DE3926344A1 - Verfahren zur herstellung von hellfarbigen oelsaeuresulfonaten - Google Patents
Verfahren zur herstellung von hellfarbigen oelsaeuresulfonatenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
hellfarbigen Ölsäuresulfonaten.
Die Herstellung von Ölsäuresulfonaten durch Umsetzung von
technischen Ölsäureschnitten mit gasförmigem Schwefeltrioxid
ist aus der GB-C 12 78 421 bekannt. Diese Veröffentlichung
macht folgende Angaben über die Farbe der dabei erhaltenen
Ölsäuresulfonate:
- 1. Die Farbe der Sulfonierungsprodukte ist abhängig von den Reaktionsbedingungen, insbesondere der Kontaktzeit im Reaktor und der Temperatur der dem Reaktor zugeführten Ausgangsprodukte.
- 2. Die Farbe der Sulfonierungsprodukte ist abhängig von der Menge an eingesetztem Schwefeltrioxid, wobei ein Überschuß von mehr als 15 Mol-%, bezogen auf Ölsäure, schlechtere Farben bei nur geringer Steigerung des Umsetzungsgrades ergeben.
- 3. Die Farbe der Sulfonierungsprodukte ist abhängig von dem Gehalt an polyungesättigten Fettsäuren in der eingesetzten technischen Ölsäure, wobei ein Gehalt von mehr als 3% an diesen polyungesättigten Fettsäuren zu schlechten Farben der Sulfonierungsprodukte führt.
Es gibt auf dem Markt zahlreiche technische Ölsäurequalitäten,
insbesondere solche aus nachwachsenden natürlichen Rohstoffen
wie Rindertalg, Schweineschmalz, Olivenöl, Sonnenblumenöl und
Palmkernöl, die Gehalte an polyungesättigten Fettsäuren von
mehr als 3% aufweisen und die bisher nicht nach dem aus der
GB-PC 12 78 421 bekannten Verfahren unter Bildung hellfarbiger
Ölsäuresulfonate sulfoniert werden konnten. Somit ist das
Verfahren der Erfindung auf die Herstellung hellfarbiger
Ölsäuresulfonate gerichtet, die sich aus technischen Ölsäure
qualitäten mit höherem Gehalt an polyungesättigten Fettsäuren
unter Verwendung von gasförmigem Schwefeltrioxid als
Sulfonierungsmittel erhalten lassen.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt die folgenden Stufen:
- a) kontinuierliche Sulfonierung einer technischen Ölsäure mit einem Ölsäuregehalt von 65 bis 85 Gew.-% und einem Linol säuregehalt bis zu 13 Gew.-%, Rest (auf 100 Gew.-%), andere gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, mit gasförmigem Schwefeltrioxid in einem Molverhältnis von in der technischen Ölsaure vor handenen olefinischen Doppelbindungen zu Schwefeltrioxid von 1 : 0,8 bis 1,0;
- b) Neutralisation und Hydrolyse des in Stufe a) erhaltenen sauren Sulfonierungsproduktes mit wäßrigen Basen und
- c) Bleichung des in Stufe b) als wäßrige Lösung erhaltenen Ölsäuresulfonates sowie gegebenenfalls
- d) Konzentrierung der in Stufe c) erhaltenen, wäßrigen Lösung des gebleichten Ölsäuresulfonates.
Die in dem Verfahren der Erfindung einzusetzende technische
Ölsäure enthält andere gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren
mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, d. h. Fettsäuren, die nicht
Ölsäure und Linolsäure sind und die üblicherweise in tech
nischen Ölsäurequalitäten als Begleitstoffe enthalten sind,
z. B. Caprin-, Laurin-, Myristin-, Myristolein-, Palmitin-,
Palmitolein-, Stearin-, Linolen-, Arachin-, Gadolein-, Behen-
und Erucasäure. Zweifach und mehr als zweifach ungesättigte
Fettsäuren, die nicht Linolsäure sind, können in einer Menge
enthalten sein, die bevorzugt nicht mehr als 2 Gew.-% beträgt.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird das in der o. g. Stufe
a) erhaltene saure Sulfonierungsprodukt mit wäßrigen Basen
neutralisiert und hydrolysiert. Dabei reagieren die bei der
Sulfonierungsreaktion gebildeten Sulfonsäuregruppen unter
Bildung der entsprechenden Salze; weiterhin werden im Verlauf
der Sulfonierung möglicherweise gebildete Sultone
hydrolysiert. Typische Beispiele für die in der Neutralisation
und Sulfonierung einsetzbaren wäßrigen Basen sind wäßrige
Lösungen von Oxiden bzw. Hydroxiden von Alkalimetallen wie
Natrium, Kalium oder Lithium oder von Erdalkalimetallen wie
Magnesium oder Calcium oder organischer Basen wie Ammoniak,
Ethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin. Im allgemeinen
ist die Verwendung von wäßriger Natronlauge bevorzugt.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird das in Stufe b) erhal
tene Olsäuresulfonat gebleicht; hierbei können die bei der
Bleichung oberflächenaktiver Sulfonate und Sulfate üblichen
Methoden verwendet werden. Es ist möglich und für Verfahren im
technischen Maßstab auch vorteilhaft, die Stufen der Neutra
lisation und Hydrolyse sowie des Bleichens gleichzeitig
durchzuführen. Das gebleichte Reaktionsprodukt kann anschlie
ßend, falls erwünscht, durch Entfernung von Wasser, z. B. durch
Destillation, konzentriert werden.
Es war aufgrund des eingangs diskutierten Standes der Technik
nicht zu erwarten gewesen, daß die Sulfonierung von tech
nischen Ölsäurequalitäten mit einem Linolsäuregehalt bis zu 13
Gew.-% insbesondere im Bereich von 4 bis 12 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der technischen Ölsäure, die Herstellung
von bleichbaren Ölsäuresulfonaten ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der
Erfindung sulfoniert man eine technische Ölsäure, die einen
Linolsäuregehalt im Bereich von 4 bis 13 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der technischen Ölsäure, aufweist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin
dung sulfoniert man die technische Ölsäure mit dem gasförmigen
Schwefeltrioxid in einem Molverhältnis von in der technischen
Ölsäure vorhandenen olefinischen Doppelbindungen zu
Schwefeltrioxid im Bereich von 1 : 0,90 bis 0,98. Innerhalb
dieses Bereiches lassen sich nach dem Bleichen besonders hell
gefärbte Ölsäuresulfonate erhalten.
Die Sulfonierungsstufe des Verfahrens der Erfindung kann in
den üblichen Reaktoren für die Umsetzung geeigneter Reaktanden
mit gasförmigem Schwefeltrioxid durchgeführt werden; derartige
Reaktoren sind z. B. in G. Dieckelmann, H.J. Heinz, The Basics
of Industrial Oleochemistry, Peter Pomp GmbH, S. 111 bis 128
(1988) beschrieben. Die Sulfonierung in Reaktoren vom Typ der
Fallfilmreaktoren ist bevorzugt, wobei es vorteilhaft ist, für
die Sulfonierung ein 1 bis 10 Vol.-% Schwefeltrioxid enthal
tendes inertes Gas zu verwenden. Bevorzugte Bedingungen für
die Sulfonierung sind Reaktionstemperaturen im Bereich von 40
bis 80, insbesondere von 40 bis 60°C.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin
dung neutralisiert und hydrolysiert man die sauren
Sulfonierungsprodukte bei Temperaturen im Bereich von 60 bis
95°C, insbesondere 80 bis 90°C, vorzugsweise innerhalb von 1
bis 8 Stunden und bei pH-Werten im Bereich von 5 bis 9.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ver
fahrens der Erfindung bleicht man das neutralisierte und
hydrolysierte Sulfonierungsprodukt mit wäßriger Wasserstoff
peroxidlösung. Dabei können Lösungen mit einem Gehalt von 20
bis 90 Gew.-% Wasserstoffperoxid verwendet werden. Im allge
meinen setzt man die Wasserstoffperoxidlösung in einer Menge
von 1 bis 4 Gew.-% Wasserstoffperoxid, bezogen auf Aktivsub
stanzgehalt in dem neutralisierten und hydrolysierten
Sulfonierungsprodukt, ein. Die Bleichung wird bevorzugt im
pH-Bereich von 5 bis 9 durchgeführt.
Weiterhin hat es sich zum Erhalt hellfarbiger Ölsäuresulfonate
als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn man als Ausgangspro
dukt eine destillierte technische Ölsäure einsetzt, die z. B.
aus natürlichen Fetten und Ölen durch Umnetztrennung und/oder
Fettspaltung erhalten worden ist, und die nach der Destilla
tion höchstens 1 Monat unter Luftzutritt gelagert worden ist.
Mittels des Verfahrens der Erfindung lassen sich technische
Ölsäuresulfonate herstellen, die nach dem Bleichen
Klettfarbzahlen von höchstens 100, insbesondere von höchstens
50, aufweisen.
Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, daß die fol
genden Maßnahmen - einzeln oder in Kombination miteinander -
zum Erhalt von hellfarbigen Ölsäuresulfonaten durch
Sulfonierung einer technischen Ölsäure mit gasförmigem
Schwefeltrioxid, Neutralisation und Hydrolyse sowie Bleichung
von Bedeutung sind:
- - ein Molverhältnis von technischer Ölsäure zu Schwefeltri oxid von 1 : 0,8 bis 1,0, insbesondere von 1 : 0,9 bis 0,98,
- - ein Linolsäuregehalt von maximal 13 Gew.-%, insbesondere von 4 bis 12 Gew.-%;
- - eine möglichst frisch destillierte Ölsäurequalität, die nach der Destillation nicht länger als 1 Monat unter Luftzutritt gelagert sein soll;
- - eine Bleichung mit wäßrigen Wasserstoffperoxidlösungen in einer Menge entsprechend 0,5 bis 4, insbesondere 1,0 bis 2 Gew.-% Wasserstoffperoxid, bezogen auf aktive Substanz in den erhaltenen wäßrigen Lösungen des Ölsäuresulfonates.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Aus
führungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die am Schluß
der Beschreibung befindliche Tabelle Bezug genommen wird.
Die Tabelle 1 enthält für 7 verschiedene, erfindungsgemäß
einzusetzende, handelsübliche technische Ölsäurequalitäten die
gaschromatografisch ermittelten Zusammensetzungen (in Flä
chenprozent) und die Säurezahl (SZ) sowie die Jodzahl (JZ);
weiterhin die Klett-Farbzahl nach dem Bleichen. Weiterhin
enthält die Tabelle die entsprechenden Werte für eine zu
Vergleichszwecken eingesetzte Ölsäure A mit einem außerhalb
des beanspruchten Bereiches liegenden Linolsäuregehalt.
Die in den eingesetzten technischen Ölsäurequalitäten ermit
telten Fettsäuren sind in einer verkürzten Schreibweise
wiedergegeben. Die tiefgestellte Zahl nach dem Buchstaben C
bedeutet die Zahl der Kohlenstoffatome in der Kette; die
Anzahl der Striche die Zahl der in der Kette vorhandenen
olefinischen Doppelbindungen. So bedeutet z. B. C18 Stearin
säure, C18′ Ölsäure, C18′′ Linolsäure und C18′′′ Linolensäure.
Die eingesetzten Ölsäurequalitäten Nr. 1 bis 7 sowie A waren
folgender Herkunft:
Nr. 1: aus Rindertalg
Nr. 2: aus Olivenöl
Nr. 3: aus Sonnenblumenöl
Nr. 4: aus Palmkernöl
Nr. 5: aus Olivenöl
Nr. 6: aus Rindertalg
Nr. 7: aus Rindertalg
A : aus Raps.
Nr. 1: aus Rindertalg
Nr. 2: aus Olivenöl
Nr. 3: aus Sonnenblumenöl
Nr. 4: aus Palmkernöl
Nr. 5: aus Olivenöl
Nr. 6: aus Rindertalg
Nr. 7: aus Rindertalg
A : aus Raps.
Die vorgenannten Ölsäurequalitäten sind im Handel erhältliche
Produkte.
Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Sulfonierung von tech
nischer Ölsäure.
Die Sulfonierungen wurden in einem Fallfilmreaktor aus Glas
vorgenommen, der im wesentlichen aus einem von einem Heiz- und
Kühlmantel umgebenen Rohr mit einer Länge von 1100 mm und
einem Innendurchmesser von 6 mm bestand. Der Reaktor war am
Kopf mit einer Aufgabevorrichtung für die Ölsäure und mit
einem Gaseinleitungsrohr versehen. Gasförmiges
Schwefeltrioxid, erzeugt durch Erhitzen von Oleum, wurde mit
Stickstoff auf eine Konzentration von 5 Vol.-% Schwefeltrioxid
verdünnt und für die Sulfonierung eingesetzt.
Die Ölsäure wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit von 550 g/h
aufgegeben. Die Zufuhr des Schwefeltrioxid/Stickstoff-Ge
misches wurde so eingestellt, daß das Molverhältnis von in der
technischen Ölsäure vorhandenen olefinischen Doppelbindungen
(errechnet aus der Jodzahl) zu Schwefeltrioxid 1 : 0,90
betrug. Mit Hilfe eines Wasserkreislaufs durch den Reaktor
mantel wurde die Reaktionstemperatur der Sulfonierung bei 50°C
gehalten.
Nach dem Verlassen des Reaktors wurde das Reaktionsgemisch in
einem Becherglas, das 25 Gew.-%-ige Natronlauge enthielt,
aufgefangen und anschließend bei einem pH-Wert von 8 bis 9
zwei Stunden lang auf 90°C erhitzt.
Das hydrolysierte Produkt wurde bei Umgebungstemperatur (ca.
20°C) portionsweise mit zwei Gew.-% Wasserstoffperoxid,
bezogen auf aktive Substanz, zugesetzt in Form einer 35
Gew.-%-igen wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung, versetzt.
Es wurden gebleichte, hellgelbe, in Wasser klargelöste Pro
dukte erhalten. Das mit der Ölsäure Nr. 4 gemäß Tabelle 1
erhaltene Produkt wies die folgenden Kennzahlen auf:
| waschaktive Substanz (nach Epton; MG = 405)|37,0% | |
| unsulfonierbare Substanz (Petrolether-Extrakt) | 4,5% |
| Natriumsulfat | 1,1% |
| Trockenrückstand | 46,1% |
| Klett-Farbzahl (1 cm-Rundküvette) | 12 |
Die Bestimmung der Klett-Farbzahl erfolgte in einem Klett-
Summerson-Photometer mit Blaufilter (400 bis 450 nm) unter
Verwendung von 1 cm-Rundküvetten.
Die mit den oben genannten Ölsäurequalitäten bei unterschied
lichen Lagerzeiten und verschiedenen Molverhältnissen von in
dem eingesetzten Ölsäuregemisch vorhandenen Doppelbindungen zu
Schwefeltrioxid erhaltenen Klett-Farbzahlen sind in Tabelle 2
am Schluß der Beschreibung zusammengefaßt. Es zeigt sich aus
den Versuchen mit der Ölsäure Nr. 6, daß eine Lagerzeit von
sechs Monaten im Vergleich zu einer frisch destillierten
Ölsäure (Lagerzeit = 0 Monate) zu erheblich schlechteren
Klett-Farbzahlen führt. Bereits eine Lagerzeit von mehr als
einem Monat (unter Luftzutritt) führt zu einer merklichen
Verschlechterung der Klettfarbzahl. Wie sich aus dem Versuch
mit der technischen Ölsäure A ergibt, liefern Ölsäurequali
täten mit einem Linolsäuregehalt von über 13%
Ölsäuresulfonate, die nicht mehr bleichbar sind.
Claims (15)
1. Verfahren zur Herstellung von hellfarbigen Ölsäuresulfo
naten mit den Stufen
- a) kontinuierliche Sulfonierung einer technischen Ölsäure mit einem Ölsäuregehalt von 65 bis 85 Gew.-% und einem Linolsäuregehalt bis zu 13 Gew.-%, Rest (auf 100 Gew.-%), andere gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, mit gasförmigem Schwefeltrioxid in einem Molverhältnis von in der technischen Ölsäure vorhandenen olefinischen Doppel bindungen zu Schwefeltrioxid von 1 : 0,8 bis 1,0,
- b) Neutralisation und Hydrolyse des in Stufe a) erhaltenen sauren Sulfonierungsproduktes mit wäßrigen Basen und
- c) Bleichung des in Stufe b) als wäßrige Lösung erhaltenen Ölsäuresulfonates
sowie gegebenenfalls
- d) Konzentrierung der in Stufe c) erhaltenen wäßrigen Lösung des Ölsäuresulfonates.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine technische Ölsäure sulfoniert, die einen Linolsäure
gehalt im Bereich von 4 bis 13 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der technischen Ölsäure, aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die technische Ölsäure mit dem gasförmigen
Schwefeltrioxid in einem Molverhältnis von in der tech
nischen Ölsäure vorhandenen olefinischen Doppelbindungen
zu Schwefeltrioxid im Bereich von 1 : 0,90 bis 1 : 0,98
sulfoniert.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfonierung in einem
Fallfilmreaktor durchführt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man für die Sulfonierung ein 1
bis 10 Vol-% Schwefeltrioxid enthaltendes, inertes Gas
verwendet.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfonierung bei
Temperaturen im Bereich von 40 bis 80, insbesondere 40 bis
60°C, durchführt.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß man die sauren
Sulfonierungsprodukte bei Temperaturen im Bereich von 60
bis 95°C, insbesondere von 80 bis 90°C, neutralisiert und
hydrolysiert.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß man die sauren
Sulfonierungsprodukte innerhalb von 1 bis 8 Stunden
neutralisiert und hydrolysiert.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß man die sauren
Sulfonierungsprodukte bei pH-Werten im Bereich von 5 bis 9
neutralisiert und hydrolysiert.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß man die sauren
Sulfonierungsprodukte mit wäßriger Alkalilauge neutrali
siert und hydrolysiert.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß man das als wäßrige Lösung
erhaltene Ölsäuresulfonat mit wäßriger Wasserstoffper
oxidlösung bleicht.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Bleichung des
Ölsäuresulfonates bei pH-Werten im Bereich von 5 bis 9
durchführt.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine destillierte tech
nische Ölsäure verwendet, die nach der Destillation
höchstens 1 Monat unter Luftzutritt gelagert worden ist.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß man technische
Ölsäuresulfonate herstellt, die nach dem Bleichen
Klettfarbzahlen von höchstens 100, insbesondere von
höchstens 50, aufweisen.
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|---|---|---|---|
| DE3926344A DE3926344A1 (de) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | Verfahren zur herstellung von hellfarbigen oelsaeuresulfonaten |
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| ES90912433T ES2077685T3 (es) | 1989-08-09 | 1990-07-31 | Procedimiento para la obtencion de sulfonatos de acido oleico de color claro. |
| JP2511441A JPH04507415A (ja) | 1989-08-09 | 1990-07-31 | 薄色オレイン酸スルホネートの調製方法 |
| AT90912433T ATE129235T1 (de) | 1989-08-09 | 1990-07-31 | Verfahren zur herstellung von hellfarbigen ölsäuresulfonaten. |
| EP90912433A EP0486582B1 (de) | 1989-08-09 | 1990-07-31 | Verfahren zur herstellung von hellfarbigen ölsäuresulfonaten |
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| CN90106758.XA CN1049335A (zh) | 1989-08-09 | 1990-08-08 | 浅色油酸磺酸盐的制备方法 |
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