发明内容
本发明的目的之一是提供一种含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物。
本发明的目的之二是提供一种生产中无致癌物质生成的利用脂肪酸乙酯制备含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物的方法。
实现本发明第一个目的的技术方案是:本发明的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物具有如下组份:脂肪酸乙酯磺酸盐为90~98重量份,脂肪酸磺酸盐为1~4重量份,硫酸盐为0.5~4重量份,脂肪酸乙酯为0.1~2重量份,乙基硫酸盐0.3~3重量份,水为1~50重量份。
实现本发明第二个目的的技术方案是:本发明的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物的制备方法,具有以下步骤:①将三氧化硫与碳链长度为12~18的脂肪酸乙酯在磺化反应设备中进行磺化反应,脂肪酸乙酯与三氧化硫的摩尔比为1∶1~1∶1.1,初期生成物为脂肪酸乙酯酸酐,重排后生成脂肪酸乙酯磺酸和磺基脂肪酸;②向经过步骤①的磺化反应后的混合物料加入乙醇进行老化,乙醇还与混合物料中的未反应的三氧化硫进行反应而生成乙基硫酸酯;③将步骤②老化后得到的反应混合物料用过氧化氢进行漂白,漂白的温度为30~50℃;④将步骤③漂白后得到的混合物料输至萃取设备中,加入与脂肪酸乙酯相溶性好、而与脂肪酸乙酯磺酸相溶性差、且比重小于混合物料的有机萃取剂,使混合物料中的未反应的脂肪酸乙酯溶解于有机萃取剂中而位于上层,然后将溶有脂肪酸乙酯的上层物料分离出去;⑤将步骤④所得的分离出上层物料后的剩余混合物料输至带有搅拌器的容器中,搅拌下加入碱金属化合物,碱金属化合物与混合物料中的脂肪酸乙酯磺酸反应而生成脂肪酸乙酯磺酸盐,碱金属化合物与混合物料中的磺基脂肪酸反应生成脂肪酸磺酸盐,碱金属化合物与乙基硫酸酯反应生成乙基硫酸盐,至此整个体系为膏状混合物。
该膏状混合物中还含有少量未反应的脂肪酸乙酯以及少量由碱金属化合物与三氧化硫反应生成的硫酸盐。
其中脂肪酸乙酯磺酸盐是本发明的混合物中的主要产品,其分子式为:
脂肪酸磺酸盐是一种磺酸盐、羧酸盐的二盐,其分子式为:
其中X表示碱金属。
上述步骤①中的脂肪酸乙酯是由脂肪酸经过乙基化反应制得,所用的脂肪酸为动物脂肪酸、植物脂肪酸、或动物脂肪酸与植物脂肪酸的混合物;三氧化硫存在于氮气或其它惰性气体组成气体混合物,三氧化硫在气体混合物中的体积百分比为2.5%~9%;磺化反应的时间为5~30s,温度为80~90℃,压力为0.01~0.09Mpa。
上述步骤①中的磺化反应为连续式反应,且为连续式气雾相式磺化反应,所述连续式气雾相式磺化反应为先使脂肪酸乙酯雾化,再使该雾化后的脂肪酸乙酯与气相三氧化硫接触混合而发生磺化反应;步骤①中的气雾相式磺化反应中,使脂肪酸乙酯雾化的方法是:加热脂肪酸乙酯至40℃~50℃,再将加热后的脂肪酸乙酯经高压泵加压至10~30kg/cm2,然后送入雾化反应器中而使脂肪酸乙酯被雾化;雾化反应器是高压喷射雾化反应器、高速离心雾化反应器、或文丘里雾化反应器,优选高压喷射雾化反应器;雾化后脂肪酸乙酯与气相三氧化硫的接触混合方式是同方向直线流动接触混合方式、反方向直线流动接触混合方式、或直线旋涡式复合接触混合方式,优选直线旋涡式复合接触混合方式,即其中的雾状脂肪酸乙酯作直线流动、而气相三氧化硫作旋涡流动。
上述步骤②中的老化是指在脂肪酸乙酯与三氧化硫进行反应生成脂肪酸乙酯磺酸,脂肪酸乙酯磺酸的酯基的小部分乙基会发生脱落,加入乙醇后,乙醇与这些脱落乙基的磺基脂肪酸进行反应,而使它们仍成为脂肪酸乙酯磺酸;老化时间为20~40min,温度为90~100℃;老化在具有回流装置的反应设备中进行。
上述步骤③中过氧化氢的浓度为35%,过氧化氢的用量为混合物料重量的5~10%。
上述步骤④中的有机萃取剂是醇、丙酮或正己烷,所述的醇为1~4个碳原子的伯醇或者3~4个碳原子的仲醇;混合物料与有机萃取剂的重量比为1∶1~1∶3;萃取时,混合物料与有机萃取剂在混合器中混合,其中的脂肪酸乙酯溶解于有机萃取剂中,然后将混合物料输至萃取塔中静置而分层;将上层溶解有脂肪酸乙酯的物料输出至脱溶塔中,脱出的溶剂及脂肪酸乙酯分别循环使用;步骤④中的萃取塔中的温度为0℃~100℃;萃取塔的主体为圆柱形密闭容器,上端设有密闭的冷凝器,冷凝器外用夹套,部分汽化的有机萃取剂可经冷凝器冷却后回流到塔中。
上述步骤⑤中的碱金属化合物为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠,碱金属化合物的加入量为使体系的pH值为6~7为止。
本发明的方法还具有步骤⑥,也即对步骤⑤得到的膏状体混合物进行加热,使之在100℃~200℃下真空脱水浓缩,制成含水量为10%~30%的条状、粒状或块状的混合物;或者对步骤⑤得到的膏状体混合物采用喷雾干燥法进一步干燥,制成含水量为2.5%~7%的粉状混合物。
本发明的积极效果:(1)本发明在制备脂肪酸乙酯磺酸盐的过程中生成的副产品为乙基硫酸盐,该副产品的应用是安全的;(2)本发明通过在制备过程中增加萃取这一步骤使得未反应的脂肪酸乙酯继续返回到磺化工艺进行磺化,从而使得产物脂肪酸乙酯磺酸盐的纯度大于90%;(3)本发明在老化过程后对混合物进行漂白脱色处理,从而使产品达到要求。
具体实施方式
(实施例1)制备膏状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
①取碳链长度为12~18的脂肪酸进行乙基化反应制得脂肪酸乙酯,加热脂肪酸乙酯至45℃,再将加热后的脂肪酸乙酯经高压泵加压至20kg/cm2,然后送入高压喷射雾化器中而使脂肪酸乙酯被雾化;将雾化后的脂肪酸乙酯与气相三氧化硫以1∶1.1的摩尔比进行磺化反应,磺化反应的时间为15s,温度为85℃,压力为0.05Mpa。生成物为脂肪酸乙酯磺酸和磺基脂肪酸。脂肪酸乙酯与气相三氧化硫接触混合,其中的雾状脂肪酸乙酯作直线流动、而气相三氧化硫作旋涡流动。
②向经过步骤①的磺化反应后的混合物料加入乙醇进行老化,乙醇同时还与混合物料中的未反应的三氧化硫进行反应而生成乙基硫酸酯;老化时间为30min,老化温度为95℃。
④将步骤③得到的混合物料输至萃取设备中,加入有机萃取剂丙酮,其中混合物料与丙酮的重量比为1∶2,萃取时,混合物料与丙酮在混合器中混合,其中的脂肪酸乙酯溶解于丙酮中,然后将混合物料输至萃取塔中静置而分层;将上层溶解有脂肪酸乙酯的物料输出至脱溶塔中,脱出的溶剂及脂肪酸乙酯分别循环使用;萃取温度为50℃。萃取塔的主体为圆柱形密闭容器,上端设有密闭的冷凝器,冷凝器外用夹套,部分汽化的有机萃取剂可经冷凝器冷却后回流到塔中。
⑤将步骤④所得的剩余混合物料输至带有搅拌器的容器中,搅拌下加入氢氧化钠至体系的pH值为6.5,氢氧化钠与脂肪酸乙酯磺酸反应生成脂肪酸乙酯磺酸钠,氢氧化钠与磺基脂肪酸反应生成脂肪酸磺酸钠(二钠盐),氢氧化钠与乙基硫酸酯反应生成乙基硫酸钠。
氢氧化钠还与三氧化硫反应生成硫酸钠。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为93重量份,脂肪酸磺酸钠为3重量份,硫酸钠为2重量份,脂肪酸乙酯为1重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为40重量份。
(实施例2)制备膏状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
①取碳链长度为12~18的脂肪酸进行乙基化反应制得脂肪酸乙酯,加热脂肪酸乙酯至50℃,再将加热后的脂肪酸乙酯经高压泵加压至30kg/cm2,然后送入高压喷射雾化器中而使脂肪酸乙酯被雾化;将雾化后的脂肪酸乙酯与气相三氧化硫以1∶1.05的摩尔比进行磺化反应,磺化反应的时间为25s,温度为80℃,压力为0.01Mpa。生成物为脂肪酸乙酯磺酸和磺基脂肪酸。脂肪酸乙酯与气相三氧化硫接触混合,其中的雾状脂肪酸乙酯作直线流动、而气相三氧化硫作旋涡流动。
②向经过步骤①的磺化反应后的混合物料加入乙醇进行老化,乙醇同时还与混合物料中的未反应的三氧化硫进行反应而生成乙基硫酸酯;老化时间为40min,老化温度为90℃。
④将步骤③得到的混合物料输至萃取设备中,加入有机萃取剂正己烷,其中混合物料与正己烷的重量比为1∶3,萃取时,混合物料与正己烷在混合器中混合,其中的脂肪酸乙酯溶解于正己烷中,然后将混合物料输至萃取塔中静置而分层;将上层溶解有脂肪酸乙酯的物料输出至脱溶塔中,脱出的溶剂及脂肪酸乙酯分别循环使用;萃取温度为80℃。萃取塔的主体为圆柱形密闭容器,上端设有密闭的冷凝器,冷凝器外用夹套,部分汽化的有机萃取剂可经冷凝器冷却后回流到塔中。
⑤将步骤④所得的剩余混合物料输至带有搅拌器的容器中,搅拌下加入氢氧化钠至体系的pH值为7,氢氧化钠与脂肪酸乙酯磺酸反应生成脂肪酸乙酯磺酸钠,氢氧化钠与磺基脂肪酸反应生成脂肪酸磺酸钠(二钠盐),氢氧化钠与乙基硫酸酯反应生成乙基硫酸钠。
氢氧化钠还与三氧化硫反应生成硫酸钠。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为97重量份,脂肪酸磺酸钠为1重量份,硫酸钠为0.8重量份,脂肪酸乙酯为0.2重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为50重量份。
(实施例3)制备膏状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
①取碳链长度为12~18的脂肪酸进行乙基化反应制得脂肪酸乙酯,加热脂肪酸乙酯至40℃,再将加热后的脂肪酸乙酯经高压泵加压至10kg/cm2,然后送入高压喷射雾化器中而使脂肪酸乙酯被雾化;将雾化后的脂肪酸乙酯与气相三氧化硫以1∶1的摩尔比进行磺化反应,磺化反应的时间为5s,温度为90℃,压力为0.09Mpa。生成物为脂肪酸乙酯磺酸和磺基脂肪酸。脂肪酸乙酯与气相三氧化硫接触混合,其中的雾状脂肪酸乙酯作直线流动、而气相三氧化硫作旋涡流动。
②向经过步骤①的磺化反应后的混合物料加入乙醇进行老化,乙醇同时还与混合物料中的未反应的三氧化硫进行反应而生成乙基硫酸酯;老化时间为20min,老化温度为100℃。
④将步骤③得到的混合物料输至萃取设备中,加入有机萃取剂乙醇,其中混合物料与乙醇的重量比为1∶1,萃取时,混合物料与乙醇在混合器中混合,其中的脂肪酸乙酯溶解于乙醇中,然后将混合物料输至萃取塔中静置而分层;将上层溶解有脂肪酸乙酯的物料输出至脱溶塔中,脱出的溶剂及脂肪酸乙酯分别循环使用;萃取温度为30℃。萃取塔的主体为圆柱形密闭容器,上端设有密闭的冷凝器,冷凝器外用夹套,部分汽化的有机萃取剂可经冷凝器冷却后回流到塔中。
⑤将步骤④所得的剩余混合物料输至带有搅拌器的容器中,搅拌下加入氢氧化钾至体系的pH值为6,氢氧化钾与脂肪酸乙酯磺酸反应生成脂肪酸乙酯磺酸钾,氢氧化钾与磺基脂肪酸反应生成脂肪酸磺酸钾(二钾盐),氢氧化钾与乙基硫酸酯反应生成乙基硫酸钾。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钾为94重量份,脂肪酸磺酸钾为3重量份,硫酸钾为1.5重量份,脂肪酸乙酯为0.5重量份,乙基硫酸钾1重量份,水为20重量份。
氢氧化钾还与三氧化硫反应生成硫酸钾。
(实施例4)制备膏状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
本实施例其余与实施例1相同,不同之处在于所用的有机萃取剂为甲醇,所用的碱金属化合物为碳酸钠。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为90重量份,脂肪酸磺酸钠为4重量份,硫酸钠为3重量份,脂肪酸乙酯为2重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为30重量份。
(实施例5)制备条状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
本实施例其余与实施例1相同,不同之处在于对膏状体混合物进行加热,使之在150℃下真空脱水浓缩,制成含水量为10.7%的条状混合物。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为93重量份,脂肪酸磺酸钠为3重量份,硫酸钠为2重量份,脂肪酸乙酯为1重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为12重量份。
(实施例6)制备块状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
本实施例其余与实施例1相同,不同之处在于对膏状体混合物进行加热,使之在100℃下真空脱水浓缩,制成含水量为14.6%的块状混合物。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为93重量份,脂肪酸磺酸钠为3重量份,硫酸钠为2重量份,脂肪酸乙酯为1重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为17重量份。
(实施例7)制备粒状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
本实施例其余与实施例1相同,不同之处在于对膏状体混合物进行加热,使之在200℃下真空脱水浓缩,制成含水量为12.6%的条状混合物。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为93重量份,脂肪酸磺酸钠为3重量份,硫酸钠为2重量份,脂肪酸乙酯为1重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为15重量份。
(实施例8)制备粉状含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物
本实施例其余与实施例1相同,不同之处在于对膏状体混合物采用喷雾干燥法进一步干燥,制成含水量为4.8%的粉状混合物。
本实施例制得的含脂肪酸乙酯磺酸盐的混合物中,脂肪酸乙酯磺酸钠为93重量份,脂肪酸磺酸钠为3重量份,硫酸钠为2重量份,脂肪酸乙酯为1重量份,乙基硫酸钠1重量份,水为5重量份。