DE3126175A1

DE3126175A1 - Verfahren zur herstellung eines geruchlosen, waessrigen alkylaethersulfatkonzentrats

Info

Publication number: DE3126175A1
Application number: DE19813126175
Authority: DE
Inventors: Hideo Tokyo Ando; Akira Yachiyo Chiba Hayashi; Kyozo Narashino Chiba Kitano
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1981-07-02
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4411815A; DE3126175C2; JPS6232743B2; JPS5716097A

Description

Verfahren zur Herstellung eines geruchlosen, wäßrigen Alkyläthersulfatkonzentrats

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines desodorierten wäßrigen Alkyläthersulfatkonzentrats durch Behandeln einer hochkonzentrierten wäßrigen Alkyläthersulfatlösung unter vermindertem Druck. Hierbei erreicht man gleichzeitig eine Desodorierung und eine Konzentration.

Zur Herstellung hochkonzentrierter wäßriger Alkyläthersulfatlösungen ist es bekannt, niedrigkonzentrierte wäßrige Alkyläthersulfatlösungen mit Hilfe eines Rotationsdünnschichtverdampfers einzuengen (vgl. JP-OS 29304/1978) oder überschüssiges Alkali enthaltendes Alkyläthersulfat mit einem Nichtneutralisationsmittel zu vermischen (vgl. JP-OS 64564/1980).

Im Hinblick darauf, daß Alkyläthersulfate riechbare Bestandteile, z.B. als solche riechende Alkohole, in geringer Menge bei der Sulfatierung als Nebenprodukt gebildete zyklische Äther u.dgl., enthalten, wurde gemäß den Lehren der US-PS 3 893 940 ein Verfahren zum Entfernen nicht umgesetzter Alkohole durch Zusatz mehrwertiger Alkohole, von Alkoholethoxylaten u.dgl. zu dem Alkyläthersulfat und Behandeln des

erhaltenen Gemische bei vermindertem Druck entwickelt. Die Alkyläthersulfatkonzentration ist in diesem Fall jedoch nicht hoch, sie liegt insbesondere in der Größenordnung von 27 96.

Selbstverständlich gilt auch für wäßrige Alkyläthersulfatlösungen, daß sie aus Gründen einer weiteren Ersetzbarkeit, eines günstigeren Transport und einer besseren Lagerfähigkeit möglichst stark konzentriert sein sollen. Mit zunehmender Konzentration der Alkyläthersulfatlösung steigen aber auch die Mengen an Alkyläthersulfathydrolyseprodukten, zyklischen Äthern u.dgl.. Weiterhin nimmt bei der Konzentration wäßriger Alkyläthersulfatlösungen deren Viskosität rasch zu. Infolgedessen wird es als schwierig angesehen, bei Alkyläthersulfatkonzentraten die riechenden Bestandteile wirksam entfernen zu können, weswegen einer Desodorierung solcher Konzentrate bislang auch noch keine größere Beachtung geschenkt wurde.

Wäßrige Alkyläthersulfatlösungen oder pastöse Gemische sind so stark viskos, daß sie bei Konzentrationen über 40 Gew.-96 fast gelieren und ihre viskosität . verlieren. Bei weiter steigender Konzentration (über 50 Gew.-96) wird die Lösung — obwohl sie nach wie vor stark viskos ist wieder fließfähig. Die geringste Fließfähigkeit weist das betreffende Konzentrat bei einer Konzentration in der Gegend von etwa 70 Gew.-96 auf. Danach steigt die Viskosität der Lösung wieder.

Bei der erfindungsgemäß durchgeführten Wärmebehandlung hochkonzentrierter Alkyläthersulfatlösungen unter vermindertem Druck wird davon ausgegangen, daß sich in einem Bereich, in dem die Lösung trotz ihrer hohen Konzentration

fließfähig ist, sogen, reversible Mizellen (reversed micelle) bilden. Diese reversiblen Mizellen bestehen aus einer fortlaufenden Phase aus Alkyläthersulfat und einer . Dispersionsphase aus Wasser. Ferner wird hierbei auch noch davon ausgegangen, daß sich die riechenden Komponenten in der fortlaufenden Phase lösen und infolgedessen der darin herrschende Dampfdruck (im Falle dieser reversiblen Mizellen) vergleichsweise hoch ist.

Erfindungsgemäß ist es gelungen, auf direktem Wege hochkonzentrierte wäßrige Alkyläthersulfatlösungen gleichzeitig zu desodorieren und noch stärker zu konzentrieren.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von desodorierten wäßrigen Alkyläthersulfatkonzentraten, bei welchem man eine etwa 60- bis 8Ogew.-?6ige wäßrige Lösung eines Alkyläthersulfats der allgemeinen Formel RO(CH₂CH₂O)_nSO₅M, worin bedeuten: R einen Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen; η eine Durchschnittszahl für die addierten Mole von etwa 2 bis 10 und

M ein ein wasserlösliches Salz lieferndes Kation, unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 50° bis 130⁰C einer Wärmebehandlung unterwirft.

Bei den erfindungsgemäß zu behandelnden Alkyläthersulfaten handelt es sich um solche der allgemeinen Formel RO(CH₂CH₂O)_nSO₅M. Diese liegen üblicherweise als Natrium-, Kalium- oder Magnesium- oder Mono-, Di- oder Triethanolaminsalze von Polyoxyethylenalkyläthersulfatgemischen vor, wobei die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppe und die durchschnittliche Molzahl an addiertem Ethylenoxid von-

einander verschieden sind. In typischer Weise handelt es sich hierbei um Alkyläthersulfate, wie sie als oberflächenaktive Mittel oder Netzmittel zum Einsatz gelangen.

Wie bereits erwähnt, geht man erfindungsgemäß von Alkyläthersulfatlösungen einer bevorzugten Konzentration von etwa 60 bis 80 Gew.-% aus. Wenn die Konzentration in der Gegend von 60 % oder darunter liegt, ist die Viskosität so hoch, daß der Desodorierungsgrad beeinträchtigt wird. Dies gilt auch bei einer Konzentration von etwa 80 % oder darüber. Die bei solchen Konzentrationen wieder hohe Viskosität dürfte auch der Grund dafür sein, daß bei Durchführung üblicher Maßnahmen keine stärker konzentrierten als 80 %igen wäßrigen Alkyläthersulfatlösungen herstellbar sind. Etwa 60 bis 80gew.-%ige wäßrige Alkyläthersulfatlösungen erhält man beispielsweise gemäß der JP-OS 64564/1980 durch Vermischen von überschüssiges Alkali enthaltendem PoIyoxyethylenalkyläthersulfat mit einem nicht neutralisierten Polyoxyethylenalkyläthersulfat bei einer Temperatur von bis 60⁰C in Gegenwart oder Abwesenheit einer geringen Menge Zitronensäure oder eines Zitrats. Die erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial einzusetzenden wäßrigen Alkyläthersulfatlösungen können jedoch auch nach anderen als dem geschilderten Verfahren hergestellt werden, solange sie nur eine Konzentration von etwa 60 bis 80 Gew.-% aufweisen.

Die erfindungsgemäß durchgeführte DesOdorierungsbehandlung erfolgt bei vermindertem Druck und einer Temperatur von zweckmäßigerweise 50° bis 130⁰C, vorzugsweise von 70° bis 120⁰C, Wenn die Temperatur 50⁰C unterschreitet, ist die Lösung zu viskos, um eine wirksame Desodorierung zu gewährleisten. Wenn dagegen die Temperatur 130⁰C übersteigt,

kommt es zu unerwünschten Nebenwirkungen, z.B. einer Hydrolyse und Verfärbung des Alkyläthersulfats (Qualitätseinbuße) und gleichzeitig zu einer stärkeren Geruchsbildung. Der Druck während der Desodorierung sollte im Bereich von 665 bis 53200 Pa, vorzugsweise bei 26600 Pa oder darunter, liegen. Im Hinblick darauf, daß der Desodorierungstemperatur Grenzen gesetzt sind, erreicht man mit sinkendem Druck bessere Ergebnisse. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist auch der Dampfdruck niedriger. Folglich sollte die tatsächliche Untergrenze des Drucks bei der Desodorierungsbehandlung etwa 665 Pa betragen.

Vorzugsweise sollte die Desodorierungsbehandlung in möglichst kurzer Zeit durchgeführt werden. Selbst wenn die Desodorierungsbehandlung bei einer Temperatur von 130⁰C oder weniger durchgeführt wird, besteht bei längerer Desodorierung die Gefahr einer Hydrolyse und Verfärbung des Alkyläthersulfats unter gleichzeitiger Bildung eines unangenehmen bzw. schlechten Geruchs. Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Desodorierungsbehandlung eignen sich die verschiedensten Vorrichtungen. Am besten geeignet dürften zur Behandlung relativ hoch viskoser Substanzen verwendete Dünnschichtverdampfer sein.

Da bei der erfindungsgemäß durchgeführten Desodorierung eine Verdampfung von Wasser stattfindet, wird die wäßrige Alkyläthersulfatlösung weiter konzentriert. Trotzdem ändert sich der Desodorierungsgrad nicht, da die Viskosität langsam steigt. Je nach der Dauer der Desodorierungsbehandlung kann die wäßrige Alkyläthersulfatlösung um mindestens 5 Gew.-96 oder mehr konzentriert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert rasch kaum riechende Konzentrate einer Konzentra-

tion von etwa 80 Gew. -# bis zu etwa 90 Gew.-?6. Im Vergleich dazu erreicht man bei Durchführung des NeutralisationsVerfahrens kaum Konzentrationen von etwa 80 Gew.-96. Darüber hinaus lassen sich erfindungsgemäß auch noch Verbesserungen bezüglich des Viskositätsverhaltens, einer Vermeidung der Neutralisationswärme, einer Vermeidung einer Hydrolyse und Verfärbung u.dgl. erreichen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiele

1. Herstellung des Alkyläthersulfats.

Durch Addition von Ethylenoxid an einen synthetischen Alkohol mit 12 bis 13 Kohlenstoffatomen und einem 80%igen Anteil an gerader Kette erhält man ein Alkoholethoxylat mit durchschnittlich fünf addierten Molen Ethylenoxid. Dieses Alkoholethoxylat wird mit der 1,1-fachen molaren Menge Schwefeltrioxid, das mit einem Inertgas verdünnt ist, mit Hilfe einer Dünnschichtsulfatierungsvorrichtung sulfatiert. Danach wird das sulfatierte Alkoholethoxylat bei einer Temperatur von 30° bis 50⁰C mit verschieden konzentrierten Natriumhydroxidlösungen neutralisiert, wobei wäßrige Alkyläthernatriumsulfatlösungen mit Konzentrationen entsprechend den unterschiedlichen Alkalikonzentrationen erhalten werden.

Die geschilderten Maßnahmen werden wiederholt, wobei wäßrig© Alkyläthersulfatlösungen erhalten werden, die sich in der Anzahl der Kohlenstoffatome der jeweiligen Alkylgruppe, in der

durchschnittlich addierten Anzahl an Molen Ethylenoxid oder in dem verwendeten Alkali unterscheiden.

Die jeweils erhaltenen wäßrigen Alkyläthersulfatlösungen zeigen die in der folgenden Tabelle I zusammengestellten Eigenschaften.

TABELLE I

Art des AlkylätherSulfats A B C D JS ; F*? G JT

Anzahl der Kohlenstoff-

atome der Alkylgruppe 9-11 12-13 12-13 12-13 12-13 12-13 12-13 12-13 12-13 14-15

durchschnittlich addierte
Anzahl von Molen Ethylen

oxid

8

3

Na

3

VJl

5

VJl

5

VJl

VJI

> 1

Gegenion

Na

63
19

K

TEA*⁴

Na

Mg

Na.

t 1
► I I
!>>)■>
vi> > > i

Konzentration der wäßri
gen Alkyläthersulfatlö
sung (in Gew.-%)
Farbton*¹

70
15

15
X

63 .
17

65
17

25
17

50

75
17

85
23

75.
18

77
20

P
* t t
> ■ I

Viskosität (50⁰C, Pas)
Geruch*²

15
X

7
X

0,1
X

-

17
X

30
XX

20
X

BEMERKUNGEN: *1 Absorptionsmeßung an einer 10-gew.#igen wäßrigen Alkyläthersulfatlösung

(ausgedrückt als -logT χ 1θ3).

*2 Organoleptische Bewertung: ο : nahezu geruchlos

χ : stark widerwärtiger Geruch

xx : sehr stark widerwärtiger Geruch

*3 Die Lösung geliert und läßt sich nicht neutralisieren. —*

*4 Triethanolaminsalz ^

¹ ■ · ■ ■■ ' ■ ■ . cn

- ίο -

2. Desodorierungsbehandlung.

Die wäßrigen Alkyläthersulfatlösungen der in Tabelle I aufgeführten Eigenschaften werden mit einer Geschwindigkeit

von 40 kg/h einem Dünnschichtverdampfer einer Verdampfungs-

fläche von 0,1 m zugeführt und zur Desodorierung eingeengt. Die Behandlungsbedingungen während der Desodorierung und die Eigenschaften der erhaltenen Produkte ergeben sich aus der folgenden Tabelle II.

TABELLE II
Versuch Nr. 1 2 3*² 4 5 6 7*³ 8 9 10 11

Art des Alkyläthersulfats AA A B G DE GH I J

Behandlungstemperatur (⁰C) 30 120 150 100 100 100 100 100 100 100 120

Behandlungsdruck (in Pa). 931 1995 2660 665 931 665 1330 1330 1330 665 931

Konzentration des Produkts

(Gew.-%) 79 88 90 85 85 86 - 90 95 93 96

Farbton*¹ 15 15 21 19 18 18 - 17 24 18 22 _>

Viskosität (70⁰C, Pa-s) 20 0,7 0,4 25 23 13 - 0,3 0,5 0,5 1 ^

Geruch*¹ xox ο ο ο - ο xoo

Gesamtbewertung xox ο ο οχ ο xoo

BEMERKUNGEN: *1 Bezüglich der Beurteilung des Farbtons und des Geruchs vgl. Tabelle I

*2 Die Behandlungstemperatur ist so hoch, daß ein Teil (etwa 3 %) des Alkyläthersulfats zersetzt wird.

*3 Es kommt zu einer so starken Blasenbildung, daß eine desodorierende _ω

Konzentration nicht möglich ist. _,

r-o cn

■ ■ ■ ■ . . ·<]

Aus Tabellen I und II geht hervor, daß sich durch Wärmebehandlung wäßriger Alkyläthersulfatlösungen einer Konzentration von 63 bis 77 Gew.-96 bei Drucken von 665 bis 1995 Pa die betreffenden wäßrigen Lösungen sowohl desodorieren als auch auf 85 bis 96 Gew.-96 konzentrieren lassen (vgl. Versuche Nr. 2, 4-6, 8, 10 und 11). Im Gegensatz dazu kommt es bei der Wärmebehandlung einer niedrigkonzentrierten wäßrigen °Alkyläthersulfatlösung bei vermindertem Druck (Versuch Nr. 7) zu einer heftigen Blasenbildung, so daß die Verfahrensdurchführung Schwierigkeiten bereitet. Wird dagegen eine hochkonzentrierte wäßrige Alkyläthersulfatlösung erfindungsgemäß behandelt (Versuch Nr. 9), erreicht man zwar eine noch stärkere Konzentrierung der wäßrigen Lösung, Jedoch keine Desodorierung. Es sei noch darauf hingewiesen, daß man keine Desodorierung erreicht, wenn die Wärmebehandlungstemperatur niedrig (Versuch Nr.1) oder hoch (Versuch Nr.3) ist, auch wenn die Konzentration der wäßrigen Alkyläthersulfatlösung innerhalb der angegebenen Grenzen liegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung eines geruchlosen₉ wäßrigen Alkyläthersulfatkonzentrats, dadurch gekennzeichnet, daß man eine etwa 60-bis 80-gew„~9i»ige vräßrige Lösung eines Alkyläthersulfats der allgemeinen Formel RO(CH₂CH₂O)_nSO₅M₉ worin bedeutens

R einen Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen1 η eine Durchschnittszahl für die addierten Mole von etwa 2 bis 10 und

M ein ein wasserlösliches Salz lieferndes Kation, unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von bis 130⁰C einer Wärmebehandlung unterwirft.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmebehandlung bei einem Druck von 665 bis 26600 Pa durchführt.

Verfahren nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 70° bis 120⁰C durchführt«

= 2