DE870848C - Verfahren zur Herstellung von oberflaechenaktiven Schwefelsaeureestern oder deren Salzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von oberflaechenaktiven Schwefelsaeureestern oder deren Salzen

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DE870848C
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hydroperoxides
alkyl
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sulfuric acid
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DEA3020A
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Wilfred John Oldham
Max Marin Wirth
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Anglo Iranian Oil Co Ltd
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Anglo Iranian Oil Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C305/00Esters of sulfuric acids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Schwefelsäureestern oder deren Salzen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Schwefelsäureestern oder deren Salzen mit oberflächenaktiver Wirkung.
  • Als oberflächenaktive Mittel verwendbare Schwefelsäureester wurden bisher durch Behandlung von Olefinen oder Kohlenwasserstoffgemische enthaltenden Olefinen mittels Schwefelsäure hergestellt. Olefine enthaltende, zu diesem Zweck geeignete Materialien sind z. B. Destiilationsprodukte ans Schieferöl und Produkte des Erdölcrackens.
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Schwefelsäureestern oder deren Salzen, wobei als Ausgangsprodukt ein paraffinischer oder naphthenischer Kohlenwasserstoff verwendet wird. Die Erfindung besteht u. a. darin, daß oberflächenaktive Schwefelsäureester oder deren Salze durch Reaktion von Alkylhydroperoxyden mit Schwefeldioxyd hergestellt werden, wobei sich Alkylschwefelsäureester bilden und daß diese in Metall- oder Ammoniumsalze oder Salze organischer oder anderer Basen übergeführt werden.
  • Es können auch gemäß diesem Verfahren alkylsubstituierte Naphthenhydroperoxyde an Stelle der oder in Mischung mit den besagten Alkylhydroperoxyden mit langer Kohlenstoffkette verwendet werden.
  • Die Beschaffenheit der so erhältlichen oberflächenaktiven Schwefelsäureester oder deren Salze hängt zum Teil von der Alkyl- oder Alkylnaphtliengruppe ab, die in dem Hydroperoxyd enthalten ist. Im allgemeinen bleibt diese Gruppe während der Behandlung mit Schwefeldioxyd unverändert. Infolgedessen ist es möglich, mit Hilfe der Alkyl- oder Alkylnaphthenhydroperoxyde oberflächenaktive Verbindungen mit den erforderlichen Eigenschaften zu erhalten. Es wurde gefunden, daß es im allgemeinen zur Herstellung von. oberflächenaktiven Schwefelsäureestern genügt, wenn die Alkylhydroperoxyde io bis 2o Kohlenstoffatome im Molekül oder die Alkyhiaphthene ¢ bis 16 Kohlenstoffatome in der Seitenkette haben. Die als Waschmittel geeigneten oberflächenaktiven Schwefelsäureesterwerdenvorzugsweise aus Alkylhydroperoxyden erhalten, die eine gerade Kohlenstoffkette mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen enthalten.
  • Die Reaktion des Schwefeldioxyds mit den Hydroperoxyden mit langen Kohlenstoffketten. kann bei beliebiger Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Schwefeldioxyds durchgeführt werden. Hierbei werden jedoch Reaktionstemperaturen zwischen -io und -5° bevorzugt. Obgleich die Verwendung von Temperaturen bis zu ioo° oder noch höher möglich ist, wird bei höheren Temperaturen ein beträchtlicher Rückgang der Ausbeute an Schwefelsäurealkylestern beobachtet. Temperaturen unter 5o bis 6o° und insbesondere von o bis. 3o° beim Arbeiten unter normalem oder unteratmosphärischem Druck werden infolgedessen bevorzugt.
  • Schwefeldioxyd kann gasförmig oder flüssig bei erhöhtem, normalem oder reduziertem Druck verwendet werden.
  • Das Schwefeldioxyd kann direkt mit dem Alkylhydroperoxyd mit langer Kohlenstoffkette oder in Gegenwart eines Lösungsmittels, insbesondere eines organischen, gegenüber Schwefeldioxyd inerten Lösungsmittels, beispielsweise eines gesättigten Kohlenwasserstoffs, Alkohols und Glykols, zur Reaktion gebracht werden. Wahlweise kann- das Hydroperoxyd in einem wäßrigen Medium dispergiert werden oder in einem wäßrigen alkalihaltigen Mittel fein verteilt werden.
  • Vorzugsweise wird das Reaktionsgemisch kontinuierlich gerührt. Alkylhydroperoxyde und Alkylnaphthenhydroperoxyde werden leicht dadurch hergestellt, daß die Kohlenwasserstoffe durch molekularen Sauerstoff in flüssiger Phase oxydiert oder nach anderen bekannten Methoden dargestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform -der Erfindung werden oberflächenaktive Mittel aus Paraffinen und Naphthenen dadurch erhalten, daß Paraffine und/oder Alkylnaphthene mit langer Kohlenstoffkette mit molekularem Sauerstoff oder molekularem Sauerstoff enthaltenden Gasgemischen behandelt werden, wobei Alkyl-- und/oder Alkylnaphthenhydroperoxyde gebildet werden und diese oder die Hydroperoxyde enthaltenden raffinierten Produkte mit 'Schwefeldioxyd unter Bildung von Alkyl- und/oder Alltylnaphthenschwefelsäureestern behandelt wenden und daß diese in Metall-, Ammoniumsalze oder Salze organischer oder anderer Basen übergeführt werden.
  • Vorzugsweise wird die Oxydation der Naplhthene und/oder Paraffine nur bis -zu ,einem geringen Oxydationsgrad durchgeführt, wobei der Anteil an oxydierten Produkten gering ist. Im allgemeinen beträgt der Anteil des Oxydierten Paräffins und -Naphthens weniger als 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 2o Gewichtsprozent.
  • Die Oxydation kann mittels Zugabe von Katalysatoren unterstützt werden. Eine geringe Menge eines organischen Peroxyds, beispielsweise tert. Butylhydroperoxyd, wird vorzugsweise dem Ausgangsprodukt zur Einleitung der Reaktion zugesetzt. Falls erwünscht, kann eine geringe Menge des Oxydationsproduktes dazu verwendet werden, um die Reaktion der folgenden Charge des zu oxydierenden Ausgangsstoffes einzuleiten. Wahlweise kann die Reaktion auch kontinuierlich durchgeführt werden.
  • Falls erwünscht, kann das oxydierte Produkt vor der Schwefeldioxydbehandlung an Hydroperoxyd angereichert werden. Zu dieser Konzentration wird das oxydierte Produkt einer Destillation, vorzugsweise bei verringertem Druck, zur Entfernung wenigstens eines Teiles des nicht reagierten Kohlenwasserstoffs unterworfen. Dieses Verfahren wird vorzugsweise nur bei verhältnismäßig flüchtigen Ausgangsstoffen, beispielsweise solchen mit weniger als 12 Kohlenstoffatomen im Molekül, angewandt, da bei weniger flüchtigen Ausgangsstoffen eine merkbare Zersetzung der Hydroperoxyde einsetzt, die auf die höheren erforderlichen Destillationstemperaturen zurückzuführen ist.
  • Zur Anreicherung des Hydroperoxydgehalts kann das oxydierte Produkt auch mit einem polaren Lösungsmittel, beispielsweise Methanol, Äthanol oder höheren Alkoholen, Glykolen oder Glykoläthern, extrahiert und ein Hydroperoxydkonzentrat aus dem Extrakt durch Abdestillieren des Lösungsmittels, vorzugsweise@bei vermindertem Druck, gewonnen werden. Wahlweise kann der Extrakt mit einem wäßrigen Medium verdünnt werden, um das Hydroperoxyd aus der Lösung zu entfernen.
  • Falls erwünscht, kann das Hydroperoxyd mit Schwefeldioxyd ohne vorherige Abtrennung des Lösungsmittels von dem Extrakt zur Reaktion gebracht werden.
  • Neben diesen physikalischen Methoden ist es möglich, die Peroxyde auf chemischem Wege zu konzentrieren. Falls das rohe oxydierte Produkt mit Alkali bis zur Neutralität gegenüber Phenolphthalein behandelt wird, werden Carbonsäuren und nur geringere Mengen an Peroxyden in die wäßrige Schicht gelangen. Bei Verwendung eines großen Überschusses an Alkali vor oder nach Entfernung der Carbonsäuren aus den oxydierten Produkten können die Hydroperoxyde extrahiert und als Konzentrat durch anschließende Ansäuerung des wäßrigen alkalihaltigen Extraktes gewonnen werden, wobei der Nutzeffekt des Verfahrens von der Beschaffenheit des vorhandenen Peroxyds abhängt. .
  • Nicht oxydierte, bei der Konzentration der Hydroperoxyde zurückgewonnene Kohlenwasserstoffekönnen im Kreislauf in die Oxydationsstufe eingeleitet werden.
  • Die Reaktion der Hydroperoxyde mit Schwefeldioxyd kann unter Verwendung des gesamten Oxydationsproduktes durchgeführt -werden. - Das Oxydationsprodukt kann vorzugsweise mit wäßrigem Alkali, beispielsweise Natronlauge oder Alkalicarbonaten, in genügender Menge und Stärke behandelt werden, um die darin enthaltenen organischen Säuren vor der Reaktion mit Schwefeldioxyd zu entfernen. Wahlweise können die organischen Säuren auch zurückgehalten werden, um einen Bestandteil des Endproduktes zu bilden.
  • Geeignete Ausgangsstoffe für die Oxydation sind raffinierte Kerosinfraktionen, hydrierte Öle aus der Fischer-Tropsch-Synthese und Erdölwachse. Olefine, die solche Stoffe enthalten, z. B. Crackprodukte von Erdwachsfraktionen, Schieferölfraktionen oder rohe Fraktionen der Kohlenwasserstoffsynthese, können zunächst zwecks Entfernung der Olefine behandelt werden, beispielsweise indem die Olefine mittels Schwefelsäure zu Alkylschwefelsäureestern umgesetzt werden und aus dem Rückstand gegebenenfalls schwefelhaltige Bestandteile entfernt werden und hierauf der schwefelfreie Rückstand gemäß vorliegender Erfindung einer Oxydation und Behandlung mit Schwefeldioxyd unterworfen wird.
  • Im allgemeinen ist die Gegenwart von Schwefelverbindungen und aromatischen Verbindungen in dem zu oxydierenden Ausgangsstoff unerwünscht. Falls diese in dem zu behandelnden Gemisch vorhanden sind, werden sie vorzugsweise durch Destillation, Säurebehandlung oder Extraktion mittels Lösungsmitteln vor der Oxydationsstufe entfernt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Schwefeldioxyd in ein Gemisch aus Hydroperoxyden, Ölen und Wasser unter Rühren eingeleitet. Falls keine weiteren Mengen Schwefeldioxyd reagieren, was durch das Nachlassen - der Wärmeentwicklung angezeigt wird, wird die Alkyl- und/oder Alkylnaphthenschwefelsäureester enthaltende wäßrige Phase abgetrennt. Die Ölphase wird hierauf mit Wasser gewaschen, und die gesamte wäßrige Phase und die Extrakte werden gekocht, um das Schwefeldioxyd zu entfernen. Hierauf wird das Produkt mit einer metallhaltigen Base, Ammoniak, einer organischen oder anderen Base unter Bildung von Alkylschwefelsäureestersalzen umgesetzt. Die Ölschicht wird nach dem Waschen mit Natronlauge oder einem anderen Alkalihydroxyd zwecks Entfernung der organischen Säure, falls diese nicht schon vorher entfernt worden ist, .vorzugsweise destilliert, um die höher siedenden Bestandteile abzutrennen. Die Ölschicht kann hierauf in die Oxydationsstufe im Kreislauf eingeleitet werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das rohe Oxydationsprodukt mit Schwefeldioxyd behandelt werden. Wenn keine weiteren Mengen an Schwefeldioxyd mehr absorbiert werden, wird der Überschuß an Schwefeldioxyd entfernt, beispielsweise indem man ein inertes Gas einbläst. Hierauf wird Wasser zugegeben und das gesamte Produkt mittels einer metallhaltigen Base oder Ammoniak neutralisiert. Die wäßrige Schicht wird abgetrennt und die Ölschicht mit Wasser gewaschen. Die vereinigte wäßrige Schicht und die Extrakte werden hierauf mit Leichtbenzin gewaschen, um das Öl und die anderen Verunreinigungen zu entfernen. Die hinterbleibende wäßrige Lösung kann zur Trockne nach bekannten Verfahren eingedampft werden. Bei dieser Arbeitsweise werden etwa vorhandene Salze von Carbonsäuren in das Produkt mit eingebracht.
  • Der.Ülrückstand kann in die Oxydationsstufe im Kreislauf eingeleitet werden. Falls ein rohes, aus einer Erdölfraktion stammendes oxydiertes Produkt mit Schwefeldioxyd ohne vorherige Anreicherung an Hydroperoxyden zur Reaktion gebracht wird, ist der nach Behandlung mit Schwefeldioxyd erhaltene Ölrückstand nicht immer geeignet, um ihn im Kreislauf in die Oxydationsstufe einzuleiten, falls er nicht einer Raffmation unterworfen wird. Vorzugsweise wird der Ölrückstand mit Schwefelsäure gewaschen oder zwecks Entfernung der höher siedenden Rückstände destilliert oder mittels eines Lösungsmittels, vorzugsweise eines polaren Lösungsmittels, extrahiert, wozu beispielsweise Methanol verwendet wird. Das raffinierte Material wird hierauf im Kreislauf in die Oxydationsstufe eingeleitet.
  • Falls das rohe oxydierte Produkt vor der Reaktion mit Schwefeldioxyd einer Behandlung zur Anreicherung der Hydroperoxyde unterworfen wird, wobei man beispielsweise destilliert oder mit Lösungsmitteln extrahiert, ist der Ölrückstand, der nach Entfernung der Hydroperoxyde erhalten wird, meist ohne weitere Behandlung geeignet, in die Oxydationsstufe im Kreislauf eingeleitet zu werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Gemisch oder eine Lösung, bestehend aus Alkylhydroperoxyden mit langer Kohlenstoffkette, Alkalihydroxyden und einem wäßrigen oder alkoholischen Medium mit Schwefeldioxyd behandelt, wobei ein Alkalisalz eines Alkylschwefelsäureesters erhalten wird.
  • Falls erwünscht, kann eine wäßrige Alkalihydroxydlösung der Alkalisalze der Hydroperoxyde durch Extraktion eines rohen oxydierten Produktes mit wäßriger Alkalihydroxydlösung, wie oben, beschrieben, gewonnen werden.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung- wird durch die beiliegende Zeichnung erläutert. Sie stellt ein Schema zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Alkylschwefelsäureestersalze in wäßriger Lösung dar.
  • Kohlenwasserstoff wird durch die Leitung ii in das Oxydationsgefäß i eingeführt, das auf der gewünschten Temperatur, beispielsweise i40°, gehalter. wird. Luft oder Sauerstoff wird in das Oxydationsgefäß durch die Leitung 12 eingeleitet und mittels eines geeigneten Filters 22 dispergiert. Das Reaktionsgefäß i wird vorzugsweise aus einem gegen organische Säuren beständigen Material, beispielsweise mit Glas oder Glas oder Emaille gefüttertem Werkstoff oder aus nicht rostendem Stahl, hergestellt. Dieser Umstand ist insofern wichtig, da viele Metallsalze organischer Säuren die Zersetzung der organischen Hydroperoxyde katalysieren. Abgase werden durch die Leitung 39 abgezogen, und flüchtige Produkte können aus diesen gegebenenfalls zurückgewonnen werden. Der oxydierte Kohlenwasserstoff wird kontinuierlich durch die Leitung 23 abgezogen, und die oxydierten Verbindungen werden aus ihm mit einem. geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Methanol, in einem Gegenstromextraktionsgefäß 2 ' exträhiert. Das raffinierte Produkt wird durch Leitung 25 in einen Destülationsapparat 3 eingeleitet, worin .das Lösungsmittel abdestilliert und im Kreislauf durch Leitung 26 in das Gegenstromextraktionsgefäß .geführt wird. Der Extrakt aus- 2 wird durch Leitung 28 in ein Destillationsgefäß 4 eingeleitet, wo das Lösungsmittel abdestilliert und im Kreislauf in das Gegenstromexträktionsgefäß 2 durch die Leitung 29 eingeleitet wird. Falls im Betrieb Lösungsmittel verlorengehen, werden diese durch frische Lösungsmittel mittels der Leitung 21 ersetzt. Das Hydroperoxydkonzentrat verläßt den Destillationsapparat 4 durch Leitung 3o. und wird mit Wasser, das durch Leitung 13 zugeführt wird; vermischt. Das Hydroperoxydkonzentrat-Wasser-Gemisch wird durch Leitung 31 hierauf in ein Reaktionsgefäß 5 eingeleitet, in dem die Tem--peratur auf der erforderlichen Höhe gehalten wird. Gleichzeitig wird durch Leitung 14 Schwefeldioxyd in -das Reaktionsgefäß 5 eingeleitet, wo es sich mit den . Hydroperoxyden in Gegenwart von Wasser vereinigt. Die erhaltene Emulsion wird durch Leitung 32 in ein Belüftungsgefäß 6 eingeleitet, in dem sie von überschüssigem Schwefeldioxyd durch einen inerten Gasstrom, beispielsweise Luft, befreit wird. Dieser Gasstrom wird dem Belüftungsgefäß durch die Leitung 15 zugeführt. Überschüssiges Schwefeldioxyd kann aus diesem Abgasstrom mittels der Leitung 17 zurückgewonnen werden und kann mittels der Leitung 14 gegebenenfalls im Kreislauf geführt werden -Die wäßrige Emulsion wird durch Leitung 33 ab-' gezogen und wird mittels wäßriger Alkalilösung, die durch die Leitung 16 zugeführt wird, neutralisiert. Die neutrale Emulsion wird hierauf mittels eines geeigneten Lösungsmittels, beispielsweise Äther oder Leichtbenzin, in einem Gegenstromextraktionsgefäß extrahiert, um das Produkt von nicht reagiertem Öl zu befreien.. Der Extrakt wird durch die Leitung 35 in einen Destillationsapparat 8 eingeleitet,- indem das Lösungsmittel zurückgewonnen wird, und durch Leitung 36 in das Gegenstromexträktionsgefäß 7 im Kreislauf eingeleitet. Das nicht reagierte 01 wird aus dem Destillatiionsgefäß 8 in den Destillationsapparat 9 eingeführt, in dem es destilliert wird. Die abdestillierten Kohlenwasserstoffe werden hierauf durch die Leitung 38 in die Oxydationsstufe im Kreislauf eingeführt, und ein Gemisch der sauerstoffhaltigen Verbindungen verläßt das Destillationsgefäß 9 durch Leitung 2o. Die wäßrige Phase aus dem Gegenstromextraktionsgefäß 7 wird durch Leitung 34 in einen Verdampfer =o eingeleitet, aus dem überschüssiger Dampf durch Leitung 18 entweicht -und eine konzentrierte Lösung des . Alkalisalzes des - Schwefelsäureesters durch die Leitung i9 abgezogen wird. Beispiele i. Eine aromatenfreie Kerosinfraktion mit einem Siedebereich von 22o bis _230° wurde mittels Luft bei 13o° oxydiert, wobei etwas tert. Butylhydroperoxyd. zwecks Einleitung der Oxydation zugefügt wurde: Die im -Oxydationsprodukt- enthaltenen Car-.bonsäuren-wurden mit solcher Menge 5°/piger wäßriger Sodalösung extrahiert, die 'der Säurezahl des Oxydationsproduktes entspricht. Hierauf wurden die oxydierten Produkte mittels. Wasser extrahiert, wobei schließlich ein 01 als Endprodukt erhalten -wurde, das 8 °/o Hydroperoxyd enthielt. Hierbei wird ein Molekulargewicht von Zoo angenommen. 268 Gewichtsteile dieses Materials wurden mit Schwefeldioxyd bei --5 bis o° behandelt, wobei die Reaktion in etwa io Minuten praktisch beendigt war. Das hinterbleibende Schwefeldioxyd wurde durch einen Stickstoffstrom verdrängt, ioo Teile Wasser wurden hierauf zugegeben, und das Gemisch wurde durch Zugabe von Natronlauge bis zur neutralen Reaktion gegenüber Lackmus neutralisiert. Die wäßrige Schicht wurde abgetrennt und die Olschicht mit 50 Teilen Wasser extrahiert. Der wäßrige Extrakt und die wäßrige Schicht wurden hierauf vereinigt und mit 35 Gewichtsteilen Petroläther extrahiert. Die orangefarbene wäßrige Lösung wurde verdampft und das feste Produkt im Vakuum bei 9o° 6 Stunden getrocknet, wobei man 16 g einer bräunlichen Paste erhielt, die das oberflächenaktive Natriumsalz des Alkylschwefelsäureesters enthielt.
  • 2. Dieses Beispiel zeigt die Verwendung eines rohen Oxydationsproduktes bei der Schwefeldioxydreaktion. Zoo Gewichtsteile eines von aromatischen Verbindungen freien Kerosins mit einem Siedebereich von 22o bis 23o° wurden auf 23o° erhitzt. o,5 Gewichtsteile tert. Butylhydroperoxyd wurden zwecks Einleitung der Oxydation zugegeben, und Luft wurde mit einer Geschwindigkeit 3001/Std./kgKerosin durchgeblasen, bis das Oxydationsprodukt 9,1 % Hydroperoxyd enthielt und eine Säurezahl von 7,7 mg KOH/g aufwies. Dieses rohe Oxydationsprodukt wurde mittels Schwefeldioxyd bei -5° zur Reaktion gebracht. Aus Zoo Gewichtsteilen des oxydierten Produktes wurden 20,5 Gewichtsteile trockenes Natriumsalz des entsprechenden Schwefelsäureesters erhalten, wobei wie im Beispiel i verfahren wurde. Die Destillation des hinterbliebenen Öls ergab 144 Gewichtsteile Destillat, das im Kreislauf in das Oxydationsgefäß eingeleitet wurde.
  • 3. Dieses Beispiel zeigt die Reaktion des Schwefeldioxyds mit dem Hydroperoxyd in wäßriger Emulsion der ölhaltigen Lösung.
  • Gleiche Volumina des oxydierten, wie in Beispiel i hergestellten Kerosins und Wasser wurden unter Rühren mit einem Strom von Schwefeldioxyd behandelt. Die anfänglich 2o° betragende Temperatur stieg auf 40° an. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Emulsion abgetrennt und die saubere, wäßrige Schicht z Minute gekocht, um das überschüssige Schwefeldioxyd zu verjagen. Die erhaltene saubere, farblose Lösung wurde mit Natronlauge neutralisiert und zur Trockne eingedampft. Ein praktisch weißes festes Produkt wurde erhalten. Dieses hatte einen schwachen, angenehmen Geruch und einen Gehalt von 39 Gewichtsprozent an aktivem Material.
  • - 4: Zoo g eines rohen, aus der Oxydation von Tetradekan mittels Luft stammenden Produktes wurden gekühlt und gerührt. Dieses Produkt enthielt 7 i Gewichtsprozent Tetradekanhydroperoxyd und hatte eine Säurezahl von z1,7 mg KOH/g. Gasförmiges Schwefeldioxyd wurde durch das Rohprodukt durchgeblasen, wobei die Temperatur durch Regulierung der Zufuhrgeschwindigkeit des Schwefeldioxyds und durch die Verwendung einer äußeren Kühlung zwischen 6 bis io° gehalten wurde. Nach Beendigung der Reaktion wurde überschüssiges Schwefeldioxyd durch Einblasen von Stickstoff während 15 «Minuten entfernt, und das Produkt wurde auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen. 5o ccm Wasser wurde zugegeben, worauf eine genügende Menge an io%igem wäßrigem Alkalihydroxyd zur Neutralisation der vorhandenen Säure zugegeben wurde. Die Schichten wurden abgetrennt und die obere Schicht dreimal mit 2o ccm Wasser gewaschen. Das Waschwasser und die wäßrigen Schichten wurden vereinigt und mit Petroläther gewaschen, wobei die Emulsion, die sich gebildet hatte, durch Methanol zerstört wurde. Die ausgewaschenen wäßrigen Schichten wurden eingedampft und , getrocknet, wobei io,5 g eines blaßgelben Produktes erhalten wurden. Der Petrolätlier wurde von dem mit der Ölschicht vereinigten Waschwasser ' abdestilliert, wobei 92 g 0l hinterblieb, das 0,4 °/o Peroxyd enthielt und eine Säurezahl von 2 hatte.
  • Der Gehalt an aktiven Stoffen des festen trockenen Produktes betrug 52 Gewichtsprozent, wobei der größte Teil (g5 °/o) dieses Produktes aus dem Natriumsalz des Tetradecylschwefelsäureesters bestand. Der Rest des festen Produktes bestand hauptsächlich aus den Natriumsalzen der Carbonsäure, die aus den vorliandenen Säuren in dem ursprünglichen Oxydationsprodukt stammten. Ferner bestand der Rückstand zu einem geringen Teil aus anorganischen Salzen.
  • 5. go Gewichtsteile eines rohen oxydierten Produktes, das durch Luftoxydation von Tetradekan erhalten wurde, wurde mit einer gleichen Gewichtsmenge Wasser vermischt, gekühlt und gerührt. Das oxydierte Produkt enthielt 7 Gewichtsprozent Tetradekanhydroperoxyd und hatte eine Säurezahl von 11,7 mg KOH/g. Gasförmiges Schwefeldioxyd wurde durch dieses Produkt geblasen, wobei die Temperatur durch äußere Kühlung und durch Regulierung der Zufuhrgeschwindigkeit an. Schwefeldioxyd zwischen 6 und io° gehalten wurde.
  • Nach Beendigung der Reaktion wurden die Kohlenwasserstoffe von der wäßrigen Phase abgetrennt. Die Kohlenwasserstoff enthaltende Phase wurde hierauf zweimal mit 5o Gewichtsteilen Wasser gewaschen und die Waschwässer mit der wäßrigen Phase vereinigt. Diese vereinigte wäßrige Phase wurde zur Entfernung des überschüssigen Schwefeldioxyds erhitzt und mit io°/oiger wäßriger Alkalilauge gerade alkalisch gemacht. Die erhaltene Lösung wurde mit Petroläther extrahiert, wobei die sich gebildete Emulsion mit absolutem Methanol zerstört wurde. Die Extraktc wurden mit dem ursprünglichen Kohlenwasserstoff vereinigt und mit einer geringen Menge an wäßriger 50joiger Natronlauge gewaschen, hierauf mit Wasser nachgewaschen, wobei das Waschwasser zu dem wäßrigen Produkt zugefügt wurde. Die vereinigte Lösung wurde gegenüber Lackmus mit verdünnter Salzsäure neutralisiert und zur Trockne eingedampft, wobei 12,4 Gewichtsteile eines hellgelben festen Produktes erhalten wurden. Dieses hatte einen -Gehalt von 33,6 Gewichtsprozent aktivem Material, wobei go °/u dieses Produktes sich als das Natriumsalz des Tetradecylschwefelsäureesters erwies. Der Rest des festen :Materials war hauptsächlich das Natriumsalz der Carbonsäuren, die aus dem in dem rohen oxydierten Produkt enthaltenden Säuren stammte. Ferner enthielt das erhaltene Produkt eine geringe Menge anc.i-ganischer Salze.
  • Petroläther wurde aus dem hinterbliebenen gewaschenen Kohlenwasserstoff abdestilliert, wobei 85 Gewichtsteile Kohlenwasserstoff mit einem HydroperoNydgehalt von 0,3 Gewichtsprozent erhalten wurde. Dieses Produkt hatte eine Säurezahl von 0,3 mg KOH/g.
  • 6. Zoo g eines Kerosinoxydationsproduktes mit einem Gehalt von 6,1 Gewichtsprozent an Hydroperoxyd und einer Säurezahl von 3,2 mg KOH/g wurden auf o" abgekühlt und 36,9 ccm einer wäßrigen Natronlauge (i,972 n) wurden unter Rühren zugegeben. Diese Menge an Alkali entsprach der Menge, die zur Neutralisation der freien Carbonsäuren in dem Oxydationsprodukt sowie zur Bildung der Natriumsalze der AIkylschwefelsäureester benötigt wurde. Schwefeldioxyd wurde gasförmig unterhalb des Flüssigkeitsspiegels eingeleitet, wobei das Reaktionsgemisch gerührt wurde und die Temperatur nach 5minutlichem Einleiten von S 0, schließlich auf 15° anstieg. Luft wurde hierauf durch das Reaktionsgemisch io Minuten durchgeleitet, um das überschüssige Schwefeldioxyd zu entfernen. Es wurde jedoch gefunden. daß das Reaktionsgemisch noch eine Säurereaktion zeigte, was eine weitere Zugabe von 22,5 ccm Natriumhydroxyd (1,972 n) erforderlich machte, um die Neutralisation gegenüber Plienolphthalein zu bewirken.
  • Die neutrale wäßrige Schicht wurde entfernt und diese zur Trockne eingedampft, wobei eine hellgelbe feste Substanz erhalten wurde, die 14,84 g betrug und :9,l Gewichtsprozent aktives Material als C1@H"S04Na enthielt. Die hinterbleibende, den Kohlenwasserstoff enthaltende Schicht wurde mit weiteren 30 ccm Wasser gewaschen. Diese wäßrige Schicht ergab nur o,16 g an fester Substanz beim Eindampfen zur Trockne. Hieraus ist ersichtlich, daß der größere Teil des aktiven Materials in der ursprünglichen wäßrigen Phase entfernt worden ist.
  • 7. Zoo g eines Kerosinoxydationsproduktes mit einem Gehalt von 5,5 Gewichtsprozent Hydroperoxyd und einer Säurezahl von 1,83 mg KOH/g wurden in einem Kolben auf 95° unter Rühren erhitzt und Schwefeldioxydgas unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche eingeleitet. Die Mischung wurde augenblicklich braun, wobei die Temperatur auf ii2° anstieg. Das Gas wurde hierauf diskontinuierlich zugegeben um einen weiteren Anstieg der Temperatur zu verhindern. fach Auftreten von überschüssigem Schwefeldioxyd wurde die Zugabe an Schwefeldioxyd beendet und mittels eingeleiteter Luft der Überschuß an Schwefeldioxyd entfernt. ioo ccm Wasser wurden hierauf zugegeben, wobei die Temperatur auf 8o° fiel, und die :Mischung wurde mit 2 n-Natronlauge gegen Plienolphthalein neutralisiert. Die Phasen wurden hierauf abgetrennt, wobei die den Kohlenwasserstoff enthaltende Phase dreimal mit je 5o ccm Wasser gewaschen wurde. Dieses Waschwasser wurde mit der Hauptmenge der wäßrigen Phase vereinigt, und das Ganze wurde hierauf dreimal mit 50 ccm Petroläther von 6o bis 8o° gewaschen. Die wäßrige. Schicht wurde hierauf zur Trockne eingedampft und ergab ein schwarzbraunes Pulver, das 5 g wog und 13 Gewichtsprozent aktives Material, berechnet als C12H2s S 04 Na, enthielt. Aus diesem Beispiel geht hervor, daß bei der bei etwa ioo° durchgeführten Reaktion oberflächenaktive Mittel noch erhalten werden. Die Beschaffenheit des Produktes ist jedoch in diesem Fall schlechter als die der bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise o bis 2o°, erhaltenen Produkte.
  • Die erhaltene, aus der Reaktion gewonnene Kohlenwasserstoff enthaltende Phase wurde einmal mit 50 Volumprozent absolutem Methanol gewaschen, und der ausgewaschene Kohlenwasserstoff wurde zur Wiederoxydation zu Hydroperoxyden als geeignet befunden.
  • B. Eine Kerosinfraktion mit einem Siedebereich von 2io bis 22o° wurde bei 14o° mittels Luft oxydiert, wobei 5oo g eines Oxydationsproduktes mit einem Gehalt von 5,5 % Hydroperoxyd erhalten wurden. Die Hydroperoxyde wurden mit einem Molekulargewicht von Zoo in die Rechnung eingesetzt. Die Extraktion mit einem gleichen Volumen an absolutem Methanol erbrachte 556 g einer 4,5%igen Lösung an Hydroperoxyden in Methanol. Die hinterbleibende Kohlenwasserstoff enthaltende Phase, die noch etwas Methanol enthielt, betrug 4,14 g und enthielt 1,2 Gewichtsprozent an Hydroperoxyden. Diese Phase wurde im Kreislauf in die Oxydationsstufe ohne weitere Reinigung eingeleitet.
  • 178 g des Hydroperoxyd enthaltenden Extraktes wurden mit gasförmigem Schwefeldioxyd. ohne Kühlung behandelt. Die- Temperatur stieg hierbei von 2o auf 40°. Überschüssiges Schwefeldioxyd wurde durch Einblasen-von Luft während einer halben Stunde entfernt. Die Methanollösung wurde mit wäßriger 2 n-Natronlauge gegen Phenolphthalein neutralisiert und die erhaltene Emulsion im Vakuum eingedampft, wobei das Lösungsmittel und Wasser als Destillate zurückgewonnen wurden. 5o ccm Wasser wurden dem Rückstand zugefügt, und 13,5 g 01 wurden hierauf abgetrennt. Das Eindampfen der wäßrigen Schicht ergab 5,8 g eines Produktes mit einem Gehalt von 42,2 Gewichtsprozent an aktiven Stoffen.
  • g. Eine Methanollösung mit einem Gehalt an Kerosinhydroperoxyden wurde, wie in Beispiel 8 beschrieben, hergestellt. Das Eindampfen des Lösungsmittels ergab ein Konzentrat mit einem Gehalt von 33,2 % Hydroperoxyden. 18,o5 g dieses Konzentrates wurden hierauf mit Schwefeldioxyd unter Rühren behandelt, wobei von außen auf io bis 2o° gekühlt wurde. Überschüssiges Schwefeldioxyd wurde mittels Luft während io Minuten ausgeblasen, wobei sich ein zähflüssiges, orangefarbenes Öl abschied. Das gesamte Reaktionsprodukt wurde mittels 2 n-Natronlauge neutralisiert, wobei sich das Produkt leicht in zwei Schichten trennte. Die obere ölige Schicht wog 12,3 g. Beim Eindampfen der wäßrigen Schicht wurden 5,o g eines Produktes mit 39,6 % an aktiven Stoffen erhalten. io. 17 g eines 33,2°/oigen Kerosinhydroperoxydkorizentrates, das wie in Beispiel 9 erhalten wurde, wurden in ioo ccm Wasser dispergiert. Schwefeldioxyd wurde in diese Dispersion unter heftigem Rühren bei 2o bis 30° eingeleitet. Das Produkt wurde mit wäßriger Alkalilösung neutralisiert, und nach Abtrennen von 12 g des überstehenden Öls erbrachte das Eindampfen der wäßrigen Schicht 6,5 g eines Produktes mit 35,6 Gewichtsprozent an aktiven Stoffen.
  • 11. 16,5 g des in Beispiel 9 beschriebenen Konzentrates wurden in ioo ccm Wasser, das 44 Millimol NaCH enthielt, dispergiert.. Die Behandlung mit Schwefeldioxyd ergab i2 g eines neutralen Öls und eine wäßrige Lösung mit 6,6 g eines festen Produktes, das 32,7 Gewichtsprozent an aktiven Stoffen enthielt.
  • i2. Eine wäßrige Lösung eines Alkylschwefelsäureesters wurde wie in Beispiel io aus 35 Mol Hydroperoxyden und SO, hergestellt. Die Ölschicht wurde vor der Neutralisation abgetrennt und enthielt den größten Teil der in dem ursprünglichen Hydroperoxydkonzentrat enthaltenen Carbonsäure. Sie enthielt keine merkliche Menge an Alkylschwefelsäureester. Die wäßrige Lösung des Alkylschwefelsäureesters wurde mit pulverförmigem Magnesiumcarbonat behandelt. Dieses wurde unter Rühren der Lösung zugegeben, bis das Produkt gegenüber Lackmus neutral war. Die Konzentration ergab 7,8 g eines hellgelben festen, Stoffes mit 3o Gewichtsprozent an aktivem Mittel.
  • 13. An Stelle des Magnesiumcarbonats wurde die wäßrige Lösung des Alkylschwefelsäureesters, die wie in Beispiel i2 hergestellt wurde, mit einem geringen Überschuß an wäßrigem Ammoniak behandelt. Das Eindampfen ergab 8,1 g eines rötlichbraunen Produktes mit 35 Gewichtsprozent an aktivem Material.
  • 14. Ein Alkylschwefelsäureester wurde aus 24,6 g eines 30,3o/oigen Kerosinhydroperoxydkonzentratshergestellt. Ohne die Ölschicht abzutrennen, wurde das gesamte Produkt mit einem geringen Überschuß an Pyridin behandelt. Die ölige Schicht. (15 g) wurde hierauf abgetrennt. Diese enthielt mehr als 30 % der in dem ursprünglichen Hydroperoxydkonzentrat enthaltenen Carbonsäuren, aber keine merkliche Menge an oberflächenaktiven Substanzen. Das Eindampfen der wäßrigen Schicht ergab 11,7 g eines zähflüssigen orangefarbenen Öls mit einem angenehmen Geruch. Dieses enthielt 37 % an oberflächenaktiven Mitteln.
  • 15. Eine wäßrige Lösung von Alkylschwefelsäureestern wurde wie in Beispiel 12 hergestellt, aber an Stelle von Magnesiumcarbonat wurde das Produkt gegen Lackmus mit einer annähernd 5o%igen wäßrigen Lösung von Triäthanolamin neutralisiert. Das Eindampfen ergab 14,3 g eines zähflüssigen orangefarbenen Öls mit 29 Gewichtsprozent oberflächenaktiven Mitteln.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Schwefelsäureestern oder deren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkylhydroperoxyde und bzw. oder alkylsubstituierte Naphthenhydroperoxyde mit io bis 2o, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen im Molekül bzw. diese enthaltende Kohlenwasserstoffgemische, wie sie durch Behandeln der entsprechenden langkettigen Paraffine und bzw. oder alkylsubstituierter Naphthene, z. B. aus zweckentsprechend raffinierten Erdölfraktionen, mit molekularem Sauerstoff oder diesen enthaltenden Gasgemischen und zweckmäßig in Gegenwart von Katalysatoren erhältlich sind, mit gasförmigem oder flüssigem Schwefeldioxyd, vorzugsweise bei - io bis 6o°, besonders o bis 3o°, und zweckmäßig in Gegenwart eines gegen Schwefeldioxyd inerten Lösungsmittels, wie einem gesättigten Kohlenwasserstoff, Alkohol oder Glykol, oder auch in Form einer wäßrigen Dispersion unter Rühren umsetzt, hierbei nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffanteile gewünschtenfalls abtrennt und in die Oxydationsstufe zurückführt und die anfallenden Schwefelsäureester anschließend in an sich üblicher Weise in ihre Salze mit anorganischen oder organischen Basen überführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man solche langkettigen Alkylhydroperoxyde und bzw. oder alkylsubstituierten Naphthenhydroperoxyde, die durch Oxydation der entsprechenden Paraffine und bzw. oder Alkylnaphthene mit molekularem Sauerstoff oder diesen enthaltenden Gasgemischen bis zu einem Umsatz von höchstens 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 2o Gewichtsprozent, gewonnen wurden und deren Hydroperoxydgehalt erforderlichenfalls durch Extraktion mit einem polaren Lösungsmittel und anschließende Destillation des Extrakts oder durch Behandeln des Oxydationsprodukts mit einem wäßrigen Alkali bis zum pn etwa 9 und Abtrennen der wäßrigen Schicht angereichert wurde, durch Einwirkung von Schwefeldioxyd in der im Anspruch i angegebenen Weise in die entsprechenden Schwefelsäureester bzw. deren Salze überführt.
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