中和有机酸的方法的改进技术

本发明专利技术涉及一种中和有机酸的方法的改进，其中包括：在醇存在下用固体碱进行中和。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为CN94115317.7母案的分案申请。该母案的申请日为1994年9月16日；专利技术名称为“脂肪酸酯的磺化”。本专利技术涉及在中和有机酸的方法中所作的改进。由于有优良的表面活性和耐硬水性，脂肪酸及脂肪酸衍生物的磺酸盐具有工业价值，可以作为润湿剂和洗涤剂组分使用。工艺上熟知的一种磺化方法包括使过量的三氧化硫气体与脂肪酸或脂肪酸衍生物反应以制得磺酸。因为由这种方法得到的含磺酸的产物通常颜色较深所以对于工业应用不甚理想。已知可以将产物漂白，例如用过氧化氢处理。漂白过的产物随后通常用氢氧化钠中和。已知的漂白方法在几个方面受到限制。例如，先前的实验提到漂白过程应在90℃或更低的温度下进行。通常采用在约70℃和约80℃之间的某个漂白温度。例如，在甲酯磺酸与过氧化氢在不锈钢设备内反应的实验中，将漂白体系加热到75℃以上会使产物的颜色比在较低温度下漂白的产物深。在更高的温度下操作会造成快速放热和过氧化氢完全消耗。一旦过氧化氢完全耗尽，酸的颜色将随时间加深。现有技术提到，向反应混合物中加入脂族醇可以改进磺化和漂白方法。例如，Ogashi等人的美国专利3,997,575(1976年12月14日)公开了在磺酸漂白工艺中使用最高约20％重量的醇。使用百分含量较高的醇似乎有利，因为醇降低反应混合物的粘度，从而防止了在较粘的混合物中会发生的不良的局部温度升高，但是一般认为，由于某些原因，不宜使用更高数量的醇，这些原因包括从中和的产物中除去游离醇的困难，以及由于醇的令人不愉快的气味而必须对产物脱臭。已知的漂白方法(以及相应的中和方法)除了所要的浅色反应产物之外还常常产生不需要的副产物。例如，中和产物中可能包含未反应的过氧化氢、由过氧化氢分解出的氧、二甲醚或其它醚以及可能存在的有机过氧化物。这些物质会在下游的贮存与加工中造成危害。在制备脂肪酸及脂肪酸衍生物的磺酸盐时面临的另一任务是制得一种高度活性的磺酸盐浆体(即，中和过的表面活性的磺酸盐含量大于55％重量)，而不良的二盐副产物的产率低(低于6％重量)。过去，用金属氢氧化物和水中和在活性物浓度约35％重量以下容易进行，但在试图达到更高的活性物浓度时二盐的产率也很高。另外，以前不了解连续中和法对诸如醇浓度、中和温度和中和pH等因素的敏感性。本专利技术的目的之一是克服上述的一个或多个问题。根据本专利技术，提供了一种磺化方法，其中的步骤包括将脂肪酸烷基酯原料磺化，将粗产物漂白，然后将所得的产物中和。此方法是采用以下一种或多种手段来完成的。在第一种手段里，在非金属的或低铁耐腐蚀合金的设备中进行本专利技术方法的漂白步骤。通过使用这种设备，成功地采用了高于90℃的漂白温度。在第二种手段里，利用同时加入占磺酸粗产物重量至少约21％的醇进行漂白操作。在第三种手段里，使用固体碱在醇溶液或醇的浆体中进行中和步骤。对于本领域的技术人员，根据以下的详细说明并联系附图和所附的权利要求，本专利技术的其它目的和优点将是显而易见的。附图说明图1是图示说明本专利技术磺化方法的工艺流程图，其中包括用塞流式煮解进行漂白和用液体碱中和。图2是图示说明本专利技术的半间歇漂白步骤的流程图，其中利用回流甲醇连续地脱除气体副产物。图3是图示说明本专利技术的连续漂白步骤的工艺流程图，其中气体副产物被连续脱除。图4是图示说明本专利技术的中和步骤的工艺流程图，其中使用液体碱，接着除去气体副产物并破坏掉残余的过氧化物。图5是图示说明本专利技术的中和步骤的工艺流程图，其中使用固体碱，接着除去气体副产物并破坏掉残余的过氧化物。图6是图示说明本专利技术的中和步骤的工艺流程图，其中使用固体碱，同时除去气体副产物并破坏掉残余的过氧化物。图7表示实施例3中在不锈钢反应器内于65℃、72℃和80℃的漂白温度下漂白过的甲酯磺酸的颜色(5％克莱特(Klett))随漂白时间(分)的变化。图8表示实施例3中在玻璃反应器内于70℃、80℃和90℃的漂白温度下漂白过的甲酯磺酸的颜色(5％克莱特)随漂白时间(分)的变化。图9表示实施例3中在玻璃反应器内于70℃、80℃和90℃的漂白温度下漂白过的甲酯磺酸的颜色(5％克莱特)随反应混合物中剩余的过氧化氢百分数的变化。图10表示实施例5中甲酯磺酸内可萃取的油的百分含量与在不同温度和不同的三氧化硫/甲酯原料摩尔比下加工的酸的颜色(5％克莱特)的关系。图11是表示根据实施例7中实验的模型响应的等值线图，表示在50℃下氢氧化钠中和时二盐的净形成与pH和所加甲醇百分数的关系。图12是根据实施例7中实验的模型响应的等值线图，表示在pH6下用氢氧化钠中和时二盐的净形成随温度和甲醇加入百分数的变化。图13是根据实施例7中实验的模型响应的等值线图，表示用氢氧化钠中和时在加入30％甲醇的条件下二盐的净形成随中和器的pH及温度的关系。参看图1，本专利技术的工艺步骤包括在统称为9的连续操作系统中将脂肪酸烷基酯原料空气磺化并将所得的产物漂白和中和。系统9的磺化部分统称为10，可以包括一个落膜式反应器12、供分离液体和气流用的旋风分离器14和一个浸煮器16。原料和空气/SO3混合物分别由导管18和20送入反应器12。反应混合物由导管22流出反应器12进入旋风分离器14，分离出的气体在那里由出气口24排出。将再循环的反应液流由旋风分离器14径由装有热交换器26及泵27的导管25，送入反应器12中。将来自再循环出口28的反应液送入反应器16中，在其中进行酸煮解。然后将粗制的酸经由导管29传送，与来自导管30的漂白剂一起进入统称32的非金属漂白系统中，该系统包括一个再循环回路34，其中有热交换器36和泵37。漂白系统32还可以包括一个浸煮器38。漂白剂可以是过氧化物，优选过氧化氢或臭氧。除了漂白步骤之外，在漂白系统32中还进行进一步的反应步骤，其中包括由导管40向回路34中的反应混合物加入醇。醇可以是有1-4个碳原子的伯醇或仲醇，或是它们的混合物，优选乙醇和/或甲醇。特别优选甲醇。醇的数量以最高约为粗制磺酸重量的40％左右为宜。流出再循环回路出口导管42的产物随后可以在漂白浸煮器38中煮解。泵统32中的漂白及最终反应步骤优选在90℃以上的温度下进行，特别优选最高约110℃的操作温度范围。最后，将经由导管44自浸煮器38流出的产物中和。本专利技术的中和步骤可以用液体或固体碱进行。这里所定义的液体碱可以是水溶液或非水溶液。如图1所示，采用液体碱的中和系统46包括一个串联在管线中的混合器47、热交换器48和泵49。将来自导管50的液体碱(例如氢氧化钠)和必要时来自导管52的水送入系统46中，该系统是一个反应器回路，最终产物经由导管54离开系统。或者，在本专利技术的一种优选的方法中，使用金属碳酸盐(优选碳酸钠)进行中和。化学说明虽然不打算作为限制性的说明，但是相信以下由Smith，F.D.和Stirton，A.J在“棕榈酸和硬脂酸的烷基酯的α-磺化”(JAOCS，Vol.44，p.45，1967)一文中提出并由Okumura，O.，Sakatani，T.，和Jaman，I.，Tr-Meshdunar在“用三氧化硫磺化脂肪酸酯的机制和α-磺化脂肪酸酯的性质”(第七属国际表面活性剂会议，莫斯科，第1卷，224-237页，1976)一文中证实的磺化过程(及副反应)的机制对于深入了解本专利技术的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
在中和有机酸的方法中，所作的改进包括：在溶剂存在下用固体碱进行中和，该溶剂的用量足以形成溶液或浆体形式的中和混合物，以及该溶剂主要或基本上含有醇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KD霍夫达，
申请(专利权)人：剑米索恩公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]