CN103819296A

CN103819296A - 一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法

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Publication number: CN103819296A
Application number: CN201410084627.XA
Authority: CN
Inventors: 袁海滨; 戴亚辉; 曹新鑫; 曹建亮; 王李波; 郑来奇; 刘志强; 赵会卿; 张建军; 易成刚; 陈凯; 周捷
Original assignee: YANSHI RANHE BIOMATERIAL Co Ltd; Henan University of Technology
Current assignee: YANSHI RANHE BIOMATERIAL Co Ltd; Henan University of Technology
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-03-10
Also published as: CN103819296B

Abstract

本发明属于表面活性剂制备技术领域，具体涉及一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法。在制备表面活性剂时，以吸附有酸性催化剂的多孔吸附材料为催化剂。本发明一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法可避免反应结束后不必要的中和反应，节约了生产成本；避免了中和产物的生成，提高了表面活性剂产品的质量；可避免酸性催化剂与反应系统的接触，减少了酸性催化剂对反应系统的腐蚀，从而延长了反应系统的使用寿命，降低了生产成本。综上，本发明生产工艺流程简单，后续处理简单，催化剂的使用量少，生产效率高，生产成本低，无污染，具有良好的工业化应用前景。

Description

一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法

技术领域

本发明属于表面活性剂制备技术领域，具体涉及一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法。

背景技术

表面活性剂（surfactant）被誉为“工业味精”，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。它是一大类有机化合物，他们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。其中，“绿色”表面活性剂，由于其易生物降解、对人及环境安全，倍受世人的崇尚。在我国，“绿色”表面活性剂应用还处于发展阶段。在2011年产业结构调整目录中，轻工行业中的“多效、节能、节水、环保型表面活性剂和浓缩型合成洗涤剂的开发与生产”被列入了第一类鼓励类，以此来推动“绿色”环保表面活性剂在我国的快速发展。

以可再生原料生产的绿色表面活性剂因具有环保、低毒等优势越来越受市场青睐。目前，常用的绿色表面活性剂主要有烷基糖苷、醇醚糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬烷基糖苷、醇醚糖苷柠檬酸单酯盐以及其衍生物等。这些表面活性剂的生产方法主要是：在加入的酸性催化剂的催化作用下，生产原料在一定的条件下发生化学反应而制得表面活性剂，反应结束后，加入一定量的碱来中和掉加入的酸性催化剂。如发明专利CN1651129A、CN102070680A、CN1966513A等。该类方法的缺点是：在每次的反应中，都要加入一定量的酸性催化剂，并在反应结束后中和掉这些酸性催化剂。这样做不仅大大增加了表面活性剂的生产成本，而且中和反应后的生成物残留在表面活性剂中，难于去除，影响了表面活性剂的品质。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，以解决目前表面活性剂制备采用酸性催化剂时不仅在反应后需要用碱中和，同时中和后生成物容易影响表面活性剂品质的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，在制备表面活性剂时，以吸附有酸性催化剂的多孔吸附材料为催化剂。

每克多孔材料上酸性催化剂的负载量为0.15-0.25g。

所述的多孔吸附材料气孔率为30%~50%。

所述酸性催化剂优选为下列之一：甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、路易斯酸、硫酸、盐酸或磷酸。

所述的表面活性剂主要为烷基糖苷、醇醚糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚及其衍生物中的一种。

所述的多孔吸附材料是由精细粉体经过成型、干燥和烧制处理获得。

所述的精细粉体为硅藻土、氧化铝、二氧化硅中的一种或几种。

所述精细粉体粒径为0.5-40μm。

所述的精细粉体成型为球型、正方体型、长方体型或近似球型中的一种；球型多孔材料的直径为3-20mm；其他形状多孔材料的体积当量直径为5-20mm。

所述的烧制处理的温度为800-1500℃，烧制时间为1-5小时。

具体的，所述多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，步骤如下：

1）先将精细粉体经过成型、干燥和烧制处理，制成具有一定形状的多孔吸附材料；

2）将制成的多孔吸附材料浸泡在酸性催化剂液体中，使多孔吸附材料充分吸附酸性催化剂；

3）将吸附过酸性催化剂的多孔材料放入反应釜中，与生产表面活性剂的原料反应，制得表面活性剂。

本发明提供了一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，通过多孔材料吸附的酸性催化剂对反应原料进行催化反应，从而制得表面活性剂。在制备过程中，由于酸性催化剂被多孔材料吸附在其中，只有多孔材料表面的酸性催化剂与反应原料接触，在发生催化反应的同时，酸性催化剂不会与生产原料发生混合，也不会进入到反应物中，酸性催化剂的量没有减少。这样，既可以实现酸性催化剂的催化作用，又可以实现酸性催化剂的重复使用，从而减少酸性催化剂的使用量，节省催化剂的投料时间。同时，省去了不必要的中和反应，避免了中和产物对表面活性剂品质的影响，降低了生产成本，提高了产品质量，提高了生产效率。另外，还可避免酸性催化剂与反应系统的接触，减少酸性催化剂对反应系统的腐蚀，从而延长反应系统的使用寿命，降低生产成本。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法可避免反应结束后不必要的中和反应，节约了生产成本；避免了中和产物的生成，提高了表面活性剂产品的质量；可避免酸性催化剂与反应系统的接触，减少了酸性催化剂对反应系统的腐蚀，从而延长了反应系统的使用寿命，降低了生产成本。综上所述，本发明生产工艺流程简单，后续处理简单，催化剂的使用量少，生产效率高，生产成本低，无污染，具有良好的工业化应用前景。

附图说明

图1为实施例1所述球型多孔吸附材料示意图；

图2为实施例2中所述正方体型多孔吸附材料示意图；

图3为实施例3中所述长方体型多孔吸附材料示意图；

图4为实施例4中所述近似球型多孔吸附材料示意图。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

首先，将平均粒径为15μm的精细硅藻土粉体加水搅拌制成浆体，用制球机将浆体制成直径为20mm的球型坯体，将球型坯体在120℃下干燥8小时，然后将干燥后的球型坯体在1150℃下烧制3小时得到球型多孔吸附材料（气孔率为48%），如图1所示。

将球型多孔吸附材料放入质量浓度为95%的酸性催化剂十二烷基苯磺酸溶液中吸附12小时后取出控干，将体积为0.2m³吸附过酸性催化剂的球型多孔吸附材料加入容积为15m³的反应釜中。然后，在反应釜中加入生产原料无水葡萄糖和脂肪醇聚氧乙烯醚(无水葡萄糖：脂肪醇聚氧乙烯醚的摩尔比为1：5，下面实施例皆为摩尔比)，在115℃，3KPa的条件下反应4小时，将反应产物在150℃，50Pa的条件下蒸发分离，得到表面活性剂醇醚糖苷。获得的表面活性剂醇醚糖苷的pH值为7，说明酸性催化剂没有扩散，也无需中和反应处理。

实施例2

首先，将平均粒径为10μm的精细氧化铝粉体与造孔剂聚乙烯醇（造孔剂的量为氧化铝质量的15%）加水搅拌制成浆体，将浆体在模具中制成边长为14mm的正方体型坯体，将正方体型坯体在110℃下干燥10小时，然后将干燥后的正方体型坯体在1400℃下烧制3小时得到正方体型多孔吸附材料（气孔率为37%），如图2所示。

将正方体型多孔吸附材料放入质量浓度为92%的酸性催化剂甲苯磺酸溶液中吸附12小时后取出控干，将体积为0.18m³吸附过酸性催化剂的正方体型多孔吸附材料放入容积为15m³的反应釜中。然后，在反应釜中加入生产原料无水葡萄糖和脂肪醇聚氧乙烯醚(无水葡萄糖：脂肪醇聚氧乙烯醚=1：4.5)，在120℃，5kPa的条件下反应3.5小时，将反应产物在140℃，70Pa的条件下蒸发分离，得到表面活性剂醇醚糖苷。经检测，获得的表面活性剂呈中性。

实施例3

首先，将平均粒径为12μm的精细二氧化硅粉体与造孔剂碳酸铵（造孔剂为二氧化硅质量的10%）加水搅拌制成浆体，将浆体在模具中制成体积当量直径为16mm的长方体型坯体，将长方体型坯体在125℃下干燥6小时，然后将干燥后的长方体型坯体在1450℃下烧制4小时得到长方体型多孔吸附材料（气孔率为32%），如图3所示。

将长方体型多孔吸附材料放入质量浓度为90%的酸性催化剂路易斯酸溶液中吸附24小时后取出控干，将体积为0.16m³吸附过酸性催化剂的长方体型多孔吸附材料放入容积为15m³的反应釜中。然后，在反应釜中加入生产原料无水葡萄糖和脂肪醇（无水葡萄糖：脂肪醇=1：6），在115℃，4kPa的条件下反应3小时，将反应产物在135℃，30Pa的条件下蒸发分离，得到表面活性剂烷基糖苷。经检测，获得的表面活性剂呈中性。

实施例4

首先，将平均粒径为18μm的精细硅藻土粉体、平均粒径为15μm的精细氧化铝粉体以及平均粒径为13μm的精细二氧化硅粉体按质量比例硅藻土：氧化铝：二氧化硅 = 1：0.8：0.5与造孔剂碳酸钙（造孔剂占硅藻土、氧化铝与二氧化硅总质量的13%）加水搅拌制成浆体，用模具将浆体制成体积当量直径为18mm的近似球型坯体，将近似球型坯体在115℃下干燥10小时，然后将干燥后的近似球型坯体在1350℃下烧制5小时得到近似球型多孔吸附材料（气孔率为42%），如图4所示。

将近似球型多孔吸附材料放入质量浓度为91%的酸性催化剂硫酸溶液中吸附12小时后取出控干，将体积为0.19m³吸附过酸性催化剂的近似球型多孔吸附材料放入容积为15m³的反应釜中。然后，在反应釜中加入生产原料无水葡萄糖和脂肪醇醚（无水葡萄糖：脂肪醇醚=1：4），在125℃，2kPa的条件下反应4小时，将反应产物在150℃，20Pa的条件下蒸发分离，得到表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚。经检测，获得的表面活性剂呈中性。

实施例5

首先，将平均粒径为15μm的精细硅藻土粉体与平均粒径为18μm的精细氧化铝粉体按质量比例硅藻土：氧化铝=1：0.4与造孔剂甲基丙烯酸甲酯（造孔剂占硅藻土与氧化铝总质量的12%）加水搅拌制成浆体，用制球机将浆体制成直径为14mm的球型坯体，将球型坯体在120℃下干燥8小时，然后将干燥后的球型坯体在1450℃下烧制4小时得到球型多孔吸附材料（气孔率为33%）。

将球型多孔吸附材料放入质量浓度为37%的酸性催化剂盐酸溶液中吸附8小时后取出控干，将体积为0.22m³吸附过酸性催化剂的球型多孔吸附材料加入容积为15m³的反应釜中。然后，在反应釜中加入生产原料无水葡萄糖和异构伯醇（无水葡萄糖：异构伯醇=1：4.5），在120℃，3kPa的条件下反应5小时，将反应产物在150℃，40Pa的条件下蒸发分离，得到烷基糖苷的一种衍生物异构伯醇烷基糖苷表面活性剂。经检测，获得的表面活性剂呈中性。

Claims

1. 一种多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，在制备表面活性剂时，以吸附有酸性催化剂的多孔吸附材料为催化剂。

2.如权利要求1所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，每克多孔吸附材料上酸性催化剂的负载量为0.15-0.25g。

3.如权利要求2所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述的多孔吸附材料气孔率为30%~50%。

4.如权利要求1所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述酸性催化剂为下列之一：甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、路易斯酸、硫酸、盐酸或磷酸。

5.如权利要求1所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为烷基糖苷、醇醚糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚及其衍生物中的一种。

6.如权利要求1-5任一所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述的多孔吸附材料是由精细粉体经过成型、干燥和烧制处理获得。

7.如权利要求6所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述的精细粉体成型为球型、正方体型、长方体型或近似球型中的一种；球型多孔材料的直径为3-20mm；其他形状多孔材料的体积当量直径为5-20mm。

8.如权利要求6所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述的烧制处理的温度为800-1500℃，烧制时间为1-5小时。

9.如权利要求6所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述的精细粉体为硅藻土、氧化铝、二氧化硅中的一种或几种。

10.如权利要求9所述的多孔材料吸附催化剂生产表面活性剂的方法，其特征在于，所述精细粉体粒径为0.5-40μm。