BE632807A - - Google Patents
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- C07C2523/74—Iron group metals
- C07C2523/75—Cobalt
-
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Description
<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de préparation d'alkylarylsfulonates se prêtant bien à la dégradation biologique
Les substances tensio-actives des agents de lavage et détergents qui trouvent les applications les plus étendues sont principalement les sels de l'acide tétrapropylènebenzènesulfoni- que.
L'acide tétrapropylènebenzènesulfonique est proféré principalement parce que le propylène tétramère est disponible à bas prix en grande quantité comme agent d'alkylation du benzine.
Le tétrapropylènebenzène obtenu par alkylation du benzène. l'aide du propylène ttramre peut être préparé par des procédés classi- que))' avec une pureté telle quo la sulfonation ultérieure par lucide sulfurique, l'oléum ou le SO3 permet,d'obtenir des pro- duits limpides exempts d'odeurs et pratiquement exempts de frac- tions non sulfonées.
Toutefois il est apparu que les t4trapro- pylènebenzènesulfonates ne subissent que dans une faible mesure
<Desc/Clms Page number 2>
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d'environ 30 à 50;, la dégradation par des processus biologiques dans les installations d'épuration et les cours d'eau et que les quantités restant dans les eaux provoquent, en raison de leurs propriétés tensio-aotives, des perturbations surtout en format
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des Mousses gênantes. On a donc cherché û remplacer la chaîne alkyle très ramifiée du propylène t<5traraère par des restes alkyle en chaîne aussi droite que possible afin d'améliorer les possibi- lités de dégradation biologues des alkylaryleultanates préparés de cette façon.
On a envisagé principalement à cet effet, comme agents
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d'alkylatiol des oléfines obtenues par crackage thermique de ci- res parsffiniques et de substances analogues. Les oléfines prépa- rées de cette façon peuvent être utilisées pour la préparation de composés alkylaromatiques ou c'alcylarylsul.'anatsa qui sont susceptibles d'ttne dégradation biologique bonne ou mme excel- Mente lorsqu'on utilise des cires de paraffine très peu rami- fiées pour le crackage thermique.
Le crackage thermique des cires de paraffine en oléfines en chaîne droite offre cependant l'inconvénient que des cires de paraffine en chaîne très peu ramifiée ne sont disponibles qu'en quantités très limitées ou doivent être préparéespar des procé... dés de purification onéreux. En outre, le crackage thermique pro- duit une quantité appréciable d'oléfines ayant un nombre d'atomes
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de carbone inférieur ou supérieur à la fraction C10 à environ C 15 préférée pour les détergents. Ces oléfines n'ont que des appliia tions limitées, de sorte que la production d'une fraction ayant le nombre d'atomes de carbone désiré pour la préparation de dé- tergents est ainsi rendue sensiblement plus onéreuse.
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On a d6couvert à présent qu'on peut préparer de elkrl- ary.auitanatsa ayant une bonne capacité de dégradation biologique en chlorant des n-paraffines jusqu'à une conversion correspondant au maximumu à 50% de monochloroal'#ne, en soumettant les chloro- paraffines obtenues, en mélange a\Ma des hydrocarbures paratri-
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EMI3.1
niques ou après séparation complète ou partielle des paraffines
EMI3.2
inchangées, à une dshydxohal,onat3en sur des catalyseurs métal-
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liques dans les conditions d'une distillation fractionnée à des
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températures de 150 b 50000e et de préférence de 180 à 350"C, en
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faisant réagir les oldfines obtenues, éventuellement en mélange
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avec des hydrocarbures paraffiniques, avec des hydrocarbures aro-
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matiques comme le benzène,
le toluène ou le xylène en présence d'un catalyseur pour obtenir des composas alkylaromatiques et en
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trens.f'orl1lllnt ceux...ci par sulfonation à l'aide diacide sulfurique, djoldum ou de 003 en les acides s,lkylarylsu1fonicués recherchât ou, ai'res neutralisation en leurs sels.
Les composas alkylaror
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tiques obtenus suivant le procéda ci-dessus par un moytn qui n'es
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pas encore classique se distinguent des composés a.lylarom at2r,ur obtenue par choration de paraffines et réaction des o:Üoropi,raf. fies obtenues avec des composés aromatiques tels qur le ben",. le toluène ou le xylène en présence de AlCl3 servant de lyscur, par leur qualité exceptionnelle qui permet d'obtenir par 51'11'0-
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nation des sulfonates particulièrement limpides et exempts d'odeurs
EMI3.12
Les paraffines noriiales pn Ca à 20' seules ou en mêla iet con- viennent pour le procédé de l'invention. Les n-paraffinesen C 10 à Cl sont particulièrement appropriées à cet effet. En outra, on
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peut utiliser dans le procédé des mélanges comprenant principale- ment des ni-paraffines.
Les n-paraffines soumises à la chloration peuvent être isolées, suivant le procédé par addition d'urée ou
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de thioure ou par adsorption sur des tamis ;,al,Cul4 ires, en frac- tions désirées quelconques sans formation de sous-produits h par- tir de fractions du pétrole' de provenance quelconque, Àat exemple comme décrit dans le brevet n 612.036.
Les chloropar,i'fines appropriées sont celles qui sont obtenues seules ou en mélange par chloration d'hydrocarbures pu Bzz Ca constitués princil.alE:ml1t par des n-pArîi:rfines. Les culo- roparaf1'ines peuvent compter 1 à environ 3 atomes de chlore par molécule. On préfère les ah7.aro4rafinc.¯. contenant de façon pr- pondérante un atome de chlore par molécule, telles qu'on les ob-
<Desc/Clms Page number 4>
tient par exemple en chlorant jusque une conversion de 50 moles % au maximum des hydrocarbures en C8 à C20 constitués principale-
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Ment par des n-paraffines.
Des catalyseurs particulièrement appropriés sont des @
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métaux con ne la fer, la cobalt, le nickel, le manganèse, le chromer le molybdène, le i*oirrâm, le vanadium, le cuivre, l'argent, le béryllium, le magnésium, le zinc, le cadmium, l'aluminium ou leurs alliages,
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Le tableau 1 indique la vitesse de dégagement du ECI sur
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des surfaens égales de divers métaux et sillages Les valeurs sont obtenues in chauffant chaque fois à 200*C un mélange identique de paraffines chlorées en présence d'une tôle de mime surface et en mesurant le temps nécessaire au dégagement de 50% de le quantité diacide chlorhydrique attendue en théorie.
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Il '8tEA1J ! u (r
EMI4.6
Métal Temps pécule jusqu'à dégagement de 50 de HC1 |
EMI4.7
<tb> Fer <SEP> Armco <SEP> 1,6 <SEP> heures
<tb>
EMI4.8
Fers,, ** 4,5 "
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<tb> Acier <SEP> V-2-A <SEP> 6,6 <SEP> "
<tb>
EMI4.10
Acier Y"'4...A 6,9 fi Cuivre 1,1 " Nickel 26.t 5Ît1 de HC1 après 14 heures.
Ainsi qu'il ressort du tableau I, le dégagement de l'acide chlor hydrique est particulièrement rapide au contact du fer et des allinges de fer, Parr l'eyacution pratique de la décomposition des
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chloro,1iraffines en oléfines et acide chlorhydrique, il est avan- tageux de soumettre directement à la décomposition un mélange des paraffines encore inchangées et des paraffines chlorées jusqu'à une conversion maximum de 50 moles % pour avoir une teneur aussi
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faible que possible en di- et en polychloroalcanes.
Toutefois, il est également possible de séparer complètement ou partiellement par des precédés chimiques ou physiques les nnraffines partielle- ment chlorées des paraffines encore inchangées et de les soumettre
<Desc/Clms Page number 5>
à la décomposition suivant le procédé de l'invention à l'état pur ou enrichi.
La décomposition des chloroparaffines se fait suivant l'invention en amenant les chlorecaraffines ou leurs mélanges avec les paraffines dans un four de réaction garni du métal à grande surface spécifique servant de catalyseur et en les chauf- fant à la température de réaction nécessaire pour la décomposition à savoir 150 à 500 C et de préférence 180 à 350 C.
Les vapeurs quittant le four de réaction qui comprennent de l'acide chlorhy- drique., les oléfines formées, éventuellement en mélange avec des paraffines et des chloroparaffines inchangées, sont amenées à une colonne de fractionnement où on sépare en tête des oléfines for- mées, éventuellement avec les paraffines qui los accompagnent et l'acide chlorhydrique engendré, Aufond de la colonne de fraction- nement, on soutire les chloroalcanes inchangés qui sont renvoyés à la décomposition dans le four de réaction. La colonne de frac- tionnement peut être une colonne de concentration montée sur le four de réaction ou une colonne séparée.
La colonne de fractionne- ment et le four de réaction peuvent fonctionner, suivant la nature de la chloroparaffine à décomposer, sous unt pression inférieure, égale ou supérieure à celle de l'atmosphère et ces deux appareils peuv ent également travailler sous des pressions inégales.
Le procédé suivant l'invention présente sur les procès connus l'avantage que les oléfines obtenues par décomposition ne subissent aucune isomérisation de la chaîne carbonée et donnent ainsi par alkylation des composée aromatiques tels que le benzène, le toluène ou le xylène, des composés alkylaromatiques à chaîne alkyle non ramifiée qui peuvent être transformés en sulfonates se prêtant au maximum à la dégradation biologique.
L'acide chlorhy- drique libéré est très pur et, au contraire de celui obtenu dans des procédés classiques tels aue l'alkylation du benzène par les hydrocarbures paraffiniques chlorés en présence de AlCl3, peut être utilisé sans autre purification préalable dans d'autres synthèses, par exemple la préparation du chlorure de vinyle à
<Desc/Clms Page number 6>
partir d'acétylène et de HCl,
On a constaté avec surprise qu'une mesure apparemment inutile rend finalement sensiblement plus économique qu'il ne
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l'te.it lao procédé de préparation des sdicylarylsulfanates. Cette mesure est le choix et la préparation d'hydrocarbures aliphatiques pour 1,'a7.y.atian des'composés aromatiques.
Jusque présent, on a utilisé pour l'ilkylation soit des oléfines obtenues par tétramérisation du propylène ou par crackage pyrolytique d'hydrocarbures saturés, soit des paraffine
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monochlorées. Les chloroparaffines sont alors mises à réagir direc- tement avec les composés aromatiques à l'aida de catalyseurs de Friedel-Crafts. Il semblait donc absurde,
inutile et onéreux de
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transformer d'abord les hydrocarbures monochlorés en oléfines puis de séparer celles-ci des hydrocarbures non déshydrohalogénég avant de les utiliser dans l'alkylation. On a découvert que'ces opérations supplémentaires constituent un progrès technique pré-
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cieux dans la préparation d'alr3.ary.u.fanateo subissant facile- ment la dégradation biologique. On obtient des produits finis plus incolores et plus inodores et une conséquence économique im- portante est l'obtention comme sous-produit d'un acide chlorhydrique très pur qui peut être utilisé sans autre purification pour d'au- très réactions dans une industrie chimique moderne.
Comme catalyseurs de la réaction des oléfines obtenues avec des composé$ aromatique$, on peut citer, entre autres, des
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catalyseurs du type Fr1edel-Crafts cornât A1Cl)1 Br-e ZnC12' Hure l'acide sulfurique et les acides phosphoriques ainsi que des hydro- silicates d'aluminium naturels ou synthétiques du type de la ben-
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tonite, de la zéolithe ou de la montworillonite, seuls ou en mé- lange.
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,1Xr.1r. .
Un mélange dlhydrocatburys paraffiniques ayant la compo- sition suivante, établie par chromatographie en phase gazeuse
<Desc/Clms Page number 7>
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<tb> Nouage <SEP> 0,3% <SEP> poids
<tb>
<tb> Décane <SEP> $41,0% <SEP> " <SEP> 0,2%
<tb>
<tb> Undécane <SEP> 55,0% <SEP> , <SEP> 3,0%
<tb>
<tb> Dodécane <SEP> - <SEP> 0,4%
<tb>
Total : n- 96,3% poids iso :3,6% poids est chloré jusqu'à une teneur de 6,6% en poids de chlore, ce qui correspond à une conversion d'environ 32,5 moles %.
On introduit 2500 kg par heure de ce mélange dans un four de réaction garni d'anneaux Raschig en fer ayant une surine., totale d'environ 4500 m2 et chauffés $. 247 C à l'aide d'un évapo- rateur à recyclage monté dans le four. En tête de la colonne d. fractionnement montée sur le four de réaction, on recueille par heure 2330 kg d'un mélange oléfines-paraffines ayant un indice de brome de 34,5et une teneur résiduelle en chlore de 0,01%. .tins! que 189 kg d'acide chlorhydrique sous une pression de 1 atmosphère et à une température de 219 C Le rendement en oléfines est supé- rieur à 99% de la théorie. Au fond de la colonne, on recueille par heure 6,6 kg d'hydrocarbures à point d'ébullition élevé.
L'ana. lyse par spectrométrie de masse de l'acide chlorhydrique obtenu donne les teneurs ci-après en impuretés.
<Desc/Clms Page number 8>
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tableau 11
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<tb> Procédé <SEP> suivant <SEP> l'invention <SEP> Alkylation <SEP> par <SEP> des
<tb>
EMI8.3
chloroparafflnes en présence de AlCl3 H2 OeOO23% en poids Opl3% en poids CH 4 O,,0154 tt 0003% If C2H6 0,,0148%" C2Il4 0,0115% 0,01$ C3Hy oeol6g% " C,86 0,0103% " 4 10 0,,0206%" 1,94% " C4H ,0077'11 " C5H12 0,0039% 0,92% c 5Iiio 0,003N% tt C61114 0,39% C6H6 0..10
EMI8.4
<tb> Total <SEP> des <SEP> impuretés <SEP> 0,1072% <SEP> en <SEP> poids <SEP> 3,52% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Comparaison
EMI8.5
A titre de comparaison, le mélange de paraffines 01110... {;
res est mis à réagir de façon connue en présence de A10l, à 80 C | avec un excès de 12 moles de benzène (sur la base de 1 mole de @ chloroalkane) pour obtenir des alkylbanzènes et l'acide chlorhy- drique libéré pendant la réaction est analysé par spectrométrie de masse pour en déceler les impuretés. Le résultat est comparé avec celui du procédé de l'invention dans le tableau II des impu- t retés de l'acide chlorhydrique.
L'acide chlorhydrique du procédé
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classique d' alkyla tion du benzène par les paraffines chlorées en présence de AlCl3 est tellement souillé par des hydrocarbures à bas point d'ébullition qu'il ne peut être utilisé pour des synth- '
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ses, pur exemple pour l'addition de HC1 sur l'acétylène pour don- ;l ner du chlorure de vinyle ou qu'il ne peut l'être qu'après une ; ,urifi.aat,ar onéreuse.
Lue raélange de paraffines et d'oléfines en 010011 obtenu
<Desc/Clms Page number 9>
suivant l'invention est mis à réagir avec un excès de 12 moles
EMI9.1
de benzène (sur lu base due 1 mole 4tol4fine) en présence d'acide fluorhydrique anhydre à +20*C et l'alf1ben1.ène en elacil est ob- tenu avec un rendement de 87% de le théorie.
L*analyse prir chroluicr&ph10 (on :)111150 gazeuse fie l'ul- kylbenzn# obtenu donne les résultats suivants.
EMI9.2
Pl3bny.dcrie 1.,4 en poids 4-Ph6nyl-d6cant 10#OÀ il 3MPhny.-dccre gxo% XI x) 1,0 2*Phényl-dcano geo% 5 + 6'iny.uxdban 28,t,b 4-Phényl-undécan 13,0
EMI9.3
<tb> 3-Phényl-undécane <SEP> 10,0% <SEP> "
<tb>
<tb> X2 <SEP> 0,3% <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> X3 <SEP> 0,5% <SEP> "
<tb>
EMI9.4
2-Phényl-undéeane M,0% 998% en poids, , X2P X3 s non îndentifiés L'analy par chromatographie en phase gazeuse montre nettement qu'une isomérisation de la chaîne carbonée qui condui-
EMI9.5
rait à des elkylbenzènea à chaînes latérales ramifiées n#a pas ou lieu,,
La paraffine inchangée (paraffine résiduelle)
obtenue
EMI9.6
avant .a3.ky.banncs au cours de la distillation du produit de la réaction d'alkylation est également soumise à l'analyse chroma- tographique en phase gazeuse et donne les résultats suivants :
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
<tb> n- <SEP> iso-
<tb>
EMI10.2
Nonane J,9 J poids D<<cane 41eo ;4 C?,d on poids tindeone â4,01 3,0% Dod4cone - Oe4% " Total n- 95,,, en poids iso- s 3p$% en poids
EMI10.3
La comparaison -.veo la paraffine amenée à la chloration et à la décomposition montre qu'une isomérisation appréciable n'a pas eu lieu ici non plus.
EMI10.4
O1 sulfone 5 kg de l'alkylbenzène en 10. 11 obtenu suivant l'invention en y 'faisant barboter un courant de SO3 di- lué dans de l'azote et en refroidissant à une température de réac- tion de 50 C. L'acide sulfonique obtenu est dilué jusqu'à neutra. lité sous agitation et refroidissement à 70 C avec de la soude caustique diluée.
L'analyse de l'alkylbenzènesulfonate de sodium ontenu donne les résultats suivants
EMI10.5
Alkylbonzène,sultonate de sodium 32)1% en poids
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<tb> .Huile <SEP> neutre <SEP> 0,07% <SEP> "
<tb>
<tb> NaOH <SEP> 0,03%
<tb>
<tb> Poids <SEP> équivalent <SEP> 329,-% <SEP> "
<tb>
EMI10.7
Indice colo rimé trique (solution aqueuse à S) 1' mg îodê/loo OM3
EMI10.8
<tb> Point <SEP> de <SEP> trouble <SEP> .
<tb>
EMI10.9
(solution aqueuse à 30%) ' + 71âC
Le produit est soumis à l'examen par dégradation biolo- gique à une concentration de 50 mg/litre dans une installation à boues activées à deux stades avec un temps d'aération de5 heures au total.
A la sortie de l'installation on décelé une concentra- tion Moyenne de 2,5 mg/litre en substance tensio-active. La de- gradation biologique atteint ainsi 95%.
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
EJ4er. .2.
Un mélange de paraffine ayant la composition
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<tb> n- <SEP> iso-
<tb>
<tb> Décane <SEP> 0,1% <SEP> en <SEP> poids
<tb>
EMI11.3
Uridéepne 0 3 If Dodcane 3f(j tt OI.3: en poids Tridpoane 61,U, Il ,6 fi Tdtraddoane 0,1% tt 0,3 If
EMI11.4
Tota.1 n- 1 96,5 en poids iso- <3,6% en poids est chloré jusque une teneur en chlore de 7,07% en poids.
On introduit 2000 kg par heure de cette paraffine chlo-
EMI11.5
rée dans un four de réaction garni d'anneaux Raschig en fer aynn' une surface d'environ 4000 m2. La température du four est maint*- nue à 282 C par un évaporateur à recyclage. En tête de la colonne de fractionnement montée sur le four on obtient, sous une. @ -selon
EMI11.6
de 1 1traosph3l'e et à une température de 256*Ce 1838 kg par heure d'un mélange olfines-paraffines ayant une teneur résiduelle en chlore de 4,,07;6 en poids ainsi que 145 Kg/heure d'acikr chlor- hydrique. L'indice de brome du mélange de paraffine et d'oléfine est de 34, ce qui correspond à un rendement en olfine de 98,6% de la théorie.
\ On mélange 470 kg du mélange olfines-paraffincs obtenu avec 700 kg de benzène anhydre et on les introduit sous agitation à une température de +35 C dans une suspension de 11 kg de AlCl3
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dans 236 J.tg de benzine dans une cuve 4maillée à rgitateur. Pen- dant l'admission par pompage on fait passer 2 kg d'acide chlorhy- drique anhydre servantd'activateur dans le mélange de réaction.
EMI11.8
Al,res agitation rendant encore 1 heure l'agitateur est nrràt et leu solution de réaction est dcante du complexe de catalyseur brun o1±1r. Le mélange de réaction est 1.,iv à neutralité avec de la soude caustique diluée puis soucia eu i rac l.1onn:uent.
Arès seps ration Je leexcsld( bnz!.ne, on obtient les fractions suivantes
<Desc/Clms Page number 12>
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Paraffine résiduelle 291 kg '"l1li 0,2% n"c1l; 0,6% 1" 12 34<0% n-012j 3p7,4 i-C 13 50,0% n-C13J 0,4% C14 l,8jî benzine Alkylbenzàne C12-13 208 k4' Eb. 303,9 - 313,8oc; 20 a 44850 Indlcti.Jf.Br 0,28 D2 O,862 Résidu 46 kg
EMI12.2
L'allcylbenz ne est sulfoné à 50 C avec de l'oléum à 20% puis, 'iJl'è: séparation de l'acide résiduel, neutralise avec de la soude caustique diluée.
L'analyse de l'.1ylbonzènesulfonat. de sodium obtenu donne les voleurs /Ju1vC!ntoa s
EMI12.3
AlKylbenzbnesulfonate de sodium 00 en poids Huile neutre 0,,3' " Na2S0 4 bzz " NaOH pp2 ô tu Indice colorim6trique (Solution aqueuse à 5%) 3,,8 mg iode/100 enz
EMI12.4
<tb> Poids <SEP> équivalent <SEP> 358
<tb>
EMI12.5
Le dégradation biologique s"élève à 93.
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REVENDICATIONS.
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YleuliMwwIwWInInIwwIW MYi1w11 1.- Procédé de préparation dalkylarylsulfonates se probant bien à la dégradation biologique, caractérisé en ce qu'on
EMI12.8
chlore des n-paraffines jusqu'à un taux de conversion correspon-
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dant au maximum à 50.("U de monochloralkanes, on soumet à la dshy- drohntogenation les chloroparaffines obtenues, en mélange nvec des hydrocarbures .rafi'ïniquea ou ppràs séparation complète ou par-
EMI12.10
tielle des paraffines inchangées) dans les conditions d'une dis-
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Claims (1)
- EMI12.11 tillation fractionnée à des températures de 150 à 500"Ce et de préférence de 180 à 3500C au contact de catalyseurs ,;18 Lell:l.quGs, on it r'r,tr los oll;f1nes obtenues, éventuellement en mélange avec Jes hydrocarbures jt:JC't11fin1qucs, en prudence de catalyseurs avec des hydrocarbures arornntiques tels que le benzène) le toluène <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1 ou le xylene pour former des composes alkyloromatiques et on transforme ceux-ci par sulfonation à l'aide d'acide -sulfurique) d'oléum ou de S03 en acides alkylarylsulfoniques ou, après neu- tralisation en leurs sels.'2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisa un ce qu'on utilise comme catalyseurs pour la décomposition des chle- EMI13.2 roparaffines des métaux tels que le fer5 le cobalt, le nickel, le manganèse, le chrome, le molybdène) le wolfram, la vanadium, le EMI13.3 cuivre,' l'arsenic le béryllium, le magnésium, le zinc, le aad;n3,u., et l'aluminium, seuls, en mélanges ou en alliage$$ 3.- Procédé suivant I35 revendications 1 et 2e caracté- risé en ce qu'on utilise des n-paraffines isolées sut vantée pro- -'cédé par addition d'urée ou de thiourée ou par adsorption sur des tamis moléculaires. EMI13.44.- procède suivant les revendication 1 à 3e caractéri- ad en ce qu'on utilise des n-paraffines d'environ C a à e20* 5ê- Procédé suivant les rovend.cat4ns Sé 4e caraoté.. riod en ce qu'on utilise des catalyseurs de Priedcl-Crafts pour la préparation des composas ti.'cC"31't5i11 t.Li43p
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