CS208921B1 - Manufacturing process of tensides by sulphonation,subsequent hydrolysis and neutralisation - Google Patents
Manufacturing process of tensides by sulphonation,subsequent hydrolysis and neutralisation Download PDFInfo
- Publication number
- CS208921B1 CS208921B1 CS562376A CS562376A CS208921B1 CS 208921 B1 CS208921 B1 CS 208921B1 CS 562376 A CS562376 A CS 562376A CS 562376 A CS562376 A CS 562376A CS 208921 B1 CS208921 B1 CS 208921B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- hydrolysis
- hydroxide
- reaction
- excess
- sulfonation
- Prior art date
Links
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 title claims description 28
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims description 28
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 title claims description 22
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 34
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 18
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 claims description 18
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 14
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 29
- 150000008053 sultones Chemical class 0.000 description 14
- -1 olefin sulfonates Chemical class 0.000 description 13
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 6
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 5
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 5
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 4
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229940074869 marquis Drugs 0.000 description 2
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 2
- VBUNOIXRZNJNAD-UHFFFAOYSA-N ponazuril Chemical compound CC1=CC(N2C(N(C)C(=O)NC2=O)=O)=CC=C1OC1=CC=C(S(=O)(=O)C(F)(F)F)C=C1 VBUNOIXRZNJNAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002440 hydroxy compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu výroby tensidů z vyšších alkenů sulfonací, následující hydrolýzou a neutralizací.The invention relates to a process for the production of surfactants from higher alkenes by sulfonation, followed by hydrolysis and neutralization.
Nejrozšířenější povrchově aktivní látky (tensidy) jsou anionaktivní tensidy obsahující sulfonátové skupiny. Mezi nimi zaujímají důležité postavení takzvané olefinsulfonáty, které jsou směsí tensidů obsahující hlavně alkensulfonáty a hydroxyalkansulfonáty obvykle ve formě solí alkalických kovů. Mají výborné aplikační vlastnosti pro použití v detergentech a vynikají rychlou a dokonalou biologickou rozložitelností. Výhodné povrchově aktivní a detergenční vlastnosti olefinsulfonátů oproti jiným strukturně podobným tensidům jsou vyvolány přítomností dvojných vazeb. Proto je důležité vést výrobní postup tak, aby vznikal co možno nejvyšší podíl alkensulfonátů.The most common surfactants (surfactants) are anionic surfactants containing sulfonate groups. Among them, the so-called olefin sulfonates, which are a mixture of surfactants containing mainly alkenesulfonates and hydroxyalkanesulfonates, usually in the form of alkali metal salts, play an important role. They have excellent application properties for use in detergents and excel in rapid and perfect biodegradability. The advantageous surfactant and detergency properties of olefin sulfonates over other structurally similar surfactants are due to the presence of double bonds. Therefore, it is important to run the production process in such a way that as much alkene sulfonates as possible are produced.
Olefinsulfonáty se vyrábějí z vyšších alkenů, zpravidla z lineárních 1-alkenů nebo ze směsí obsahujících převážně 1-alkeny s určitým podílemOlefinine sulfonates are prepared from higher alkenes, usually linear 1-alkenes or mixtures containing predominantly 1-alkenes with a certain proportion
2-alkyl-1-alkenů a alkenů s dvojnou vazbou na vnitřních uhlících uhlovodíkového řetězce (tzv. vnitřní alkeny). Při sulfonací 1-alkenů kysličníkem sírovým probíhají hlavní reakce podle schématu:2-alkyl-1-alkenes and alkenes with double bond on the internal carbons of the hydrocarbon chain (the so-called internal alkenes). In sulfonation of 1-alkenes with sulfur trioxide, the main reactions follow the scheme:
208 921____________________________________________ i Produkt sulfonace obsahuje asi 50 % alkensulfonových kyselin a 50 % sultonů. Sulfonace vnitřníčh i i alkenů probíhá podobně, z 2-alkyl-l-alkenů vzni- i j kájí pouze alkensulfonově kyseliny. (H. BAU- j MANN, W. STEIN, M. VOSS, Fette, Seifen,208 921____________________________________________ i The sulfonation product contains about 50% alkenesulfonic acids and 50% sultones. The sulfonation of the internal alkenes proceeds similarly, from the 2-alkyl-1-alkenes only alkenesulfonic acids are formed. (H. BAUJ MANN, W. STEIN, M. VOSS, FETTE, SEIFEN,
Anstrichmittel, 72, 247 (1970)); A. MOŘI, M. NAGAYAMA, Tenside Detergents, 10, 64 (1973); H. MAAG, F. PRAUN, P. SCHÓBERL, ] Tenside Detergents, 12,11 (1975)).Anstrichmittel, 72, 247 (1970)); A. Sea, M. Nagayama, Tenside Detergents, 10, 64 (1973); H. MAAG, F. PRAUN, P. SCHOBBERL, Tenside Detergents, 12.11 (1975)).
K převedení sultonů obsažených v produktech sulfonace alkenů na sulfonáty se používá hydrolýzy a neutralizace v alkalickém prostředí. Při tom i probíhají konkurenční substituční reakce za vzniku ' hydroxyalkansulfonátů a eliminační reakce dávají cí alkensulfonáty. Pro tyto reakce byl navržen (A. i MOŘI, M. NAGAYAMA) mechanismus zahrnující reakce SN 1 a E 1 ve vodném prostředí nebo reakci SN 2 v silně alkalickém vodném prostředí; Reakční mechanismus SN 1 — E 1Hydrolysis and neutralization in an alkaline medium are used to convert the sultones contained in alkene sulfonation products to sulfonates. In this process, competitive substitution reactions proceed to form hydroxyalkane sulfonates and elimination reactions give alkenesulfonates. For these reactions (A. i MOŘI, M. NAGAYAMA) a mechanism has been proposed involving SN 1 and E 1 reactions in an aqueous medium or SN 2 reactions in a strongly alkaline aqueous medium; Reaction mechanism SN 1 - E 1
R—CH—CHx—CH- Ω R-CH-CH-CHx Ω
I 2 I 2 ♦ 0Η· oso,I 2 I 2 ♦ 0Η · axis,
R—CH —CHz—CHI 2 I 2 o-------s---OHR - CH - CH 2 - CH 2 I 2 o ------- s --- OH
0,0,
ΘΘ
R— CH — CH—CHz—S0„ > | 2 2 3R - CH - CH - CH 2 - SO 2 2 2 3
OHOH
Alkalická hydrolýza sultonů se prováděla u všech dosud známých pochodů (například: US pát. 2 061617; US pat. 3 488 384; US pat. 3 492 239; DAS 1215 695; DAS 1 217 367; DŮS 1643 782; DOS 2 060 719; DOS 2 249 360; DOS 2 423 959; Brit. pat. 1 357 606; D. M. MARQUIS: Hydrocarbon Processing 47, 109 (1968)) tak, že produkt sulfonace olefinů se smísil s roztokem alkalického hydroxidu, jehož í množství bylo nejméně ekvimolární vzhledemAlkaline hydrolysis of the sultones was performed for all known processes (for example: US Pat. 2,066,117; US Pat. 3,488,384; US Pat. 3,492,239; DAS 1215,695; DAS 1,217,367; DAS 1643,782; DOS 2,060,719 DOS 2,249,360; DOS 2,423,959; British Pat. 1,357,606; DM MARQUIS: Hydrocarbon Processing 47, 109 (1968)) by mixing the olefin sulfonation product with an alkali hydroxide solution at least equimolar considering
šfrovému použitému při sulfonaci. Pak se tato směs zahřála na teploty mezi 80 až 250 °C, obvykle na teplotu kolem 150 °C a při zvýšené teplotě se směs udržovala po dobu potřebnou k hydrolýze sultonů. Vzniklý roztok olefinsulfonátů obsahoval nakonec menší přebytek (5 až 50 mol %) hydroxidu, který se podle potřeby zneutralisoval anorganickou kyselinou nebo kyselým produktem sulface suroviny prp tensidy.of sponge used in sulfonation. Thereafter, the mixture was heated to temperatures between 80 to 250 ° C, usually to about 150 ° C, and held at elevated temperature for the time required to hydrolyze the sultones. The resulting olefin sulfonate solution finally contained a small excess (5 to 50 mol%) of hydroxide, which was neutralized as necessary with an inorganic acid or acid product of the sulface feedstock of surfactants.
Složení takto vzniklých olefinsulfonátů se udává (D. M. MARQUIS, S. N. SHARMAN, R. HOUSER, W. A. SWEENEY: J.Am.Oil Chem. Soc., 43, 607 (1966) na 53 % alkensulfonátu a 47 % hydroxyalkansulfonátů.The composition of the olefin sulfonates thus formed is reported (D. M. MARQUIS, S.N. SHARMAN, R. HOUSER, W.A. SWEENEY: J. Am. Oil Chem. Soc., 43, 607 (1966) based on 53% of alkene sulfonate and 47% of hydroxyalkane sulfonates.
Pro zvýšení podílů alkensulfonátů v olefinsulfo- í nátech byla doporučena kyselá hydrolýza produktů sulfonace alkenů (DAS 1214 617; DAS 1215 695; Franc. pat. 1419 652; Franc. pat.Acidic hydrolysis of alkene sulfonation products (DAS 1214 617; DAS 1215 695; French Pat. 1419 652; French Pat. 1419 652) has been recommended for increasing the proportion of alkenesulfonates in olefin sulfonates.
1421 804; H. BAUMANN, W. STEIN, M. VOSS: Fette, Seifen, Anstrichmittel, 72, 247 (1970)), při níž dochází k zvýšení podílu eliminačních produktů hydrolýzy, tedy alkensulfonových kyselin na úkor hydroxyaikansulfonových kyselin. Hydrolýza v kyselém prostředí má však řadu vážných nedostatků. Produkty jsou značně tmavě zbarvené a zapáchají, kyselá reakční směs je extrémně korozivní a konverze sultonů na sulfonové kyseliny není úplná.1421 804; H. BAUMANN, W. STEIN, and M. VOSS: Fette, Seifen, Anstrichmittel, 72, 247 (1970), which increases the proportion of hydrolysis elimination products, i.e. alkenesulfonic acids, to the detriment of hydroxyaicansulfonic acids. However, acid hydrolysis has a number of serious drawbacks. The products are very dark colored and odorous, the acidic reaction mixture is extremely corrosive and the conversion of sultones to sulfonic acids is incomplete.
Nyní bylo nalezeno, že lze snížit podíl nežádoucích hydroxyalkansulfonátů, a tím zlepšit vlastnosti produktů novým způsobem výroby tensidů sulfonací, následující hydrolýzou a neutralizací vycházejícím buď z alkenů nebo ze směsí alkenů s počtem uhlíkových atomů v molekule 8 až 22, přičemž Se i sulfonace provádí plynným kysličníkem sírovým ) ' zředěným vzduchem nebo jinými inertními plyny j na koncentraci 1 až 20 % objemových kysličníku , sírového, načež se produkty sulfonace zpracují hydrolýzou a neutralizací působením roztoků alkalických hydroxidů za vzniku solí odpovídajících sulfonovaných produktů, vyznačený tím, že reakce kyselých reakčních produktů s alkalickými hydro- ; xidy se vedou při okamžitém přebytku alkalického ; hydroxidu maximálně 50 mol %, s výhodou 0 až 25 [ mol %, počítáno na právě přítomné sulfonátové ’ . skupiny a tento přebytek se udržuje během celého ! průběhu reakce při 85 až 210 °C a při koncentraci vody nejméně 45 % v reakční směsi.It has now been found that it is possible to reduce the proportion of undesired hydroxyalkane sulfonates, thereby improving the product properties by a novel process for the production of surfactants by sulfonation, followed by hydrolysis and neutralization starting from either alkenes or mixtures of alkenes having carbon numbers of 8 to 22. sulfur dioxide, diluted with air or other inert gases to a concentration of 1 to 20% by volume of sulfur trioxide, whereupon sulfonation products are treated by hydrolysis and neutralization with alkali hydroxide solutions to form salts of the corresponding sulfonated products, characterized in that the reaction of acidic reaction products with alkaline hydro-; the xides are conducted with an immediate excess of alkaline; %, preferably 0 to 25 mol%, based on the sulfonate present. groups and this excess is maintained throughout! during the reaction at 85 to 210 ° C and at a water concentration of at least 45% in the reaction mixture.
Způsob podle vynálezu vychází ze studia kinetiky hydrolýzy produktů sulfonace alkenů, při němž bylo nyní nově zjištěno, že vznik dipolámích iontů ze sultonů je rovnovážná solvolytická disociace a její rovnováha se posunuje ve prospěch dipolár3 nich iontů zvýšením koncentrace rozpouštědla (vody) a zvýšením teploty. Rychlost po disociaci následujících eliminací nebo substitucí může být polohou rovnovážné disociace značně ovlivněna. Poměr mezi rychlostmi eliminace a substituce závisí na okamžitém přebytku alkalického hydroxidu. S přebytkem hydroxidu zvyšuje se rychlost substituce a tedy stoupá podíl hydroxyalkansulfonátů.The method of the invention is based on the study of the kinetics of hydrolysis of the alkene sulfonation products, in which it has now been found that the formation of dipolar ions from sultones is an equilibrium solvolytic dissociation and its equilibrium shifts in favor of dipolar ions by increasing the solvent concentration. The rate of dissociation following subsequent elimination or substitution can be greatly affected by the equilibrium dissociation position. The ratio between elimination and substitution rates depends on the instantaneous excess of alkali hydroxide. With an excess of hydroxide, the rate of substitution increases and thus the proportion of hydroxyalkane sulfonates increases.
i Samotná sulfonace provádí se o sobě známými diskontinuálními nebo kontinuálními postupy, při nichž reagují kapalné alkeny s plynným kysličníkem sírovým zředěným vzduchem nebo jiným vhodným inertnírrt plynem na koncentraci 1 až 20 objemových % (M. MORAK, Chemický průmysl, 26/51, 296 (1976)).The sulfonation itself is carried out by known, batchwise or continuous processes, in which liquid alkenes are reacted with sulfur trioxide gas with diluted air or other suitable inert gas to a concentration of 1 to 20 volume% (M. MORAK, Chemical Industry, 26/51, 296 ( 1976)).
Hydrolýza a neutralizace se uskutečňují podle vynálezu tak, že se okamžitý přebytek alkalického hydroxidu udržuje během celého průběhu reakcí na maximálně 50 mol % a tento přebytek je vztažen na přítomné sulfonátové skupiny. Při tom se předpokládá, že produkt sulfonace obsahuje zanedbatelně nízký podíl volné kyseliny sírové nebo kysličníku sírového. Tento předpoklad bývá při sulfonaci kysličníkem sírovým bez přítomnosti vlhkosti vždy oprávněný.The hydrolysis and neutralization are carried out according to the invention in such a way that the instantaneous excess of alkali hydroxide is maintained at most 50 mol% during the entire course of the reaction and this excess is based on the sulphonate groups present. It is believed that the sulfonation product contains a negligibly low proportion of free sulfuric acid or sulfur trioxide. This assumption is always justified in sulfonation with sulfur dioxide in the absence of moisture.
Při vsádkovém postupu při hydrolýze a neutralizaci se produkt sulfonace smísí s roztokem alkalického hydroxidu v takovém množství, aby se zneutralizovaly volné sulfonové kyseliny a případi ný přebytek hydroxidu nad toto okamžitě potřebné množství byl nejvýše 50 mol %. Neutralizace volných sulfonových kyselin proběhne po smísení i okamžitě za vzniku solí, tedy sulfonátů. S časem ; postupující hydrolýzou se uvolňují další sulfonové i kyseliny ze sultonů. Uvolněné sulfonové kyseliny : neutralizují se přítomným přebytkem alkalického hydroxidu. Při vícestupňovém pochodu je tedy po určitém čase přidat další dávku alkalického hydroxidu a ovšem v takovém množství aby opět přebytek hydroxidu činil nejvýše 50 mol %. Samozřejmě že, čím menší přebytky hydroxidu se volí, tím více dávek (stupňů) musí být použito, aby na konci hydrolýzy a neutralizace byl produkt zneutralizován a případně byl přítomen malý přebytek s hydroxidu. Menší přebytky alkalického hydroxidu jsou příznivější pro vlastnosti konečného olefinsulfonátu a tedy také postupy s velkým počtem stupňů jsou z hlediska kvality produktů výhodnější. Se zvyšovápím počtu stupňů blíží se pak pochod í nejpříznivějšímu případu, jednostupňovému pochodu s plynulým přidáváním roztoku alkalického hydroxidu tak, že se na počátku smísí produkt sulfonace s ekvimolekulámím množstvím hydroxidu na volné sulfonové skupiny a pak se další potřebný hydroxid přidává plynule takovou rychlostí, jakou je postupující hydrolýzou spotřebováván. Hydroxid může být v přebytku do 50 mol % nebo bez přebytku, v tom případě se jeho přebytek blíží nule. Regulace přidávání hydroxidu může být uskutečňována podle pH reakční směsi. Z praktických důvodů může být někdy vhodnější rozdělitIn the hydrolysis and neutralization batch process, the sulfonation product is mixed with an alkali hydroxide solution in an amount to neutralize the free sulfonic acids, and any excess of hydroxide above this immediately required amount is at most 50 mol%. Neutralization of the free sulfonic acids takes place immediately after mixing even immediately to form salts, i.e. sulfonates. With time; As the hydrolysis proceeds, further sulfonic acids and sultones are released. Sulfonic acids liberated: neutralized by the presence of excess alkali hydroxide. Thus, in a multi-stage process, another portion of the alkali hydroxide is added after a certain time, but in such an amount that the excess of the hydroxide is again no more than 50 mol%. Of course, the smaller the excess of hydroxide is selected, the more batches (steps) must be used to neutralize the product at the end of hydrolysis and neutralization and possibly a small excess of hydroxide is present. Smaller excess alkali hydroxides are more favorable for the properties of the final olefin sulfonate and hence also high degree processes are more advantageous in terms of product quality. As the number of stages increases, the process of approaching the most favorable case, the one-step process with the continuous addition of the alkali hydroxide solution, is followed by initially mixing the sulfonation product with an equimolecular amount of hydroxide to the free sulfone groups and then adding the necessary hydroxide continuously at consumed by the progressive hydrolysis. The hydroxide may be in excess to 50 mol% or without excess, in which case the excess is close to zero. The regulation of the hydroxide addition can be carried out according to the pH of the reaction mixture. For practical reasons, it may sometimes be more appropriate to divide
208 921 přidávání hydroxidu do několika stupňů a výhodné je brát nižší přebytky, to znamená do 25 mol %.208 921 addition of hydroxide to several stages and it is preferred to take lower excesses, i.e. up to 25 mol%.
V kontinuálním uspořádání se hydrolýza a neutralizace vede nejlépe v nehomogenních stacionárních reaktorech, v nichž se tok kapaliny blíží pístovému, to znamená v trubkovém reaktoru nebo v kaskádě míchaných reaktorů, případně v kombinaci těchto systémů. Před vstupem do samotné hydrolýzy se smísí opět produkt sulfonace s roztokem hydroxidu, jehož množství je určeno stejně jako v předešlém odstavci. Průchodem reaktorem, respektive systémem reaktorů, spotřebovává se s postupující hydrolýzou hydroxid, takže je zapotřebí uvádět do dalších míst reaktoru další proudy hydroxidu. Počet uváděcích míst pro hydroxid může být libovolně vysoký. Účelné však je využívat 2 až 6 míst. Při počtu uváděcích míst vyšších než 6 se tento vícestupňový pochod již značně blíží jednostupňovému s plynulým přidáváním hydroxidu. Regulaci pochodu je možno opět provádět podle pH reakční směsi, zvláště při výhodných nízkých přebytcích hydroxidu.In a continuous arrangement, the hydrolysis and neutralization are preferably carried out in non-homogeneous stationary reactors in which the flow of liquid approaches a reciprocating, i.e., tubular or cascade stirred reactor, or a combination of these systems. Before entering the hydrolysis itself, the sulfonation product is again mixed with the hydroxide solution, the amount of which is determined as in the previous paragraph. Passage through the reactor or the reactor system consumes hydroxide as the hydrolysis proceeds, so additional streams of hydroxide need to be fed to other locations in the reactor. The number of sites for the hydroxide can be arbitrarily high. However, it is useful to use 2 to 6 seats. With a number of feed points higher than 6, this multistage process is already substantially close to the single-stage with continuous addition of hydroxide. The control of the process can again be carried out according to the pH of the reaction mixture, especially at advantageous low excesses of hydroxide.
Pro hydrolýzu a neutralizaci podle vynálezu je zapotřebí mít teplotu při pochodu v rozmezí 85 až 210 °C. Zvýšené teploty působí snížení vzniku hydroxysloučenin a kromě toho jsou nutné k dosažení úplných konverzí sultonů. Maximum 210 °C j e dáno praktickými zřeteli, tím, že za vyšších teplot vznikají tmavší produkty, a tím, že by bylo nutné používat zařízení na vyšší provozní tlaky než 2 MPa.For the hydrolysis and neutralization of the present invention, a temperature in the range of 85 to 210 ° C is required. Elevated temperatures reduce the formation of hydroxy compounds and are additionally necessary to achieve complete conversions of the sultones. The maximum 210 [deg.] C. is given by practical considerations in that darker products are produced at higher temperatures, and the need to use equipment at operating pressures greater than 2 MPa.
Zásadní důležitost má podle vynálezu také koncentrace vody v reakční směsi při hydrolýze a neutralizaci. Je omezena dolní hranicí 45 %, protože při nízkých koncentracích vody je rovnováha solvolytické disociace sultonů posunuta málo ve prospěch dipolámích iontů. V důsledku toho mají pak následující eliminační nebo substituční reakce menší rychlost a hlavně nelze dosáhnout úplného převedení sultonů na sulfonáty. Voda se dávkuje do reakční směsi nejlépe spolu s alkalickým hydroxidem a to buď zvláštním proudem vedle vody dodávané vodným roztokem hydroxidu nebo jedním proudem v příslušně zředěném roztoku hydroxidu. Nejlepší je pracovat při 45 až 70 % vody, aby produkty měly dostatečně vysokou obchodní koncentraci, i když za ještě vyšších koncentrací vody je průběh hydrolýzy a neutralizace, hlavně pokud jde o rychlost, příznivější.The concentration of water in the reaction mixture during hydrolysis and neutralization is also essential according to the invention. It is limited to a lower limit of 45%, because at low water concentrations the equilibrium of the solvolytic dissociation of the sultons is shifted little in favor of dipolar ions. As a result, subsequent elimination or substitution reactions have a slower rate and, in particular, complete conversion of the sultones to sulfonates cannot be achieved. Water is metered into the reaction mixture, preferably together with the alkali hydroxide, either by a separate stream in addition to the water supplied by the aqueous hydroxide solution or by one stream in an appropriately diluted hydroxide solution. It is best to operate at 45 to 70% water to give the products a sufficiently high commercial concentration, although at even higher water concentrations, the hydrolysis and neutralization process, especially in terms of speed, is more favorable.
Po hydrolýze a neutralizaci mohou při výrobě následovat další pochody jako je na příklad konečné nastavení hodnoty pH produktu nebo bělení. Pochod bělení přídavkem roztoku chlornanu sodného je také možno spojit s hydrolýzou a neutralizací.Hydrolysis and neutralization can be followed by further processes such as final product pH adjustment or bleaching. The bleaching process by adding sodium hypochlorite solution can also be combined with hydrolysis and neutralization.
Způsob podle vynálezu má oproti dosud známým postupům výhody spočívající zejména v tom, že ze stejných surovin se získá kvalitnější tensid. Navíc spotřeba alkalického hydroxidu a minerální kyseliny pro výrobu je menší a dokonce lze za použití vhodného zařízení úplně vypustit z procesu konečnou úpravu pH, respektive spojit ji s hydro208 921 lýzou a neutralizací. Zvýšená kvalita produktů, olefinsulfonátů, projevuje se lepší detergenční účinností a lepší rozpustností v důsledku sníženého obsahu hydroxyalkansulfonátů. Dobrým měřítkem pro takové změny v kvalitě produktů je snížení Kraftova bodu. Zlepšená rozpustnost nese praktické výhody při skladování a tranportu olefinsulfonátů a ta^é při výrobě detergentů z nich.The process according to the invention has advantages over the prior art processes in particular in that a better surfactant is obtained from the same raw materials. In addition, the consumption of alkali hydroxide and mineral acid for production is less and even the final pH adjustment can be omitted from the process, or combined with hydro208 921 lysis and neutralization, using a suitable device. The improved quality of olefin sulfonate products results in improved detergency and solubility due to reduced hydroxyalkane sulfonate content. A good measure of such changes in product quality is the reduction of the Kraft point. The improved solubility carries practical advantages in the storage and transport of olefin sulfonates, as well as in the manufacture of detergents therefrom.
PřikladlHe did
Do reaktoru pro kontinuální sulfaci v padajícím filmu byla nastřikována na vnitřní stěnu trubky o vnitřním průměru 6 mm a délce 1200 mm směs 1-alkenů o střední molámí hmotnosti 228 g/mol (C15 až C18) rychlostí 456 g/h (2 mol/h). V sou- ; proudu byl uváděn plynný kysličník sírový zředěný vzduchem na koncentraci 3 obj. % rychlostíA mixture of 1-alkenes with a mean molar mass of 228 g / mol (C 15 to C 18 ) at a rate of 456 g / h (2 mol) was sprayed onto the inner wall of a 6 mm internal diameter tube of 1200 mm into the continuous falling sulfation reactor. / h). In sou-; Sulfur dioxide gas diluted with air to a concentration of 3% by volume was introduced into the stream
188,8 g SO3/h (2,36 mol/h). Reakční trubka byla udržována na 30 °C oběhem temperované vody ve vnějším plášti reaktoru. Po průchodu reaktorem byl v separátoru oddělen plyn od produktu sulfona- i ce. Ten měl číslo kyselosti 1,62 mval/g a číslo zmýdelnění, zjištěné při 3 hod varu s 0,1 N roztokem hydroxidu sodného, 3,30 mval/g. Produkt sulfonace obsahoval tedy, při zanedbání přitom- j nosti vedlejších produktů a nepatrného množství , kyseliny sírové, 49 % alkansultonů vedle alkensulfonové kyseliny. Další zpracování hydrolýzou a neutralizací bylo provedeno vsádkovým postupem takto: 100 g produktu sulfonace bylo přilito do roztoku 6,5 g hydroxidu sodného ve 163 g vody za intenzivního míchání při 80 °C. Množství hydroxidu bylo zde vypočteno na neutralizaci volných < sulfonových skupin z hodnoty čísla kyselosti. Neutralizace volných sulfonových skupin za vzniku solí, tedy sulfonátových skupin, proběhne při smísení ; okamžitě a resultuje tedy nulový přebytek hydroxi- i du, počítáno na sulfonátové skupiny. Reakční směs byla rychle zahřáta na 98 °C a do reakční směsi byl ' přikapáván 50%ní roztok hydroxidu sodného takovou rychlostí, aby pH reakční směsi se pohybovalo mezi 6,5 až 9. Spotřeba hydroxidu sodného během 5ti hodin přikapávání při 98 °C činila 6,7 g 100% ního NaOH. Celková spotřeba hydroxidu odpovídala spotřebě vypočtené z čísla zmýdelnění produktu sulfonace. Při dalším zahřívání se již hydroxid nespotřebovával a hydrolýza a neutralizace byla tedy po 5 hodinách skončena. Koncentrace vody v reakční směsi byla kolem 60 %. Získaný tensid měl obsah aktivní látky zjištěný dvojfázovou titrací 37,8 % a Kraftův bod (podle ČSN 68 1101) mezi 25 až 27 °C.188.8 g SO 3 / h (2.36 mol / h). The reaction tube was maintained at 30 ° C by circulating tempered water in the reactor outer jacket. After passing through the reactor, gas was separated from the sulfonation product in a separator. It had an acid number of 1.62 mval / g and a saponification number, found at boiling for 3 hours with 0.1 N sodium hydroxide solution, of 3.30 mval / g. The sulphonation product thus contained, by neglecting the presence of the by-products and a small amount, sulfuric acid, 49% of the alkanesultones in addition to the alkenesulfonic acid. Further hydrolysis and neutralization treatment was carried out in a batch process as follows: 100 g of the sulfonation product was poured into a solution of 6.5 g of sodium hydroxide in 163 g of water with vigorous stirring at 80 ° C. The amount of hydroxide was calculated here to neutralize the free sulfonic groups from the acid value. Neutralization of the free sulfone groups to form salts, i.e. sulfonate groups, occurs upon mixing; immediately, resulting in a zero excess of hydroxide, calculated on the sulfonate groups. The reaction mixture was rapidly heated to 98 ° C and 50% sodium hydroxide solution was added dropwise to the reaction mixture at a rate such that the pH of the reaction mixture was between 6.5 and 9. The consumption of sodium hydroxide was added dropwise at 98 ° C over 5 hours. 6.7 g of 100% NaOH. The total hydroxide consumption corresponded to the consumption calculated from the saponification value of the sulfonation product. Upon further heating, the hydroxide was no longer consumed and the hydrolysis and neutralization were complete after 5 hours. The water concentration in the reaction mixture was about 60%. The obtained surfactant had an active substance content determined by a two-phase titration of 37.8% and a Kraft point (according to CSN 68 1101) between 25 and 27 ° C.
Naproti tomu za použití dříve známých postupů získá se produkt horší kvality, což dokazuje tento pokus: Sulfonace téže suroviny se uskuteční za podmínek popsaných nahoře a zpracování produktu sulfonace se provede takto: 100 g produktu sulfonace se přileje do roztoku 13,9 g hydroxidu sodného ve 171 g vody za intenzivního míchání při 80 °C. Množství hydroxidu bylo' zde vypočteno na neutralizaci volných sulfonových skupin i sulfonových skupin, které se teprve v průběhu hydrolýzy uvolni, tedy z hodnoty čísla zmýdelnění produktu sulfonace, a navíc byl použit ještě 5%ní přebytek. Na počátku hydrolýzy se spotřebuje hydroxid pouze na neutralizaci volných sulfonových skupin a je v tomto okamžiku v přebytku 113 mol % počítáno na sulfonátové skupiny. Reakční směs byla rychle zahřáta ná 98 °Č a při této teplotě udržována po dobu 5 h. Pak byl malý přebytek hydroxidu sodného neutralizován kyselinou sírovou! Byl získán tensid s obsahem aktivní látky 35,9 % a jeho Kraftův bod byl v rozmezí 65 až 70 °C. Když byl proveden stejný pokus, avšak navíc se sníženým obsahem vody v reakční směsi na 35 %, tak že místo 171 g vody bylo použito pouze 100 g, pak hydrolýza nebyla ani po 6 h skončena a výsledkem byl nepoužitelný produkt.In contrast, using previously known methods, a product of inferior quality is obtained, as evidenced by the following experiment: Sulfonation of the same raw material is carried out under the conditions described above and treatment of the sulfonation product is as follows: 171 g of water with vigorous stirring at 80 ° C. The amount of hydroxide was calculated here to neutralize the free sulfone groups as well as the sulfone groups which are only released during the hydrolysis, i.e. the saponification value of the sulfonation product, and in addition a 5% excess was used. At the start of the hydrolysis, only the hydroxide is consumed to neutralize the free sulfone groups and at this point is calculated in excess of 113 mol% on the sulfonate groups. The reaction mixture was rapidly heated to 98 ° C and held at this temperature for 5 h. Then a small excess of sodium hydroxide was neutralized with sulfuric acid! A surfactant with an active substance content of 35.9% was obtained and its Kraft point was in the range of 65 to 70 ° C. When the same experiment was carried out but in addition with a reduced water content of the reaction mixture to 35%, so that only 100 g was used instead of 171 g of water, then hydrolysis was not complete even after 6 h, resulting in an unusable product.
Příklad 2Example 2
Produkt sulfonace získaný stejným postupem jako v příkladu 1 byl zpracován takto:The sulfonation product obtained in the same manner as in Example 1 was treated as follows:
! 100 g produktu sulfonace bylo přilito do roztoku 7,78 g hydroxidu sodného ve 178 ml vody při teplotě 85 °C v autoklávu. Při tom proběhne neutralizace volných sulfonových skupin za vzniku solí, tedy sulfonátových skupin a to okamžitě. Resultuje 20%ní okamžitý přebytek hydroxidu sodného oproti sulfonátům. Ten se v dalším průběhu postupně snižuje v důsledku hydrolýzy sultonů na sulfonáty. Reakčního tepla neutralizace využilo ) se k zahřívání reakční směsi a zároveň byl obsah autoklávu již od počátku vyhříván elektrickým odporovým ohřevem, takže teplota reakční směsi 1 minutu po smísení vystoupila na 120 °C. V tuto dobu byla do autoklavu připuštěna z tlakového zásobníku druhá dávka hydroxidu sodného 3,86 g 50%niho roztoku. Při okamžité konversi sultonů na sulforíáty 35 %, činil okamžitý přebytek hydroxidu sodného 10 %. Obsah autoklávu se dále zahříval, takže po 2,5 min od prvního smísení i s hydroxidem byla teplota reakční směsi 150 °C.! 100 g of the sulfonation product was poured into a solution of 7.78 g of sodium hydroxide in 178 ml of water at 85 ° C in an autoclave. In this process, the free sulfone groups are neutralized to form salts, i.e. sulfonate groups, immediately. This results in a 20% immediate excess of sodium hydroxide over sulfonates. This is gradually reduced as the result of hydrolysis of the sultones to sulfonates. The reaction heat of neutralization was used to heat the reaction mixture and at the same time the content of the autoclave was heated from the beginning by electric resistance heating, so that the temperature of the reaction mixture rose to 120 ° C 1 minute after mixing. At this time, a second portion of sodium hydroxide (3.86 g) was added to the autoclave. At an instant conversion of the sultones to sulphonates of 35%, the instantaneous excess of sodium hydroxide was 10%. The contents of the autoclave were further heated so that after 2.5 minutes from the first mixing with the hydroxide, the temperature of the reaction mixture was 150 ° C.
{ V tuto dobu byla přidána do autoklávu třetí dávka i 2,22 g 50%ního roztoku hydroxidu sodného. Při ! konverzi sultonů 50 % byl přebytek hydroxidu opět 10 %. Teplota reakční směsi byla již dále udržována při 150 °C. Po 5 min od prvního smísení byla přidána čtvrtá dávka 2,96 g 50%niho hydroxidu sodného. Při konverzi sultonů 70 % byl okamžitý přebytek hydroxidu 10 %. Po 10 min od prvního smísení bylo stále při teplotě 150 °C přidána pátá dávka 2,52 g hydroxidu sodného 50%ního. Při konverzi sultonů 87 % byl v tomto okamžiku přebytek hydroxidu 10 %. Pak byl obsah autoklávu udržován při 150 °C ještě 15 min, takže celková reakční doba od prvního smísení činila 25 min. Pak • byl obsah autoklávu rychle ochlazen a reakční) | produkt byl analyzován, ί Koncentrace vody během celého průběhu reakcí ’ byla kolem 65 %. Získaný tensid měl obsah aktivní ) látky zjištěný dvojfásOvou titrací 34,9 % a Kraftův bod (podle ČSN 68 1101) mezi 23 až 26 °C.At this time, a third portion of 2.22 g of 50% sodium hydroxide solution was added to the autoclave. When! the conversion of the sultones by 50% was an excess of hydroxide again of 10%. The temperature of the reaction mixture was further maintained at 150 ° C. After 5 minutes from the first mixing, a fourth portion of 2.96 g of 50% sodium hydroxide was added. At a 70% conversion of the sultones, the immediate excess of the hydroxide was 10%. 10 minutes after the first mixing, a fifth portion of 2.52 g of 50% sodium hydroxide was still added at 150 ° C. At a conversion of the sultones of 87%, the excess hydroxide at this point was 10%. The autoclave content was then held at 150 ° C for 15 minutes, so that the total reaction time from the first mixing was 25 minutes. Then the contents of the autoclave were rapidly cooled and reacted) the product was analyzed, ί The water concentration throughout the reaction was about 65%. The surfactant obtained had an active substance content of 34.9% by biphasic titration and a Kraft point (according to CSN 68 1101) between 23 and 26 ° C.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS562376A CS208921B1 (en) | 1976-08-30 | 1976-08-30 | Manufacturing process of tensides by sulphonation,subsequent hydrolysis and neutralisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS562376A CS208921B1 (en) | 1976-08-30 | 1976-08-30 | Manufacturing process of tensides by sulphonation,subsequent hydrolysis and neutralisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS208921B1 true CS208921B1 (en) | 1981-10-30 |
Family
ID=5401438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS562376A CS208921B1 (en) | 1976-08-30 | 1976-08-30 | Manufacturing process of tensides by sulphonation,subsequent hydrolysis and neutralisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS208921B1 (en) |
-
1976
- 1976-08-30 CS CS562376A patent/CS208921B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2130027C (en) | Sulfonation of fatty acid esters | |
| US3424694A (en) | Mixture of surface-active compounds and process for preparing same | |
| US3350428A (en) | Continuous sulfonation process | |
| US3376336A (en) | Process for the manufacture of surface active olefin sulfonates | |
| US2768199A (en) | Method of sulfonating alkyl aromatic hydrocarbons | |
| EP2252580B1 (en) | Process for the production of alfa-sulfo fatty acid esters and their salts | |
| US2868812A (en) | Manufacture of fatty acid monoesters of glycerol monosulfuric acid and salts thereof | |
| US4197255A (en) | Method for the production of bleached, low-sultone olefin sulfonates | |
| US3763208A (en) | Use of amine compounds in the sulfation of alcohols | |
| US4765875A (en) | Preparation of sulfonated lubricating agents for leather and furs | |
| JPS60178857A (en) | Manufacture of fatty acid ester sulfonate | |
| US3765833A (en) | Fat-liquoring compositions | |
| EP0506308B1 (en) | Method for sulfonating acyloxybenzenes and neutralization of resulting product | |
| CA1065888A (en) | Method for the production of bleached, low-sultone olefin sulfonates | |
| US3104247A (en) | Process for preparing alpha sulfo fatty acids and salts thereof | |
| CS214067B1 (en) | A process for the preparation of low water content olefin sulfonates | |
| JPS61109745A (en) | Manufacture of 2,4,5-trichlorophenol | |
| JPH09278740A (en) | Light α-sulfofatty acid alkyl ester salt and process for producing the same | |
| SU975706A1 (en) | Process for producing olefin sulfonates | |
| JPH026346B2 (en) | ||
| CS263239B1 (en) | Process for preparing indanesulfonic acid | |
| US3928428A (en) | Process for the production hydrogenated olefin sulfonates | |
| CN120865038A (en) | Synthesis method of 2-nitro-4-methylsulfonyl toluene | |
| CN117904373A (en) | Application of sulfated/sulfonated castor oil in leather fatliquoring | |
| SU1735277A1 (en) | Method for producing demulsifier of oil emulsions |