CN104341323A

CN104341323A - 一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的生产工艺

Info

Publication number: CN104341323A
Application number: CN201410599220.0A
Authority: CN
Inventors: 杨效益; 李全红; 郭朝华; 耿卫东; 李慧芳; 靳春萍; 董辉; 卢建强
Original assignee: China Daily Chemical Industry Research Institute
Current assignee: China Daily Chemical Industry Research Institute
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-02-11

Abstract

一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的生产工艺是将三氧化硫与空气混合气体和对壬基酚聚氧乙烯并流进入磺化器中的反应管中进行硫酸化反应，其中壬基酚聚氧乙烯醚和三氧化硫的物质的摩尔比为壬基酚聚氧乙烯醚：三氧化硫 =1:1.03-1.06，三氧化硫的气体体积浓度为3-4%，磺化器温度为35-45℃，得到活性物浓度≥95%的硫酸化产品，再用中和剂氢氧化钠、氢氧化钾溶液或氨水其中之一进行中和，pH控制在9-10，中和温度控制在30-45℃，得到壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐。本发明具有成可大规模工业化的优点。

Description

一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的生产工艺

技术领域

本发明属于一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的一种生产工艺。

技术背景

壬基酚聚氧乙烯醚是一种广泛使用的非离子表面活性剂，硫酸化后得到的产品壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐由于有一定量的环氧基和硫酸基，故其兼具非离子与阴离子表面活性剂双重特征。除具有较强的发泡性、去污性和渗透性外，壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐还具有优良的抗硬水性和钙皂分散性，对皮肤的刺激性也明显降低。因而可用于工业清洗剂、印染行业、涂料行业、石油和电镀助剂等行业中，在工业上有较大需求量。

目前，工业上最常用的硫酸化试剂是固体硫磺(或者二氧化硫、气体三氧化硫适用于原料易得的情况)，它与传统的硫酸化试剂(发烟硫酸、氯磺酸、氨基磺酸等)相比，优势在于运输和贮存方便，生产中废酸产生少，环境污染小，转化率高，转化速率快，因此是工业化大规模快速生产的首先选择。

有资料表明，截止2008年国内140余套三氧化硫磺化装置，不管是引进的还是国产的，均采用降膜式磺化反应器。

专利CN 103214403 A中公布了一种采用三氧化硫双膜磺化器制备壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂的方法。然而国内使用双膜磺化器的企业越来越少，从2000年后就鲜有新的双膜磺化器在国内企业上马。原因在于双膜磺化器设备价钱更高，生产中产品难以切换，产量弹性小，产品品质较低，尤其是反应和散热的比表面积小，直接体现在产品品质上就是色泽较深和杂质多等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可大规模工业化的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的一种生产工艺。

磺化器工作原理如下：

多管膜式磺化反应器是由不同数量的单元管组合而成，单元管数量因产量不同而不同。多管膜式磺化器的特点是有机物在呈列管排列的反应管中均匀分配，沿管内壁成膜状下落，与并流而下的空气-SO₃混合气体接触，迅速发生硫酸化反应，同时放出大量的热，该反应热经壳程循环冷却水除去，保持恒定的反应温度，反应和换热同时完成。反应器的压降较小，结构比较简单。

本发明是利用多管膜式磺化器对壬基酚聚氧乙烯醚进行三氧化硫硫酸化和壬基酚聚氧乙烯醚磺酸的碱中和两步，达到本发明的目的。

本发明的反应原理如下：

反应分两步，第一步是壬基酚聚氧乙烯醚的硫酸化，第二部是壬基酚聚氧乙烯醚硫酸的中和反应。

其中R为Na，K或NH₄，n＝4-12。

本发明具体生产工艺包括如下步骤：

(1)将三氧化硫与空气混合气体和对壬基酚聚氧乙烯并流进入磺化器多管降膜式反应器中的反应管中进行硫酸化反应，其中壬基酚聚氧乙烯醚和三氧化硫的物质的摩尔比为n(壬基酚聚氧乙烯醚)：n(三氧化硫)＝1:1.03-1.06，三氧化硫的气体体积浓度为3-4％，磺化器温度为35-45℃，壬基酚聚氧乙烯醚的温度为25-35(保证其流动性良好)，进料量为单根管30-39kg/h，要求活性物浓度≥95％；

(2)步骤(1)得到的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸使用中和剂氢氧化钠、氢氧化钾溶液或氨水其中之一进行中和，pH控制在9-10，中和温度控制在30-45℃，得到壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐。

如上所述的壬基酚聚氧乙烯醚的结构式为：

其中n＝4-12。

如上所述的磺化器多管降膜式反应器。

生产中通过检测壬基酚聚氧乙烯醚硫酸的中和值和活性物浓度来调节生产过程中的参数。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、反应换热高效，产品色泽浅，杂质少；

2、相比较双膜磺化器，多管式磺化器结构简单，成本低廉，安装调试简单；双膜反应器加工困难、金属切削量大且制造费用高。

3、磺化器单元管容易更换，便于后期维护；

4、与产品间切换容易、快速；

5、产量操作弹性大，一般在70-130％；

具体实施方式

实施例1

聚氧乙烯醚聚合度不同的壬基酚聚氧乙烯醚，通过厂家给定的原料分子量，其理论中和值通常为：

A＝1000[(100-B-C)％×D]/E+2000·C％×D/F

其中：A——理论中和值；

B％——游离油，一般为1.5％；

C％——游离酸，一般为1.0％；

D——中和用碱分子量(NaOH分子量40.1)；

E——对应壬基酚聚氧乙烯醚硫酸的分子量；

F——硫酸分子量。

注：理论中和值通常不能百分之百的完全反应相应的活性物含量在95％以上，所以实际生产中的中和值可能需要相应的有所调整。

采用壬基酚聚氧乙烯醚(10)(吉林化工生产的昆仑TX-10，分子量616.82，NaOH理论中和值为71.6)为原料。

将三氧化硫和空气调节成气体三氧化硫的体积浓度为3％的混合气体，将过量的壬基酚聚氧乙烯醚在多管降膜磺化器中循环开来，然后在磺化器系统中切入三氧化硫混合气体，并逐渐降低壬基酚聚氧乙烯醚(10)的量至n(壬基酚聚氧乙烯醚)：n(三氧化硫)＝1:1.06，进料量为每根管30kg/h，将磺化器的温度控制在35℃。壬基酚聚氧乙烯醚温度控制在30℃。期间每隔5min在磺化器下取样测一次中和值，每30min测一次活性物浓度，到反应中和值稳定在70-73时，检测相应的活性物浓度为96.2％，当确认活性物浓度大于95％时，认为反应稳定下来，以后每小时检测一次中和值和活性物浓度。另外中和体系中控制pH在9，中和温度控制在30℃，中和时应该将硫酸化产物加入到碱液中，并根据需要稀释活性物。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于原料为壬基酚聚氧乙烯醚(12)，即TX-12，分子量为704.82，NaOH理论中和值为63.6。

将三氧化硫和空气调节成气体三氧化硫的体积浓度为4％的混合气体，将过量的壬基酚聚氧乙烯醚在多管降膜磺化器中循环开来，然后在磺化器系统中切入三氧化硫混合气体，并逐渐降低壬基酚聚氧乙烯醚(12)的量至n(壬基酚聚氧乙烯醚)：n(三氧化硫)＝1:1.03，进料量为每根管39kg/h，将磺化器的温度控制在45℃。壬基酚聚氧乙烯醚温度控制在35℃。期间每隔5min在磺化器下取样测一次中和值，每30min测一次活性物浓度，到反应中和值稳定在62-64时，检测相应的活性物浓度为95.5％，当确认活性物浓度大于95％时，认为反应稳定下来，以后每小时检测一次中和值和活性物浓度。另外中和体系中控制pH在10之间，中和温度控制在45℃，中和时应该将硫酸化产物加入到碱液中，并根据需要稀释活性物。

其余与实施例1条件一致。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于原料为壬基酚聚氧乙烯醚(4)，即TX-4，分子量为440.82，NaOH理论中和值为96.8。

将三氧化硫和空气调节成气体三氧化硫的体积浓度为3.5％的混合气体，将过量的壬基酚聚氧乙烯醚在多管降膜磺化器中循环开来，然后在磺化器系统中切入三氧化硫混合气体，并逐渐降低壬基酚聚氧乙烯醚(4)的量至n(壬基酚聚氧乙烯醚)：n(三氧化硫)＝1:1.05，进料量为每根管32kg/h，将磺化器的温度控制在40℃。壬基酚聚氧乙烯醚温度控制在25℃。期间每隔5min在磺化器下取样测一次中和值，每30min测一次活性物浓度，到反应中和值稳定在95-97时，检测相应的活性物浓度为97.5％，当确认活性物浓度大于95％时，认为反应稳定下来，以后每小时检测一次中和值和活性物浓度。另外中和体系中控制pH在9.5之间，中和温度控制在35℃，中和时应该将硫酸化产物加入到碱液中，并根据需要稀释活性物。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于原料为壬基酚聚氧乙烯醚(7)，即TX-7，484.82，NaOH理论中和值为88.8。

将三氧化硫和空气调节成气体三氧化硫的体积浓度为3.7％的混合气体，将过量的壬基酚聚氧乙烯醚在多管降膜磺化器中循环开来，然后在磺化器系统中切入三氧化硫混合气体，并逐渐降低壬基酚聚氧乙烯醚(7)的量至n(壬基酚聚氧乙烯醚)：n(三氧化硫)＝1:1.04，进料量为每根管35kg/h，将磺化器的温度控制在37℃。壬基酚聚氧乙烯醚温度控制在32℃。期间每隔5min在磺化器下取样测一次中和值，每30min测一次活性物浓度，到反应中和值稳定在87-89时，检测相应的活性物浓度为96.0％，当确认活性物浓度大于95％时，认为反应稳定下来，以后每小时检测一次中和值和活性物浓度。另外中和体系中控制pH在9.8之间，中和温度控制在42℃，中和时应该将硫酸化产物加入到碱液中，并根据需要稀释活性物。

上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的生产工艺,其特征在于包括如下步骤：

（1）将三氧化硫与空气混合气体和对壬基酚聚氧乙烯并流进入磺化器中的反应管中进行硫酸化反应，其中壬基酚聚氧乙烯醚和三氧化硫的物质的摩尔比为壬基酚聚氧乙烯醚：三氧化硫 = 1 :1.03-1.06，三氧化硫的气体体积浓度为3-4%，磺化器温度为35-45 ℃，壬基酚聚氧乙烯醚温度为25-35℃，进料量为每根管30-39 kg/h，要求活性物浓度≥95%；

（2）步骤（1）得到的壬基酚聚氧乙烯醚硫酸使用中和剂氢氧化钠、氢氧化钾溶液或氨水其中之一进行中和，pH控制在9-10，中和温度控制在30-45℃，得到壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐。

2.如权利要求1所述的一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的生产工艺,其特征在于所述的壬基酚聚氧乙烯醚的结构式为：

其中n = 4-12。

3.如权利要求1所述的一种壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐表面活性剂的生产工艺,

其特征在于所述的磺化器是多管降膜式反应器。