CN1305886C - 一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺是葡萄糖与脂肪醇加入反应釜进行外循环，在惰性气体保护、酸催化剂存在及真空条件下反应后加入中和剂，调节pH值为8～9，于130～180温度和压力＜2mmHg的真空条件下，蒸馏除去游离脂肪醇；脱醇后得到的烷基糖苷碱性水溶液后加入双氧水，送入精细过滤得到浅色透明的烷基糖苷产品。本发明具有工艺简单，操作方便，更广泛的产品适用性的优点。

Description

一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺

技术领域

本发明属于烷基糖苷非离子表面活性剂的制备工艺，具体地说涉及一种制备浅色透明烷基糖苷产品的工艺。

背景技术

目前，世界上生产烷基糖苷的技术路线是转糖苷化法(又称两步法或缩醛交换法)和直接糖苷化法(又称一步法或直接法)，由于两步法技术工艺流程长而产品质量差正逐渐被淘汰；直接法技术是在一定的温度、压力和酸催化剂存在下，使中长链的C_8-18脂肪醇与葡萄糖直接进行固/液相反应制备烷基糖苷，反应原理是葡萄糖环上的半缩醛羟基与脂肪醇羟基的缩醛化过程。在烷基糖苷的制备过程中，为了得到糖聚合度适宜的烷基糖苷产品，脂肪醇往往大大过量使用，反应结束后脂肪醇需要从产品中脱除。由于葡萄糖和糖苷属热敏性物质，经过糖苷化反应和高温脱醇得到的烷基糖苷是棕黑色产品，为了得到浅色产品就必须进行产品的后处理。有关烷基糖苷的合成与应用，国内外有大量的文献报导，其中有些涉及到浅色产品制备工艺，如德国Henkel公司1994年的专利US5554740是在氧化镁存在下使用双氧水漂色得到浅色产品；1996年河南开普化工股份有限公司的专利ZL95118925中，是在脱醇前用水萃取糖苷化产物中的未反应糖和其它水溶性杂质，脱醇后的产品配成水溶液再在氧化镁存在下使用双氧水漂色得到浅色产品；1998年LG化学株式会社的专利ZL98813130则增加了葡萄糖与脂肪醇的预混合，然后加入反应体系，以使葡萄糖转化基本完全，可以减轻产品后处理难度。但在以上工艺中由于漂色助剂氧化镁的存在，所得到的产品中有大量表观悬浮物，这类产品在发动机乳化燃油、电子消沉以及其它要求表观清澈的应用体系中不能使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简便、产品应用广泛的直接糖苷化法制取浅色透明烷基糖苷的工艺。

本发明的目的是这样实现的，使用带有外循环系统的搅拌反应器进行糖苷化反应，外循环系统从反应器底部引出物料，通过外循环泵和连接管道送回反应釜上部。直接糖苷化法制取烷基糖苷的反应过程受葡萄糖在醇中的溶解控制，借助物料外循环，葡萄糖不容易沉积在搅拌反应器底部的搅拌死角而焦化，同时葡萄糖颗粒在物料外循环过程中被不断从反应器底部送回反应釜上部，有利于固/液两相的传质，加强葡萄糖在醇中的溶解，从而加快反应速度。葡萄糖无须预处理，与脂肪醇和酸催化剂一次性投入反应器中，在搅拌、外循环、真空和加热条件下完成糖苷化。使用碱土金属氧化物与碱金属氢氧化物的混合物或单一碱土金属氧化物中和酸催化剂终止反应(碱土金属氧化物在后续的脱醇过程中作为抗高温助剂，在双氧水漂色过程中作为漂色助剂)，再经脱醇、配制碱性水溶液、双氧水漂色得到外观浑浊的浅色烷基糖苦水溶液，外观浑浊是由于碱上金属氧化物在碱性水溶液中形成的絮状悬浮物造成的，必须用特殊精度的精细过滤才能得到浅色透明的烷基糖苷产品。

本发明的制备工艺步骤如下：

(1)将葡萄糖与C_8-18脂肪醇按葡萄糖与C_8-18脂肪醇摩尔比为1∶3～6加入反应釜中，反应釜内的物料进行外循环，在惰性气体保护、酸催化剂存在及压力为10～30mmHg的真空条件下，于100～130℃反应3～4小时，降温至80～90℃加入中和剂，调节pH值至为8～9，得到含烷基糖苷与脂肪醇的混合物；

(2)烷基糖苷与脂肪醇的混合物于130～180℃温度和压力＜2mmHg的真空条件下，蒸馏除去游离脂肪醇；

(3)脱醇后得到的烷基糖苷在搅拌条件下配成浓度为50～70％的碱性水溶液后加入浓度为30～50％双氧水、其加入量为葡萄糖重量的5～8wt％，得到外观浑浊的浅色烷基糖苷水溶液；

(4)外观浑浊的浅色烷基糖苷水溶液送入滤网孔径3～15微米的精细过滤器，在60～90℃和压力0.2～0.6MPa条件下过滤得到浅色透明的烷基糖苷产品。

如上所述的精细过滤可以辅以硅藻土、活性白土等助滤。

如上所述的酸催化剂可以是有机酸，如对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、乙二胺四乙酸等；也可以是无机酸，如硫酸、盐酸、磷酸等；或无机酸与有机酸的混合物。

如上所述的中和剂是碱土金属氧化物与碱金属氢氧化物混合物或单一碱土金属氧化物。

如上所述的反应釜内的物料进行外循环是指从反应器底部引出物料，通过外循环泵和连接管道送回反应釜上部。

如上所述的反应釜带有搅拌装置。

本发明制备的烷基糖苷可作为利用自然界可再生天然原料合成的表面活性剂，无论从资源、环保，还是从消费者的消费心理角度来讲，都显示出了强大的生命力。在日化行业中，外观浑浊的烷基多苷可应用于二合一洗发香波、浴液、淋浴乳液、洗面奶、漱口液、液体洗涤剂、新一代厨房洗涤剂等，也可作为活性组分制成化妆品，在食品乳化剂、塑料建材助剂、农药增效剂等新领域也有应用。外观透明的烷基多苦产品除以上用途外，还适用于生化领域、发动机乳化燃油、玻璃防雾、电子清洗以及其它要求表观清澈的应用体系。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明所述工艺借助物料外循环加强两相反应的物料混合和传质，脂肪醇、葡萄糖和酸催化剂一次性投料；而且无需葡萄糖与脂肪醇的预混合就能实现葡萄糖的快速转化，也无须在脱醇前附设水萃取装置即可在氧化镁存在下使用双氧水漂色得到浅色产品，工艺简单、操作方便。

2、本发明使用精细过滤技术去除烷基糖苷产品中的碱土金属氢氧化物的可变形悬浮颗粒，得到外观浅色透明的烷基糖苷产品。

3、本发明得到的透明烷基糖苷产品具有更广泛的产品适用性。

具体实施方式

实施例1：

2M³反应釜中加入C_8-12天然脂肪醇550kg，通氮气、开启搅拌和外循环泵，一次性加入无水葡萄糖150kg、对甲苯磺酸催化剂1kg。在压力25mmHg和120℃下反应3hr，降温至80℃，加入MgO与NaOH的混合物270g，调pH值至8，此时反应混合物是淡黄色。物料送入薄膜刮板蒸发器，在140～150。C温度条件，压力0.5mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在搅拌条件下配制成浓度为50％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H₂O₂漂色得到450kg浅色C_k-10烷基糖苷产品。

精细过滤器中预制硅藻土助滤层，精细过滤器的滤网孔径为3微米，保持精细过滤器中的物料温度为75±2℃，过滤压力维持在压力0.4～0.5MPa，上述浅色C_8-10烷基糖苷产品连续进入过滤器，得到外观微黄色透明的烷基糖苷产品448.5kg。

实施例2：

2M³反应釜中加入C_12-16天然脂肪醇600kg，通氮气、开启搅拌和外循环泵，一次性加入无水葡萄糖125kg、十二烷基苯磺酸催化剂1.8kg。在压力15mmHg和110℃下反应3.5hr，降温至90℃，加入MgO/NaOH的混合物210g，调pH值至8，此时反应混合物是土黄色。物料送入薄膜刮扳蒸发器，在160～180℃温度条件，压力0.2mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在搅拌条件下配制浓度为50％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H₂O₂漂色得到426kg微黄色C_12-16烷基糖苷产品。

精细过滤器的滤网孔径为5微米，保持精细过滤器中的物料温度为88±2℃，过滤压力维持在压力0.5～0.6MPa，上述微黄色C_12-16烷基糖苷产品连续进入过滤器，得到外观淡黄色透明的烷基糖苷产品424.5kg。

实施例3：

2M³反应釜中加入C_8-12天然脂肪醇550kg，通氮气、开启搅拌和物料外循环泵，一次性加入无水葡萄糖180kg、对甲苯磺酸/磷酸/乙二胺四乙酸混合催化剂1.2kg。在压力10mmHg和100℃下反应4hr，降温至80℃，加入MgO与NaOH的混合物270g，调pH值至9，此时反应混合物是淡黄色。物料送入薄膜刮板蒸发器，在150～160℃温度条件，压力1.5mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在搅拌条件下配制浓度为50％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H₂O₂漂色得到522kg微黄色C_8-10烷基糖苷产品。

上述微黄色C8-10烷基糖苷产品连续进入精细过滤器，精细过滤器的滤网孔径为8微米，保持物料温度为70±2℃，使过滤压力维持在压力0.2～0.3MPa条件下进行，得到外观淡黄色透明的烷基糖苷产品520kg。

实施例4：

2M³反应釜中加入C_8-12天然脂肪醇550kg，通氮气、开启搅拌和外循环泵，一次性加入无水葡萄糖100kg、催化剂浓硫酸100g。在压力10mmHg和130℃下反应3hr，降温至80℃，加入MgO 300g，调pH值至8.5，此时反应混合物是黄色。物料送入薄膜刮板蒸发器，在130～140℃温度条件，压力0.3mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在搅拌条件下配制浓度为70％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H₂O₂漂色得到228kg淡黄色C_8-10、烷基糖苷产品。

精细过滤器中预制活性白土助滤层，精细过滤器的滤网孔径为10微米，上述淡黄色C_8-12烷基糖苷产品连续进入精细过滤器，保特物料温度为62±2℃，过滤压力维持在压力0.3～0.4MPa，得到外观浅黄色透明的烷基糖苷产品227kg。

实施例5：

2M³反应釜中加入C_8-12天然脂肪醇550kg，通氮气、开启搅拌和外循环泵，一次性加入无水葡萄糖125kg、对甲苯磺酸催化剂1kg。在压力30mmHg和120℃下反应4hr，降温至90℃，加入MgO与NaOH的混合物270g，调pH值至8，此时反应混合物是淡黄色。物料送入薄膜刮板蒸发器，在155～160℃温度条件，压力1mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在搅拌条件下配制浓度为60％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H2O2漂色得到310kg微黄色C_8-10烷基糖苷产品。

上述微黄色C_8-12烷基糖苷产品连续进入精细过滤器，精细过滤器的滤网孔径为13微米，保持物料温度为82±2℃，过滤压力维持在压力0.4～0.5MPa条件下进行，得到外观微黄色透明的烷基糖苷产品308.5kg。

实施例6：

2M³反应釜中加入C_8-18天然脂肪醇600kg，通氮气、开启搅拌和外循环，一次性加入无水葡萄糖150kg、催化剂十二烷基苯磺酸2.4kg。在压力20mmHg和110℃下反应4hr，降温至85℃，加入MgO/NaoH的混合物240g，调pH值至8，此时反应混合物是浅土黄色。物料送入薄膜刮板蒸发器，在165～175℃温度条件，压力0.3mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在搅拌条件下配制浓度为50％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H₂O₂漂色得到435kg微黄色C18-18烷基糖苷产品。

精细过滤器的滤网孔径为15微米，保持精细过滤器中的物料温度为85±2℃，过滤压力维持在压力0.5～0.6MPa，上述微黄色C_8-18烷基糖苷产品连续进入过滤器，得到外观淡黄色透明的烷基糖苷产品434kg。

对比例1：

2M³反应釜中加入C_8-12天然脂肪醇550kg，通氮气、开启搅拌，一次性加入无水葡萄糖150kg、催化剂对甲苯磺酸1kg。在压力25mmHg和120℃下反应3hr，降温至80℃，加入MgO与NaOH的混合物270g，调pH值至8，此时反应混合物是棕黄色，同时含有部分焦化的黑色葡萄糖颗粒。物料送入薄膜刮扳蒸发器，在140～150℃温度条件，残压0.5mmHg，脱出游离天然脂肪醇。在良好搅拌条件下配制浓度50％的烷基糖苷碱性水溶液，加入H₂O₂漂色得到415kg棕黄色C_8-10。烷基糖苷产品。该过程不能得到浅色产品，无须过滤，作为次品。

Claims (8)

1、一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)将葡萄糖与C_8-18脂肪醇按葡萄糖与C_8-18脂肪醇摩尔比为1∶3～6加入反应釜中，反应釜内的物料进行外循环，在惰性气体保护、酸催化剂存在及压力为10～30mmHg的真空条件下，于100～130℃反应3～4小时，降温至80～90℃加入中和剂，调节pH值为8～9，得到含烷基糖苷与脂肪醇的混合物；

(2)烷基糖苷与脂肪醇的混合物于130～180℃温度和压力＜2mmHg的真空条件下，蒸馏除去游离脂肪醇；

(3)脱醇后得到的烷基糖苷在搅拌条件下配成浓度为50～70％的碱性水溶液后加入浓度为30～50％双氧水、其加入量为葡萄糖重量的5～8％，得到外观浑浊的浅色烷基糖苷水溶液；

(4)、外观浑浊的浅色烷基糖苷水溶液送入滤网孔径3～15微米的精细过滤器，在60～90℃和压力0.2～0.6MPa条件下过滤得到浅色透明的烷基糖苷产品。

2、如权利要求1所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的精细过滤还辅以硅藻土、活性白土助滤。

3、如权利要求1或2所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的酸催化剂是有机酸、无机酸或无机酸与有机酸的混合物。

4、如权利要求3所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的有机酸是对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸或乙二胺四乙酸。

5、如权利要求3所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的无机酸是硫酸、盐酸或磷酸。

6、如权利要求1或2所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的中和剂是碱土金属氧化物与碱金属氢氧化物混合物或单一碱土金属氧化物。

7、如权利要求1或2所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的反应釜内的物料进行外循环是指从反应器底部引出物料，通过外循环泵和连接管道送回反应釜上部。

8、如权利要求1或2所述的一种浅色透明烷基糖苷的制备工艺，其特征在于所述的反应釜带有搅拌装置。