DE1018866B - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von oberflaechenaktiven organischen Verbindungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von oberflächenaktiven organischen Verbindungen unter Verwendung eines wasserlöslichen und eines öllöslichen P.eaktionsteilnehmers als Ausgangsstoff.

Bei der Herstellung von chemischen Verbindungen, im besonderen aus ineinander unlöslichen oder schwerlöslichen Ausgangsverbindungen, werden im allgemeinen zur Erzielung eines brauchbaren Umsatzes >ehr lange Reaktionszeiten benötigt. In einer graphischen Darstellung mit der Zeit als Abszisse und der Menge an gebildetem Reaktionsprodukt als Ordinate ergibt sich der zeitliche Verlauf solcher Umsetzungen in den meisten Fällen als S-förmige Kurve. Wenn man, beispielsweise durch Rühren, beträchtliche Energiemengen zuführt, ist es jedoch möglich, die Reaktionsdauer zu verkürzen; denn durch das Rühren erhält man eine Vergrößerung der Grenzflächen zwischen den aufeinander einwirkenden Stoffen. Bei kontinuierlichen Verfahren werden beispielsweise oft Kolloidrnühlen angewandt, um die erforderliche feine Zerteilung und Verteilung zu bewirken, damit die Umsetzung mit der gewünschten Geschwindigkeit vor sich geht. Die Energiemengen, die mit diesen Vorrichtungen zugeführt werden müssen, sind oft so groß, •laß sie für das Verfahren in wirtschaftlicher Hinsicht eine beträchtliche Belastung darstellen. Es ist deshalb anzustreben, daß der Energieverbrauch verringert wird. Diese Verminderung ist bei Umsetzungen der eben angegebenen Art dann möglich, wenn das gebildete Reaktionsprodukt oberflächenaktiv ist oder wenn es einen der Reaktionsteilnehmer, und zwar besonders den öllöslichen Umsetzungsteilnehmer, bei Reaktionen zwischen wasserlöslichen und öllöslichen Stoffen lösen oder fein verteilen kann. Beispiele hierfür sind unter anderem die Verseifung von Fettsäureestern, die Sulfonierung von Kohlenwasserstoffen und Alkoholen, bei denen oberflächenvergrößernde Kräfte, die den gebildeten Reaktionsprodukten innewchnen und die einen der Reaktionsteilnehmer zu verteilen oder zu lösen vermögen, dazu benutzt werden können, die Reaktionsteilnehmer in innige Berührung miteinander zu bringen. Beispielsweise wird bei Verseifungen Fett von den Seifenmolekülen gelöst, wodurch die Verseifung in homogener Lösung abläuft. Die Seife wirkt hier infolge ihrer emulgierenden Eigenschaften als Beschleuniger für die eigentliche Verseifung. Es ist daher verständlich, daß man durch eine in einer gewissen Reihenfolge vorgenommene Zumischung von Fett und Lauge zu einer schon gebildeten Seife die Verseifung des zugemischten Fettes wesentlich beschleunigen und den Verbrauch an mechanischer Energie, die für die innige Mischung der Umsetzungsteilnehmer bei der Seifenbildung nötig ist, verringern kann.

Verfahren und Vorrichtung

zur kontinuierlichen Herstellung

von oberflächenaktiven organischen

Verbindungen

Anmelder:
Aktiebolaget Separator, Stockholm

Vertreter: E. Kipp und Dipl.-Ing. F. Baumbach,
Patentanwälte, Hamburg 1, Glockengießerwall 2-4

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 4. Februar 1953

Fredrik Teodor Emanuel Palmqvist, Solna (Schweden), ist als Erfinder genannt worden

²S Ein bekanntes Verfahren, bei dem derartige Maßnahmen angewendet werden, wird kontinuierlich zur Herstellung einer chemischen Verbindung durchgeführt. Nachdem der kontinuierliche Reaktionsablauf erreicht ist, wird ein Teil des bereits gebildeten Produktes als ununterbrochener flüssiger Strom, ohne die übrigen Bestandteile des Reaktionsgemisches abzutrennen, in dauernder Strömung in einem ersten Kreislauf geführt, dem ein erster Reaktionsteilnehmer an einer zweckmäßigen Stelle des Strömungsweges zugesetzt wird, damit er mit den Resten des zweiten Reaktionsteilnehmers, die noch nicht mit dem ersten Umsetzungsteilnehmer reagiert haben, und mit dem frisch demselben Kreislauf zugeführten zweiten Umsetzungsteilnehmer reagieren kann, wobei die beiden Umsetzungsteilnehmer kontinuierlich in feststehenden Anteilen zugesetzt und in der strömenden Masse fein zerteilt werden und außerdem die schon gebildete Verbindung in einer den Zusätzen entsprechenden Menge fortlaufend aus dem Kreislauf abgezogen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft die bessere Ausnutzung der obenerwähnten physikalischen Kräfte bei einem derartigen Verfahren zur innigen Mischung der Reaktionsteilnehmer. Diese Ausnutzung wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß man einen Teil des Reaktionsgemisches ebenfalls als ununterbrochenen flüssigen Strom, ohne ihn irgendeiner Trennung in seine Bestandteile zu unterwerfen, in ständigem Umlauf in einem anderen als zweiten Kreislauf führt, der

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aus einem Teil des ersten Kreislaufes und aus einer mungsrichtung befindlichen Umlaufpumpe 2 zugeführt. Rohrleitung besteht, die die beiden Enden des er- In der Pumpe erfolgt die Mischung der Lauge mit der wähnten Teiles des ersten Kreislaufes verbindet. Es als Reaktionsgemisch in die Pumpe strömenden Seifenhat sich als vorteilhaft erwiesen, die Menge des Reak- masse, so daß diese mit überschüssiger Lauge durch tionsgemisch.es, die je Zeiteinheit im zweiten Kreislauf 5 die Rohrleitung 3 in das Reaktionsgefäß 4 strömt, wo geführt wird, groß, vorzugsweise größer als diejenige die Lauge das restliche noch unverseifte oder schwerdes ersten Kreislaufes, beispielsweise wenigstens dop- verseifbare Fett verseift. Durch die Leitung 5 wird pelt so groß, zu halten, gerechnet in den Teilen der das Fett in das Gefäß 4 an einer Stelle eingeleitet, die Kreisläufe, die ihnen nicht gemeinsam sind. Es ist oberhalb seines Bodens liegt. Das eingeleitete Fett vorteilhaft, den zweiten Umsetzungsteilnehmer in den io _wi_rd durch die Lauge, zum Teil verseift. Vom Gefäß zweiten Kreislauf einzuführen, da er dort besonders wird die Seifenmasse mit der Umlaufpumpe 7 in die wirkungsvoll verteilt wird. Deswegen sol! der L^Trn- Rohrleitung 6 und das Rohr 8 befördert, das mit einem Setzungsteilnehmer als zweiter verwendet werden, der Ende in das Rohr 5 mündet. Der zweite Kreislauf ist am schwierigsten gleichmäßig einzumischen ist, bei- hierdurch geschlossen. Die Rohrleitung 6 mündet in spielsweise also der öllösliche Teilnehmer bei einer 15 ein weiteres Reaktionsgefäß 9 des ersten Kreislaufes, Umsetzung eines öllöslichen mit einem wasserlöslichen von dessen oberem Ende eine Rohrleitung 10 zurück Teilnehmer. Wenn bei der Verseifung Lauge alt- erster zur Pumpe 2 führt, wodurch auch der erste Kreislauf und Fett als zweiter Umsetzungsteilnehmer genommen geschlossen ist. Durch den Auslaß 11 des Gefäßes werden und das Fett dem zweiten Kreislauf zugeführt wird schon entstandene Seife in einer Menge je Zeitwird, so wird das Fett äußerst fein und augenblick- 20 einheit herausgenommen, die den durch die Rohrlich in der Mischung aus Lauge und schon gebildeter leitungen 1 und 5 zugeführten Lauge- und Fettmengen

Seife verteilt, die im zweiten Kreislauf strömt. Die Berührungsfläche zwischen Lauge und Fett wird dann besonders groß, und die Verseifung geht am schnellsten vonstatten.

Da die vollständige Reaktion zwischen den Umsetzungsteilnehmern eine gewisse Zeit benötigt, ist es zweckmäßig, in den Kreisläufen Reaktionsgefäße anzuordnen. So kann das Reaktionsgemisch gezwungen

entspricht. An den Auslaß 11 schließt sich ein weiteres Reaktionsgefäß 12 an, durch das die Seifenmasse strömt, bevor sie die Vorrichtung endgültig ²5 durch die Rohrleitung 13 verläßt. Im Gefäß 12 erfolgt die abschließende Verseifung von etwa noch unverseiftem Fett. Die Gefäße brauchen nur einen so großen Inhalt zu besitzen, wie er angesichts der Schwierigkeit, das verwendete Fett teilweise oder ganz zu ver-

werden, im ersten Kreislauf ein Reaktionsgefäß zu 30 seifen, erforderlich ist. Zur Einstellung der Ver

durchströmen, das sich vor und bzw. oder hinter dem zweiten Kreislauf io Sinne der Strömung^richtung des Reaktionsgemisches befindet, und ebenso kann das Reaktionsgemisch im zweiten Kreislauf ein Reaktions-

seifungstemperatur können Lauge und Fett je einen Erhitzer 14 bzw. 15 durchlaufen, bevor sie in die eigentliche Vorrichtung eintreten.

Im ersten Kreislauf, der aus den Teilen 2, 3, 4, 6, 7, 9

gefäß durchströmen sowie, falls es für notwendig ge- 35 _mK} IQ besteht, wird die je Zeiteinheit durchströmende

halten wird, das schließlich aus dem ersten Kreislauf abgeführte Reaktionsgemisch ein. weiteres Reaktionsgefäß durchlaufen. Überdies kann man, um die Reaktionstemperatur auf der gewünschten Höhe zu halten, das Reaktionsgemisch je nach Bedarf erhitzen oder kühlen, indem man zweckmäßig die Reaktionsgefäßc als Wärmeaustauscher ausbildet.

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie besteht im ersten

Menge zweckmäßig auf einem Vielfachen des Durchsatzes der gesamten Vorrichtung, beispielsweise dem Sechsfachen, gehalten. Ähnliche Bedingungen werden im zweiten Kreislauf im Verhältnis zu dem ersten angewendet. In den Teilen, die beiden Kreisläufen gemeinsam sind, ist die je Zeiteinheit durchströmende Menge gleich der Summe der Mengen, die durch die restlichen Teile der Kreisläufe strömen.

Die Umlaufmenge in den Kreisläufen ist beispiels-

Kreislauf, im Sinne der Strömungsrichtung aus einer 45 weise bei der Seifenherstellung von großer Wichtig-Umlaufpumpe und zwei aufeinanderfolgenden Reak- i_iei_t- Wenn das Verhältnis von Umlauf zu Gesanittionsgefäßen, wobei der erste Umsetzungsteilnehmer
zwischen dem letzten Reaktionsgefäß und der Umlaufpumpe oder nach dieser und der zweite Teilnehmer

durchsatz gering ist, gelangt ein Laugenüberschuß in eine verhältnismäßig kleine Seifenmenge, wodurch eine Aussalzung der Seife eintreten kann und sich da-

laufes und einer Rohrleitung, welche die Enden des Rohrleitungsteils verbindet, und in einer Umlauf-

zwischen den beiden Reaktionsgefäßen zugeführt _5o durch feste Klumpen und Flocken aus Seife bilden wird; die entstandene Verbindung wird dem Kreislauf können, an denen die Lauge nur eine kleine Berühan einer Stelle gleich hinter einem der Reaktion?- rungsfläche findet. Unverseiftes Fett, das sich möggefäße entzogen, wobei das Reaktionsgemisch ohne licherweise im Innern dieser Klumpen befindet, kann Trennung in seine Bestandteile im Kreislauf geführt _nj_cj_lt vollständig verseift werden, obgleich ein großer wird. Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ₅₅ Laugenüberschuß vorhanden ist. Es ist deshalb der zweite Kreislauf in einem Rohrleitungsteil zwi- wichtig, daß die Umlaufmenge so gewählt wird, daß sehen den beiden Reaktionsgefäßen des ersten Kreis- die Seife nach Zufügung der Lauge entweder in demselben Phasenzustand wie vor dem Laugenzusatz bleibt, wobei natürlich in einem sogenannten Mcßainpumpe durchgeführt wird und das ihn durchströmende 60 Diagramm (vgl. A. E. Bailey, Industrial Oil and Reaktionsgemisch nicht in seine Bestandteile getrennt Fat'Products, 1945, S. 625) eine Verschiebung nach wird, rechts eintritt, oder sie nur leicht körnig oder aus-

_Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen gesalzen wird. Im allgemeinen ist eine schwach ausnäher erläutert. Die gesalzene Seife noch immer so geschmeidig, daß die _ Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Verseifung, und 6₅ Lauge wirksam angreifen kann. Es wurde auch festdie ^ gestellt, daß das Fett sehr leicht von einer teilweise

^ Fig. 2, 3 und 4 zeigen Vorrichtungen zur Sulfo- ausgesalzenen Seife adsorbiert und emulgiert wird, nierung und zur Herstellung von Schwefelsäureestern. Fig. 2 veranschaulicht eine Sulfonierungsvorrich-

Xach Fig. 1 wird Lauge durch eine Rohrleitung 1 nmg. bei der ebenso wie in den folgenden Figuren die cLni ersten Kreislauf unmittelbar vor einer in Strö- 70 Teile, die denjenigen in Fig. 1 entsprechen, mit den

B β

gleichen Zahlen bezeichnet sind. Es muß lediglich er- fläche verursacht, die zum Lösen, zur molekularen wähnt werden, daß das Reaktionsgefäß 4 a (Fig. 2, 3 Adsorption oder zur anderweitigen feinen Verteilung und 4) dem oberen Teil des Reaktionsgefäßes 4 in des einen Bestandteils erforderlich ist. Fig. 1 entspricht, daß die Rohrleitung 8 a (Fig. 2, 3 Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der und 4) im zweiten Kreislauf die Gefäße 4 α und 4 ver- 5 Verbrauch an mechanischer Energie, verglichen mit bindet und daß die Rohrleitung 11a (Fig. 2, 3 und 4), dem bei anderen Verfahren, bemerkenswert herabdie dem Auslaß 11 in Fig. 1 entspricht, die Gefäße 9 gesetzt wird. Überdies kann der Rauminhalt der Vor- und 12 verbindet. Da die Sulfonierungsreaktionen ge- richtung klein gehalten werden, dank der hohen Rewöhnlich stark exotherm verlaufen, hat es sich als aktionsgeschwindigkeit, die dadurch erhalten wird, zweckmäßig erwiesen, die Reaktionsgefäße als Röhren- ¹⁰ daß die Reaktionsteilnehmer an solchen Stellen zukühler zu gestalten, in denen das Reaktionsgemisch geführt werden, an denen die Bedingungen für ihre entweder durch Wasser oder Sole im Gegenstrom oder Wirkung am günstigsten sind. Weiterhin erleichtert durch direkte Verdampfung von Kältemitteln gekühlt die hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Vorwird, richtung eine wirksame Temperaturregelung, die eine Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der das Reaktions- is notwendige Bedingung für die Durchführung von produkt durch die Rohrleitung 11a abgezogen wird, wärmeempfindlichen Umsetzungen ist. nachdem der erste Umsetzungsteilnehmer auf den Als weiteren Vorteil gewährleistet das Kreislaufumlaufenden Strom des Reaktionsproduktes einwirken verfahren den Ausgleich von Schwankungen bei der konnte, aber bevor der zweite Umsetzungsteilnehmer Zuteilung. Daher können langsam laufende Kolbenin die Vorrichtung eingeleitet worden ist, d. h., das 20 pumpen ohne Schwierigkeiten als Zuteilvorrichtung Rcrktionsprödukt wird schon nach dem Reaktions- benutzt werden, denn diese Pumpen zeichnen sich gefäß 4 abgezogen. Diese Vorrichtung ist besonders durch Sicherheit und geringe Unterhaltungskosten zweckmäßig in dem Falle, daß die Endstufe der Um- aus.

setzuug nur sehr langsam verläuft und einen großen Weiterhin wird vorteilhaft eine in sich geschlossene Überschuß des einen der Reaktionsteilnehmer be- 25 Vorrichtung verwendet, wodurch sie gewünschtenfalls nötigt, um eine vollständige oder genügende Um- bei erhöhtem Druck und bei Temperaturen oberhalb scczung zu ermöglichen. des Siedepunktes des flüchtigsten Reaktionsteil-Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die einen zusatz- nehmers betrieben werden kann. Dies ist ein großer liehen Kreislauf besitzt. Diese Vorrichtung ist haupt- Vorteil, da die Reaktionsgeschwindigkeit hierdurch sächlich eine Abänderung der Vorrichtung nach 30 noch weiter vergrößert und folglich der Rauminhalt Fig. 2, bei der ein weiteres Reaktionsgefäß 16 zwi- der Vorrichtung noch weiter verringert werden kann, sehen den Gefäßen 9 und 12 eingesetzt ist, dessen Auch wenn die Vorrichtung nicht bei Überdrucken beide Enden miteinander durch die Rohrleitung 17, in und erhöhter Temperatur betrieben wird, bietet eine die eine Umwälzpumpe 18 eingebaut ist, verbunden geschlossene Vorrichtung meistens Vorteile, da auf sind. In diesem Kreislauf wird das Reaktionsgemisch 35 Gefäße zur Erhaltung eines gleichbleibenden Flüssigals ununterbrochener flüssiger Strom in Umlauf ge- keitsstandes verzichtet werden kann und der Zutritt halten, ohne irgendeiner Trennung in seine Bestand- von Verunreinigungen sowie Oxydationen durch teile unterworfen zu werden. Das Gefäß 16 ist durch Luftsauerstoff verhindert wird. Selbst wenn ein Umeine Rohrleitung 19 mit dem Gefäß 12 verbunden. Setzungsteilnehmer giftig ist oder einen hohen Dampf-Diese Vorrichtung ist zweckmäßig, wenn das Reale- 40 druck besitzt, so daß Verluste auftreten können, ist tionsprodukt sehr wärmeempfindlich oder wenn eine es vorteilhaft und in vielen Fällen notwendig, in vollständige Umsetzung sehr schwierig zu erreichen einer geschlossenen Vorrichtung zu arbeiten, ist. Bei einer Sulfonierung oder Veresterung kann Vom technischen Gesichtspunkte aus hat die neue beispielsweise Oleum mit hohem Schwefeltrioxyd- Vorrichtung den Vorteil, daß zur Erzeugung des gehalt durch eine Rohrleitung 20, die einen Wärme- 45 Umlaufes handelsübliche Pumpen verwendet werden austauscher 21 für das Oleum besitzt, zugesetzt wer- können und man nicht auf eine kostspielige Sonderden. Man erhält bei dieser Arbeitsweise eine sehr gute vorrichtung angewiesen ist.

Ausnutzung der Ausgangsstoffe. Das vorliegende Verfahren zeichnet sich durch eine Die Sulfonierung wird durchgeführt, indem man gute Ausnutzung der Umsetzungsteilnehmer aus. Es das Sulfonierungsmittel, beispielsweise Schwefel- 5° hat sich gezeigt, daß man den Verbrauch an Chemisäure oder Oleum, durch die Leitung 1 und den zu kalien gegenüber anderen Verfahren beträchtlich versulfonierenden Stoff, beispielsweise Dodecylbenzol mindern kann. Gegen Ende der Umsetzungen ver- oder einen Fettalkohol, durch die Leitung S einführt. langsamt sich die Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die Wenn man Sulfonierungen nach der vorliegenden Reaktionsteilnehmer nur noch in geringer Konzen-Erfindung durchführt, erzielt man hohe Sulfo- 55 tration vorliegen. Dies Verlangsamen ist besonders nierungsgeschwindigkeiten, und wenn man gleich- bemerkbar, wenn es sich um Reaktionen handelt, bei zeitig darauf achtet, daß die entstehende Reaktions- denen Wasser abgespalten wird und das Wasser einen wärme schnell abgeführt wird, entstehen helle Sulfo- der Reaktionsteilnehmer verdünnt. Bei Sulfonierunnierungsprodukte, da Nebenreaktionen, wie beispiels- gen und bei der Herstellung von Schwefelsäureestern weise Oxydations- und Polymerisationsreaktionen, 60 macht sich beispielsweise dieses Reaktion-swasser die dem Produkt eine dunkle Farbe geben, nicht die stark bemerkbar, da bei der Bildung eines Mols Sulfonötige Zeit haben, um in größerem Umfang auf- säure 1 Mol Wasser frei wird, wodurch die Stärke zutreten. der Säure beträchtlich abnimmt und die Reaktions-Die obigen Darlegungen sind nur Anwendungs- geschwindigkeit stark abfällt. Beim Verfahren nach beispiele der Erfindung. Das Verfahren kann ganz 65 der Erfindung läuft eine große Menge Reaktionsproallgemein bei solchen Umsetzungen angewandt wer- dukt im ersten Kreislauf um. Die Säure, die sich in den, bei denen große Grenzflächen zwischen den diesem Produkt befindet, ist stark verdünnt. Die Konreagierenden Stoffen nötig sind, um die Umsetzung zentration an Säure steigt an, wenn das Reaktionsgezu beschleunigen, und bei denen das gebildete Re- misch auf den Strom frischer Säure aus der Rohrleiaktionsprodukt die Ausbildung einer großen Grenz- 70 tung 1 trifft (s. Fig. 2), und zwar in solchem

daß sie der Menge und der Konzentration der frisch zugeführten Säure entspricht. Die Reaktion mit dem nicht umgesetzten öllöslichen Teilnehmer wird nun stark beschleunigt (Gefäß 4), und es wird eine praktisch vollständige Umsetzung erzielt. Dies hat einerseits zur Folge, daß beim vorliegenden Verfahren eine konzentriertere Säure angewendet werden kann und sollte als beispielsweise bei absatzweiser Sulfonierung, und andererseits kann, weil ein verhältnismäßig großer Überschuß an Säure im Gefäß 4 vorhanden ist, die Temperatur dort sehr niedrig gehalten und trotzdem eine vollständige Sulfonierung erreicht werden, was von großer Wichtigkeit für die Farbe des Endproduktes ist.

Das Verfahren ist nicht auf die Umsetzung von Flüssigkeiten allein beschränkt, sondern kann auch zur L^Tmsetzung von flüssigen mit festen und von flüssigen mit gasförmigen Verbindungen angewandt werden, z. B. zur Sulfochlorierung mit Sulfonylchlorid. In diesem Falle wird die Vorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von aktinischem Licht versehen, welches zur Einleitung der Reaktion notwendig ist. Beim Verfahren der Erfindung sind jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit und die Stoff ausnutzung gegenüber den bekannten Verfahren erhöht.

Beispiel 1

Ein Fettgemisch mit der Verseifungszahl 216 wird mit 27,l%iger Natronlauge verseift. 626 kr; Fettgemisch und 374 kg Lauge werden in der Stunde kontinuierlich zugesetzt. Das Reaktionsgefäß 4 faßt 80 Liter, Gefäß 9 60 Liter, Gefäß 12 110 Liter ('s. Fig. 1). Die Temperatur in der Vorrichtung wird durch Regelung der Temperatur der zugesetzten Reaktionsteilnehmer auf 125° eingestellt. 6000 kg bzw. 12 000 kg Umsetzungsgemisch strömen stündlich durch die Rohrleitungen 10 bzw. 8. Die gesamte mittlere Verweilzeit in der Anlage beträgt 15 Minuten. Das das Gefäß 12 verlassende Endprodukt ist vollständig verseift. Vergleichsweise braucht die absatzweise Seifenherstellung 12 Stunden, gerechnet von dem Zeitpunkt des Beginns der Zufuhr der Reaktionsteilnehmer zum Verseifungskessel an bis zu dem Augenblick, in dem vollständige Verseifung erreicht ist. Wenn die Verseifung aber in kurzer Zeit durchgeführt werden soll, kann man in einem kontinuierlichen Verfahren die Mischung von Fett und Lauge nur durch einen größeren Aufwand an mechanischer Energie, beispielsweise durch eine Kolloidmühle, bewirken. In diesem Fall werden zum selben Durchsatz, wie er am Anfang dieses Beispiels angegeben wurde, etwa 25 PS benötigt, während bei dem vorliegenden Verfahren zu demselben Zwecke lediglich 5 PS erforderlich sind. Die vollständige Verseifung wird nur in einem nachgeschalteten Reaktionsgefäß in 30 Minuten erreicht.

Beispiel 2

Dodecylbenzol wird mit Oleum von 20% SO₃-Gehalt sulfoniert. 500 kg Dodecylbenzol und 500 kg Oleum werden kontinuierlich je Stunde zugesetzt. Der Rauminhalt der Reaktionsgefäße fs. Fig. 3) ist bei Gefrß4 gleich 110 Liter, 4ß gleich *80 Liter, 9 gleich 110 Liter, 12 gleich 500 Liter. Durch geeignete Ableitung der Reaktionswärme durch die Kühlvorrichtungen werden in den Reaktionsgefäßen 4, 4t? und 9 12 bis 15° und im Gefäß 12 20° eingehalten. 7000 bzw. 15 000 kg Sulfonierungsgemisch strömen stündlich durch die Rohrleitungen 10 und 8. L:e durchschnittliche Verweilzeit in den Gefäßen 4, 4c?, 9 und 12 beträgt 48 Minuten. Die nach den oben angegebenen Bedingungen hergestellte neutralisierte Dodecylbenzolsulfonsäure ist weiß und enthält 1.8% unsulfoniertes Dodecylbenzol. Um denselben Sulfonierungsgrad bei absatzweiser Sulfonierung zu erhalten, braucht man etwa 4 bis 5 Stunden. Außerdem ist das Endprodukt durch Neben reaktionen dunkler gefärbt, die infolge der langen Reaktionszeit und der Unmöglichkeit, örtliche Überhitzungen zu vermeiden, auftreten.

Beispiel 3

Destillierte Fettsäure mit der Verseifungszahl 224 wird mit einer Sodalösung von 27,3% Gehalt in Seife

¹S übergeführt. 540 kg Fettsäure und 460 kg Sodalösung werden je Stunde kontinuierlich zugesetzt. Das Reaktionsgefäß 4 (s. Fig. I) faßt 40 Liter, Gefäß 9 30 Liter und Gefäß 12 55 Liter. Die Temperatur wird auf 110° gehalten. 6000 und 9000 kg Umsetzungsgemiseh strömen in der Stunde durch die Rohrleitungen 10 bzw. 8. Die mittlere Verweilzeit in der Anlage ist etwa 7,5 Minuten: dadurch wird die Fettsäure vollständig in Seife übergeführt.

₂, B e i s ρ i e 1 4

In diesem Beispiel wird die Vorrichtung nach Fig. 3 verwendet. In jedem der Gefäße 4, 4c und 9 und gegebenenfalls auch im Gefäß 12 ist eine Quelle für aktinisches Licht angeordnet. Vorzugsweise sind diese Lichtquellen langgestreckt und liegen konzentrisch zu der Längsachse der Gefäße. Wegen der Gasentwicklung bei dem Prozeß nach diesem Beispiele mündet die Leitung 11a am Boden und geht die Leitung 13 vom oberen Teil des Gefäßes 12 ans. Ebenfalls ist eine Gasentnahme an der Leitung 10 angeordnet.

In der so abgeänderten Vorrichtung wird Weißöl (Paraffiiiöl. spezifisches Gewicht 0.8051 mit einem Gemisch von Schwefeldioxyd- und Chlorgas sulfochloriert. ie Stunde werden ununterbrochen 294 kg Weiß-

4^G öl, 552 kg Schwefeldioxyd und 226 kg Chlor zugeführt, wobei 500 kg eines flüssigen Cinsetzungsproduktes je Stande gebildet werden. Die Überschußgase, die der Leitung 10 der Vorrichtung entnommen werden, werden nach erforderlicher Einstellung der Zusammensetzung aufs neue verwendet. Die Reaktionsgefäße haben folgenden Inhalt: Gefäß 4 91 Liter, Gefäß 4σ 91 Liter. Gefäß 9 45 Liter und Gefäß 12 227 Liter. Die Verweilzeil in der Vorrichtung ist 1 Stunde. Der Druck in der Vorrichtung ist ungefähr 2 atü und die Umsetzungstemperatur 45 bis 50° C. 3000 und 2000 kg Umsetzungsgemiseh strömen in der Stunde durch die Rohrleitungen 10 bzw. 8. Infolge des geringeren Volumens desjenigen Kreislaufes, in dem das Gefäß 4t/ enthalten ist, wird der Zirkulationsgrad in den nicht gemeinsamen Teilen der beiden Kreisläufe ungefähr derselbe.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von oberflächenaktiven organischen Verbindungen unter Verwendung eines wasserlöslichen und ein?s öllöslichen Reaktionsteilnehmers als Ausgangsstoffe, bei dem nach Erreichung eines kontinuierlichen Reaktionsablaufes bereits gebildetes oberflächenaktives Umsetzungsprodukt als ununterbrochener Flüssigkeitsstrom ohne Trennung von den übrigen Bestandteilen des Reaktionsgemisches in einem ersten Kreislauf, der zweckmäßig im Sinne der Strömungsrichtung hintereinander eine

Umwälzpumpe und zwei Reaktionsgefäße sowie die zugehörigen Rohrleitungen enthält, ständig umläuft, dem der erste Reaktionsteilnehmer an einer geeigneten Stelle des Strömungsweges zugesetzt wird, damit er sich mit den Resten des zweiten Reaktionsteilnehmers, die noch nicht mit dem ersten Reaktionsteilnehmer reagiert haben, sowie mit dem frisch demselben Kreislauf zugeführten zweiten Reaktionsteilnehmer umsetzen kann, wobei die beiden Reaktionsteilnehmer fortlaufend in feststehenden Anteilen zugesetzt und in der umlaufenden Flüssigkeit fein verteilt werden und außerdem bereits gebildetes Produkt in einer den Zusätzen entsprechenden Menge kontinuierlich dem Kreislauf entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Reaktionsgemisches in einem zweiten Kreislauf, der aus einem Teil des ersten Kreislaufes, gegebenenfalls einem Reaktionsgefäß, und aus einer Rohrleitung besteht, die die beiden Enden des erwähnten Teiles des ersten Kreislaufes verbindet, ständig umläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Reaktionsgemisch, die in der Zeiteinheit im zweiten Kreislauf strömt, größer als und vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie die in denjenigen Teilen des ersten Kreislaufes ist, die nicht beiden Kreisläufen gemeinsam sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öllösliche Umsetzungsteilnehmer dem Gemisch im zweiten Kreislauf zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch, das aus dem ersten Kreislauf abgeführt wird, zur Vervollständigung der Umsetzung ein weiteres Reaktionsgefäß durchströmt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus dem ersten Kreislauf abgeführten flüssigen Reaktionsgemisches in einem weiteren, dem dritten Kreislauf geführt wird, der aus einem Teil der Auslaßrohrleitung des ersten Kreislaufes, gegebenenfalls einem Reaktionsgefäß und einer Rohrleitung besteht, welche die beiden Enden des Auslaßrohres verbindet.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in dem ersten Kreislauf im Sinne der Strömungsrichtung hintereinander eine Umwälzpumpe und zwei aufeinanderfolgende Reaktionsgefäße enthält und so eingerichtet ist, daß der erste Umsetzungsteilnehmer zwischen dem letzten Reaktionsgefäß und der Umwälzpumpe, oder hinter dieser, der zweite Umsetzungsteilnehmer zwischen den beiden Reaktionsgefäßen zugeführt und das Endprodukt dem Kreislauf an einer Stelle unmittelbar hinter einem der Reaktionsgefäße entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kreislauf aus einem Stück der Rohrleitung zwischen den beiden Reaktionsgefäßen, gegebenenfalls einem Reaktionsgefäß, einer Rohrleitung, die die beiden Enden der Rohrleitung verbindet, und einer Umwälzpumpe besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kreislauf aus einem Teile der Auslaßleitung des ersten Kreislaufes, gegebenenfalls einem Reaktionsgefäß, einer Rohrleitung, die die beiden Enden des Rohrstückes verbindet, und einer Umwälzpumpe besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie entweder Wärmeaustauscher zur Regelung der Temperatur des Reaktionsgemisches enthält oder daß die Reaktionsgefäße selbst als Wärmeaustauscher ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 907 451;
USA.-Patentschriften Nr. 2 540 519, 2 351 091;
»Die Chemische Fabrik«, Bd. 11, 1938, S. 333ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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