Способ получения поверхностно-активных веществ Советский патент 1986 года по МПК C07C143/34 C11D3/34 

Изобретение относится к классу сульфированных оксиэтилированных алкилбензолов, в частности к способу получения новых поверхностно-активных веществ (ПАВ) формулы Н2 Rl(OCH2.CH2)n Нз С -Сдд-алкил или нонилфени водород или С С -алкил; водород или низший алкил; .2-14, А - щелочной металл или аммони нал группа, которые могут быть использованы в ка честве солюбилизаторов, эмульгаторов диспергаторов и моющих средств бытового и технического назначения. Цель изобретения - упрощение процесса, что достигается в основном за счет использования в качестве исходного продукта соединения формулы Ri(OCH2CH2)n где R,з и п имеют указанные значения. Пример 1. В объемный ре акТор интенсивного смешения с рубашкой, ме шалкой, устройством для измерения температуры патрубками для загрузки жидкого сырья, газообразного суль4)оагента и отвода отходящих газов загружают 155 г (0,367 моль) додецилполиэтоксибензола средней молекулярной массы 422, включаю4цего в среднем четыре оксиэтильных группы. При 20С к органическому сырью непрерывно подают пары триоксида серы (1,31 г/мин), разбавленные сухим воз духом до 5 об.%. Расход воздуха составляет 7 л/мин. По мере протекания реакции температуруподнимают до и поддерживают ее д6 завершения peak ции в течение 24,7 мин, прибавляют 32,4 г (0,405 моль) триоксида серы. Молярное соотношение триоксид серы: додецилполиэтоксибензол 1,1:1. В результате взаимодействия триоксида се ры с додецилполиэтоксиб.ензолом получают 183,7 г реакционноймассы, содержащей 98% анионоактивного ПАВ, 0,7% непревращенных соединений,. 1,3% триоксида серы (в пересчете на серную кислоту). Степень использова94 2 ия триоксида серы составляет 89, Полученную реакционную массу нейтраизуют 15%-ным водньЬи раствором гидроксида натрия (19,44 г) до нейтральной реакции.- После нейтрализации получают пасту с 60,8%-ным содержанием анионоактивных ПАВ 0,5% непревращенных соединений, 1,1% сульфата натрия. Цветность по йодной шкале 80.. Вещество в водном растворе снижает натяжение до 36 поверхностное «10 Дж/м2. Пример 2. В условиях примера 1 взаимодействию с триоксидом серы подвергают 305 г (0,702 моль) додецилполиэтоксидиэтилбензола средней молекулярной массы 434, включающего в среднем три оксиэтильных группы. В течение 30 мин в реактор непрерывно подают 62 г / СО, 776 моль) триоксида серы с расходом 2,07 г/мин, поддерживая концентрацию триоксида серы 10 об.% и расход воздуха 5,18 л/мин. Температуру в процессе прибавления триоксида серы поддерживают равной 55С. Молярное соотношение триоксид серы: :додецилполиэтоксидизтилбензол составляет 1,1:1,0. В результате реакции взаимодействия получают 354 г реакционной массы, включающей 98% анионоактивных ПАВ, 1,4% непревращенных соединений, 0,6% триоксида серы (в расчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 87,4%. Полученную реакционную массу нейтрализуют 25%ным водным раствором гидроксида аммония (29,76 г) и получают пасту с содержанием 77,2% анионоактивных ПАВ, 1,1% непревращенных соединений и 71% сульфата аммония. Цветность 89. Вещество в водном растворе снижает поверхностное натяжение до 31 ПО Дж/м2. Приме рЗ.В условиях примера 1 взаимодействию с триоксидом серы подвергают 100 г (0,203 моль) алкилполизтоЬсибензолов фракции средней молекулярной массы 493, йодным числом 15 г г, включающих 3 среднем четыре оксизтильных группы. В течение 3-4 мин в реактор непрерывно подают 24,2 г (0,303 моль) триоксида серы, разбавленного сухим воздухом до 2 об.%. Расход триоксида серы составляет 0,712 г/мин, воздуха -.9,8 л/мин. Температуру поддерживают равной 50 Молярное соотношение алкилполиэтокс бензолы:триоксид серы 1:1,49. После взаимодействия реагентов получают 119 г реакционной массы, содержащей 96,5% анионоактивного ПАВ, 2% непревращенных соединений, 1,7% триоксид серы (в расчете на .серную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 76,2%. Полученную реак ционную массу нейтрализуют триэтанол амином (43,7 г) до нейтральной реакции и йолучают пасту, содержащую 92,8% анионоактивных ПАВ, 1,9% непре вращенных соединений и 5,9% сульфата триэтаноламина, цветность 120, Вещество снижает в водном растворе поверхностное натяжение до Пример4. В условиях примера взаимодействию подвергают 81,2 г (0,292 моль) алкилполизтоксибензолов фракции С ..-С. средней молекулярной массы 278, содержащих в среднем две оксизтильных группы. В течение 20 мин прибавляют 28 г (0,35 моль) триоксида серы, разбавленного воздухом до 7 об.%, поддерживая температу ру 30с и молярное соотношение триоксид серы:алкилполиэтоксибензол 1,2:1. Расход триоксида серы составляет 1,4 г/мин, расход воздуха 5,2 л/мин. После взаимодействия реIагентов получают 104 г реакционной массы, содержащей 91% анионоактивных ПАВ, 7,5% непревращенных соединений, 1,5% триоксида серы (в расчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 76%. Полученную реакционную массу нейтрализуют 20%-ным водным раствором гидроксида калия (20,56 г) до Нейтральной реакции и получают пасту, содержащую 38,4% анионоактивных ПАВ, 3,1 непревращенных соединений, 0,7% суль фата калия, цветность 90. Вещество. в водном растворе снижает поверхност ное натяжение до Дж/м. П р и м е р 5. В условиях примера 1 с 14 г (0,175 моль) триоксида серы взаимодействию подвергают 146,4 (0,2 моль) алкилполизтоксибензолов фракции -Сзо средней молекулярной массы 732, включающих в среднем десять оксиэтильных групп. Взаимодей ствие проводят при 70°С в течение 14 мин, поддерживая молярное соотношение алкилполиэтоксибензолы:триоксид серы 1:0,877, расход триоксида 369 серы 1 г/мин, расход воздуха 5,3 л/мин, концентрация триоксида серы 5 об.%. После взаимодействия реагентов получают 149 г реакционной массы, содержащей 87,4% анионоактивных ПАВ, 11,9% непревращенных соединений триоксида серы (в пересчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы 91,5%. Полученную реакционную массу нейтрализуют 10%-ным водным раствором гидроксида натрия (8,14 г) до нейтральной реакции и получают пасту, содержащую 58,1% анионоактивных ПАВ, 7,9% непревращенных соединений. О, сульфата натрия, цветность 50. В водном та натрия, цветность 50. В растворе полученное ПАВ снижает поверхностное натяжение до 35- 10 Дяс/м. Примерб. В условиях примера 1 взаимодействию с 16 г (0,2 моль) триоксида серы подвергают 87,4 г (0,2 моль) додецилполиэтоксиметилбензолов фракции С средней молекулярной массы 43 7, включающих в среднем четыре оксиэтильных группы. Взаимодействие проводят при 54С в течение 40 мин, поддерживая молярное соотношение реагентов 1:1, расход триоксида серы 0,4 г/мин, расход воздуха 5,2 л/мин, концентрация триоксида серы 2 об.%. После взаимодействия реагентов получают 102 г реакционной смеси, включакмцей 93,4% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 5,4% непревращенных соединений, 0,2% триоксида серы (в расчете на ерную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 92%. После нейтрализации реакционной смеси 25%-ным водным раствором гидроксида аммония (7,77 г) получают пасту, содержащую 76% анионог-ктивных ПАВ, 4,3% непревращенных соединений, 0,3% сульфата аммония. Цветность 60. В водном растворе полученное ПАВ снижает поверхностное натяжение до ЗМО Дж/м2. Пример 7. В условиях примера 1 взаимодействию с 12,8 г (0,16 моль) триоксида серы подвергат 67,6 г (0,15 моль) додецилполитоксидиметилбензолов фракции С. средней молекулярной массы 451, ключающих в среднем четьфе окситильных группы. Взаимодействие роводят при молярном соотношении оде цилполиэ ток сидиме тилб е и з олы: :триоксид серы 1:1,07, температуре 60 С в тетение 20 мин, поддерживая расход триоксида серы 0,64 г/мин, расход воздуха 2,3 л/мин, концентрацию триоксида 7 об.%. После взаимодействия реагентов получают 77 г реакционной массы, содержащей 91,8% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 6,9% непревращенных соединений, 1,3% триоксида серы (в расчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 83,4%, После нейтрализаоди реакционной смеси моноэтаноламином (11,08 г) до нейтральной реакции получают пасту, содержащую 90,3% анионоактивньЕх ПАВ, 6,8% непревраще ных соединений, 2,9% сульфата моноэтаноламина. Цветность 70. Полученное ПАВ снижает межфазное натяжение на границе водный раствор - гептан до 0,01- 10- Дж/м2 . Пример 8. В условиях примерА 1 взаимодействию с 16 г (0,2 моль триоксида серы подвергают 91,2 г (0,2 {Золь) алкилфенилполиэтоксибензолов фракции С g средней молекулярной массы 456, включающих в среднем четыре оксиэтильньпс группы. Взаимодействие проводят при молярном соот ношении алкилфенилполиэтоксибензолы :триоксид серы 1:1, температуре 65° в течение 30 мин, поддерживая расхо триоксида серы 0,53 г/мин, расход воздуха 4,8 л/мин, концентрацию три оксида серы 3 об,%, После взаимодействия реагентов получают 104 г реакционной смеси, содержащей 92,3% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 6,7% непревращенных соединений, 0,8% триоксида серы (в пересчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 89,6%, После нейтрализации реакционной смеси 25%-ным водным раствором гидро ксида аммония (8,02 г) получают пасту, содержащую 85% поверхностно-активных сульфонатов аммония, 6,1% непревращенных соединений и 1,2% сульфата аммония, цветность 60, Водный раствор полученного ПАВ снижает поверхностное натяжение до 38 МО Дж/м П р и м е р 9, В условиях примера 8 взаимодействию с 12,8 г (0,16 моль) триоксида серы подверга ют 117,6 г (0,2 моль) алкилфенилполи этоксибензолов фракции Сд средней молекулярной массы 588, включающих 40 94 6 в среднем семь оксиэтильных групп. Взаимодействие проводят при молярном соотношении алкилфенилполиэтоксибензолы :триоксид серы 1:0,8, температуре 80°С в течение 15 мин, поддерживая расход воздуха 4., 6 л/мин, концентрацию триоксида серы 5 об.%, расход триоксида серы 0,85 г/мин. После взаимодействия реагентов получают 130,4 г реакционной смеси, содержащей 77,5% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 23% неионогенных соединений, 0,5% триоксида серы (в пересчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы составляет 94,8%, После нейтрализации реакционной смеси 10%-ным раствором гидроксида аммония (6,44 г) до нейтральной реакции лолучают пасту, содержащую 54,8% анионоактивных ПАВ, 15,6% непревращенных соединений, 0,6% сульфата аммония, цветность 5. Полученное ПАВ снижает межфазное натяжение на границе водный раствор - гептан до 0,1-10 Дж/м2, Пример 10, В условиях примера 8 взаимодействию с 9,58 г (0,12 моль) триоксида серы подвергают 148 г (0,2 моль) алкилфенилполйэтоксибензолов фракции Сд средней молекулярной массы 740, включающих в среднем десять оксиэтильных групп. Взаимодействие проводят при молярном соотношении алкилфенилполиэтоксибензолы:триоксид серы 1:0,6, температуре 100°С в течение 10 мин, поддерживая расход воздуха 3,6 л/мин, концентрацию триоксида серы 7 об,%, расход триоксида серы 0,95 г/мин. После взаимодействия реагентов получают 146 г реакционной смеси, содержащей 65,3% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 34,5% неионогенных соединений, 0,2% триоксида серы (в расчете на серную кислоту) , Степень использования триоксида серы 97%, После нейтрализации реакционной смеси 25%-ным водным раствором гидроксида аммония (4,75 г) получают пасту, содержащую 60% поверхностно-активных сульфонатов аммония, 31,7% непревращенных соединений, 3,1% сульфата аммония, цветность 80, Полученный продукт обрабатывают дихлоридом кальция и по обменной реакции получают кальциевые соли, которые являются маслорастворимыми ПАВ, 7 П р и м е р 11. В условиях примера 1 взаимодействию с 12,8 г (0,16 моль) триоксида серы подверга ют 198 г (0,2 моль) алкилполиэтокси алкилбензолов фракции CjoCj, средней молекулярной массы 540, включаю щих в среднем три оксиэтильных груп пы. Взаимодействие проводят при молярном соотношении алкилполиэтоксиалкилбензолыгтриоксид серы 1:0,8, температуре в течение 10 мин, поддерживая расход воздуха 4,7 л/ми расход триоксида серы 1,28 г/мин, концентрацию триоксида серы 7 об..%. После взаимодействия получают 120 г реакционной смеси, содержащей 81,0% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 18,8% непревращенных соединений, 0,2% триоксида серы (в расчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы 98%. После нейтрализации реакционной массы 25%-ным водньм раствором гидро ксида аммония (4,5 г) получают пасту , содержащую 67,4% поверхностноактивных сульфонатов аммония, 15,7% непревращенных соединений, 0,3% суль фата аммония, цветность 50. Полученный продукт в условиях примера 10 обрабатывают дихлорйдом кальция и по лучают маелорастворимые сульфонаты. Пример 12. В условиях примера 1 взаимодействию с 8 г (0,1 моль) триоксида серы подвергают 138 г (0,15 моль) алкилполизтоксиалкилбензолов газового конденсата средней молекулярной массы 920, включающих четырнадцать оксиэтильных групп. Вза имодействие проводят при молярном соотношении алкилполизтоксиалкилбензолыгтриоксид серы 1:0,668, температуре 58°С в течение 20 мин, поддержи вая расход воздуха 2,1 л/мин, расход триоксида серы 0,4 г/мин, концентрацию триоксида серы 5 об.%. После вза имодействия получают 145 г реакционной смеси, содержащей 67% анионоактивных сульфокислот, 32,8% непревра щенных соединений, П,2% триоксида серы (в расчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы 98%. После нейтрализации реакционной смеси 25%-ным водным раствором гидро ксида аммония (3,94 г) получают пасту, содержащую 62,6% поверхностноактивных сульфонатов аммония, 948 непревращенных соединений; 0,25% сульфата аммония, цветность 40. Полученный продукт является маслорастворимым ПАВ, так как растворяется в углеводороде. Пример 13. В пленочный реактор, представляющий собой трубу f внутренним диаметром 5 мм и длиной 800 мм, снабженный рубашкой, патрубками для подачи газообразного сульфоагента и жидкого сырья, непрерывно вводят 6,73 г/мин (0,017 моль) алкилполиэтоксибензолов фракции С -С, средней молекулярной массой 396, включающих три оксиэтильных группы. Через устройство, обеспечивающее пленочное течение жидкости, газообразный сульфоагент, представляющий смесь сухого воздуха и паров триоксида серы, непрерывно подают через трубку, расположенную по центру оси реактора, с расходом по триоксиду серы 1,07 г/мин (0,0136 моль/мин) и по воздуху 7 л/мин, поддерживая молярное соотношение алкилполиэтоксибензолыгтриоксид серы 1:0,8, концентрацию триоксида серы 4 об.% и температуру . Время контактирования 1 с. После отделения газовой фазы получают 7,78 г/мин реакционной смеси, включающей 79,5% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 20,2% непревращенных соединений, 0,3% триоксида серы (в расчете на серную кислоту). Степень использования триоксида серы 95,6%. После нейтрализации реакционной деры 10%-ным водным раствором гидроксида натрия (0,64 г) получают пасту, содержащую 48,9% поверхностно-активных сульфонатов натрия, 12,5% непревращенных соединений, 0,2% сульфата натрия, цветность 40. Полученный сульфонат снижает поверхностное натяжение до 31 10 Дж/м . Пример 14. В условиях примера 1 О взаимодействие осуществляют при 120С в течение 60 мин при молярном соотношении алкилфенилполиэтоксибензолы:триоксид серы 1:1,8, концентрации триоксида серы 1% Получают 140 г реакционной смеси, содержащей 66,8% коксообразных продуктов и непревращейных веществ, 26% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 7,2% оксидов серы (в расчете на серную кислоту). Цветность 200. Степень использования триоксида серы 13%.

Пример 15. В условиях примера 10 взаимодействие осуществляют при в течение 8 мин при молярном соотношении алкилфенилполиэтоксибензолы:триоксид серы 1:0,4, концент рации триоксида серы 25 об.%. После взаимодействия получают 148,3 г реакционной смеси, содержащей 3,5% анионоактивных поверхностно-активных сульфокислот, 0,1% триоксида серы (в расчете на серную кислоту), 96,4% непревращенных соединений. Цветность 20. Степень использования триоксида серы 31%.

Пример 16. В условиях примеpa 13 взаимодействию с 6,73 г/мин смеси подвергают 4 г/мин алкилполиэтоксибензолов фракции среднеймолекулярной массы 396, включаюпщх три оксиэтильных группь, и 2,73 г/мин алкилфенилполиэтоксибензолов фракции Сд средней молекулярной массы 456, включающих четыре оксиэтильных группы, поддерживая молярное соотношение органическое сырье:триоксид серы 1:0,84 и температуру . После отделения готовой среды получают 7,77 г/мин реакционной смеси, включающей 80% анионных поверхностно-активных сульфокислот, И9,7% непревращенных соединений и 0,3% триоксида серы (в пересчете на серную кислоту), которую обрабатывают основным реагентом (0,64 г) по примеру 13. Цветность 50. Степень использования триоксида серы 95,5%. Поверхностное, натяжение водных растворов с использованием этого ПАВ снижается до 32-10 №/м .

В табл. 1 приведена характеристика исходного сырья, а в табл. 2 результаты, полученные по предлагаемому способу, в сравнении с прототипом и базовым объектом.

Сульфонаты, получаемые предлагаемым способом могут применяться в качестве основы для получения мицеллярных дисперсий. Мицеллярные дисперсии

представляют собой многокомпонентные устойчивые системы. В качестве таких компонентов могут быть различные углеводороды или их производные, вода, электролиты, вспомогательные вещества, от соотношения которых зависит устойчивость мицеллярной дисперсии. Для каждого вещества или группы веществ будут свои компонентные составы, которые ограничивают устойчивость дисперсий. Устойчивость зависит не только от ПАВ, но и от вспомогательного вещества и электролита. Устойчивость составов для сульфонатов по примерам 2 и 7 составляет более 10, а по примеру 12 - менее 10.

Для сульфонатов примера 2 подобран состав мицеллярной дисперсии, который включает, мас.%: сульфонат 6,5; углеводороды 27,7; вода 65,3; изопропанол 2, и определена нефтевытесняющая способность, которая равна 91%.

Формула изобрете-ния

Способ получения поверхностно-активных веществ сульфированием оксиэтилированных алкилбензолов газообразным серным ангидридом при нагревании с последующей нейтрализацией сульфомассы основным реагентом, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве оксиэтилированных алкилбензолов используют соединения общей формулы I I

Я1(ОСН2СН2)п-гЗ 3

де R - Cg-C,2 o-aлкил или нонилфенил;

R. водород или -алкил; ъ водород или низший алкил;

2-14,

п

и сульфирование проводят при молярном соотношении соединения формулы 1 и серного ангидрида 1:(О,6-1,2) и температуре 40-80 С.

j го

ем

оо г ts

г

vO

со

п г

со

оо

1Л

ю

г

4t

ш

Изобретение относится к классу сульфированных Оксиэтилированных алкилбензолов (СО ЭАБ), в частности к получению веществ общей формулы I R OCH2CHj)-CgH2-(R,) (), где R, - Cg-C,o -алкил или нонилфенил; К - Н, С -С -алкил; R„ - Н, низ. алкил; п 2-14; А - щелочной металл или NH , которые могут быть использованы как солюбилизаторы, эмульгаторы, диспергаторы и моющие средства бытового и технического назначения. Для упрощения процесса получения новых веществ класса СОЭАБ исходят из другого исходного сырья общей формулы II R,(OCH,jCH) - CgH,(R) (R.J). Сульфирование ведут SO при молярном соотношении его к соединению II,

in

a:

cJ

о

U)

К

О

1Л

w

и

л

и

К

Е

и

о

и

S

и

00

о

(Tt

ю

рация не устанавливается, кроме того, бааовом оСьект не получают сулъфонатм.

Тавлнц«2