JPH05507479A - α―スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩の薄色ペーストの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩の薄色ペーストの製造方法本 発明は、スルホン化粗生成物をスルホン化反応直後に、スルホン化度が少なくと も９０％に達するまで実買上理想的に混合された液相中で温度制御下の後反応に 処す、薄色α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩ペーストの製造方 法に関する。

α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩は、再生可能な天然原料から 製造する洗濯用およびクリーニング用配合物の為の界面活性剤として重要なもの となりつつある。α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩は、既知の 方法による脂肪酸低級アルキルエステルとＳＯ，ガスとの反応によって合成でき るα−スルホ脂肪酸アルキルエステルの中和によって、水溶液またはペーストの 状態で得られる。すなわち、α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩 製造に用いる基剤は天然起源の油脂であり、これを脂肪分解した後の遊離脂肪酸 を低級アルカノールとエステル化するか、または天然トリグリセリドと低級アル カノールとをエステル交換して脂肪酸低級アルキルエステルが得られる。どちら の反応においても、メタノールを低級アルカノールとして使用することが好まし い。脂肪酸低級アルキルエステルは、Ｃ６−２２脂肪酸残基を有する混合物であ り、鎖長分布は天然油脂の起源に依存している。多くの場合、このような合成に はこれら脂肪酸エステル混合物ではなく、むしろ特定の分画の状態のものを使用 する。　−脂肪酸エステル混合物のＳＯ，ガスによるスルホン化によって、酸性 のα−スルホ脂肪酸アルキルエステルが得られ、これを中和しｐＨ６〜８とする ことによってα−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩の水性ペースト になる。粗製のα−スルホ脂肪酸アルキルエステルおよびそのアルカリ金属塩は 、多少着色した製品であり、一般に、中和の前および／または後に典型的な漂白 剤を用いて処理する。

脂肪酸アルキルエステルのスルホン化は、通例ＳＯｓガスを用い、脂肪酸エステ ルのＳＯ３に対するモル比を１：１．２〜１：１．８にして３０〜１００℃の範 囲の温度で行う。脂肪酸アルキルエステルとＳＯｓとの反応は二段階で起こる。

第一段階は速く、８０３２モルが脂肪酸アルキルエステル１モルと反応し、α− スルホ脂肪酸と硫酸アルキルが混合した無水物を形成する。第二段階は遅く、混 合無水物がスルホン化剤として未反応脂肪酸アルキルエステルに作用する。第一 段階は、特に典型的に使用されるスルホン化反応器、例えば流下フィルム反応器 またはスルホン化カスケードにおいて行う。第二段階を既知の方法においてどの ようにして行うかを示した情報はごく僅かであり、一般に反応温度と、よくとも 反応時間に限られている。例えば、ドイツ特許公開第３１２３６８１号では、ス ルホン化生成物を３０〜１００℃においてエージングするとしている。ドイツ特 許公開第３３３４５１７号では、スルホン化生成物を８０〜１００℃において１ ０〜２０分間二一ジングするとしている。

研究の末、スルホン化反応の第二段階の反応管理が最終生成物のスルホン化度お よび品質に対して非常に重要であることを発見し、本発明に至った。生成物の品 質が、後反応の正確な温度制御と保持時間の分布制限に大きく依存することが判 った。保持時間が短いと、スルホン化したα−スルホ脂肪酸アルキルエステルア ルカリ金属塩ペーストの漂白性は良くなるが、スルホン化度が不十分になる。

保持時間が長いと、スルホン化度は高くなるが、生成物は強く着色し、中和後に 漂白しても必要な色香にできない。

従来の保持時間設定では、保持時間分布制限と正確な温度制御の二要件を同時− に満足させることはできない。標準的な反応器は加熱冷却循環のみによって運転 し、定常的に還流が混ざり合う為、保持時間スペクトルが広くなりすぎる。後続 の温度制御バイブコイルは、常に完全な乱流の状態下で、すなわちプラグフロー 状態下で操作しなければならず、それゆえにスルホン化反応器の生産量に関係な く調整することはできない。

従って、本発明が解決しようとする問題は、脂肪酸アルキルエステルとＳＯｓガ スとの反応およびアルカリ金属水酸化物水溶液を用いた中和による薄色α−スル ホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩の製造において、スルホン化粗生成物 を既知の方法で中和し漂白する前に、正確に温度制御されかつ同時に保持時間分 布を制限した後反応に処すことを可能にする方法を開発することである。

スルホン化反応器に後続する従来の構造の加熱冷却装置を備えた撹拌タンクのカ スケードが、脂肪酸アルキルエステルのスルホン化の反応第二段階に必要な温度 制御および保持時間作用に関する条件を申し分なく満足していることが判った。

カスケードを構成する連続配！の撹拌タンク数はいくつでもよいが、好ましくは ４基である。もしカスケードが４またはそれ以上の撹拌タンクから構成されてい るならば、その保持時間作用は乱流管と同等になる。スルホン化第二段階の平均 保持時間は、個々の撹拌タンクの液量により容易に調整することができる。理想 ”　的に混合された連続配置の撹拌タンク数基によって、等温の反応進行も他の 所望する熱履歴も実現することができる。

本発明は、 ａ）典型的なスルホン化反応器において脂肪酸アルキルエステルを少なくとも１ ０モル％過剰のＳＯｊを用いて反応させ、ｂ）スルホン化粗生成物を加熱冷却系 を有する撹拌タンクの少なくとも二段階のカスケードへ送り、スルホン化度が少 なくとも９０％に達するまで機械的に撹拌しながら温度制御下の後反応に処し、 Ｃ）このようにエージングしたスルホン化生成物を更に既知の方法で処理し、α −スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩ペーストにすることを特徴とす る、脂肪酸アルキルエステルとＳＯｓガスとの反応、その後の実質上理想的に混 合された液相中における後反応およびアルカリ金属水酸化物水溶液を用いた中和 による薄色α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩ペーストの製造方 法に関する。

脂肪酸エステルは、スルホン化剤Ｓｏ、ガスと３０−１００℃の範囲の温度にお いて反応させる。ＳＯ３は、空気または窒素で希釈した後、好ましくは１〜１０ 容量％のＳＯ３を含有するガス混合物の状態で、脂肪酸エステルと反応させる。

ＳＯ３の使用量は、脂肪酸エステルのＳＯ３に対するモル比が１：１．２〜１： １．８になるように調整することが好ましい。この反応は、脂肪アルコール、ア ルキルベンゼンまたはオレフィン等の有機化合物のスルホン化に適した典型的な 反応器、特に流下フィルム反応器または撹拌タンクの多段階カスケードにおいて 行うことができる。

温度制御下の後反応は、従来の構造の加熱冷却系を備えた撹拌タンクのカスケー ドにおいて行う。撹拌タンクカスケードは２〜６段階で構成され、４段階の装置 が好ましい。撹拌タンクカスケードの加熱冷却系は、バイブコイルまたは熱交換 式ジャケットで構成されているものが好ましい。

−粗スルホン化生成物を最初に撹拌タンクカスケード段階に処し、そこで１〜− 　６０分間、好ましくは２０〜４０分間、６０〜１００℃の温度で撹拌し、その 後、続いて少なくとも１つの後続段階へ送り、そこで再度１〜６０分間、好まし くは２０〜４０分間、８０〜９０℃の温度で、スルホン化度が９０％、好ましく は９４〜９８％に達するまで激しく撹拌する。

温度制御下の後反応において、スルホン化生成物は実質上理想的に混合された液 相で存在する。この為に必要なスルホン化生成物の機械的撹拌は、撹拌、生成物 の加圧導入またはタケイン様の邪魔板の取り付けによって得られる。

本発明による薄色α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩の製造では 、エージングしたスルホン化生成物を温度制御下の後反応に処した後で、既知の 方法で中和し漂白する。

エージングしたスルホン化生成物の中和には、アルカリ金属水酸化物水溶液、好 ましくは水酸化ナトリウム水溶液を用いる。

スルホン化粗生成物およびそのアルカリ金属塩は多少着色した物質である。その 為、これらは中和の前および／または後に既知の方法で漂白し、過酸化水素水お よび／または次亜塩素酸溶液を漂白剤として好ましく使用する。中和前の過酸化 水素水による漂白は、ドイツ特許第１１７９９３１号に記載されている。ドイツ 特許公告第１２３４７０９号によると、漂白第一段階において酸性のα−スルホ 脂肪酸アルキルエステルを、過酸化水素水溶液で処理する。部分的に漂白したス ルホン化生成物は、中和後に第二漂白段階において過酸化水素水溶液または次亜 塩素酸水溶液を用いて更に処理する。ドイツ特許公開第３３１９５９１号では、 部分的に中和したスルホン化化合物を、最初にｐＨ７〜１工で次亜塩素酸水溶液 によって漂白し、ついでｐＨ７以下で過酸化水素水溶液を加え色香を安定させて いる。

本発明の範囲において、脂肪酸アルキルエステルは飽和脂肪酸の低級アルキルエ ステル、特に１０〜１８の炭素原子を含む脂肪酸と１〜４の炭素原子を含む脂肪 族アルコールとのエステルであると理解される。原則的に、単一の脂肪酸アル− キルエステルを出発物質として使用してよい。しかし一般的に、天然起源の油脂 　′から、エステルの分解およびその後の低級アルカノールとのエステル化また は低　−級アルカノールとの既知の方法によるエステル交換によって得られる積 項のエステル混合物を、出発物質として使用する。対応する脂肪酸メチルエステ ル混合物が好ましい。このようにして得られた脂肪酸エステル混合物の１０以下 の炭素原子を含む脂肪酸のエステルの含有％が比較的高い場合、これら“初留脂 肪酸エステル”は一般に蒸留によって分離される。エステル基のα位に在るＣＨ ２基以外に、脂肪酸エステルは硫酸化またはスルホン化できる基を有していては いけない。

それゆえ、ヒドロキシ脂肪酸エステルまたはヒドロキシ脂肪酸エステルを含む混 合物は出発物質として適当ではない。有意量の不飽和脂肪酸エステルを含有する 脂肪酸エステル混合物、特にヨウ素価が５以上のエステルは、既知の方法を用い て水素添加によって硬化し二重結合を飽和した場合にのみ、出発物質として適す る。水素添加中の際にエステル混合物のヨウ素価を０．２およびそれ以下に減少 させることが好ましい。

使用した出発物質は、工業用バルミチン／ステアリン酸メチルエステル（脂肪酸 部分の鎖長別の重量％：０．２　Ｃ，□；１．２　Ｃ＋４：６１．４　Ｃ＋ｓ： ０．９Ｃ＋ｙ；３５．９　Ｃ＋ｓ：０．４　Ｃ２ｏ；平均分子量２８１．５；酸 価１．１；ヨウ素価０．１：ケン化価２０２．１）である。脂肪酸メチルエステ ルは、標準的な流下フィルム反応器内において８０℃にてＳＯ８／空気混合物（ ＳＯ３５容量％）をモル比１：１．２５で用いて連続スルホン化した。得られた 反応混合物の個々のバッチを、４基の撹拌タンクの保持時間カスケードで８０お よび９０℃にて保持時間を１０，３０および６０分間として後反応に処した。

後反応の後で、エージングしたバッチを水酸化ナトリウム水溶液で中和した。

１００％実質としてＶＡＳに対して１．５重量％の過酸化水素水を中和塩基と共 に反応混合物中に導入した。中和後、全バッチを８０℃において２０時間撹拌し た。

′　次いで、ｐＨ７，５にて５重量％の洗剤活性物質を含む溶液におけるクレッ ト色−番を、５ｃａ＋のキュベツト内にて青色フィルター（４２０ｔｕ＋＋）を 用いて測定した。

後反応の温度および保持時間並びに達したスルホン化度および関連するクレット 色香を以下の表に各実施例毎に示した。

後反応温度および保持時間に依存するスルホン化度およびクレット色香実施例　 温度　保持時間　スルホン化度　クレット色香（℃）　（分）　（％） ３　、　８０　６０　９７　２５０ ！腕！ 脂肪酸アルキルエステルとＳ○、ガスとの反応、その後の液相における後反応お よびアルカリ金属水酸化物水溶液を用いた中和にょるα−スルホ脂肪酸アルキル エステルアルカリ金属塩の薄色ペーストの製造において、スルポン化粗生成物を 加熱冷却系を、備えた撹拌タンクの少なくとも２段階のカスケードに送り、スル ホン化度が少なくとも９０％に達するまで機械的撹拌を与えながら温度制御下の 後反応に処し、その後エージングしたスルホン化生成物を更に既知の方法で処理 しα−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩ペーストにする。

国際ＰＡ？報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）典型的なスルホン化反応器において脂肪酸アルキルエステルを少なくと も１０モル％過剰のＳＯ３と反応させ、ｂ）スルホン化粗生成物を加熱冷却系を 備えた撹拌タンクの少なくとも２段階のカスケードに送り、その中でスルホン化 度が少なくとも９０％に達するまで機械的に撹拌し４から温度制御下の後反応に 処し、ｃ）このようにエージングしたスルホン化生成物を更に既知の方法で処理 し、α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩ペーストにすることを特 徴とする、脂肪酸アルキルエステルとＳＯ３ガスとの反応、その後の実質上理想 的に撹拌された液相中における後反応およびアルカリ金属水溶液を用いた中和に よる薄色α−スルホ脂肪酸アルキルエステルアルカリ金属塩ペーストの製造方法 。 ２．ＳＯ３ガスを、１〜１０容量％のＳＯ３を含有するＳＯ３／空気混合物また はＳＯ３／窒素混合物の状態で使用することを特徴とする請求項１に記載の方法 。 ３．ＳＯ３との反応を、脂肪酸アルキルエステルのＳＯ３に対するモル比を１： １．２〜１：１．８にして行うことを特徴とする請求項１または２に記載の方法 。 ４．ＳＯ３との反応を、流下フィルム反応器または多段階スルホン化カスケード において行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。 ５．撹拌タンクのカスケードが３〜６段階、好ましくは４段階から成ることを特 徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６．撹拌タンクのカスケードの加熱冷却系がパイプコイルまたは熱交換式ジャケ ットから構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法 。 ７．カスケードの全ての撹拌タンクにおいて、発熱反応する反応混合物を６０〜 １００℃の範囲、好ましくは８０〜９０℃の範囲の温度に保持することを特徴と する請求項１〜６のいずれかに記載の方法。 ８．撹拌タンクのカスケードにおけるスルホン化粗生成物の機械的撹拌を、撹拌 、混合物を加圧導入することによって、またはシケイン様の邪魔板を取り付ける ことによって得ること特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。 ９．スルホン化粗生成物をスルホン化度が９４〜９８％に達するまで撹拌タンク のカスケード中に留めることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法 。 １０．スルホン化粗生成物を撹拌タンクのカスケード中に１０〜６０分間、好ま しくは２０〜４０分間留めることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の 方法。 １１．温度制御した後反応の後に、エージングしたスルホン化生成物を中和し漂 白することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。 １２．エージングしたスルホン化生成物をアルカリ金属水酸化物溶液、好ましく は水酸化ナトリウム水溶液で中和することを特徴とする請求項１〜１１のいずれ かに記載の方法。 １３．中和の前および／または後に、スルホン化生成物を過酸化水素水および／ または次亜塩素酸で漂白することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載 の方法。 １４．脂肪酸メチルエステルを出発物質として使用することを特徴とする請求項 １〜１３のいずれかに記載の方法。 １５．天然脂肪および／または油とメタノールとのエステル交換によって得られ る脂肪酸メチルエステル混合物を出発物質として使用することを特徴とする請求 項１〜１４のいずれかに記載の方法。