Способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот Советский патент 1982 года по МПК C07C143/76 C11D3/34 

Настоящее изобретение относится к способу получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот с 6-20 атомами углерода которые используют ся в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ). Известен способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот, например, сульфатированием алкилоламида, являющегося продуктом конденсации жирных кислот фракции моноэтаноламина, концентрированной серной кислотой при постоян ной температуре 30-35 С в течение всего процесса с последующей нейтрализацией сульфомассы tH. Однако недостатками данного спосо ба являются невысокое качество получаемого продукта, окрашенного в темный цвет, невысокое содержание ПАВ и высокое содержание сульфата натрия ввиду затрудненного дозирования твер дого алкилоламида и возникающих по этой причине местных перегревов, обу ловленных также экзотермичностью и высокой скоростью сульфатирования. Кроме того, серную кислоту использую в избытке, что экономически невыгодно, а отработанная серная кислота является одним из источников -зАтряэнения окружакяцей реды. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот с 9-20 атомами углерода, заключакмцийся в сульфатировании жидких алкилол амидов жирных кислот газообразной трехокисью сера, разбавленной инертным газом до концентрации 3-40об.% трехокиси серы при мольном соотношении исходных реагентов, равном соответственно 1:1-1,5, и температуре постоянной в течение рсего процесса 32-60 С с последуквдей нейтрализацией сульфомассы щелочью 2J. К.недостаткам данного известного способа относятся невысокое качество и выход целевого продукта, поскольку при проведении процесса сульфатирования при постоянной высокой температуре наблюдается резкая интенсификация побочных окислительных реакций, ведущих к снижению содержания ПАВ и увеличению содержания в целевом продукте сульфата натрия. Кроме того, использование сульфатирующего газа с высоким содержанием трехокиси серы не исключает возможности местных перегревов и образования вследствие этого обугленных органических веществ, загрязняющих целевой продукт. Цель изобретения - повышение качества и выхода целевого продукта. Поставленнаяцель достигается согласно способу получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот с 6-20 атомами углерода, заклю(Чающимся в сульфатировании соответст вующих алкилоламидов жирных кислот газообразной трехокисью серы, разбав ленной инертным газом до концентрации 1-4 об-. % при мольном соотношении сшкилоламид: трехокись серы, равном l:0,9i-l,l, при температуре 60-15 с с последующей нейтрализацией получен ной- сульфомассы водным раствором едкого натра. Пример 1. В вертикальный объемно-проточный реактор с внутреннлм диаметром 20 мм и высотой 320 мм оснащенннй роторной мешалкой, проходящей вдоль всей длины реакционной зоны, и охлаждающей рубашкой, непрерывно подают через отверстие в центре дна реактора поток предварительно расплавленного и подогретого до 60°С .моноэтаноламида жирных кислот фрак1ЦИИ .jjjCO средним мол.вес. 272 и т.пл. 58°С. Расход указанного жид кого органического вещества 27,2 г (0,1 моля) в минуту. Сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воз духом до концентрации трехокиси серы 20 об.%, непрерывно подают в реакционную зону через три отверстия в боковой поверхности реактора, расположенных на равном расстоянии друг от друга по высоте реакционной зоны таким образом, что в каждую 1/3 высоты реакционной зоны поступает 1/3 всего количества трехокиси серы, берущейся для получения мольного отношения трехокиси серы к указанному,органическому веществу равного 1,05:1. Расход трехокиси серы 8,4 г (0,105 моля) в минуту. Температуру реакционной смеси поддерживают постоянной в теченч® всего процесса сульфатирования подачей в охлаждающую рубашку воды 58бО С. Время пребывания реакционной смеси и реакционной зоне 1 мин. Реак ционную смесь непрерывно выводят через отверстие в крышке реактора. После отделения в сепараторе сульфомассы от газообразных продуктов реакции ее нейтрализуют по общей методике 15%-ным водным раствором едкого натра при температуре не выше ЗООС до рН 7,5-8,0. Получают целевой продукт низкого качества, окрашенный в темно-коричневый цвет, с невысоким содержанием ПАВ, равным 14%, и высоким содержани ем сульфата натрия, равным 6,8%, выход 19,1 г (48,8%). П р и м е р 2. Процесс сульфати рования моноэтаноламида жирных кислот фракции С ( со средним молекулярным весом 272 и т.пл. 58°С ведут в условиях примера 1, но при концентрации трехокиси серы в поток сульфатирующего газа, вводимого в реакционную зону, 4 об.%, расходе трехокиси серы 8,4 г (0,105 моля) в минуту и времени пребывания реакционной смеси.в реакционной зоне 5 мин. Получают целевой продукт также низкого качества, окрашенный в светло-коричневый цвет, с содержанием ПАВ 17,5%, и содержанием сульфата натрия 4,2%. Выход 22,0 г (56,1%). Пример 3. В вертикальный объемно-проточный реактор с внутренним диаметром 20 мм и высотой 320 вл, оснащенный роторной мешалкой, проходящей вдоль всей длины реакционной ,зоны, и охлаждающей рубашкой, разделенной по высоте реактора на три ра ные секции непрерывно подают через отверстие в центре дна реактора поток предварительно расплавленного и подогретого до моноэтаноламида жирных кислот фракции со средним молекулярным весом 272 и. т.пл. 5В°С, Расход указанного жидкого органического вещества 8,4 г (0,105 моля) в минуту. Сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы 4 об.%, непрерывно подают в реакционную зону через три отверстия в боковой поверхности реактора, расположенных на равном расстоянии друг от .друга по высоте реакционной зоны таким образом, что в каждую 1/3 высоты реакционной зоны поступает 1/3 .всего количества трехокиси серы, берущейся для получения мольного отношения трехокиси серы к указанному органическому веществу,, равного 1,05:1. Расход трехокиси серы 1,68 г (0,021 моля) в минуту. Температуру реакционной смеси поддерживают переменной и близкой к температуре плавления, но превышагацей ее на 1-2°С в течение всего процесса сульфатирования в соответствии с заранее известным характером понижения температуры плавления реакционной смеси в процессе сульфатирювания алкилоламидов жирных кислот подачей воды в нижнюю секцию охлаждающей рубашки с температурой 58-6О°С, среднюю секцию 37-39°С и верхнюю секцию 48-50 с. Время пребывания реакционной смеси в реакционной зоне 5 мин. Реакционную смесь непрерывно выводят через отверстие в крышке реактора. После отделения в сепараторе сульфомассы от газообразньж продуктов реакции, ее нейтрализуют 15%-ным водным раствором едкого натра при температуре не выше 30°С до рН-7,5-8,0,

Получают качественный целевой продукт желтого цвета с высоким содержанием ПАВ,равным 28%, и низким содержанием сульфата натрия, равным 2,6%. Выход 26,8г (68,3%).

Пример 4. Процесс сульфатирования моноэтаноламида жирных кислот фракции .средним молекулярны весом 272 и т.пл. 58°С проводят аналогично примеру 3, но при концентрации трехокиси серы в потоке сульфатирующего газа, вводимого в реакционную зону, 2 об.%, расходе трехокиси серы 8,4 г (0,0105 моля) в минуту и времени пребывания реакционной смеси в реакционной зоне 10 мин.

Получают качественный целевой продукт светло-желтого цвета с содержанием ПАВ 30% и содержанием сульфата натрия 2,2%. Выход 28,4 г (72,5%),

Пример 5. В объемный реактор периодического действия с внутренним диаметром 35 мм и высотой 110 мм, оснащенный лопастной мешалкой термометром, охлаждающей рубашкой и имеющий отверстие диаметром 2 мм в центре дна реактбра для подачи сульфатирующего газа и отверстие в крышке реактора для отвода газообразных продуктов реакции, помещают 54,4 г (0,2 моля) моноэтаноламида жирных кислот фракции (,co средним молекулярньом весом 272 и т.пл. SeC, После расплавления указанного органического вещества и доведения его температуры до 60°С приводят во вращение мешалку и начинают подавать в реактор сульфатирующий газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы 2 об.%. Мольное отнслиение трехокиси сеоы к моноэтанол миду равно 1,05:1. Расход трехокиси серы 1,68 г 0,021 моля в минуту, расход сульфатирующего газа 23,5 г (0,021 моля) в минуту,расход сульфатирующего газа 23,5 л/мин, время сульфатирования 10 мин. Температуру реакционной смеси поддерживают переменной, согласно предложенному способу сульфатирования таким образом, чтобы ее температура была близка к температуре плавления реакционной смеси, но превышсша ее на 1-5°С в течение всего процесса сульфатирования. Для этого, о момента начала подачи в реакционную зону сульфатирующего газа, постепенно понижают температуру воды, подаваемой в охлаждающую рубашку реактора, с 60 до 50°С по мере расхождения трехокиси серы и в соответствии с извест- ным заранее характером понижения тег «пературы плавления реакционной смеси , в ходе процесса сульфатирования. По

окончании дозирования сульфатирующего газа, реакционную смесь выгружают из реактора и нейтрализуют по общей методике 15%-ным водным раствором едкого натра при температуре не выше до рН 7,5-8,0.

Получают качественный целевой продукт светло-желтого цвета с содержанием ПАВ 28% и содержанием сульфата натрия 2,8%. Выход 26,2 г 0 (66,9%).

Основные режимы технологических процессов и показатели качества полученных продуктов приведены в таблице. 5

Из таблицы видно, что предлагаемый способ сульфатирования ( примеры 3, 4 и 5 позволяет получить целевой продукт с более высокими качествено.нЕлми показателями, а именно лучшей цветности, с более высоким содержанием ПАВ и значительно меньшим содержанием сульфата натрия по сравнению с прототипом (примеры 1, 2).

Пример 6. Сульфйтирование

5 Моноэтаноламида жирных кислот фракции средним молекулярным весом 272 и т.пл. 58°С осуществляют аналогично примеру 3, но при мольном отношении трехокиси серы к органичес0кому веществу 0,95:1, расходе трехокиси серы 7,6 г/мин (30,095 мс ь/мин) и концентрации трехокиси серы, разбавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор 5 2 об.%.

Получают целевой продукт светложелтого цвета с содержанием анионактивного ПАВ 27,2% и содержанием сульфата натрия 2,5%. Выход целевого продукта 26,6 г (65,2%).

Пример 7. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции C( средним молекуляр плм весом 272 и т.пл. 58°С осуществляют 5 в условиях примера 3, но при мольном отношении трехокиси серы к органическому веществу. 1,10:1, расходе трехокиси серы 8,8 г/мин (0,110 моль/мин) и концентрации трехокиси серы, разбавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор 2 об.%.

Получают -целевой продукт светложелтого цвета с содержанием aHHOH5 активного ПАВ 28,4% и содержанием сульфата натрия 3,1%. Выход целевого продукта 27,0 г (71,3%).

Пример 8. В вертикальный объемно-проточный реактор с вн утренним диаметром 20 мм и высотой 320 мм,

0 оснащенный роторной мешалкой, проходящей вдоль всей длины реакционной зоны и охлаждающей рубашкой, разделенной по высоте реактора на три равные секции, непрерывно подают через

5

отверстие в центре дна реактора поток предварительно расплавленного и подогретого до 29 С моноэтанолгилида жирных кислот фракции С-,-Сд со средним молекулярным весом 201 и т.пл. . Расход указанного вещества 22,0 г/мин (0,108 моль/мин).Сульфатируклций газ, представляющий собой газообразную трехокись серы, разбавленную воздухом до концентрации трехокиси серы 4 об.%, непрерывно подают в реакционную зону через три отверстия в боковой поверхности реактора, расположенных на равном расстоянии друг от друга по высоте реакционной зоны таким образом, что в кгикдую 1/3 высоты реакционной зоны поступает 1/3 всего количества трахокиси серы, берущейся для получения мольного отношения трехокиси серы к указанному органическому веществу,.равного 0,90:1. Расход трехокиси серы 7/76 г/мин (0,097 моль/мин). Температуру реакционной смеси поддерживгиот переменной в течение .всего процесса сульфатирования подаваемой воды в нижнюю секцию охлаждающей рубашки с температурой 27-29С, в среднюю - 12 и в верхнюю - 16-18°С.Реакционную смесь непрерывно выводят из реакционной зоны через отверстие в крышке реакторам Температура реакционной смеси на выходе из реактора 18°С. Выход целевого продукта составляет 23,6 т (73,7%). Содержание в нейт рализованной сульфомассе анионактивн го ПАВ 34 ,7%, содержание сульфата на рия 2,3%, цвет продукта желтый. П р и м е р 9. Сульфатирование моноэтанолс1мида жирных кислот фракции C-j-Cq со средним молекулярным весом 201 и т.пл. осуществляют в условиях примера 8, но при концентрации трехокиси серы, разбавленной азотом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор 2 об.%, мольном отношении трехокиси серы к органическому веществу 1,05:1 и расходе трехокиси серы 9,0 г/мин (0,112 моль/мин). Выход целевого продукта 26,1 г (81,4%). Содержание в нейтрализованной сульфомассе анионактивного ПАВ 38,5%, содержание сульфатанатрия 2,1%, цвет продукта светло-желтый. П р и.м е р 10. Сульфатирование моноэтаноламида жирных кислот фракции Ст-Сд со средним молекулярным весом 201 и т.пл. осуществляют в условиях примера 8, но при концентрации трехокиси серы, разбавленной воздухом, в потоке сульфатирующего газа на входе в реактор 2 об.% мольном отношении трехокиси серы к органическому веществу 1,10:1, расходе трехокиси серы 9,5 г/мин (0,119 моль/мин). Выход целевого продукта 24,4 г (76,2%). Содержание в централизованной сульфомассе анионоактивного ПАВ 36,8%, содержание сульфата натрия 2,5%, цвет продукта желтый.

Режимы технологического процесса:

вид процесса

1,05:1 1,05:1

20 С

60

60

Непрерыв- НепрерывНепреный ный рывный

1,05:1

1,05:1

1,05:1

10

10

60

60

60

температура реакционной смеси в конце процесса сульфатирования, С

Показатели качества

нейтрализованной

сульфомассы:

аминоАВ,%

14,0

17,5

суль, %

6,8

4,2

ТемноСветлокоричкоричневыйневый Формула изобретения Способ получения сульфатированных алкилоламидов жирных кислот с 6-20 атомами углерода сульфатированием соответствующих алкилоламидов жирных кислот газообразной трехокисью серы, разбавленной инертным газом, с последующей нейтрализацией полученной сульфомассы водным раствором едкого натра, отличающийся тем, что. с целью повышения качества и выПродолжение таблицы

50

50

30,0

27,5

2,2

2,8

СветлоСветложелтыйжелтый ,хода целевого продукта, сульфатирование проводят при 60-15 с трехокисью серы, разбавленной инертным газом до концентрации 1-4 об.%, и при моль;ном соотнсшении алкилоламида и трехокиси серы, равном 1:0,9-1,11 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ОНА 1981792, кл, 260-401, опублик. 1934. 2. Патент Англии № 799038, кл, 213/С, опублик. 1958 (прототип).