DD292449B5 - Verfahren zur Herstellung spezieller Alkansulfonate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung spezieller Alkansulfonate, aus denen wäßrige Lösungen hoher Viskosität ohne Zusatz von Verdickungsmitteln erhalten werden, durch partielle photochemische Sulfochlorierung von n-Alkangemischen der Kettenlänge C₁₀ bis C₂₀, vorzugsweise C₁₂ bis Ci₈, und anschließende Weiterverarbeitung der Sulfochlorierungsgemische. Eine spezifische Eigenschaft der via Sulfochlorierung nach bekannten Verfahren hergestellten Alkansulfonate ist die wesentlich niedrigere Viskosität ihrer wäßrigen Lösungen im Vergleich zur Viskosität von Alkansulfonatlösungen gleicher Konzentration und jeweils vergleichbaren Anteilen an Mono- und Disulfonaten, denen durch Sulfoxidaten von n-Alkanen gleichen Kettenlängenbereiches erhaltene Alkansulfonate zugrunde liegen.

So weisen z. B. Alkansulfonatlösungen mit 0,30 kg/kg Aktivsubstanz bei 20°C eine Viskosität von 10 bis 15 mPa · s auf, wenn die Alkansulfonate über Sulfochlorierung hergestellt wurden. Dagegen liegt die Viskosität von Alkansulfonatlösungen gleicher Konzentration und gleicher Temperatur bei etwa 25OmPa · s. ··· ...ι die Alkansulfonato aus dem Sulfoxidationsprozeß stammen. Die niedrigere Viskosität der Lösungen von Alkansulfonaten üer Sulfochlorierung ist für zahlreiche Anwendungsgebiete von Vorteil. Jedoch gibt es auch Anwendungsgebiete im Bereich der kosmetischen und haushaltchemischen Erzeugnisse, wo eine höhere Viskosität der dafür verwendeten Alkansulfonatlösungen erforderlich ist.

Ein Verfahren zur Herstellung von Alkansulfonaten der Kettenlänge C₁₀ bis C₂₀, vorzugsweise von C₁₂ bis C₁₈, über den Weg der Sulfochlorierung, aus denen wäßrige Lösungen mit erhöhter Viskosität ohne Zusatz von Verdickungsmitteln erhältlich sind, ist nicht bekannt.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Alkansulfonaten über den Weg der Su/foch/orierung, deren konzentrierte wäßrige Lösungen eine hohe Viskosität aufweisen und welche daher zur Herstellung kosmetischer und haushaltchemischer Erzeugnisse, die ihrerseits eine hohe Viskosität erreichen sollen, sehr gut geeignet sind.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem durch partielle photochemische Sulfochlorierung von n-Alkanen der Kettenlänge C₁₀ bis C₂₀, vorzugsweise C₁₂ bis C₁₈, wobei man den Alkanumsatz zwischen 15 und 25% wählt, Verseifung der Sulfochlorierungsgemische mit Natronlauge, nachfolgende Abtrennung der nicht umgesetzten n-Alkane sowie der Hauptmenge des als Nebenprodukt entstandenen Natriumchlorids und anschließende mehrstufige Eindampfung der so erhaltenen Alkansulfonatlösungen zu einer nahezu wasserfreien Schmelze oder zu einer mindestens 0,60 kg/kg Feststoffe enthaltenden Paste mit einem Gehalt an Neutralölen von maximal 0,01 kg/kg, bezogen auf Feststoff, und weitere erfindungsgemäße Behandlung dieser Pasten oder Schmelzen Alkansulfonato erhalten werden, deren konzentrierte wäßrige Lösungen eine hohe Viskosität aufweisen, wobei z.B. eine 0,30kg/kg Aktivsubstanz enthaltende wäßrige Lösung eine Viskosität von mindestens 12OmPa sbei 20⁰C erreichen soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die durch den Eindampfprozeß gewonnene Alkansulfonatschmelze bzw. Alkansulfonatpaste mit Wasser und/oder natriumchloridhaltigen Lösungen zu einer 0,22 bis 0,38kg/kg Aktivstoffe enthaltenden Lösung oder Mischung verrührt, diesen Lösungen oder Mischungen noch Natriumchlorid bis zu einem Natriumch/oridgehalt von P, 10 bis 0,44 kg/kg, vorzugsweise 0,15 bis 0,28 kg/kg, bezogen auf den Aktivstoffgehalt, zusetzt, unter Rühren bei 60 bis 80°C das Salz löst bzw. die Salzlösung einmischt, danach dieses Gemisch einer an sich bekannten Phasentrennung unterzieht und anschließend in der abgetrennten Oberphase durch Zusatz von Natriumchlorid und/oder Ammoniumchlorid einen Gehalt an Natriumchlorid und Ammoniumchlorid bis 0,042 kg/kg, bezogen auf Feststoff, einstellt. Das Mengenverhältnis von Ober- und Unterphaso am Ende des Trennvorganges ist in gewissem Umfang von der Ausgangskonzentration des zur Trennung eingesetzten Alkansulfonatgemisches abhängig. Dabei kann der Feststoffgehalt des Alkansulfonatgemisches an der oberen Grenze des beanspruchten Bereiches liegen, wenn gleichzeitig bei der Sulfochlorierungsreaktion ein Alkanumsatz an der unteren Grenze des beanspruchten Bereiches gewählt wird. Umgekehrt ist es zweckmäßig, einen höheren Alkanumsatz bei der Sulfochlorierung, z. B. 25%, mit einem niedrigeren Feststoffgehalt des zur Phasentrennung eingesetzten Alkansulfonatgemisches, z.B. 0,50 bis 0,52kg/kg, zu koppeln.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn vor der Abkühlung des Alkansulfonatgemisches auf 15 bis 35°C und der nachfolgenden Phasentrennung in Schwerkraftabscheidern eine Teilmenge der insgesamt anfallenden Unterphase in bekannter Weise bereits bei Temperaturen Avischen 40 und 80°C in einem Schwerkraftabscheider abgeschieden wird. Dieser Trennvorgang erfordert nur relativ geringe Verweilzeiten. Im allgemeinen ist eine mittlere Verweilzeit von etwa einer Stunde ausreichend. Die dabei abgetrennte Oberphase wird danach, wie angegeben, abgekühlt und der Phasentrennvorgang bei 15 bis 35⁰C während eines Zeitraumes von 24 bis 48 Stunden in einem Schwerkraftabscheider vorgenommen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Phasentrennung bei 40 bis 80°C während eines Zeitraumes von ein bis zwei Stunden in einem Schwerkraftabscheider vorzunehmen. Die Bereitung des Alkansulfonatgemisches und beide Trennvorgänge, sowohl die Vortrennung bei 40 bis 8O⁰C als auchdiePhasentrennungbei15bis35°C,könnendiskontinuierlichoderkontinuierlichgestaltetwerden. Im Anschluß an den bei 15 bis 35⁰C vorgenommenen Trennvorgang wird der Salzgehalt der dabei erhaltenen Oberphase durch Zumischung von Natriumchlorid oder Ammoniumchlorid auf die erforderliche Konzentration eingestellt. Dies kann durch Zumischung konzentrierter Salzlösungen geschehen, wobei schließlich eine inhomogene Alkansulfonatpaste mit einem Gehalt von 0,60kg/ kg Aktivsubstanz resultiert. Der erforderliche Salzgehalt wird auch durch Zumischung der festen Salze und deren Auflösung in der konzentrierten Oberphase erreicht. Hierzu ist die Verwendung feinkristalliner Salze zur Beschleunigung des Lösevorganges von Vorteil. Zur Gewinnung einer 0,60kg/kg Aktivsubstanz enthaltenden inhomogenen Paste muß dieses Gemisch dann noch mit der notwendigen Menge Wasser verdünnt werden. Schließlich kann im Falle der Aufsagung mit Natriumchlorid der Salzgehalt in der Oberphase auch durch Zugabe von Natronlauge geeigneter Konzentration und deren Neutralisation mit konzentrierter Salzsäure eingestellt werden.

Werden Alkansulfonatlösungen mit 0,30 kg/kg Aktivsubstanz und einem Salzgehalt in erfindungsgemäßer Höhe als Endprodukt gewünscht, dann ist es zweckmäßig, konzentrierte Salzlösungen der mit Wasser zu einer homogenen Lösung verdünnten Oberphase zuzusetzen, wobei die Konzentration der verdünnten Oberphase so gewählt wird, daß nach Zusatz der Salzlösung eine 0,30kg/kg Aktivsubstanz enthaltende Alkansulfonatlösung vorliegt. Es ist jedoch auch möglich, aus der Oberphase durch Zugabe verdünnter Salzlösungen Alkansulfonatlösungen der obengenannten Konzentration und entsprechendem Salzgehalt zu erhalten. Soll Natriumchlorid verwendet werden, dann läßt sich mit Vorteil eine schwach alkansulfonathaltige Natriumchloridlösung einsetzen, die in bekannter Weise bei der Aufarbeitung von Reaktionsgemischen der Verseifung von Alkansulfochloriden mit Natronlauge anfällt.

Die bei dem erfindungsgemäßen Trennprozeß anfallende Unterphase eignet sich sehr gut als Tensidkomponente zur Herstellung von pulverförmigen Waschmitteln oder von solchen haushaltchemischen Erzeugnissen, bei denen eine höhere Viskosität nicht gewünscht wird. Außerdem kann die Unterphase auch zur Prozeßstufe Sulfochloridverseifung zurückg iführt werden. Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Ein Sulfochlorierungsgemisch, das durch partielle photochemische Sulfochlorierung von n-Alkangemischen mit 12 bis 18 C-Atomen erhalten war, wurde mit Natronlauge verseift. Der Alkanumsatz bei der Sulfochlorierung lag bei 23%. Nach der Abtrennung der nichtumgesetzten n-Alkane und der Hauptmenge des bei der Verseifung entstandenen Natriumchlorids wurde die erhaltene Alkansulfonatlösung zu einer 0,38kg/kg Aktivsubstanz enthaltenden wäßrigen Lösung oingedampft. Diese Lösung enthielt, bezogen auf Feststoff, 0,041 kg/kg Natriumchlorid und 0,016kg/kg Neutralöl. Sie wurde mit Wasser auf einen Aktivstoffgehalt von 0,30kg/kg verdünnt. Die Viskosität der verdünnten Lösung war 13mPa s bei 20°C.

Beispiel 2

Dio gemäß Beispiel 1 nach den Trennvorgängen erhaltene Alkansulfonat/ösung wurde zu einer nahezu wasserfreien Schmelze eingedampft. Diese Schmelze enthielt 0,036kg/kg Natriumchlorid und 0,010kg/kg Neutralöl und wurde mit einer schwach alkansuKonathaltigen Natriumchloridlösung, die durch Abtrennung der Hauptmenge des als Nebenprodukt bei der Sulfochloridverseifung entstandenen Natriumchlorids anfällt und Wasser zu einer wäßrigen Lösung mit 0,35kg/kg Aktivsubstanz eingestellt. Der Natriumchloridgehalt betrug, bezogen auf Aktivsubstanz, 0,181 kg/kg. Dieses Gemisch wurde bei 23°C während 48 Stunden einer Phasentrennung unterzogen. Die Oberphase wurde abgetrennt und mit Wasser auf einen Gehalt von 0,30kg/kg Aktivsubstanz verdünnt. Diese Lösung hatte einen Gehalt an Natriumchlorid, bezogen auf Feststoff, von 0,0235kg/kg und bei 20°C eine Viskosität von 127mPa · s. Eino wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnen der mit einer gesättigten Natriumchloridlösung auf 0,0301 kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 20°C eine Viskosität von 154mPa - s. Eine wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnen der mit einer gesättigten Natriumchloridlösung auf einen Gehalt von 0,0379 kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 20°C eine Viskosität von 219 mPa · s. Eine wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnen der mit Ammoniumchloridlösung der Konzentration 0,28kg/kg auf 0,0379, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 2O°C eine Viskosität von 256mPa - s. Eine Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnung der mit einer schwach alkansulfonathaltigeri Natriumchloridlösung, die durch Abtrennung der Hauptmenge des als Nebenprodukt bei der Sulfochloridverseifung entstandenen Natriumchlorids erhalten war, auf einen Natriumchloridgehalt von 0,0380 kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 20°C eine Viskosität von 231 mPa · s.

Beispiel 3

Gemäß Beispiel 1 wurde ein Sulfochlorierungsgemisch, bei dem der Alkanumsatz bei der Sulfochlorierung bei 20% lag, verseift und die nach den Trennvorgängen gemäß Beispiel 1 erhaltene Alkansulfonatlösung zu einer 0,75 kg/kg Feststoff enthaltenden Paste eingedampft. Die Paste enthielt, bezogen auf Feststoff, 0,036kg/kg Natriumchlorid und 0,008kg/kg Neutralöl. Die wurde gemäß Beispiel 2 zu einer wäßrigen Lösung mit 0,30 kg/kg Aktivsubstanz eingestellt. Der Natriumchloridgehalt betrug, bezogen auf Aktivsubstanz, 0,205 kg/kg. Dieses Gemisch wurde bei 25⁰C während 48 Stunden einer Phasentrennung unterzogen. Die Oberphase wurde abgetrennt und mit Wasser auf einen Gehalt von 0,30 kg/kg Aktivsubstanz verdünnt. Diese Lösung hatte einen Gehalt an Natriumchlorid, bezogen aui Feststoff, von 0,021 kg/kg und bei 20°C eine Viskosität von 203mPa · s. Eine wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnen der mit einer gesättigten Natriumchloridlösung auf 0,0392 kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 2O⁰C eine Viskosität von 288 mPa · s.

Beispiel 4

Gemäß Beispiel 1 wurde ein Sulfochlorierungsgemisch, bei dem der Alk jiK'msatz bei der Sulfochlorierung bei 18% lag, verseift und die nach den Trennvorgängen gemäß Beispiel 1 erhaltene Alkansulfonatlösung zu einer 0,70kg/kg Feststoff enthaltenden Paste eingeoampft. Die Paste enthielt, bezogen auf Feststoff 0,045kg/kg Natriumchlorid und 0,009 kg/kg Neutralöl. Sie wurde gemäß Beispiel 2 zu einer wäßrigen Lösung mit 0,25 kg/kg Aktivsubstanz eingestellt. Der Natriumchloridgehalt betrug, bezogen auf Aktivsubstanz, 0,245 kg/kg. Dieses Gemisch wurde bei 25°C während 52 Stunden einer Phasentrennung unterzogen. Die Oberphase wurde abgetrennt und durch Zusatz von einer gesättigten Natriumchloridlösung auf einen Gehalt von 0,0402kg/kg, L-ezogen auf Feststoff, eingestellt. Nach Verdünnen dieses Gemisches mit Wasser zu einer 0,30 kg/kg Aktivsubstanz enthaltenden Lösung hatte diese bei 20°C eine Viskosität von 335mPa · s. Eine wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnen der mit Ammoniumchloridlösung der Konzentration 0,28kg/kg auf 0,0402 kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 20°C eine Viskosität von 388mPa s.

Beispiel 5

Gemäß Beispiel 1 wurde ein Sulfochlorierungsgemisch, bei dem der Alkanumsatz bei der Sulfochlorierung bei 20% lag, verseift und die nach den Trennvorgängen gemäß Beispiel 1 erhaltene Alkansulfonatlösung zu einer 0,70kg/kg Feststoffe enthaltenden Paste eingedampft. Die Paste enthielt, bezogen auf Feststoff, 0,038kg/kg Natriumchlorid und 0,007 kg/kg Neutralöl. Sie wurde gemäß Beispiel 2 bei 8O⁰C zu einer wäßrigen Lösung mit 0,30kg/kg Aktivsubstanz eingestellt. Der Natriumchloridgehalt betrug, bezogen auf Aktivsubstanz, 0,207kg/kg. Dieses Gemisch wurde 1 Stunde bei 7O⁰C einer Phasentrennung unterzogen. Die Oberphase wurde abgetrennt und durch Zusatz einer gesättigten Natriumchloridlösung auf einen Gehalt von 0,0355 kg/kg, bezogen auf Feststoff, eingestellt. Nach Verdünnen dieses Gemisches mit Wasser zu einer 0,30kg/kg Aktivsubstanz enthaltenden Lösung hatte diese bei 20⁰C eine Viskosität von 285mPa · s. Eine wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnung der mit Ammoniumchloridlösung der Konzentration 0,28 kg/kg auf 0,0355 kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 2O⁰C eine Viskosität von 325mPa · s.

Beispiel 6

Gemäß deispiel 1 wurde ein Sulfochlorierungsgemisch, bei dem der Alkanumsatz bei der Sulfochlorierung lief 20% lag, verseift und die nach den Trennvorgängen gemäß Bdispiel 1 erhaltene Alkansulfonatlösung zu einer 0,75 kg/kg FtMstoffe enthaltenden Paste eingedampft. Die Paste enthielt, bezogen auf Feststoff 0,0395 kg/kg Natriumchlorid und 0,008 kg/kg Neutralöl. Sie wurde gemäß Beispiel 2 bei 8O⁰C zu einer wäßrigen Mischung mit 0,30 kg/kg Aktivsubstanz eingestellt. Der Natriumchloridgehalt betrug, bezogen auf Aktivsubstanz, 0,208 kg/kg. Dieses Gemisch wurde 1 Stunde bei 80 °C einer Phasentrennung unterzogen. Die Oberphase wurde abgenommen und weitere 26 Stunden bei 30°C trennen gelassen. Die danach abgetrennte Oberphase wurde durch Zusatz einergesättigten Natriumchloridlösung auf einen Gehalt vonO,0314kg/kg, bezogen auf Feststoff, eingestellt. Nach Verdünnen dieses Gemisches mit Wasser zu einer 0,30kg/kg Aktivsubstanz enthaltenden Lösung hatte diese bei 20°C eine Viskosität von 296mPa · s. Eine wäßrige Lösung gleicher Konzentration hatte nach Verdünnen der mit Ammoniumchloridlösung der Konzentration 0,28kg/kg auf 0,0314kg/kg, bezogen auf Feststoff, angereicherten Oberphase bei 2O⁰C eine Viskosität von 338mPa · s.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung spezieller Alkansulfonate, deren 0,30kg/kg Aktivsubstanz enthaltende wäßrige Lösungen bei 2O⁰C eine Viskosität von mindestens 12OmPa · s aufweisen, durch partielle photochemische Sulfochlorierung von n-Alkangemischen mit 10 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18C-Atomen, wobei man den Alkanumsatz zwischen 15 und 25% wählt, Verseifung der erhaltenen Sulfochlorierungsgemische mit Natronlauge, nachfolgende Abtrennung der nichtumgesetzten n-Alkane und der Hauptmenge des als Nebenprodukt entstandenen Natriumchlorids und anschließende mehrstufige Eindampfung der so erhaltenen Alkansulfonatlösungen zu einer nahezu wasserfreien Schmelze oder zu mindestens 0,60 kg/kg Feststoff enthaltenden Paste mit einem Gehaltan Neutralölen von maximal 0,01 kg/kg, bezogen auf Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch den Eindampfprozeß gewonnene Alkansulfonatschmelze bzw. Alkansulfonatpaste mit Wasser und/oder natriumchloridhaltigen wäßrigen Lösungen zu einer 0,22 bis 0,38kg/kg Aktivstoffe enthaltenden Lösung oder Mischung verrührt, diesen Lösungen oder Mischungen noch Natriumchlorid bis zu einem Natriumch'oridgehalt von 0,10 bis 0,44kg/kg, vorzugsweise 0,15 bis 0,28 kg/kg, bezogen auf den Aktivstoffgehalt, zusetzt, unter Rühren bei 60 bis 8O⁰C das Salz löst bzw. die Salzlösung einmischt, danach dinses Gemisch einer an sich bekannten Phasentrennung unterzieht und anschließend in der abgetrennten Oberphase durch Zusatz von Natriumchlorid und/oder Ammoniumchlorid einen Gehalt an Natriumchlorid oder von Natriumchlorid und Ammoniumchlorid bis 0,042 kg/kg, bezogen auf Feststoff, einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der 0,22 bis 0,38kg/kg Aktivstoff enthaltenden Alkansulfonatlösung den Natriumchloridzusatz mit einer schwach alkansulfonathaltigen Natriumchloridlösung vornimmt, die durch Abtrennung der Hauptmenge des als Nebenprodukt bei der Sulfochloridverseifung entstandenen Natriumchlorids in bekannter Weise erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einstellung des Natriumchloridgehaltes mit einer schwach alkansulfonathaltigen Natriumchloridlösung vornimmt, die durch Abtrennung der Hauptmenge des als Nebenprodukt bei der Sulfochloridverseifung entstandenen Natriumchlorids in bekannter Weise erhalten und auf Gehalte von 0,15 bis 0,25 kg/kg Natriumchlorid eingedampft wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Ammoniumchloridgehaltes durch Zugabe einer 0,25 bis 0,30kg/kg Ammoniumchlorid enthaltenden wäßrigen Lösung vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasentrennung bei 15 bis35°C während eines Zeitraumes von 24 bis 48 Stunden in einen Schworkraftabscheider vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Phasentrennung im Schwerkraftabscheider eine Vorabscheidung von Teilmengen Unterphase durch Schwerkrafttrennung bei 40 bis 80⁰C vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasentrennung bei 40 bis 8O⁰C während eines Zeitraumes von ein bis zwei Stunden in einem Schwerkraftabscheider vorgenommen wird.