et de 2 à 6 parties d'acide sulfurique à 96 % est efficace pour éliminer les hydrocar- bures Dolycycliques. On peut avoir recours à une plus grande quantité de la solution oxydante mais cela n'est pas néces- saire pour traiter les hydrocarbures aromatiques d'alkyle préparés comme décrit ci-dessus.
Le traitement consiste à agiter vigoureusement l'hydrocarbure et la solution oxydante à une température comrise entre 20 et 100 C pendant 5 mi- nutes à 1 heure environ ou plus longtemps. De façon générale, plus la température est élevée, plus la durée nécessaire est courte pour effectuer la purification. La demanderesse pré- fère effectuer la purification à 60 C pendant 10 minutes.
Lorsqu'on a recours à l'ozone en tant qu'agentoxydant, on applique de 0,3 à 0,6 grasse environ d'ozone pour 100 parties d'hydrocarbure. On fait passer l'ozone dans l'hydrocarbure pendant une période comprise entre 20'et 60 minutes environ.
Après le traitement d'oxydation, on laisse reposer le mélange traité et on évacue la boue de couleur foncée en ayant recours, si on le désire, à une faible quantité d'un adjuvant de fil- trage pour favoriser la coagulation de la boue. On agite alors l'hydrocarbure vigoursuement avec 1 à 5 %, de préférence 2 en poids, d'acide sulfurique concentré à une température comprise entre 25 et 80 C, pendant 5 à 30 minutes. On élimine
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alors la boue et on traite l'hydrocarbure par une agile basique telle qu'une argile "ataplugus" pour éliminer les traces d'acide.
La densitéde couleur relative (R.C.D.) est une mesure de la quantité relative de couleur jaune existant dans une bouillie d'alkyl aryl sulfonate de sodium. Pour effectuer cet essai, on prépare une bouillie d'alkyl aryl sulfonate de sodium active à 4 % et on compare la couleur d'un tel pro- duit avec celle d'une solution de chromate classique qui contient deux milligrammes de dichromate de potassium pour 100 cc d'une solution d'hydroxyde de potassium 0,05 normal.
Les indications de couleur sont fournies par un colorimètre photo-électriquede Klett et Summerson en utilisant une cel- lule de 4 cm et un filtre de couleur Klett N 42. La densité de couleur relative est alors égale à l'indication de l'é- chantillon divisé par l'indication du témoin. Evidemment, plus l'indice de densité de couleur relative est élevé, plus la couleur jaune de la bouillie d'alkyl aryl sulfonate de sodium est intense.
Afin de décrire la nature de la présente invention, de façon encore plus claire, on donne les exemples usivants à titre illustratif. Toutefois, il est évident que les exem- ples ci-après ne sont pas donnés à titre limitatif de 1'in vention, mais plut8t à titre illustratif des principes et du mode de mise en oeuvre à observer pour obtenir le per- fectionnement suivant la présente invention. Les parties don- nées sont des parties en poids.
EXEMPLE 1
On charge dans un récipient équipé d'un agitateur à grande vitesse 100 parties de pentadécylbenzène préparé par condensation du pentapropylène avec du benzène en présence
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de chlorure d'aluminium. Tout en agitant, on ajoute 5 partie, d'une solution oxydante préparée en ajoutant 4 parties de trioxyde de chrome à 6 parties d'eau et on continue à agiter pendant 20 minutes à 30 C. On ajoute deux parties d'argile a"ataplugs" au mélange agité, puis on laisse reposer le mé- lange, après quoi l'hydrocarbure se sépare de la boue foncée - par décantation.
On aite alors l'hydrocarbure pendant 15 minutes Ö 100 C avec 5 parties d'argile "attapulus" et le filtre à travers une natte "hyflo" pour obtenir un hydro- carbure ne présentant pas de reflet fluorescent.
Analyse :
Le pentadécylbenzène initial présente ± l'analyse 0,124 gramme par litre de 9-alkyl anthracènes et 0,075 gramme par litre de 9,10-dialkylanthracènes.
Après sulfonation et neutralisation, on a obtenu un sulfonate présentant une densité de couleur relative de 2,70.
Le pentadécylbenzène traité ci-dessus présente à l'analyse 0,000 gr par litre d'anthracènes.
Après sulfonation et neutralisation, on obtient un sulfonate présentant une densité de couleur relative de 1,76.
Bien que l'application du traitement par l'argile donne un produit légèrement meilleur en ce qui concerne la couleur, il peut être avantageux d'éliminer le traitement par l'argile dans de nombreux cas. La raison en est qu'on éprouve des difficultés lorsqu'on applique le traitement par l'argile.
EXEMPLE 2
On répète l'essai de'l'exemple 1, excepté qu'on met l'hydrocarbure en contact, au cours d'un stade supplémentaire, avec 3 parties d'acide sulfurique concentré (96 %), après la
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séparation de la boue d'oxydation. Le sulfonate préparé à partir de l'hydrocarbure traité ainsi obtenu présente une densité de couleur relative de 1,13.
EXEMPLE 3
Lorsqu'on le traite uniquement par l'argile et qu'on ne le soumet pas à un traitement d'oxydation ou par l'acide sulfurique, l'hydrocarbure donne un sulfonate présentant une densité de couleur relative de 2,70
EXEMPLE 4
Lorsqu'on le traite par 3 parties d'acide sulfurique concentré puis par 5 parties d'argile, l'hydrocarbure donne un sulfonate présentant une densité de couleur relative de 2,68.
Les essais ci-dessus révèlent qu'il est nécessaire de traiter l'alkyl benzène préparé par condensation d'un agent d'alkylation avec du benzène en présence du chlorure d'alu- minium, à la fois par une solution oxydante et par l'acide sulfurique afin d'obtenir un sulfonate présentant une excel- lente couleur. L'application de la solution oxydante seule ou de l'acide sulfurique seul, ne donne pas un aussi bon ré- sultat que lorsu';qo a recours aux deux.
EXEMPLE 5
On traite le dodécylbenzène préparé par alkylation du benzène avec du dodécène en présence du chlorure d'aluminium comne dans les trois exemples précédents. Les sulfonates obtenus, présentent les indices de couleurs suivants ;
A partir du dodécylbenzène non traité ........... 2,66
A partir du dodécylbenzène traité par l'argile.. 2,65
A partir du dodécylbenzène traité par un agent oxydant et l'argile 170
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A partir du dodécylbenzène traité par l'acide sulfurique et par l'argile ................ 2,58
A partir du dodécylbenzène traité par un agent oxydant, par l'acide sulfuriaue et par l'argile ..................................
1,11
EXEMPLE 6
On fait barboter dans 130 parties de pentadécylbenzène, préparé comme décrit dans l'exemple 1,0,5 partie d'ozone pendant une période de 30 minutes à 25 C. On agite alors le mélange avec 2 parties d'argile "attapulgus" et on élimine une boue noire par décantation de l'hydrocarbure. On traite alors l'hydrocarbure à 60 c pendant 20 minutes par 5 parties d'acide sulfuriaue (96 %), on élimine la boue par décanta- tion, puis on met l'hydrocarbure en contact avec deux parties d'argile "attapulagus" et filtre: Le produit est limpide, incolore et brillant et présente un indice de densité de couleur relative de 1,70.
La demanderesse a constaté que dans les quelques cas où le sel métallique de l'acide alky aryl sulfonique est obte- nu par le procédé de la présente invention et est encore légèrement coloré, on peut décolorer le produit très facile- ment par des procédés bien connus des snécialistes. Ces pro- cédés de décoloration consistent à traiter le produit par un agent décolorant tel qu'un peroxyde ou à le décolorer par électrolyse. La demanderesse a découvert, en outre, que si ces précurseurs de couleur n'ont pas été éliminés par le pro- cédé de la présente invention, il est assez difficile de dé- colorer le produit ainsi obtenu et le résultat n'est que transitoire.
Bien qu'on ait décrit des formes de réalisation parti- culières de l'invention, il est évident naturellement au'elle n'y est pas limitée attendu qu'elle est susceptible de rece- voir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit
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de l'invention.