CS234019B2 - Method of sulphone compounds neutralization - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výces-tupňové neutralizace sulfóno váných sloučenin, zejména sulfonových kyselin získaných sulfatací alkoholů.

Neutralizace sulfatovaných alkoholů v jediném stupni, jak se dosud provádí, vyžaduje velmi intenzivní míchání a chlazení, aby se zabránilo místním jevům (na micelámí úrovni), spočívajícím ve zvýšení teploty a/nebo přednostní reakci sulfonové kyseliny se zřeňovací vodou a/nebo reakci s následující degradací. Tato degradace může být znázorněna pomocí rovnic r-o-so-jH + h₂o—^r-o-h ♦ h₂so₄ (1)

2R-O-SO^Na * H₂SO₄----> ROSOýí ♦ Na₂SO₄ (2) kde

R představuje zbytek alkoholu,

První člen na levé straně rovnice (1) je sulfonové kyselina. První člen na pravé straně rovnice (1) je původní alkohol, vzniklý degradací sulfonové kyseliny ve styku s vodou, přítomnou v reakční směsi. Jak je patrné, přeměna sulfonové kyseliny na alkohol je doprovázena tvorbou kyseliny sírové. Reakce (1) je podporována větší dobou styku mezi sulf onovou kyselinou a mezi vodou, přítomnou v reakční směsi, a také vyšší teplotou směsi. V rovnici (2) první člen na levé straně představuje sůl sulfonové kyseliny, vzniklou neutralizační reakcí, přičemž tato sůl v přítomnosti kysličníku sírového, vznikajícího reakcí (1), přechází zpět na původní sulfonovou kyselinu za vzniku síranu sodného. Tato druhá reakce je rovněž podporována vyšší dobou styku a vyšší teplotou.

Jestliže uvedené reakce probíhají i jen v malé části celkové hmoty směsi, které je neutralizována, mé to na produkt tyto negativní důsledky:

1. Zvýšení procentického množství sulfonované sloučeniny v produktu neutralizačního stupně na úkor skutečného stupně konverze, dosaženého v předcházejícím sulfonočním stupni.

2. Zvýšení spotřeby hydroxidu sodného.

3. Zvýšení množství síranu sodného, přítomného v konečném produktu, a v důsledku toho značné zvýšení viskozity produktu (každé zvýšení vískozity produktu zhoršuje míchání a přestup tepla, a tím vede к další degradaci).

Kromě toho je pro obchodní produkty stanoven minimální obsah anorganických solí, který nesmí činit více než 1,5 až 2 čemuž musí odpovídat obsah kyseliny sírové, jak původně přítomné v sulfonové kyselině, tak vzniklé během sulfonace.

Pro odstranění nevýhod, plynoucích z uvedených rovnic (1) a (2), se u dosavadních postupů používá vysoce výkonných míchadel a velkých oběhových Čerpadel pro chlazení reakční směsi. Neutralizace se tedy provádí v zařízení, které obsahuje: vysoce výkonné míchadl©, velkokapacitní čerpadlo pro vysoký tlak a výměník tepla deskového nebo jiného vysoce účinného typu.

Způsobem podle vynálezu se neutralizace provádí v několika stupních v kaskádě, a to tak, že se veškeré neutralizační činidlo přivádí do prvního stupně a odtud po řadě do následujícího stupně nebo stupňů (sériově), zatímco sulfonové kyselina se uvádí v předem stanovených podílech současně do různých stupňů (paralelně).

Předmětem vynálezu je způsob neutralizace sulfonovaných sloučenin, zejména sulfonovýoh kyselin vzniklýc^h s^fatací alkoholů, ^prováděný a].es^pon ve dvou stupních, do kterých ^se parcelně přivádějí zmeeěujjcí se podíly suLfonované sloučeniny, přičemž se veškeré množství neutralizačního činidla přivádí do prvního stupně a odsud se spolu se směsí oeujralizované sloučeniny, suLfonované sloučeniny a zřeňovací vody a/nebo vody vzniklé během neutralizace vede do následujícího alespoň jednoho stupně v sérii.

Výhodně se směs reakčních produktů, cpocjutjjcí každý reaktor (nebo alespoň první reaktor) recylduje kontinuálně do reaktoru v množtví 5 až 30krát větším než je prosazení srns^s., zpracované v reaktoru. V obvodu recyklu je výhodně umístěn výměník tepla. Za * kpždým reaktorem nebo ales^po^ň za poslectaím reaktorem je výhodn^ě pH-me^er, který v záv^vslosti na naměřeném pH regduje přívod neutralizačního čL^^CLb do příslušného reaktoru.

Při výhodném provedené jsou neutriaizační stupně dva, přičemž pouze v prvním stupni se recykluje neutralizovaný produkt v m^ooss^t^zí rovnajícím se 10 až 20násobku prosazení v tomto stupni a pouze ve druhém stupni, kde probíhá 5 až 15 % neutralizační ho procesu, je umístěn pHimer.

Vyndez je podrobnoji popsán s pomocí přiloženého výkresu, kde je schemmaicky zobrazen postup dvoustupňové neutriO-izace sulfonové kyseliny, tvořené aLkohoO-ethyleo-uxid- sulfátem, obsahujícím tři moly ethylenoxidu, za vzniku aktivní látky obsáhlící 70 % hrnoonnotních získaného konečného produktu.

Jak je patrné z obrázku, přichází suLfonová kyselina v moUsSví 419 kg/h ze sdfonačního stupně potrubím 10. ’

Tento proud'je rozdělen do dvou potrubí Ц a .12, z nichž první vede 85 až 95 % celkového průtoku sifonové kyseliny do prvního reaktoru 22· Veškerý potřebný hydroxid sodný, který v tomto případě činí asi 40 kg/h, zředěných asi 171 kj/h vody (z potrubí 22). přichází do reaktoru 20 potrubím 21. Tak tedy v reaktoru 20 proběhne 85 až 95% neutralizace.

Čerpadlem 22 se směs, která je neutralizována, odvádí ze dna prvního reaktoru 22 a recykluje se potrubími 23. 24 a 25. Kapcita čerpala 30 je výhodně 10 až 20krát větší než celkový průtok potrubím Ц a 21· Výrnmník tepla JL udržuje teplotu směsi v prvním reakčním sto^i v rozmezí asi 4⁰ a^ž asi 45 °C. Na výstu^pu z výměníku tepta ³¹ se potrubí 24 větví na potrubí 2£ a 22, ^z nichž první vrací většinu kapALny z potrubí 22 ůo reaktoru 22 (například 5 670 až 6 090 kj/h).a druhé přivádí jen medý po^dl do druhého reaktoru 22 (například 567 až 601 kg/h). Průtok v potrubí 26 m^í-být v průměru rovný součtu průtoků v potrubích Ha 21 > která zásobují první reaktor 20·

Drlhý poddl sulfonové kyseliny (5 až 15 % celkového množta!) se přivádí do druhého reaktoru 40 a úplně neutralizovaný produkt opouutí reaktor 40 potrubím 41· Rozměry reaktorů 20 a 40 jsou zvoleny tak, že doba průchodu prvním reaktorem je 10 až 20 min a doba průchodu druhým reaktorem je 1 až 6 min.

Krátká ^doba průchodu druhým neutralizačním reaktorem 40 umožňuje ^provádět účinnou korekci pH síOsí opouuužSící druhý reaktor. Za tím účelem je možno pomocí čerpadla 50 odvádět múlé moUství konečného produktu z výstupního potrubí 21» vést je do pH metru JL a odtud je vrátit do sysimmu potrubím 52. které ústí do potrubí 23. recyklu. &on>rolní signál 60. závislý na naměřené hodnotě pH výstupní emmě!, se vede do korekčního zásobníku 61 hydroxidu sodného, který je zásobován potrubím 62 a který může potrubím 63 dodat do reaktoru 40 potřebné m^ož^í hydroxidu sodného pro provede ní nutné korekce. Zásobník 61 může dodávat kori^ící hydroxidu sodného také potrubím 64. do prvního reaktoru 20 přes potrubí recyklu. Tento zásah je však obvykle nutný pouze při zahajování provozu.

Příklad 1

Neutralizace laurylalkoholu, sulfonovaného plynným kysličníkem sírovým

Surovina: syntetický alkohol, průměrná mol. hmotnost 207.

Kyselina se nejprve neutralizuje v laboratorním měřítku (postup A) s použitím rozpouštědla (ethylalkohol) za optimálních podmínek (srovnávací pokus).

Ve výše popsaném zařízení se vyrobí 350 kg/h aktivní látky a zředí se vodou na konečnou koncentraci aktivní látky 32 % .(postup B).

Analýzou byly získány tyto výsledky:

	Postup A	Postup В
aktivní látka	30,40 %	32,60 %
nesulfonovaný podíl	0,72 *	0,75 %
Na2SO4	0,33 %	0,34 %
H2O-alkohol	zbytek	zbytek
	do 100 %	do 100 %

Příklad 2

Neutralizace laurylalkoholu, obsahujícího 3 moly ethylenoxidu (EO), sulfonovaného plynným kysličníkem sírovým

Surovina: syntetický laurylalkoholu + 3 EO, průměrné mol. hmotnost 339.

Kyselina se nejprve neutralizuje v laboratorním měřítku s použitím rozpouštědla (ethylalkohol) za optimálních podmínek, tj. rychlá neutralizace při nízké koncentraci, aby nedošlo к nekontrolované degradaci (postup A). Provede se rovněž pokus (postup B) 8 použitím běžného laboratorního vybavení, při kterém se neutralizuje směs s obsahem 70 % aktivní látky bez použití rozpouštědla (ethylalkohol). Za třetí se ve výše popsaném zařízení vyrobí asi 450 kg/h aktivní látky a zředí se vodou na obsah 70 % aktivní látky (postup C). Analýzou byly získány tyto

Analýzou byly získány tyto výsledky:

	A	В	c
aktivní látka	27,5 4i>		66,2 %		73,3 %
nesulfonovaný podíl	0,45 *		4,60 %		1,33 %
	(1,64 %)		(6,95 %)		(1,82 %)
Na2S04	0,28 %		2,10 %		0,82 %
	(1,02 %)		(3,17 δ)		(1,12 %)
H2O/alkohol	zbytek	h2o	zbytek	H2O	zbytek

do 100 % do 1 00 4b do 100 %

Množství nesulfonovaného (nebo degradovaného) alkoholu a síranu sodného, vypočtené s ohledem na 100% koncentraci aktivní látky, je uvedeno v závorkách.

Tyto hodnoty jsou v podstatě stejné pro postupy A a C, zatímco v postupu В se jeví vysoká hodnota degradace. Ve všech třech případech byla použita stejná výchozí kyselina.

Claims (5)

1. ). Způsob neutralizace sulfoncvaných sloučenin, zejména sulfonových kyselin vzniklých sulfatací alkoholů, vyznačující se tím, že se provádí alespoň ve dvou stupních, do kterých se paračelně přivádějí zmeešující se podíly sULfonovené sloučeniny, přičemž se veškeré množství neutralizačního činidla přivádí do prvního stupně a odsUd se spolu se sm^^í^zí neutralizované sloučeniny, sulfžnžvεmé sloučeniny a zřeňovací vody a/nebo vody vzniklé během neutri^-izace vede do následujícího alespoň jednoho stupně v séirii.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačuUícϊ se tím, že část směsi vystupp^íci alespoň z prv- ního stupně se kontinuálně recykluje do stupně v ^mostv! 5 až 30krát větším než je množství, vstupující do stupně. ·
3. 3. Způsob podle bodu 2, vyzna^ujcí se tím, že se během recyklování provádí tepelná výměna. .
4. 4. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 3, vyznaauuící se tím, že se na výstupu alespoň z posl···dního stupně provádí měření pH a do stupně se přivádí oeutr!eLizčČoí činidlo v závislosti na měřeném pH.
5. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačuj cí se tím, že se pouuždi dva stupně, přičemž 95 až

   5é sulfonovčoé sloučeniny se přivádí do prvního stupně 8 5 ež 15 % do druhého stupně, část sm^í^:i vystupující z prvního stupně se kontinuálně recykluje do prvního stupně v množiv! 10 až Zúkrét větším, než je mnnožsví vstupující do prvního stupně, měří se pH směsi vystupuuící z druhého stupně a neutralizační činidlo se přivádí do druhého stupně v závislosti na měřeném pH.