DE1543168C

DE1543168C - Verfahren zur Herstellung von SuI fomerungs- bzw Sulfatierungsprodukten

Info

Publication number: DE1543168C
Authority: DE
Inventors: Helmut Gothenburg Steijner Olof Stenungsund Grunewald, (Schweden)
Original assignee: Mo Och Domsjo AB, Ornskoldsvik (Schweden)

Description

Zur Herstellung von Sulfonierungs- bzw. Sulfatierungsprodukten ist es bekannt, organische Flüssigkeiten wie Alkylarylkohlenwasserstoffe, Fettalkohole und Äthylenoxykondensationsprodukte in Form eines kontinuierlichen Stromes in eine Reaktionszone einzuleiten, in die außerdem kontinuierlich ein Strom aus Schwefeltrioxydgas und inertem Gas eingeleitet wird (britische Patentschrift 799 038). Obwohl gemäß diesem Verfahren das gasförmige Schwefeltrioxyd mit inertem Gas verdünnt wird, werden oft dunkelverfärbte Produkte mit hohen Gehalten an nicht umgesetzten organischen Bestandteilen erhalten. Die gewöhnlich verwendete Schwefeltrioxydmenge beträgt 100 bis 108 % der theoretisch erforderlichen, und eine darüber hinausgehende Steigerung führt im allgemeinen — besonders beim Sulfatieren von Fettalkoholen und Polyglykoläthern — zu Nebenreaktionen (Ätherbildung, Anhydridbildung). Die Schwefeltrioxydkonzentration im inerten Gas beträgt in der Regel 5 bis 10Volumprozent; niedrigere Gehalte an Schwefeltrioxyd als 5 Volumprozent kommen praktisch nicht zur Anwendung wegen der durch die Verdünnung stark herabgesetzten Reaktivität.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Sulfonierungs- bzw. SuI-fatierungsprodukten durch Umsetzung von Alkylarylkohlenwasserstoffen, Fettalkoholen oder Alkylpolyglykoläthern mit Inertgas verdünntem Schwefeltrioxyd, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man gesondert das 0,5- bis 4fache Volumen, bezogen auf das Volumen SO₃/Inertgas, an trockener Luft oder von der vorgenannten Umsetzung erhaltenes Restgas in das Reaktionsgemisch einleitet.

Es wurde festgestellt, daß man diesen überraschenden Effekt nicht erhält, wenn man die entsprechende Menge inerten Bases in die Zuleitung für die Schwefeltrioxydgasmischung einführt. Schon beim Verdünnen der Schwefeltrioxydgasmischung auf einen SO₃-Gehalt von 3 Volumprozent hat es sich als schwierig erwiesen, die Reaktion in Gang zu setzen, und ein großer Teil der Mischung wird in diesem Fall unverändert wiedererhalten.

Die zum Sulfonieren und/oder Sulfatieren gemäß der Erfindung verwendete Schwefeltrioxydgasmischung enthält vorzugsweise 5 bis 10 Volumenprozent Schwefeltrioxyd und ein bei der Reaktion inertes Gas, vorzugsweise Luft, und kann beispielsweise durch kontrollierte Verdampfung in einer inerten Atmosphäre aus flüssigem, stabilisiertem Schwefeltrioxyd hergestellt werden. Bei der Schwefelsäureherstellung gewonnenes Konvertgas kann auf gleichartige Weise verwendet werden. Die Schwefeltrioxydgasmischung wird zweckmäßigerweise in solcher Menge zugesetzt, daß ein Überschuß von 2 bis 6% Schwefeltrioxyd über die theoretisch erforderliche Menge Schwefeltrioxyd hinaus erreicht wird.

Luft hat sich als Inertgas als besonders geeignet erwiesen. Wenn ein möglichst niedriger Salzgehalt im neutralisierten Endprodukt gewünscht wird, ist es angezeigt, das anzuwendende inerte Gas vor dessen Eintritt in die Reäktionsmischung zu trocknen. Zufuhr von nicht getrocknetem Gas kann jedoch erfolgen, wenn der Salzgehalt des Endproduktes nicht von Bedeutung ist.

Die Menge an zusätzlichem inertem Gas, das gesondert eingeblasen wird, macht das 0,5- bis 4fache Volumen der eingeführten Schwefeltrioxydgasmischung aus. Größere Mengen bringen keine besseren Resultate.

• Als besonders geeignet hat sich bei den meisten Reak tionen eine 1- bis 2fache Menge des zugeführten VoIu mens der Schwefeltrioxydgasmischungerwiesen.

Die Temperatur des zugeführten zusätzlichen Gas stromes ist nicht kritisch, da die Reaktionstemperatur vorzugsweise durch Kühlung des Mantels und/oder des Rührers des Reaktionsgefäßes geregelt wird, aber in der Regel werden keine höheren Temperaturen als die der zugeführten Schwefeltrioxydgasmischung angewandt, d. h. etwa 10 bis 6O⁰C, vorzugsweise 20 bis 30⁰C.

Der zusätzliche Gasstrom kann in das Reaktionsgefäß durch eine oder mehrere Zuleitungen eingeführt werden, ebenso die Schwefeltrioxydgasmischung. Wenn t5 die organische Substanz sehr leicht zu sulfonieren bzw. sulfatieren ist, d. h., wenn sie nicht besonders empfindlich für Übersulfonierung bzw. Übersulfatierung ist, kann eine einzige Zuleitung für den zusätzlichen Gasstrom ausreichend sein, besonders bei absatzweisem Sulfonieren bzw. Sulfatieren. Speziell im letzteren Falle soll der zusätzliche Gasstrom vorzugsweise an einer Stelle in das Reaktionsgefäß eingeführt werden, die näher dem Boden des Reaktionsgefäßes gelegen ist als die Stelle, an der die Schwefeltrioxydgasmischung

as eingeleitet wird. Dadurch erhält die Mischung, die sulfoniert bzw. sulfatiert werden soll, die Form einer schaumähnlichen Luftdispersion, was eine verhältnismäßig milde Sulfonierung bzw. Sulfatierung mit entsprechend guten Eigenschaften beim fertigen Produkt ergibt. Es ist zu bemerken, daß bei SO₃-Gehalten von 5 bis 10% die Einleitung des zusätzlichen Inertgasstromes die Reaktionsgeschwindigkeit nicht in nennenswertem Grad verringert.
Wenn die Sulfonierungs- bzw. Sulfatierungsreaktion kontinuierlich ausgeführt wird, können mehrere Zuleitungen sowohl für den zusätzlichen Gasstrom als auch für die Schwefeltrioxydgasmischung besonders geeignet sein; diese werden dann am besten so angeordnet, daß die beiden Gase in der unteren Hälfte der Reaktionsapparatur eingeführt werden. Wenn die

- Sulfonierungs- und/oder Sulfatierungsreaktion absatzweise ausgeführt wird, ist es zweckmäßig, daß der zusätzliche Gasstrom an einer Stelle in das Reaktionsgefäß eingeleitet wird, die näher dem Boden des Reak- tiönsgefäßes liegt als die Stelle, an der die Sulfonierungs- bzw. Sulfatierungsgasmischung eingeführt wird. Beim kontinuierlichen Sulfonieren bzw. Sulfatieren ist es besonders wichtig, daß ein gutes Umrühren der Reaktionsmischung erreicht wird.

so Einige besonders geeignete Vorrichtungen für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den F i g. 1, 2 und 3 der Zeichnung gezeigt. F i g .1 zeigt eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall der absatzweisen Sulfonierung bzw. Sulfatierung eignet. Das Reaktionsgefäß 1 ist versehen mit einer Zuleitung 2 für die Schwefeltrioxydgasmischung und einer Zuleitung 3 für Einführung des zusätzlichen Stromes von inertem Gas, wobei die Zuleitung 3 näher dem Boden des Reaktionsgefäßes gelegen ist als der Zuleitung 2. Das Reaktionsgefäß ist versehen mit einem Rührer 4 und einem Kühlmantel 5, der mit einem Einlauf 6 und einem Auslauf 7 für Kühlwasser versehen ist, wodurch die Temperatur der Reaktionsmischung reguliert werden kann, einem Auslaß 8 für das sulfonierte bzw. sulfatierte Produkt sowie eine Ableitung 9 im oberen Teil des Reaktionsgefäßes zur Absaugung des Restgases.

Claims

3 4

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung für einen kontinuier- Farbe, gemessen in Lösung mit

lieh arbeitenden Prozeß, die aus einem Reaktionsgefäß 1 15°/₀ Aktivgehalt 11 Gardner

besteht, das versehen ist mit einem Kühlmantel 5 mit . .

Einlauf 6 und Auslauf 7 für Kühlwasser, einem Einlaß Nichtsulfomert, m % des AkHv-

10 für die zu sulfonierende bzw. zu sulfatierende Sub- 5 genaltes 4,7

stanz und einem Auslaß 11 für den Strom von reagier- Salzgehalt, in °/₀ des Aktivgehalts 6,5
tem Produkt, einer Zuleitung 2 für die Schwefeltrioxyd-

gasmischung und einer Zuleitung 3 für den zusätzlichen Der Versuch wurde unter den gleichen Reaktions-Strom von inertem Gas. Das Reaktionsgefäß ist ver- bedingungen wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, sehen mit einem zylindrischen, rotierenden, gekühlten io daß trockeneLuft vom doppelten Volumen der zuge-Rührer 4, der mit Vorrichtungsteilen zur Erzeugung führten SO₃-Mischung gleichzeitig durch die Öffnung3 einer turbulenten Strömung versehen sein kann. eingeführt wurde. Die Analyse des neutralisierten Pro-

F i g. 3 zeigt eine andere geeignete Anordnung der duktes gab folgende Werte:

Zuleitungen 2 für die Schwefeltrioxydgasmischung und .

der Zuleitungen 3 für den zusätzlichen Strom von iner- 15 ^Fa.^r°_o ^e; ^gf ^mfT^sse° ^{m Losun}S ""*

tem Gas, wobei mehrere separate Zuleitungen für ¹⁵ '·> Aktivgehalt 5 Gardner

Schwefeltrioxydgasmischung und für zusätzlichen Zu- Nichtsulfoniert, in % des Aktivstrom von inertem Gas auf entgegengesetzten Seiten gehaltes 2 3
der unteren Hälfte des Reaktionsgefäßes angeordnet Salzgehalt, in % des Äktivgehalts" 2,'s
sind. 20

Folgende Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 3

Beispiel 1 ^^e *ⁿ ^ i g· 3 gezeigte Reaktionsapparatur wurde

unter im übrigen gleichen Bedingungen wie im Bei-

In einem diskontinuierlich arbeitenden Reaktions- 25 spiel2 betrieben; anstelle desLaurylpolyglykoläthers

gefäß gemäß F i g. 1 wurde Dodecylbenzol vorgelegt wurde ein Strom von technischem Laurylalkohol mit

und bei 50°C ein Strom von 6%igem SO₃-GaS in Luft einem Schmelzpunkt von etwa 22° C und einem mittle-

eingeleitet, bis die Titrierung mit NaCH-Lösung zeigte, ren Molekulargewicht von 195 eingeführt. Die Schwe-

daß 105 % der theoretisch erforderlichen Menge SO₃ feltrioxydgasmischung wurde durch die Öffnungen 2

zugeführt waren. Die Analyse des mit Natriumhydro- 30 eingeführt. Die Analyse des neutralisierten Produktes,

xydlösung auf 55 % Aktivgehalt eingestellten Produk- das ohne zusätzliches Lufteinblasen erhalten wurde,

tes gab folgende Werte: gab folgende Werte:

Farbe, gemessen in Lösung mit Farbe, gemessen in Lösung mit

15 7o Aktivgehalt 10 Gardner 15 °/₀ Aktivgehalt 10 Gardner

OO

Nichtsulfoniert, in % des Aktiv- Nichtsulfoniert, in % des Aktivgehaltes 1,5 gehaltes 2,6

Salzgehalt, in % des Aktiv- Salzgehalt, in % des Aktivgehalts 5,7

' 40 Der Versuch wurde unter den gleichen Reaktionsbe-

Der Versuch wurde unter den gleichen Bedingungen dingungen wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß das daß trockene Luft vom gleichen Volumen wie die zugegleiche Volumen trockener Luft wie die SO₃-GaS- führte SO₃-Luft-Mischung gleichzeitig durch die Öffmischung zugeführt wurde. Die Analyse des neutrali- nungen 3 eingeführt wurde. Die Analyse des neutralisierten Produktes gab nun folgende Werte: . 45 sierten Produktes gab folgende Werte:

Farbe, gemessen in Lösung mit Farbe, gemessen in Lösung mit

15 % Aktivgehalt 5 Gardner 15 °/₀ Aktivgehalt 1 Gardner

Nichtsulfoniert, in °/o des Aktiv- Nichtsulfoniert, in °/o des Aktivgehalts 1,2 50 gehalts 1,7

Salzgehalt, in % des Aktivgehalts 2,7 Salzgehalt, in % des Aktivgehalts 2,2

Beispiel 2 Patentanspruch:
In einen kontinuierlich arbeitenden Reaktionsgefäß 55

gemäß F i g. 2 wurde kontinuierlich ein Luftstrom, der Verfahren zur Herstellung von SuIfonierungs-

6% SO₃ enthielt, eingeführt sowie ein kontinuierlicher bzw. Sulfatierungsprodukten durch Umsetzung von

Strom eines Polyglykoläthers, der in bekannter Weise Alkylarylkohlenwasserstoffen, Fettalkoholen oder

durch Umsetzung von 1 Mol Laurylalkohol und 3MoI Alkylpolyglykoläthern mit Inertgasverdünntem

Äthylenoxyd erhalten worden war. Durch Titrieren 60 Schwefeltrioxyd, dadurch gekennzeich-

wurde der Sulfatierungsgrad auf 105 % der theoretisch net, daß man gesondert das 0,5- bis 4fache VoIu-

erforderlichen Menge SO₃ eingestellt. Die Reaktions- men, bezogen auf das Volumen Schwefeltrioxyd/

temperatur wurde bei 30° C gehalten. Die Analyse des Inertgas, an trockener Luft oder von der vorgenann-

mit Natriumhydroxydlösung neutralisierten Produktes ten Umsetzung erhaltenes Restgas in das Reaktions-

gab folgende Werte: 65 gemisch einleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen