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Verfahren zur Monosulfonierung von Kohlenwasserstoffen,
Fettalkohlen oder Fettsäuren
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Sulfonaten von Kohlenwasserstoffen, Fettalkoholen oder Fettsäuren, insbesondere zur Herstellung von Reinigungsmitteln mit Hilfe von SO-hältigem Konvertergas. Insbesondere dient die Erfindung der Herstellung von Reinigungsmittel, wie Dodecylbenzolsulfonat od. dgl., die eine Sulfonsäuregruppe im Molekül aufweisen.
Es wurde schon vorgeschlagen, die Monosulfonierung von Kohlenwasserstoffen, Fettalkoholen oder Fettsäuren mit Hilfe von Konvertergas vorzunehmen, d. h. mit jenem Gas, das man vom Konverter er-
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Sulfonierungsreaktionsgefässes, dessen Grösse begrenzt ist, weil die Sulfonierung undurchführbar wird, wenn die Charge zu gross ist, da lokale Überhitzung eine Carbonisierung des organischen Materials und infolgedessen eine Verfärbung der ganzen Masse bewirkt. Es wird daher dem Reaktionsgefäss nur ein Teil des im Konverter erzeugten Gasgemenges zugeführt. Nach diesem Verfahren arbeiten nur wenige Gross- fabriken, die Schwefelsäureanlagen besitzen, die auch für andere Zwecke arbeiten und von denen jeweils die benötigte Menge SO zur Sulfonierung abgezweigt wird.
Die Hauptnachteil dieser Arbeitsweise bestehen darin, dass die Dosierung der vom Konverter zu den Sulfonierungsgefässen abzuzweigenden SOMenge Schwierigkeiten macht und die Zusammensetzung des Konvertergases selbst ungleichmässig ist.
Es muss daher ständig nachgeprüft werden, ob der gewünschte Sulfonierungsgrad im Reaktor bereits erreicht worden ist. Zu diesem Zweck muss die Konvertergaszufuhr zunächst abgestellt werden. Stellt sich heraus, dass noch SO3 benötigt wird, muss sie wieder angestellt werden. Es ist dies eine zeitraubende und unsichere Vorgangsweise, denn mitunter werden mehrere Nachlieferungen benötigt, wobei es dann leicht zu Überdosierungen kommen kann. Im Falle von Untersulfonierung ist im Endprodukt ein unerwünschter Anteil von unsulfoniertem Ausgangsmaterial enthalten, während bei Übersulfonierung, welche gleichfalls unerwünscht ist, Verbrennungen eintreten können und das Endprodukt verfärbt ist.
Es ist ferner bekannt, die Sulfonierung mit handelsmässig geliefertem flüssigen SO vorzunehmen.
Hiebei bereitet die genaue Dosierung kaum Schwierigkeiten. Dafür ist die Qualität des sulfonierten Produktes weniger gut, insbesondere wegen des störend wirkenden Sauerstoffgehaltes der Luft, mit deren Hilfe das SOs verdampft und dem Sulfonierungsgemisch zugeführt wird. Demgegenüber enthält beim Arbeiten mit Konvertergas die Atmosphäre im Reaktionsgefäss nur etwa lolo Sauerstoff, was für die Sulfonierung günstig ist.
Die Erfindung vereinigt die Vorteile beider Methoden. Einerseits findet die Sulfonierung mit Konvertergas in einer an Sauerstoff verarmten Atmosphäre statt. Anderseits ist die Dosierung genau, da sie durch die Menge verbrannten Schwefels gesteuert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist daher dadurch gekennzeichnet, dass einer Charge des Ausgangsmaterials der Gesamtausstoss eines Konverters zugeführt wird, der etwa der stöchiometrisch erforderlichen SO-Menge entspricht und durch dosierte Zufuhr von geschmolzenem Schwefel zu einem Schwefelbrenner und Überführung des darin gebildeten SO in den Konverter erzeugt wird. Vorzugsweise wird der Gesamtausstoss des Konverters der Charge des Ausgangsmaterials während 90 - 150 min zugeführt. Obwohl die optimale Grösse und zulässige maximale Grösse der Charge variieren kann, sollte es als Regel dienen, dass
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die Charge nicht grösser sein soll als 150 - 300 1 Kohlenwasserstoffe oder Fettalkohol.
Es ist daher von Be- deutung, dass der SO-Ausstoss des Konverters der optimalen Aufnahmefähigkeit der Reaktionsmischung angepasst wird, was durch Kontrolle der Schwefelzufuhr zu den SO,-erzeugenden Brennern geschieht. Die den Brennern zugeführte Schwefelmenge beträgt etwa 20-50 kg/h und wird die aus dem ausgebildeten SO gewonnene Menge SO innerhalb des angegebenen Zeitraumes der Charge zugeführt, so entwickelt die Reaktion nicht mehr Wärme, als leicht abgeführt werden kann. Wenn die Charge zu gross ist, wird sie während der Reaktion hoch viskos, wobei lokale Überhitzungen auftreten, wodurch eine Carbonisierung des organischen Materials erfolgt und infolgedessen die gesamte Charge verdorben wird.
Da der Gesamtausstoss des Konverters einer einzigen Charge zugeführt wird, braucht der Zufluss und der SOs -Anteil des Konvertergases zu einer vorgegebenen Charge nicht kontrolliert werden, wobei trotzdem die Gefahr einer Unter- oder Übersulfonierung ausgeschaltet ist. Für eine geeignete Durchführung der Sulfonierung kann
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sentlich erleichtert und die Herstellung von reinem Monosulfonat gesichert.
Die Dosierung der Zufuhr des geschmolzenen Schwefels zu den Schwefelbrennern kann beispielsweise mit einer Kolbenpumpe jener Bauart erfolgen, die als positiv wirkende Dosierpumpe bekannt ist. Es kön- nen aber auch andere geeignete Dosiervorrichtungen an deren Stelle verwendet werden.
Der bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens verwendete Schwefel soll sehr rein sein. So- wohl der im Handel als Texas-Schwefel bekannte als auch der aus Erdgas gewonnene Schwefel ist für den vorliegenden Zweck geeignet.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch auf dieselben be- schränkt zu sein. Der in diesen Beispielen angegebene Schwefelanteil ist etwas höher als der stöchiometrisch erforderliche Anteil für die Herstellung des der Charge zuzuführenden SO,. Die Verwendung eines berechneten Überschusses an SO, trägt dem Umstande Rechnung, dass infolge der relativ niedrigen Konzentration an SO im Konvertergas, das in die Reaktionsmischung eingeführt wird, nicht der Gesamtan- teil an SO reagiert, sondern ein kleiner Anteil aus der Mischung entweicht.
Beispiel 1 : Das. Ausgangsmaterial besteht aus 200 kg Dodecylbenzol handelsüblicher Qualität mit einem durchschnittlichen Molgewicht von 246. Zur vollständigen Monosulfonierung sind 70 kgSO. erfbr- derlich. Wenn der Konverter eine tige Umwandlung bewirkt, dann müssen 29 kg Schwefel von
99, eiger Reinheit den Schwefelbrennern zugeführt werden. Die optimale Zeitdauer zur Monosulfonierung der Charge beträgt etwa 2 h. Die SO-Erzeugungsanlage muss daher derart ausgelegt sein, dass sie innernerhalb dieser Zeit 70 kg S03 zu erzeugen imstande ist. Die konstante Zufuhr von 14,5 kg/h von ge- schmolzenem Schwefel zu den Schwefelbrennern der SO -Erzeugungsanlage wird mit Hilfe einer positiven Dosierungspumpe bewirkt.
Das Reaktionsprodukt besteht ausschliesslich aus dem Monosulfonat und enthält nur Spuren von Disulfonat und nicht umgesetztem Ausgangsmaterial.
Beispiel 2 : Das Ausgangsmaterial besteht aus 200 kg Fettalkohol mit einem durchschnittlichen Molgewicht von 200 und erfordert zur Monosulfonierung 86 kg SO,. Bei einer 971eigen Umwandlung im Konverter müssen 36 kg Schwefel mit einem Reinheitsgrad von 99, 81o den Brennern innerhalb der optimalen Sulfonierungsperiode von 2 h zugeführt werden.
Beispiel 3: Das Ausgangsmaterial besteht aus 400 kg Petroleumfraktionen mit einem Gehalt an sulfonierbarem Material von 200/0, wobei dieses sulfonierbare Material ein durchschnittliches Molgewicht von 120 besitzt. Der zur vollständigen Monosulfonierung erforderliche Anteil an S03 beträgt 54 kg. Bei einer 970/0igen Umwandlung im Konverter müssen 22,5 kg Schwefel mit einem Reinheitsgrad von 99, 8% den Brennern innerhalb der optimalen Sulfonierungsperiode von 2 h zugeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Monosulfonierung von Kohlenwasserstoffen, Fettalkoholen oder Fettsäuren, insbesondere zur Herstellung von Reinigungsmitteln, mit Hilfe von SO-hältigem Konvertergas, dadurch gekennzeichnet, dass einer Charge des Ausgangsmaterials der Gesamtausstoss eines Konverters zugeführt wird, der etwa der stöchiometrisch erforderlichen SO-Menge entspricht und durch dosierte Zufuhr von geschmolzenem Schwefel zu einem Schwefelbrenner und Überführung des darin gebildeten SO. in den Konverter erzeugt wird.
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