CN111138322A - 一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺 - Google Patents

一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面活性剂的生产工艺。技术方案是：一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺，依次通过以下步骤实现：1)磺化：烷基苯与SO3进入膜式反应器发生磺化反应，SO3与烷基苯的摩尔比为1∶1.03～1.10；2)老化：从磺化器输出的物料进入均质泵，均质泵另一入口也引入前述物料5～20％质量比例的烷基苯，一起混合均质；接着进入反应器进行老化处理得到烷基苯磺酸中间体；3)水解：将老化后的烷基苯磺酸中间体与适量的水一起进入水解系统水解，冷却后进入暂存罐得到烷基苯磺酸成品。本发明生产的烷基苯磺酸，反应过程抑制了砜的生成，从而可以改善在生产过程中烷基苯磺酸色泽变深和产品纯度等问题。

Description

一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂的生产工艺，具体是烷基苯磺酸生产工艺。
背景技术
烷基苯磺酸作为一种阴离子表面活性剂，是制备洗衣粉、洗衣膏和工业洗涤剂等产品的原料，也是合成洗涤剂的主要活性物质。目前磺化生产工艺，大多采用SO3磺化法，烷基苯磺酸是由烷基苯与三氧化硫的磺化产品，现在仍然是世界上也是我国洗涤剂行业使用最多、产量最大的一种阴离子表面活性剂原料。据不完全统计，我国目前已经建成的磺化装置约有140多套，正在运转的约为120套，其中接近一半(约60套)是专门用来生产烷基苯磺酸的，剩下的尚有近20套磺化装置是以生产磺酸为主，兼而生产其他产品，如AES、AOS、K-12等产品。44套大型磺化装置中有约11套是专门用来生产烷基苯磺酸的，还有近20套装置是以生产烷基苯磺酸为主的。
烷基苯用SO3磺化属于气-液反应，在SO3磺化时由于反应体系没有硫酸的存在，反应体系的粘度初期由0.001Pa.s急剧上升到1.2Pa.s，粘度问题造成气-液磺化反应受到极大的阻力，也就是SO3气体溶解在液相界面受阻而使得磺化反应不完全，从而造成硫酸盐和游离油等副产物偏高。由于受生产技术的限制，目前工业化生产的烷基苯磺酸产品中，除主要成份烷基苯磺酸外，还含有一定量的游离硫酸和游离油等副产物。西班牙科汉《直链烷基苯磺化过程中三氧化硫和烷基苯的摩尔比对游离油的数量及组分的影响》一文中指出，游离油主要成分是烷基苯和砜。纯的烷基苯磺酸是一个无色的物质，砜是黑色有焦味的物质，由于残留砜类副产物严重影响了烷基苯磺酸的色泽和纯度,因此生产中应严格控制砜类的形成。
本发明正是针对这个难点做了大量的研究实验发现：三氧化硫作为磺化试剂，作为强亲试剂进攻苯环，1mol的烷基苯与2mol的三氧化硫快速反应生产焦磺酸，焦磺酸与烷基苯反应不仅会生成烷基磺酸还有副产物砜，砜很稳定、在后期老化、水解等阶段也不能去除；烷基苯磺酸存贮过程中色泽变深，很大部分是由副产物砜类物质的影响。生产过程中采用技术手段促进焦磺酸转化为烷基磺酸并抑制砜的形成是必要的，因此提供一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺迫在眉睫。
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，提供高品质烷基苯磺酸的工艺，以保证产品质量、提高产品转化率。本发明生产的烷基苯磺酸，反应过程抑制了砜的生成，从而可以改善在生产过程中烷基苯磺酸色泽变深和产品纯度等问题。
本发明提供的技术方案是：
一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺，依次通过以下步骤实现：
1)磺化：烷基苯与SO3进入膜式反应器发生磺化反应，SO3与烷基苯的摩尔比为1∶1.03～1.10；
2)老化：从磺化器输出的物料进入均质泵，均质泵另一入口也引入前述物料5～20％质量比例的烷基苯，一起混合均质；接着进入反应器进行老化处理得到烷基苯磺酸中间体；
3)水解：将老化后的烷基苯磺酸中间体与适量的水一起进入水解系统水解，冷却后进入暂存罐得到烷基苯磺酸成品。
所述步骤2)中，均质泵另一入口引入的烷基苯，质量比例为前述磺化器输出物料的10％。
所述步骤2)中，均质泵另一入口引入的烷基苯，烷基苯的碳链为C10-13或C10或C11或C12或C13中的一种或者几种任意比例的混合物。
所述步骤2)中，物料混合均质速度控制为2000～4000rpm。
所述步骤2)中，反应器为微波反应器，反应老化处理为柱流保温处理。
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；微波辐射反应的老化温度控制为35～45℃。
所述步骤3)中，适量的水指的是水的质量为烷基苯磺酸质量的0.4～0.7％。
以现有技术相比，本发明具有以下技术特点和优势：
1、烷基苯在磺化过程中会形成一定量的焦磺酸中间体，焦磺酸与烷基苯继续反应转化为烷基苯磺酸的效率较低，通过微波手段能明显提高烷基苯磺酸的转化率，抑制了副产物砜类物质的形成，烷基苯磺酸色泽变深和产品纯度也得到显著改善。
2、在老化过程中引入的适量烷基苯磺酸，不仅能与磺酸酸酐中间体反应，而且能够改善烷基苯磺酸产品的粘度；降低产品粘度有利于提高烷基苯磺酸的转化率。
3、通过改变反应器装置，能明显提高磺化率；特别是微波老化能够对磺化系统出来的料浆进一步地进行深层老化处理，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，大大改善产品老化的均匀性，明显提高了物料的活性，加速了烷基苯与焦磺酸的反应进程，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，但本发明不限于以下实施例。
实施例一
2.0t/h的烷基苯磺酸的生产工艺
有机物料烷基苯以1.50t/h送入现有膜式反应器内，与0.540t/h气相SO3迅速发生磺化；接着在均质泵中十二烷基苯以0.152t/h与磺化物料混合均质，控制均质速度为3000rpm；然后进入微波老化器中老化，控制微波辐射反应温度为39℃，老化时间约10min得到酸酐(烷基苯磺酸中间体)；最后酸酐与0.0102t/h的水一起进入温度为32℃的水解罐，水解后即得到高活性物烷基苯磺酸产品；成品的对比质量指标见表1。
表1：新旧工艺产品质量指标对比
项目 本发明产品指标 现有工艺产品指标
活性物,％ 98.5 95.6
烷基苯,％ 0.5 1.2
色泽(Hazen5％水溶液) 8 45
35℃保温后60天色泽(Hazen5％水溶液) 9 60
实施例二
3t/h的烷基苯磺酸的生产工艺
有机物料烷基苯以3.00t/h送进在现有膜式反应器内，与1.08t/h气相SO3迅速发生磺化；接着在均质泵中烷基苯以0.27t/h与磺化物料混合均质，控制均质速度为2800rpm；然后进入微波老化器中老化控制微波辐射反应温度为40℃，老化时间约13min得到酸酐；最后酸酐与0.0204t/h的水一起进入温度为34℃的水解罐，水解后即得到高活性物烷基苯磺酸产品，成品的对比质量指标见表2。
表2：新旧工艺产品指标对比
项目 本发明产品指标 现有工艺产品指标
活性物,％ 98.4 95.6
烷基苯,％ 0.6 0.8
色泽(Hazen5％水溶液) 10 50
35℃保温后60天色泽(Hazen5％水溶液) 10 66

Claims (7)

1.一种高品质烷基苯磺酸的生产工艺，依次通过以下步骤实现：
1)磺化：烷基苯与SO3进入膜式反应器发生磺化反应，SO3与烷基苯的摩尔比为1∶1.03～1.10；
2)老化：从磺化器输出的物料进入均质泵，均质泵另一入口也引入前述磺化器输出物料5～20％质量比例的烷基苯，一起混合均质；接着进入反应器进行老化处理得到烷基苯磺酸中间体；
3)水解：将老化后的烷基苯磺酸中间体与适量的水一起进入水解系统水解，冷却后进入暂存罐得到烷基苯磺酸成品。
2.根据权利要求1所述的高品质烷基苯磺酸的生产工艺，其特征在于所述步骤2)中，均质泵另一入口引入的烷基苯，质量比例为前述磺化器输出物料的10％。
3.根据权利要求2所述的高品质烷基苯磺酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中均质泵另一入口引入的烷基苯，烷基苯的碳链为C10-13或C10或C11或C12或C13中的一种或者几种任意比例的混合物。
4.根据权利要求3所述的高品质烷基苯磺酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中，物料混合均质速度控制为2000～4000rpm。
5.根据权利要求4所述的高品质烷基苯磺酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中，反应器为微波反应器，反应老化处理为柱流保温处理。
6.根据权利要求5所述的高品质烷基苯磺酸的生产工艺，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；微波辐射反应的老化温度控制为35～45℃。
7.根据权利要求6所述的高品质烷基苯磺酸的生产工艺，其特征在于：所述步骤3)中，适量的水指的是水的质量为烷基苯磺酸质量的0.4～0.7％。
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