CN111116432B - 一种高品质脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种表面活性剂的生产工艺。目的是提供一种脂肪酸甲酯磺酸盐生产工艺，以保证产品质量、提高产品转化率。技术方案是：一种高品质脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺，依次通过以下步骤实现：1)磺化：脂肪酸甲脂与5～7％气浓的SO3进入膜式反应器发生磺化反应，脂肪酸甲酯与SO3的摩尔比为1∶1.25～1.35；2)老化：从磺化器输出的物料进入气液分离器分离，从分离器底部分离出来磺化物再进入反应器进行老化处理得到MES中间体；3)再酯化、漂白、中和：将老化后的MES中间体与适量的甲醇一起进入再酯化系统，得到MES料浆；MES料浆再依次进入漂白工序漂白、进入中和系统中和，冷却后进入暂存罐得到MES成品。

Description

一种高品质脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂的生产工艺，具体是脂肪酸甲酯磺酸钠生产工艺。
背景技术
脂肪酸甲酯磺酸钠(以下简称MES)，是一种性能优良的阴离子表面活性剂，具有优良的钙皂分散能力、天然原料为可再生资源良好的生物降解性，早已为人们所关注。MES性能温和、无毒、对人体无刺激，且无磷，这些性能均优于烷基苯磺酸钠(LAS)，是国际上公认的替代LAS的第3代表面活性剂。随着石油资源的不断消耗和人们对环保意识的日益增强，MES作为再生资源生产与环境友好的表面活性剂，符合资源与环境的总体发展趋势，具有广阔的发展和应用前景。
MES的生产工艺较为复杂，目前常用MES生产技术路线大多采用脂肪酸甲酯磺化、老化、再酯化、中和及漂白的方法，由于MES在生产过程中易产生较高含量的副产物α－磺基脂肪酸二钠盐、甲基硫酸盐，且颜色深，影响了MES在民用和工业洗涤剂中的应用。
近几年研究者针对MES生产过程中的技术难点，做了大量研究，国内外许多文献、专利等有较多报道，例如，专利CN101759612B在多管膜式反应器上用SO3气体进行磺化，然后依次经过老化、再酯化外加高选择性催化剂、真空脱醇、中和、漂白和真空干燥等步骤获得80％脂肪酸甲酯磺酸钠产物，但是甲酯硫酸钠都在7～8％。Lion公司在专利US4,021,460中提到，通过在生产过程中添加无机盐，尤其是无机硫酸盐，比如Na2SO4，使得MES中酯键的断裂得到了一定的遏制，因此保证了产品的色泽，也得到了较高含量的MES产品。上述工艺的脂肪酸甲酯磺酸钠的生产方法，虽然解决了现有技术易生成二钠盐和色泽深的这2个问题。但是在脂肪酸甲酯磺化过程中，为了提高甲酯的磺化效果，都会加入过量SO3，这部分过量的SO3会形成大约6～10％的磺酸酸酐中间体，磺酸酸酐中间体在后期生产过程中，部分会形成副产物甲基硫酸钠和二钠盐，副产物质量占MES总质量的5～7％，这些残留副产物影响了MES的纯度。所以生产中严格控制甲基硫酸钠的形成是必要的。
本发明正是针对这个难点做了大量的研究实验，发现副产物甲基硫酸钠是由磺酸酸酐中间体转变而来，在生产过程中只有减少磺酸酸酐中间体形成或者促进磺酸酸酐中间体转化为MES，就能明显降低甲基硫酸钠的生成，提高MES的纯度，因此一种高品质脂肪酸甲酯磺酸盐生产工艺迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种脂肪酸甲酯磺酸盐生产工艺，以保证产品质量、提高产品转化率。
本发明提供的技术方案是：
一种高品质脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺，依次通过以下步骤实现：
1)磺化：脂肪酸甲脂与5～7％气浓的SO3进入膜式反应器发生磺化反应，脂肪酸甲酯与SO3的摩尔比为1∶1.25～1.35；
2)老化：从磺化器输出的物料进入气液分离器分离，从分离器底部分离出来磺化物再进入反应器进行老化处理得到MES中间体；
3)再酯化、漂白、中和：将老化后的MES中间体与适量的甲醇一起进入再酯化系统，得到MES料浆；MES料浆再依次进入漂白工序漂白、进入中和系统中和，冷却后进入暂存罐得到MES成品。
所述步骤2)中，反应器另一入口引入10～20％脂肪酸甲酯，优选15％脂肪酸甲酯；
所述步骤2)中，加入的脂肪酸甲酯，优选为C12-18混合碳链脂肪酸甲酯。
所述步骤2)中，在分离器底部引入一种触媒，该触媒为脂肪酸，脂肪酸的质量，为脂肪酸甲酯质量的0.2～2.0％；优选脂肪酸甲酯质量的1.5％的脂肪酸。
所述脂肪酸优选为十二酸、十四酸或十二酸和十四酸的混合物。
所述步骤2)中，反应器为微波反应器，微波反应老化处理为连续式静置层流保温处理。
所述步骤2)中，磺化物在微波反应器中微波辐射反应的平均停留时间为5～30min；控制微波辐射反应后物料的老化温度为85～90℃。
所述步骤2)中，反应器为具有高速剪切和搅拌功能的高速剪切反应器。
所述步骤3)中适量的甲醇，是指甲醇的施加量为脂肪酸甲酯质量的30～40％。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点和优势：
1、脂肪酸甲酯在磺化过程中会形成一定量的磺酸酸酐中间体，磺酸酸酐中间体在后期再酯化与中和等工艺过程中，控制不当会形成一定量的副产物甲基硫酸钠和二钠盐，这些残留副产物影响了MES的纯度。在老化前期引入一种脂肪酸触媒，能够明显促使磺酸酸酐加速分子运动，使得三氧化硫从磺酸酸酐中间体中分子中快速析离，使得磺酸酸酐中间体转化为脂肪酸甲酯磺酸钠，从而可提高(提高5％左右)脂肪酸甲酯磺酸钠的转化率。
2、在老化过程中引入的适量脂肪酸甲酯，不仅能与形成的磺酸酸酐中间体反应，而且能够改善MES产品的流动性；产品流动性较好有利于提高MES的转化率。
3、老化过程也是一个重要的提高甲酯磺化率的过程；通过改变反应器装置，能明显提高老化效果；特别是微波老化能够对磺化系统出来的料浆进一步的进行深层老化处理，使得样品从内到外形成无数的细孔，增加了分子间的碰撞反应几率，大大改善样品老化的均匀性，明显提高了物料的活性，加速了脂肪酸甲酯与磺酸酸酐的反应进程，微波老化比传统老化可提高15％以上的磺化率。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明，但实施例仅用于说明，并不进行限定：
实施例一
1t/h的脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺
脂肪酸甲脂与7％气浓SO3分别以流量780kg/h和275kg/h进入膜式反应器发生磺化反应，控制磺化温度在83℃左右；磺化反应后再与气液分离器分离的磺化物，以12kg/h的流量加入十二酸进行混合；混合后的磺化物以1020kg/h的流量、脂肪酸甲酯以153kg/h的流量，一起进入微波反应器老化处理，微波温度控制88℃，微波老化停留16min得到MES中间体；甲醇以0.38m3/h的流量与MES中间体一起进入再酯化系统进行再酯化、漂白、中和得到MES成品,得到MES成品的质量指标如表1：
表1
Figure BDA0002340616260000041
实施例二
2.0t/h的脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺
脂肪酸甲脂与7％气浓SO3分别以流量1500kg/h和560kg/h进入膜式反应器发生磺化反应，磺化温度维持在85℃；磺化反应后再与气液分离器分离的磺化物，以23kg/h的流量加入十四酸进行混合；混合后的磺化物以2025kg/h的流量、脂肪酸甲酯以298kg/h的流量，一起进入高速剪切反应器老化处理，温度控制85℃，高速剪切反应器中停留24min得到MES中间体；甲醇以0.75m3/h的流量与MES中间体一起进入再酯化系统进行再酯化、漂白、中和得到MES成品,得到MES成品的质量指标如表2：
表2
Figure BDA0002340616260000051

Claims (3)

1.一种脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺，依次通过以下步骤实现：
1)磺化：脂肪酸甲酯与5～7％气浓的SO3进入膜式反应器发生磺化反应，脂肪酸甲酯与SO3的摩尔比为1:1.25～1.35；
2)老化：从磺化器输出的物料进入气液分离器分离，从分离器底部分离出来磺化物再进入反应器进行老化处理得到MES中间体；
3)再酯化、漂白、中和：将老化后的MES中间体与适量的甲醇一起进入再酯化系统，得到MES料浆；MES料浆再依次进入漂白工序漂白、中和系统中和，冷却后进入暂存罐得到MES成品；
所述步骤2)中，反应器另一入口引入10～20％脂肪酸甲酯；
所述步骤2)中，加入的脂肪酸甲酯为C12-18混合碳链脂肪酸甲酯；
所述步骤2)中，在分离器底部引入一种触媒，该触媒为脂肪酸；脂肪酸的质量，为脂肪酸甲酯质量的0.2～2.0％；
所述脂肪酸为十二酸、十四酸或十二酸和十四酸的混合物；
所述步骤2)中，反应器为微波反应器；微波反应老化处理为连续式静置层流保温处理；或者，反应器为具有高速剪切和搅拌功能的高速剪切反应器。
2.根据权利要求1所述的脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中，磺化物在微波反应器中微波辐射反应的平均停留时间为5～30min；控制微波辐射反应后物料的老化温度为85～90℃。
3.根据权利要求2所述的脂肪酸甲酯磺酸钠的生产工艺，其特征在于：所述步骤3)中适量的甲醇，是指甲醇的施加量为脂肪酸甲酯质量的30～40％。
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