KR101024331B1 - 알파-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법 - Google Patents

알파-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 지방산 에스테르를 삼산화유황으로 술폰화하여 하여 술폰산을 얻는 단계와; (2) 과산화수소수를 표백제로 사용하여 단계 (1)에서 얻은 술폰산을 표백하는 단계와; (3) 알코올을 에스테르제로 사용하여 단계 (2)의 생성물을 2차 에스테르화 하는 단계와; (4) 염기용액으로 단계 (3)의 생성물을 중화시키는 단계와; (5) 단계 (4)의 생성물을 건조하여 분말상태의 제품을 얻는 단계를 포함하는α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법을 제공한다.

Description

알파-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법{A PROCESS FOR PREPARING α-SULPHO-FATTY ACID ESTER SALT SURFACTANT}
본 발명은 계면활성제 분야에 속하며 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법에 관한 것이다.
α-술폰 지방산 에스테르염은 우질의 계면활성제로서 강한 내경수성을 갖고 있으며 생물 분해성이 우수한 등 특점이 있으므로 일용화공과 선광등 항업에 이용할 수 있다.
지방산 에스테르의 술폰화는 통상적으로 박막하강형 술폰화유닛을 이용하며 지방산 에스테르와 삼산화유황을 작용시켜 술폰산을 제조한다. 이런 방법으로 제조한 술폰산은 일반적으로 색상이 비교적 짙어서 최종제품의 외관에 직접적인 영향을 끼치므로 인하여 대중들이 접수하지 않는다. 때문에 통상적인 정황하에서는 반드시 표백처리를 경과하여 제품의 색상을 될수록 옅게 하여야 한다. 중화 이후의 술폰산 제품은 일반적으로 활성재료의 함량이 30% ~ 50%인 패이스트 상태의 물질인데 패이스트 상태의 물질은 대량 운수에 적합하지 않으며 또한 분말 상태의 세척 제품의 생산에도 적합하지 않다. 때문에 이를 과립 상태 또는 분말 상태로 건조하여 직접 분말 상태의 제품의 재배합에 사용하는것이 이상적이다. 술폰화 반응의 특 수성으로 인하여 불가피적으로 사람들이 희망하지 않는 이나트륨(칼륨)염이 생성되는데 최대한으로 이나트륨(칼륨)염의 함량을 낮추기 위해서는 2차 에스테르화가 필수적인 것으로 된다. 이와같이, 이상적인 α-술폰 지방산 에스테르염 제품을 생산하는데 있어서 상기와 같은 문제점에 봉착하게 된다.
이미 공개된 지방산 에스테르 술폰화 방법에서는 적지 않은 노력을 기울였지만 프리오일(free oil) 함량과 색상 이 두가지 모순에 대한 해결정황이 이상적이 못되고 종종 두가지를 함께 고려할 수 없는 정황이 였다. 프리오일 함량을 낮추고저 할 경우 제품의 색상이 짙어지고, 제품의 색상을 보증하고저 할 경우 프리오일의 함량이 높아지게 된다. 표백 공정에 있어서 중국특허 CN94115317.7, CN00133161.2에서와 같이, 다수 정황에서는 표백과 2차 에스테르화의 한단계식 방법을 이용하여 알코올 시스템에 대하여90℃이상의 고온 조건하에서 관산화수소 (과산화수소수)를 이용하여 표백을 진행한다. 이런 방법은 알코올 비등점보다 퍽 높은 온도에서 진행되며 더우기 과산화수소가 이 온도에서 신속히 분해되므로 순환시스템은 불기피적으로 고압하에서 진행되어야 한다. 그리고 반응과정에 따라서 에테르를 산생하는 것과 같은 일련의 부반응도 발생한다. 에테르 류는 쉽게 연소하고 폭발할 위험성이 크며 처리가 타당하지 못할 경우 안전사고를 일으키기 아주 쉽다. 대량의 알코올이 존재 하므로 제품의 표백속도와 표백효과에 영향을 끼친다. 불수강 설비내에서 간헐법을 이용하여 과산화수소로 술폰산을 표백시키는 사람들도 있지만, 제품의 고점도성과 표백반응의 고방열성으로 인하여 표백반응을 제어하기 어려우므로 직접적으로 표백효과와 제품질량의 안정성에 영향을 준다.
α-술폰 지방산 에스테르염은 온도에 대하여 고민감성과 고점도성을 지니고 있으므로 그 색상과 이나트륨(칼륨)염 함량을 보증하는 전제하에서 이를 고체상태로 건조하는데 어려운 점이 존재한다.
따라서 본 발명의 목적은 안전성이 높고 제품 색상이 이쁘고 반응과정을 쉽게 제어할 수 있는 새로운 α-술폰 지방산 에스테르염 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 (1) 지방산 에스테르를 삼산화유황으로 술폰화하여 하여 술폰산을 얻는 단계와; (2) 과산화수소수를 표백제로 사용하여 단계 (1)에서 얻은 술폰산을 표백하는 단계와; (3) 알코올을 에스테르제로 사용하여 단계 (2)의 생성물을 2차 에스테르화 하는 단계와; (4) 염기용액으로 단계 (3)의 생성물을 중화시키는 단계와; (5) 단계 (4)의 생성물을 건조하여 분말상태의 제품을 얻는 단계를 포함하는α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법을 제공한다.
상기 방법은 다음과 같은 한가지 또는 여러가지 수단에 의하여 완성된다.
수단1 저온의 조건하에서 연속적인 표백을 실현하는 단계.
수단2 일정한 량의 알코올을 넣어서 2차 에스테르화를 진행하는 단계.
수단3 알코올 염기용액(나트륨(칼륨)알코올레이트 또는 나트륨(칼륨) 염기의 알코올용액), 액체 염기를 사용하여 중화를 진행하는 단계
수단4 회전 박막증발기에서 건도를 실현하는 단계.
바람직하게는, 단계 (1)의 지방산 에스테르와 삼산화유황의 몰비가 1:1.15 ~ 1.35(1:1.25가 바람직함)이고 75℃ ~ 85℃(80℃가 바람직함)조건하에서 술폰화를 진행하고 생성된 술폰산에 대해 두단계의 노화를 진행하는데 첫번째 단계의 노화는 80℃ ~ 90℃의 조건하에서 40 ~ 60분동안 유지하고 두번째 단계의 노화는70℃ ~ 80℃의 조건하에서 30 ~ 60분동안 유지한다.
제조한 술폰산을 직접 농도가 25% ~ 50%(35%가 바람직함)인 과산화수소수로 표백하되 과산화수소수 사용량이 술폰산 중량의3% ~ 20%인데 바람직하게는 5% ~ 10%이고 더욱 바람직하게는 5% ~ 8%이다.
바람직하게는, 단계 (2)에서 분무방식으로 재료를 넣는다.
더 바람직하게는, 단계 (2)에서 로터 wiped film 전단혼합기를 이용하여 균일하게 혼합한다.
더 바람직하게는, 단계 (2)에서 냉풍 또는 상온의 바람을 이용하여 표백과정에서 산생되는 열량을 제거한다.
더 바람직하게는, 표백과정에서 분무혼합을 진행하고 로터 wiped film 전단혼합기로 균일하게 혼합하고 강풍으로 온도를 낮추는 연속적인 표백방법을 이용하되 50℃ ~ 70℃조건하에서 진행하며 더 바람직하게는 75℃ ~ 90℃에서 진행하는것이다.
술폰산을 표백하면 2차 에스테르화를 진행할 수 있다(단계3). 알코올을 에스테르화제로 사용하며 알코올은 C1 ~ C3인 알코올일 수 있으며 바람직하게는 메탄올을 사용한다. 넣는 알코올의 량은 술폰산(표백후 총량)의 75% ~ 200%이며 바람직하게는 75% ~ 150%이고 더 바람직하게는 100%이며 2차 에스테르화가 환류온도에서 진행되며 환류시간은 1 ~ 6시간이다.
단계 (4)에서 술폰산을 수산화나트륨(칼륨) 수용액, 수산화나트륨(칼륨) 알코올 또는 나트륨(칼륨)알코올레이트로 중화할 수 있으며 중화장치와 조작은 표백단계와 동일하다. 바람직하게는, 단계 (4)에서의 염기 욤액이 수산화나트륨수 또는 수산화나트륨 알코올용액이다. 염기 농도는5% ~ 50%이며 바람직하게는 10% ~ 30%이며 중화온도는 40℃ ~ 80℃며 바람직하게는 50℃ ~ 60℃다.
바람직하게는, 단계 (4)에서 분무방식으로 재료를 넣는다.
바람직하게는, 단계 (4)에서 로터 wiped film 전단혼합기를 이용하여 균일하게 혼합한다.
바람직하게는, 단계 (4)에서 냉풍 또는 상온의 바람을 이용하여 표백과정에서 산생되는 열량을 제거한다.
중화후 얻은 패이스트 상태의 제품에 대하여 회전 박막증발기를 사용하여 진공조건하에서 건조를 진행하며 건조 조건으로서의 진공압력이 50 ~ 200mmHg이고 온도가 50℃ ~ 90℃다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 공정은 ① 술폰화, ② 표백, ③ 2차 에스테르화, ④ 중화 및 ⑤ 건조 등 5개 부분으로 구성된다.
술폰화단계는 박막하강형 술폰화유닛(11), 기체와 액체분리기(12) 및 노화반응기(13), (14)로 구성된다. 공기와 삼산화유황 혼합기체와 지방산 에스테르는 각각 파이프(15)와 (16)을 경과하여 술폰화유닛(11)으로 들어간다. 반응혼합물은 술폰화 반응기에서 흘러나와 파이프(17)을 경과하여 기체와 액체분리기(12)로 들어가며 폐기가스는 (10)을 경과하여 배출되며 재차 흡수처리를 진행한다. 액체 술폰산은 재차 파이프(18)을 경과하여 노화기(13)에 들어가며 일정한 시간이 지난후 재차 파이프(19)를 경과하여 노화기(14)로 흘러든다.
표백부분은 송풍기(20), 냉동기(21), (25), 1급 혼합탱크(22), 2급 혼합탱크(23) 및 기체재료분리기(24)로 구성된다. 노화기(14)중의 술폰산은 파이프(25)를 경과하여 열교환기(30)로 흘러들어 온도를 낮춘다. 송풍기(20)를 경과한 공기는 파이프 (31)을 통과하여 냉동기로 흘러들어 온도를 낮추고 각기 파이프 (32), (35)를 경과하여 분무노즐(28)과 다급 로터 wiped film 전단혼합기(33)로 들어간다. 파이프(27)로 부터 흘러든 과산화수소, 파이프(26)로 부터 흘러든 술폰산과 파이프(32)를 경과하여 공급된 바람은 함께 1급 혼합탱크의 분무노즐에 들어가 분무혼합을 진행한다. 혼합후, 다급 오리피스 플레이트(29)과 하단 파이프(38)를 경과하면서(냉각 매체가 파이프 (36), (39)를 경과하여 순환됨) 계속하여 온도를 낮춘 다음 파이프(34)를 경과하여 2급 혼합탱크(23)로 이동되어 로터 wiped film 전단혼합기(33)로 충분히 균일하게 혼합되어 파이프(37)를 경과하여 기체재료분리기(24)로 들어가고 공기는 (40)을 경과하여 배출되어 패이스트 상태의 제품을 얻는다.
2차 에스테르화부분은 혼합기(41), 반응기(42), (43), (44), 응축기(45), (46), (47)로 구성된다. 표백을 거친 술폰산은 파이프(48)를 경과하여 파이프(49)로 부터 흘러든 메탄올과 함께 혼합기(41)로 수송되어 온도가 높아진후 파이프(50), (51), (52)를 경과하여 순차적으로 반응기(42), (43), (44)에 흘러들어 2차 에스테르화가 진행되며 증발된 메탄올은 응축기(45), (46), (47)를 경과하여 환류된다. 2차 에스테르화는 연속적으로 진행되며 반응기 상부로 부터 연속적으로 재료가 공급되어 밑부분으로 부터 연속적으로 배출되여 나중에 파이프(53)을 경과하여 응축기(56)에 흘러든다.
중화부분은 송풍기(60), 냉동기(61), (78), 1급 혼합탱크(62), 2급 혼합탱크(63), 기체재료분리기(64)로 구성된다. 2차 에스테르화를 거친 술폰산은 열교환기(56)에서 온도를 낮춘다. 송풍기(60)를 경과한 공기는 파이프(65)을 통과하여 냉동기에 흘러들어 온도를 낮추고 파이프(76)을 통하여 파이프(67)로부터 흘러든 염기액 및 파이프(57)로부터 흘러든 술폰산과 함께 1급 혼합탱크의 분무노즐(70)에 흘러들어 분무 혼합을 진행한다. 혼합후, 다급 오리피스 플레이트(68)과 하단 파이프 (69) (냉각 매체가 파이프 (66), (71)를 경과하여 순환됨)를 경과하면서 계속하여 온도를 낮춘 다음 파이프(72)를 경과하여 2급 혼합탱크(63)로 이동되어 우선 다급 로터 wiped film 전단혼합기(73)를 이용하여 충분히 균일하게 혼합된 다음 파이프 (77)로 부터 공급된 랭풍에 의하여 재료 온도를 낮춘다. 나중에 재료는 파이프(74)를 경과하여 기체재료분리기(64)로 들어가고 공기는 (75)을 경과하여 배출되어 패이스트 상태의 제품을 얻는다.
본 발명은 회전 박막증발기를 이용하여 건조를 진행한다. 이 부분은 회전 박막증발기(81), 수송펌프(82), 저장탱크(83), 나선출료장치(84), 진공펌프(85)와 응축기(88)로 구성된다. 중화된 패이스트 상태의 재료는 파이프(86)을 경과하여 저장탱크(83)로 수송되며 다시 파이프(87)를 경과하여 건조기로 흘러든다. 건조된 제품은 나선출료장치(84)로 부터 배출된다.
본 발명 방법의 첫번째 단계에서는 다음과 같은 화학식을 갖고 있는 지방산을 술폰화 한다.
RCH2COOR1
그 중에서 R는 C4 ~ C20 (C12 ~ C18알킬기가 바람직하다)이고, R1은 C1 ~ C3 ( C1 ~ C2알킬기가 바람직하다)이다.
우선 지방산 에스테르에 삼산화유황을 넣어서 중간체(Ⅱ)를 형성한다. 상기 중간체는 일종의 혼합산무수물 또는 가성물일 가능성이 있으나 절대로 술폰산염은 아니다.
Figure 112008081860117-pct00001
중간체(Ⅱ)의 형성은 카르보닐기에 대하여 α위인 탄소원자를 활성화 하는데 이는 유리된 SO3가 반응을 일으켜 다음과 같은 또 다른 중간체 (Ⅲ)를 산생 한다. 이 중간체는 술폰산염이면서도SO3가성물 또는 혼합산수물이기도 하다.
Figure 112008081860117-pct00002
중간체(Ⅲ)는 천천히 SO3을 방출하여 α-술폰 메틸 에스테르(4)와 유리된SO3을 형성한다. 방출된 SO3는 최종 단계에서 지방산 메틸 에스테르(Ⅰ)또는 중간체(Ⅱ)와의 반응에 사용할 수 있다.
Figure 112008081860117-pct00003
대부분의(Ⅰ)을 (Ⅳ)로 전화시키기 위하여 반드시 과량의 SO3를 넣어서 대량의 중간체 (Ⅲ)를 산생하여야 한다. 상기 중간체는 천천히 필요한 유리SO3를 산생하여 술폰화 반응이 완전하게 진행되도록 한다. 따라서 술폰화 반응에서 원료 투입 몰비는 약 1: 1.15부터 1:1.35까지로 하는것이 적합하다.
술폰화 반응 과정중에 기타 일부 부반응이 동반하여 일어난다. 예를 들면 불포화겐을 함유한 올레핀과 삼산화유황이 술톤, 2술폰생성물 및 기타 일부 유색물질을 형성한다.
술폰산의 노화가 일정한 시간이 지난후에도 상당한 수량의 중간체(Ⅲ)가 존재한다. 염기성 재료로 중화 또는 과산화수소수로 표백을 진행하면 에스테르기의 가수분해를 조성한다.
과산화수소수가 존재할 경우
Figure 112008081860117-pct00004
수산화나트륨이 존재할 경우
Figure 112008081860117-pct00005
생성물(Ⅳ)은 α-술폰 지방산 에스테르염 제품인데 그중에 일정한 량의 이나트륨(칼륨)염(V)이 함유되어 있다. 상기 물질의 발생을 감소하기 위하여 2차 에스테르화를 진행하는것은 불가피적인 것이며 알코올의 작용으로 재차 에스테르화 반응을 발생한다.
Figure 112010071040007-pct00021

(V) (IV)
중화반응 시스템에서 극부의 염기성 재료의 농도가 지나치게 높거나 또는 PH치가 9보다 클 경우 가수분해 속도가 훨씬 더 빠르다. 따라서 중화시 술폰산과 염기액의 혼합속도를 신속하고도 균일하게 하여 가수분해의 극부의 PH치가 너무 크거나 온도가 너무 높아지는 정황이 발생하는것을 피면하여야 한다.
삭제
술폰화
도 1를 참조하면, 본 발명의 일종 방법에서의 술폰화 단계는 박막하강형 술폰화유닛(11), 기체와 액체 분리기(12) 및 노화반응기 (13), (14)로 구성된다.
공기와 삼산화유황의 혼합기체와 지방산 에스테르는 각각 파이프(15), (16)을 경과하여 술폰화유닛(11)으로 흘러든다. 그 다음 반응 혼합물은 술폰화 반응기를 흘러나와 파이프(17)을 경과하여 기체와 액체 분리기(12)로 흘러든다. 액체 술폰산은 다시 파이프 (18)을 경과하여 노화기(13)에 흘러들며 일정한 시간이 경과한 후 다시 파이프(19)를 경과하여 노화기(14)로 흘러든다.
술폰화 단계는 α-술폰 지방산 에스테르염을 제조하는 관건이다. 주요한 지표는 프리오일, 부산물과 색상이다. 3자는 서로 련관되며 술폰화 정도가 낮으면 제품의 색상이 이쁘고 부산물도 적으나 프리오일이 많은 축이다. 술폰화 정도가 높으면 프리오일이 적으나 부산물이 많으며 색상도 짙다. 종합적으로 고려하면 프리오일의 지표를 주로 하고 기타 두가지 지표를 보조적인적으로 하여 적당하게 함께 고려하여야 한다. 술폰화 조건중에서 원료투입비율(에스테르: 삼산화유황과 공기: 삼산화유황), 술폰화 온도, 노화시간과 온도가 주요한 조건으로 된다.
본 발명에서 바람직한 술폰화 조건은 지방산 에스테르와 삼산화유황의 몰비를 1:1.15 ~ 1:1.35, 술폰화 온도가 75℃ ~ 85℃(80℃가 바람직하다)이며 첫단계 노화를80℃ ~ 90℃조건하에서 40 ~ 60분간 진행하고 두번째 단계 노화를 70℃ ~ 80℃ 조건하에서 30 ~ 60분간 진행하는것이다.
표백
본 발명 방법의 표백 단계는 도 1에서 제시한 반응 시스템을 사용할 수 있다. 상기 시스템은 연속식 저온화 표백 시스템으로서 비교적 짧은 시간내에 표백 단계를 끝마친다. 표백효과는 주요하게 온도, 표백제 사용량, 작용시간 등 인소의 영향을 받는데 그중에서도 온도가 제일 중요하다. 상기 표백반응은 방열반응인데 반응속도가 신속하고 방열량이 많아서 제어하기가 어렵다. 초기온도를 제어하는것이 아주 관건적인 것이며 온도가 낮으면 반응이 천천히 진행되며 표백효과도 좋지 않다. 온도가 지나치게 높으면 반응이 빨리 시작되지만 짧은 시간내에 대량의 열량을 전이시키기 어려우므로 역시 표백효과에 영향을 끼친다. 따라서 온도 제어는 제때에 반응열을 제거하는것이 표백반응 효과를 결정하는 관건이다.
이론상에서 차염소산나트륨, 관산화수소, 오존등 여러가지 산화제를 표백제로 사용할수 있다. 차염소산나트륨 용액은 유효함량이 낮아 물이 점하는 백분비가 크다. 물이 많을수록 반응열량이 더 많으며 반응에도 불리하다. 오존은 산화력이 강하고 성분이 단일하지만 제조되는 량이 비교적 적어서 생산수요를 만족시키기 어렵다. 따라서 과산화수소를 표백제로 사용하는것이 비교적 이상적이다. 과산화수소는 산화력이 강할뿐만 아니라 분해된 후 물만 산생하며 원료 코스트도 비교적 염가이다. 따라서 본 발명에서는 과산화수소를 표백제로 사용하는것이 바람직하다.
시험정황으로 놓고 볼 때, 어떤 표백방식을 이용하는가 하는것이 보다 중요하다. 술폰산은 물을 만나면 반고체상태로 변하고 비교적 높은 온도에서 점도가 아주 크므로 대량의 알코올이 존재하는 정황일지라도 원료 전달이 아주 어렵다. 본 발명에 따른 장치는 저온에서 순식간 연속적인 조건하에서 표백을 진행한다. 반응 방열량이 큰 특점에 빚추어 우리는 강풍으로 온도를 낮추는 방법을 이용하는데 저온 매체로 혼합기 캐비티의 온도를 강력하게 낮춘다.
도 1를 참조하면, 표백부분은 송풍기(20), 냉동기(21),(25), 1급 혼합탱크(22), 2급 혼합탱크(23), 기체분리실(24)로 구성된다.
노화기14중의 술폰산은 파이프(25)를 경과하여 열교환기 (30)에서 온도를 낯춘다. 송풍기 (20)을 통과한 공기는 파이프(31)을 경과하여 냉동기에서 온도를 낮추고 각각 파이프(32), (35)를 경과하여 분무노즐(28)과 다급 로터 wiped film 전단혼합기(33)에 흘러든다. 파이프 (27)로 부터 흘러든 관산화수소, 파이프(26)로 부터 흘러든 술폰산과 파이프 (32)로 부터 들어온 공기는 함께 1급 혼합탱크의 분무노즐에 흘러들어 분무 혼합을 진행하고 혼합후 다급 오리피스 플레이트(29) 및 하단 파이프 (38)을 경과하면서 계속하여 온도를 낮춘다. 그다음 파이프(34)를 경과하여 2급 혼합탱크(23) 에 전이되어 다급 로터 wiped film 전단혼합기(33)를 이용하여 충분히 균일하게 혼합되여 파이프(37)를 경과하여 기체재료분리실(24)에 흘러들어 패이스트 상태의 제품을 얻는다. 그 표백단계에서의 온도는 50℃ ~ 150℃며 바람직한 온도는 75℃ ~ 90℃다.
도 6 ~ 10을 참조하면, 공업상에서 사용하는 과산화수소수는 25%, 35%, 50%, 70% 등 여러가지 규격이 있는데 시험을 통하여 그 효과를 보아낼 수 있다. 과산화수소수 함량이 낮으면 표백효과가 차하고 함량이 높으면 색상이 짙어진다. 본 발명에서 과산화수소수 함량은 25% ~ 50%이며 바람직한 함량은 35%이다.
사용량이 표백효과에 대하여 비교적 큰 영향은 준다. 시험 결과로 부터 알수 있는바, 과량으로 사용하거나 또는 너무 적게 사용하는것은 전부 표백에 불리하다. 이는 규율에도 부합되는데 표백제가 너무 적으면 농도가 작아서 산화력이 부족하므로 표백효과도 자연히 차하게 된다. 표백제 사용량이 너무 많으면 농도가 커서 심도의 산화가 발생되여 보다 많은 부산물이 생기여 성분이 복잡화되며 표백효과도 자연히 차하게 된다. 따라서 표백제의 사용량을 합리하게 선택하는것이 매우 중요하다. 본 발명에서 과산화수소수 사용량은 술폰산 중량의 3% ~ 20%이고 바람직한 사용량은 5% ~ 10%이고 더 바람직한 사용량은 5% ~ 8%이다.
본 발명에서는 직접 과산화수소수를 이용하여 술폰산을 표백하는데 부산물도 적고 시스템압력과 온도도 비교적 낮아서 비교적 높은 안전성을 지니고 있다. 과산화수소수가 약간 과량일 경우 표백후 일부분 잔존하지만 그뒤의 단계에서 제거할 수 있다.
2차 에스테르화
이 지방산 에르테르 술폰화 반응 메커니즘의 특수성으로 인하여 불가피적으로 일부분의 이나트륨(칼륨)염이 생기며 표백단계에서도 일정한 량의 이나트륨(칼륨)염이 생긴다. 대량의 알코올의 작용으로 2차 에스테르화를 진행하여 상기 문제를 비교적 효과적으로 해결할 수 있다. 시험결과로 부터 알수 있는바, 2차 에스테르화 효과는 주요하게 메탄올이 점하는 비율수와 반응시간의 영향을 받는다. 반응 시스템 자체가 강산성을 지니고 있기 때문에 산성 촉매를 따로 넣을 필요가 없다. 이 시스템에서 표백단계에서 일정한 량의 물이 생기기 때문에 이 단계의 2차 에스테르화에 일정한 영향을 준다. 표백시에는 넣는 과산화수소수의 량을 될수록 줄이는것도 본 단계의 수요로 된다. 에스테르화 과정이 프리오일의 량과 제품색상에 대한 영향이 너무 뚜렷하지 않은데 이는 에스테르화 과정중에서 술폰산이 안정하다는것 사실을 말한다.
도 1를 참조하면 2차 에스테르화 부분은 혼합기(41), 반응기(42), (43), (44), 응축기(45), (46), (47)로 구성된다.
표백을 거친 술폰산은 파이프(48)를 경과하여 파이프(49)로 부터 흘러든 메탄올과 함께 혼합기(41)로 흘러들어 승온후 파이프(50), (51), (52)를 경과하여 순차적으로 반응기(42), (43), (44)로 흘러들어 2차 에스테르화를 진행하고 증발된 메탄올은 응축기(45), (46), (47)을 경과하여 환류된다. 2차 에스테르화는 연속으로 진행되며 반응기 상부로부터 연속적으로 재료가 공급되어 밑부분으로 부터 연속적으로 배출되여 나중에 파이프(53)을 경과하여 응축기(56)에 흘러든다.
에스테르화 반응에서 알코올의 비율을 크게 하는것이 반응에 유리하지만 과량의 알코올은 나중에 진행되는 건조처리에 불리하므로 그 사용량을 적당하게 취해야 한다. 본 발명에서는 메탄올을 사용하는것이 바람직하며 넣는 량은 술폰산 량의 75% ~ 200%(100%가 제일 바람직 하다)이다. 에스테르화 반응 시간이 길수록 이나트륨(칼륨)함량이 적으며 그 시간은 제품 질량에 대한 요구에 의하여 결정되는데 일반적으로 1 ~ 6시간으로 하면 이 나트르륨(칼륨)량을 5%정도까지 낮출 수 있다.
중화
본 발명에서 술폰화를 끝마친 이후의 중화는 액체 수산화물과 술폰산을 반응시키는 것이다. 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨의 중화. 용제는 물을 사용할 수도 있고 알코올을 사용할 수도 있다. 2차 에스테르화를 거친 재료 혼합물에는 대량의 알코올이 함유되어 있기 때문에 그 뒤에 진행되는 건조와 알코올의 순화를 고려하여 중화시 여전히 알코올 시스템을 유지하는것이 제일 합리적이다. 중화시 수산화물의 알코올 용액을 이용할수도 있고 알코올 나트륨(칼륨)용액을 이용할 수도 있다. 본 발명에서는 5% ~ 50% 수산화나트륨(칼륨) 알코올 용액을 사용한다. 중화반응의 온도는 50℃ ~ 60℃고 바람직하게는 40℃ ~ 50℃다. 중화가 끝난후 술폰산염의 PH치는 7 ~ 8로 제어하여야 한다.
도 1를 참조하면, 본 발명에서의 중화단계에서는 알코올 염기용액 (나트륨알코올레이트 또는 나트륨 염기의 알코올용액)을 사용할 수 있으며 액체 염기는 열교환기(56)로부터 파이프(57)을 경과하여 흘러온 유출물을 중화시킨다.
중화부분은 송풍기(60), 냉동기(61), (78), 1급 혼합 탱크(62), 2급 혼합 탱크(63), 기체재료분리기(64)로 구성된다.
2차 에스테르화를 경과한 술폰산은 열교환기(56)에서 온도를 낮춘다. 송풍기(60)를 경과한 공기는 파이프(65)을 통과하여 냉동기에 흘러들어 온도를 낮추고 파이프(76)을 통하여 파이프(67)로 부터 흘러든 염기액 및 파이프(57)로 부터 흘러든 술폰산과 함께 1급 혼합탱크의 분무노즐(70)에 흘러들어 분무 혼합을 진행한다. 재료는 혼합된후, 다급 오리피스 플레이트(68)과 하단 파이프(69)를 경과하면서 계속하여 온도를 낮춘 다음 파이프(72)를 경과하여 2급 혼합탱크(63)로 이동되어 다급 로터 wiped film 전단혼합기(73)를 이용하여 충분히 균일하게 혼합된 다음 파이프 (77)로 부터 공급된 랭풍에 의하여 재료 온도를 낮춘다. 나중에 재료는 파이프(74)를 경과하여 기체재료분리기(64)로 들어가서 패이스트 상태의 제품을 얻는다.
중화반응은 40℃ ~ 80℃ 조건하에서 진행된다.
건조
α-술폰 지방산 에스테르염은 열을 받는 상태에서 반고체 상태이고 점도가 매우 크므로 류동하기가 어려우며 비교적 높은 온도에서 건조할 경우 이나트륨(칼륨)염의 생성량이 많아지는 동시에 제품의 색상이 짙어지게 된다.
본 발명에서는 회전 박막 증발기를 이용하여 건조를 진행한다. 이 부분은 회전 박막 증발기(81), 수송펌프(82), 저장탱크(83), 나선출료장치(84), 진공펌프(85) 및 응축기(88)로 구성되었다.
중화된 패이스트 상태의 재료는 파이프(86)을 경과하여 저장탱크(83)으로 수송되어 다시 파이프(87)을 경과하여 건조기(81)로 들어간다. 건조된 제품은 나선출료장치(86)로 부터 출료된다.
본 발명에서 건조 조건은 진공압력이 50 ~ 200mmHg이고 온도가 50℃ ~ 90℃다.
본 발명에서 사용한 표백, 중화장치에서, 재료와 공기는 동시에 혼합노즐에 흘러들고 동시에 분출되어 재료는 혼합캐비티에서 무상(안개상태)을 나타낸다. 이런 방법은 재료의 접촉면을 크게하여 보다 균일하고도 신속하게 혼합을 진행할 수 있다. 혼합재료는 매개급 오리피스 플레이트를 통과할 때 기류의 작용으로 인하여 섞임 작용이 증가되어 그 혼합과 반응이 강화되도록 한다. 혼합재료는고정자 배플 플레이트와 로터 블레이드 사이의 상대적인 운동으로 인하여 재료에 대하여 다급 전단을 진행하며 여러차의 파면을 진행하여 혼합이 보다 충분하게 되고 반응열이 쉽게 발산되고 반응이 보다 철저하게 진행되도록 한다.
도 1은 본 발명의 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제 제조공정 흐름도. 상기 공정흐름은 술폰화, 표백, 2차 에스테르화, 중화 및 건조 등 5개 부분을 포함.
도 2는 본 발명의 분무노즐의 모식도.
도 3은 본 발명의 오리피스 플레이트의 모식도.
도 4는 본 발명의 고정자 배플 플레이트의 모식도.
도 5는 본 발명의 로터 블레이드의 모식도.
도 4와 도 5의 조합은 1급 로터 wiped film 전단혼합기를 구성한다. 로터 wiped film 전단혼합기기의 급수는 반응정황에 의하여 정해지는데 일반적으로 3 ~ 50이다.
도 6은 실시예2에서 과산화수소수가 각각 50℃, 60℃, 75℃, 90℃, 120℃, 150℃일 경우, 술폰산이 표백된 이후의 색상의 변화정황을 보여준다. 그중 T (℃)는 표백온도를 표시하며 K (mgI2/100ml)는 색상을 표시한다.
도7은 실시예 3에서 과산화수소수가 85℃조건하에서 농도가 각각 25%, 30%, 35%, 40%, 50%, 70%일 경우, 술폰산이 표백된 이후의 색상 변화정황을 보여준다. 그중T (℃)는 표백온도를 표시하며 K (mgI2/100ml)는 색상을 표시한다.
도8은 실시예4에서 과산화수소수가 85℃, 농도가 35%인 조건하에, 사용량이 각각3%, 5%, 8%, 10%, 20%를 점할 경우, 술폰산이 표백된 이후의 색상 변화정황을 보여준다. 그중 X (%)는 과산화수소수의 중량백분비를 표시하며 K (mgI2/100ml)는 색상을 표시한다.
도 9는 실시예5에서 과산화수소수가 각각 60℃, 75℃, 85℃, 120℃, 150℃일 경우, 술폰산이 표백된 이후의 이나트륨염의 변화정황을 보여준다. 그중 T (℃)는 표백온도를 표시하며 X (%)는 이나트륨염의 함량을 표시한다.
도 10은 실시예6에서 에스테르화 시제의 사용량이 각각 술폰산의 30%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%를 점할 경우, 제품중 이나트륨염 함량에 대한 영향을 보여준다. 그중 V (%)는 에스테르화 시제가 점하는 술폰산량에 대한 백분비를 표시하며 X (%)는 이나트륨염의 함량을 표시한다.
도 11은 실시예7에서 에스테르화 소요시간이 각각 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7시간이 경우, 제품중 이나트륨염 함량에 내한 영향을 보여준다. 그중 t(hr)는 에스테르화 시간을 표시하며 X (%)는 이나트륨염의 함량을 표시한다.
도 12는 실시예8에서 염기 중화 온도가 각각 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃일 경우, 중화 이후의 이나트륨염의 변화정황을 보여준다. 그중 T (℃)는 온도를 표시하며 X (%)는 이나트륨염 함량을 표시한다.
도 13은 실시예9에서 염기 중화 온도가 60℃ 일때 수산화나트륨용액의 농도가 각각 5%, 8%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%일 경우, 중화 이후의 이나트륨염의 변화정황을 보여준다. 그중 C(%)는 수산화나트륨 용액의 농도를 표시하며 X (%)는 이나트륨염의 함량을 표시한다.
하기의 상세한 실시는 본 발명을 진일보로 설명한다. 단 이런 것들은 본 발 명에 대한 제한이 아니다.
실시예1 α-술폰 지방산 메틸 에스테르나트륨염
원료
1. 지방산 메틸 본사 자체로 제조
주요기술지표:
(1) 탄소쇄의 분포
Ｃ14　　2％
　　 　Ｃ16　　81％
　　　 Ｃ18　　17％
(2) 평균분자량　377
(3) 요드 수치　 ＜0.3 gI2/100g
(4) 산 수치　　　＜1.0 mgKOH/g
(5) 비누화가 불가능한 성분　＜1.0%
(6) 비누화 수치　198 mgKOH/g
2. 삼산화유황 유황연소 설비로 제조
3. 과산화수소수 공업급 33%
4. 메탄올 공업급
5. 수산화나트륨　 공업급, 98％
방법
도 1를 참조하면, 박막하강형 술폰화유닛(12)은 내경이 30mm이고 길이가 6000mm인 14개의 술폰화 파이프로 구성되였다. 파이프(16)으로 부터 흘러든 액체 상태의 지방산 메틸 에스테르는 각 술폰화 파이프 내벽에 균일하게 분포되고 삼산화유황과 공기 혼합기체가 각 파이프에 흘러들어 기체와 액체는 함께 술폰화 파이프를 따라서 아래로 류동한다. 류동과정중에서 지방산 에스테르와 삼산화유황은 술폰화 반응을 일으키고 술폰산 혼합물은 반응기 밑부분으로 부터 파이프(17)를 경과하여 기체와 액체 분리기(12)로 흘러든다. 나머지 기체는 고압정전기 제무기와 염기액체에 의하여 흡수된다. 술폰산 액체는 파이프(18)를 경과하여 노화기 (13)으로 흘러든다. 술폰산은 여기에서 80℃ ~ 90℃ 조건에서 40분 동안 노화를 진행하고 그 다음 파이프(19)를 경과하여 다른 노화기(14)로 흘러들어 70℃ ~ 80℃ 조건에서 30 ~ 40동안 노화를 진행한다.
노화를 거친 술폰산은 그 다음 표백 단계에 진입한다. 술폰산은 파이프(26)을 경과하여 파이프 (27)로 부터 흘러든 과산화수소수 및 파이프 (35)로 부터 들어온 냉풍과 함께 1급 혼합탱크(22)와 2급 혼합탱크(23)로 흘러든다. 여기에서 술폰산 총량의 약 8%를 점하는 과산화수소수(함량이 33%)를 이용하여 저온 표백을 진행한다. 과산화수소수와 술폰산은 각각 2대의 계량펌프에 의해 인도 된다.
표백을 거친 술폰산은 2차 에스테르화 반응을 진행하고 각각 파이프 (48), (49)를 이용하여 술폰산과 메탄올을 혼합기(41)로 인도하여 그곳에서 용해시키고 온도를 60℃까지 상승시킨 다음 순차적으로 파이프를 경과하여 반응기(42), (43), (44)로 흘러들어 80℃정도의 조건하에서 환류반응을 한다. 상단은 원료 투입구이고 하단은 출료구이며 원료 투입으로 부터 출료까지의 시간 간격이 곧 반응시간이다. 이 반응은 연속적인 조작 방식이다.
중화: 계량펌프를 이용하여 술폰화 메탄올 혼합액과 15% 수산화메탄올나트륨 용액을 각각 1급 혼합탱크(62)와 2급 혼합탱크(63)에 유도하여 PH치가 7 ~ 8에 도달할때까지 중화시킨다.
건조: 나선펌프를 이용하여 패이스트 상태 재료를 나선박막증발기의 상단에 있는 원료저장통에 유도한다. 진공흡인력에 의하여 재료는 자동적으로 증발기로 흘러들 수 있다. 건조를 거친 재료는 증발기 밑부분에 쌓이는데 나선출료장치를 이용하여 배출되고 진일보 냉각처리를 거친치 분쇄기에서 분쇄되어 분말로 된다.
시험과정중에서 공정 파라미터는 도표1를 참조
표 1
Figure 112008081860117-pct00007
실시예 2 표백 실험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예1과 동일하다. 과산화수소수를 표백제로 사용하고 액체 혼합펌프를 이용하여 연속적인 표백을 진행한다. 반응온도의 표백효과에 대한 영향을 시험한다.
넣는 과산화수소수의 량은 술폰산의 8%를 점하며 농도는 35%이다. 시험온도는 50℃, 60℃, 75℃, 90℃, 120℃, 150℃며 표백시간은 약 1 ~ 5분이다.
색상측정은 요드화칼륨-요드 표준용액을 이용하여 목시로 색갈을 비교한다(이하도 동일하다). 샘플은 5%활성물인 알코올 용액으로 조합하여 100ml의 요드화칼륨-요드 표준용액이 함유한 프리요드의 미리그람수를 요드 색도로 하여 샘플의 색상을 표시한다. 시험결과는 도표 6을 참조.
시험결과로 부터 알수 있는바, 온도가 낮으면 표백반응이 천천히 진행되고 표백 이후의 제품의 색상도 조금 짙었다. 온도가 75℃이상일 경우 표백반응이 비교적 빠른 속도로 진행되었으며 표백효과도 비교적 좋았다. 75℃ ~ 150℃에서 제품의 색상은 보건대 큰 구별이 없었다.
실시예3 표백 실험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예1과 동일하다. 과산화수소수를 표백제로 사용하고 액체 혼합펌프를 이용하여 연속적인 표백을 진행한다. 과산화수소수 농도의 표백효과에 대한 영향을 시험한다.
넣는 과산화수소수의 량은 술폰산의 2%(순과산화수소의 량)를 점하며 시험농도는 25%, 30%, 35%, 40%, 50%, 70%이다. 표백온도는 85℃며 표백시간은 약 1 ~ 5 분이다. 시험결과는 도 7를 참조.
시험결과로부터 알수 있는바, 과산화수소수의 농도가 25%와 70%일때 표백효과가 제일 차하였다. 과산화수소수의 농도가 높으면 반응이 아주 극렬하게 진행되였고 부반응도 쉽게 발생하여 표백효과에 영향을 주었다.
실시예4 표백 실험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예 1과 동일하다. 과산화수소수를 표백제로 사용하고 액체 혼합펌프를 이용하여 연속적인 표백을 진행한다. 과산화수소수 사용량의 표백효과에 대한 영향을 시험한다.
과산화수소수의 농도는 35%이고 넣는 량은 술폰산의 3%, 5%, 8%, 10%, 20%이고 표백온도는 85℃며 표백시간은 약 1 ~ 5분이다. 시험결과는 도 8을 참조.
시험결과로 부터 알수 있는바, 넣는 과산화수소수의 량이5% ~ 10%이면 적합하다.
실시예5 표백 실험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예1과 동일하다. 과산화수소수를 표백제로 사용하고 액체 혼합펌프를 이용하여 연속적인 표백을 진행한다. 반응온도의 이나트륨염 함량에 대한 영향을 시험한다.
과산화수소수의 농도는 35%이고 사용량은 술폰산 량의 8%이고 표백온도는 각각50℃, 60℃, 75℃, 90℃, 120℃, 150℃며 표백시간은 약 1 ~ 5분이다. 시험결과는 도 9를 참조.
시험결과로 부터 알수 있는바, 온도가 높을수록 산생되는 이나트륨염이 더 많다. 따라서 표백과정중에서 될수록 표백온도를 낮추어야 한다.
실시예6 2차 에스테르화 실험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예 1과 동일하다. 2차 에스테르화시 알코올 사용량의 이나트륨염함량에 대한 영향을 시험한다.
메틸을 에스테르화제로 사용하고 넣는 량은 술폰산(표백)의 30%, 50%, 75%, 100%, 150%, 200%를 점하며 에스테르화 온도는 환류온도이고 에스테르화 시간은 2시간이다. 시험결과는 도 10를 참조.
시험결과로 부터 알수 있는바, 넣는 알코올의 량이 많을수록 에스테르화 반응에 더 유리하지만 넣는 량이 80%이상일 경우 이나트륨염 함량의 변화가 작아지는 추세를 보인다. 메탄올의 사용량이 너무 많을 경우 그 뒤에 진행되는 건조처리의 작업량을 늘리게 된다. 종합적으로 고려할 때 넣는 알코올의 량이 술폰산량의 75% ~ 150%이면 적합하다.
실시예7 2차 에스테르화 실험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예 1과 동일하다. 2차 에스테르화시 에스테르화 시간의 이나트륨염함량에 대한 영향을 시험한다.
메탄올을 에스테르화제로 사용하고 넣는 량은 술폰산(표백)의100%를 점하며 에스테르화 온도는 환류온도이고 에스테르화 시간은 각각 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7시간이다. 시험결과는 도 11를 참조.
시험결과로 부터 알수 있는바, 에스테르화 시간이 길수록 이나트륨염 함량의 더 적지만, 이나트륨염의 함량이 5%까지 내려갔을때 에스테르화 반응도 더 어려워 졌다.
실시예8 중화시험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예 1과 동일하다. 염기 중화시 반응속도의 이나트륨염 함량에 대한 영향을 시험한다.
중화용 영기는 15%의 수산화나트륨 메탄올용액을 사용하고 술폰산염의 PH치는 8이다. 중화반응 온도는 각각 40℃, 50℃, 60℃, 70℃, 80℃, 90℃다. 시험결과는 도 12를 참조.
시험결과로 부터 알수 있는바, 반응온도가 낮을수록 술폰산염 함량이 더 적었다. 50℃보다 낮을때 공정은 실현하기 어려웠으며 일반적으로 중화반응을 50℃ ~ 60℃로 하는것이 적합하다.
실시예9 중화시험
본 예에서 사용한 술폰산, 시제설비와 공정은 예1과 동일하다. 염기 중화시 염기농도의 이나트륨염 함량에 대한 영향을 시험한다.
염기 중화온도가 60℃일때 수산화나트륨 용액의 농도가 각각 5%, 8%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%경우, 중화후 이나트륨염의 변화정황을 시험하였다. 시험결과는 도 13을 참조.
데이타로 부터 알수 있는바, 희용액이 제품질량에 유리하며 염기용액이 농도가 너무 크면 이나트륨염 함량은 중화로 인하여 증가된다. 용액이 너무 묽으면 건조에 불리하므로 일반적으로 10% ~ 30%로 하면 된다.
본 발명에 따른 제조 공정은 조작이 쉽고 제어가 쉬우며 제품질량이 안정하 고 제품의 색상과 이나트륨(칼륨)염의 함량 등 지표가 사용요구에 부합된다. 이 공정 과정은 안전성이 높을뿐더러 제품에 유해물질이 잔존하지 않는다.

Claims (24)

  1. (1) 지방산 에스테르를 삼산화유황으로 술폰화하여 하여 술폰산을 얻는 술폰화 단계와;
    (2) 과산화수소수를 표백제로 사용하여 단계(1)에서 얻은 술폰산을 표백하는 표백 단계와;
    (3) 알코올을 에스테르제로 사용하여 단계(2)의 생성물을 2차 에스테르화 하는 2차 에스테르화 단계와;
    (4) 염기로 단계(3)의 생성물을 중화시키는 중화 단계와;
    (5) 단계(4)의 생성물을 건조하여 분말상태의 제품을 얻는 건조 단계를 포함하는 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계(1)의 술폰화과정에서 지방산 메틸 에스테르와 삼산화유황의 몰비가 1:1.15 내지 1:1.35이고; 술폰화 온도가 75~85℃고; 제1차 노화온도는 80~90℃, 시간은 40~60분이고, 제2차 노화온도는 70~80℃, 시간은 30~60분인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(1)의 술폰화과정에서 지방산 메틸 에스테르와 삼산화유황의 몰비가 1:1.25이고; 술폰화 온도가 80℃고; 제1차 노화온도는 80~90℃, 시간은 40분이고, 제2차 노화온도는 70~80℃, 시간은 30~40분인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 술폰화단계(1)을 박막하강형 술폰화유닛에서 완성하고; 박막하강형 술폰화유닛(11)이 14개의 내경이 30mm이며 길이가 6000mm인 술폰화 파이프로 구성되고; 파이프(16)으로 부터 흘러든 액체상태의 지방산 메틸 에스테르가 각 술폰화 파이프 내벽에 균일하게 분포되고 삼산화유황과 공기 혼합기체가 각 파이프에 흘러들어 기체와 액체는 함께 술폰화 파이프를 따라서 아래로 류동하며 류동과정중에서 지방산 에스테르와 삼산화유황은 술폰화 반응을 일으키고 술폰산 혼합물은 반응기 밑부분으로 부터 파이프(17)를 경과하여 기체와 액체 분리기(12)로 흘러들며 나머지 기체는 고압정전기 제무기와 염기액체에 의하여 흡수되고 술폰산 액체는 파이프(18)를 경과하여 노화기 (13)과 (14)로 흘러드는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 사용하는 표백제가 함량이 25~50%인 과산화수소수이고 사용량이 술폰산 중량의3~20%이며 표백온도가 50~150℃인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 사용하는 표백제가 함량이 35%인 과산화수소수이고 사용량이 술폰산 중량의5~8%이며 표백온도가 75~90℃인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 사용하는 표백제가 함량이 25~ 50%인 과산화수소수이고 사용량이 술폰산 중량의3~20%이며 표백온도가 50~150℃인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 단계(2)의 표백과정이 분무형식으로 재료를 넣는 방식을 이용하여 진행되는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 로터 wiped film 전단혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 냉풍 또는 상온의 바람을 이용하여 공정과정에서 산생되는 열량을 제거하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 냉풍 또는 상온의 바람을 이용하여 재료와 함께 노즐로 들어가게 하여 분무형식으로 재료를 넣고 다공 오리피스 플레이트과 로터 wiped film 전단혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고 충분하게 반응을 진행하며 냉풍 또는 상온 바람을 이용하여 공정과정중에서 산생된 열량을 제거하고; 표백단계가 송풍기(20), 냉동기(21), (25), 1급 혼합탱크(22), 2급 혼합탱크(23) 및 기체재료분리기(24)로 구성되고; 노화기(14)중의 술폰산은 파이프(25)를 경과하여 열교환기(30)로 흘러들어 온도를 낮추고; 송풍기(20)를 경과한 공기가 파이프 (31)을 경과하여 냉동기로 흘러들어 온도를 낮추고 파이프 (32)를 경과하여 분무노즐(28)로 흘러들어 파이프(27)로 부터 흘러든 과산화수소, 파이프(26)으로 부터 흘러든 술폰산과 함께 1급 혼합탱크의 분무노즐에 들어가 분무혼합을 진행한후 다급 오리피스 플레이트(29)에 의하여 혼합되고 하단 파이프(38)를 경과하면서 계속하여 온도를 낮춘 다음 다시 파이프(34)와 (35)를 경과하여 2급 혼합탱크(23)로 이동되어 로터 wiped film 전단혼합기(33)를 이용하여 충분히 균일하게 혼합되어 충분하게 반응을 하고 파이프 (37)를 경과하여 기체재료분리기 (24)로 들어가고 공기는 (40)을 경과하여 배출되어 패이스트 상태의 제품을 얻는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 단계(3)의 에스테르화 과정에서 사용하는 에스테르화제가 알코올이고 사용량이 술폰산 중량의 75~200%이며; 에스테르화가 환류온도에서 진행되고 환류시간이 1~6시간인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서, 단계(3)의 에스테르화 과정에서 사용하는 에스테르화제가 메탄올이고 사용량이 술폰산 중량의 100%이며; 에스테르화가 80℃ 온도에서 환류를 진행하고 환류시간이 5~6시간인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  14. 제 1항에 있어서, 2차 에스테르화 단계가 환류반응기에서 연속적으로 진행되고 사용되는 설비가 혼합기 (41), 반응기(42), (43), (44), 응축기(45), (46), (47)로 구성되며; 표백을 거친 술폰산은 파이프 (48)를 경과하여 파이프 (49)로 부터 흘러든 메탄올과 함께 혼합기 (41)로 수송되어 온도가 높아진후 파이프(50), (51), (52)를 경과하여 반응기(42), (43), (44)에서 2차 에스테르화를 진행하고 증발된 메탄올은 응축기(45), (46), (47)를 경과하여 환류되며 2차 에스테르화는 연속적으로 진행되고 반응기 상부로 부터 연속적으로 재료가 공급되어 밑부분으로 부터 연속적으로 배출되여서 나중에 파이프(53)을 경과하여 응축기(56)으로 흘러들어 온도를 낮추는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  15. 제 1항에 있어서, 단계(4)의 중화과정에서 사용한 염기는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨의 수용액 또는 알코올액이고 농도가 5~50%이고 중화온도가 40~80℃고 중화 이후의 술폰산염 재료의 PH를 7~8로 제어하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서, 단계(4)의 중화과정에서 사용한 염기는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨의 수용액 또는 알코올액이고 농도가 10~30%이고 중화온도가 50~60℃고 중화 이후의 술폰산염 재료의 PH를 7~8로 제어하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서, 단계(4)의 중화과정에서 분무형식으로 재료를 넣는 방식을 이용하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  18. 제1항에 있어서, 단계(4)의 중화과정에서 로터 wiped film 전단혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고 충분하게 반응하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  19. 제1항에 있어서, 단계(4)의 중화과정에서 냉풍 또는 상온의 바람을 이용하여 중화과정에서 산생되는 열량을 제거하는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  20. 제1항에 있어서, 단계(4)의 중화과정은 냉풍 또는 상온의 바람을 재료와 함께 노즐에 흘러들게 하여 분무방식으로 자료를 넣고 다시 다급 오리피스 플레이트과 로터 wiped film 전단혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고 충분하게 반응하고 냉풍 또는 상온의 바람으로 중화과정에서 산생되는 열량을 제거하며; 중화단계가 송풍기(60), 냉동기(61), (78), 1급 혼합탱크(62), 2급 혼합탱크(63), 기체재료분리기(64)로 구성되며; 송풍기(60)를 경과한 바람은 파이프 (65)을 통과하여 냉동기에 흘러들어 온도를 낮추고 다시 파이프(76)을 통하여 파이프(67)로 부터 흘러든 염기액 및 파이프(57)로 부터 흘러든 2차 에스테르화를 거친 술폰산과 함께 1급 혼합탱크의 분무노즐(70)에 흘러들어 분무 혼합을 진행하고 혼합후, 다급 오리피스 플레이트(68)과 하단 파이프 (69)를 경과하면서 계속하여 온도를 낮춘 다음 파이프(72)를 경과하여 2급 혼합탱크(63)로 이동되어 다급 로터 wiped film 전단혼합기(73)를 이용하여 충분히 균일하게 혼합된 다음 파이프 (77)로 부터 공급된 랭풍에 의하여 재료 온도를 낮추고 중화 이후 재료는 파이프(74)를 경과하여 기체 재료분리기 (64)로 들어가고 공기는 (75)을 경과하여 배출되어 패이스트 상태의 제품을 얻는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  21. 제1항에 있어서, 단계(5)의 건조과정이 회전 박막증발기를 이용하여 진행되고 건조조건은 진공압력이 50~200mmHg이고 온도가 50~90℃인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  22. 제 1항에 있어서, 단계(5)의 건조과정에서 사용하는 설비가 회전 박막증발기(81), 수송펌프(82), 저장탱크(83), 나선출료장치(84), 진공펌프(85)와 응축기(88)로 구성되고; 중화 이후의 패이스트 상태의 재료가 파이프 (86)을 경과하여 저장탱크 (83)로 수송되여 다시 파이프(87)를 경과하여 건조기로 흘러들고 건조된 제품이 나선출료장치(84)로 부터 배출되는 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  23. 제1항 또는 제9항 또는 제11항에 있어서, 단계(2)의 표백과정에서 사용한 다급 로터 wiped film 전단혼합기가 고정자 배플 플레이트와 로터 블레이드로 구성되고 로터 wiped film 전단혼합기의 급수가 3~50인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
  24. 제1항 또는 제18항 또는 제20항에 있어서, 단계(4)의 중화과정에서 사용한 다급 로터 wiped film 전단혼합기가 고정자 배플 플레이트와 로터 블레이드로 구성되고 로터 wiped film 전단혼합기의 급수가 3~50인 상기 α-술폰 지방산 에스테르염 계면활성제의 제조방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101343245B (zh) * 2008-08-22 2011-03-16 江南大学 一种先磺化后酯化工艺制造低二钠盐含量脂肪酸甲酯磺酸盐的方法
CN101508660B (zh) * 2009-03-31 2013-02-06 南京工业大学 一种α-磺酸脂肪酸酯的制备方法
CN115245793B (zh) * 2022-07-29 2024-01-16 赞宇科技集团股份有限公司 一种烷基苯磺酸磺化反应后酸酯再磺化装置及运行方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06211774A (ja) * 1993-01-20 1994-08-02 Lion Corp α−スルホ脂肪酸エステル類の漂白方法
JPH08119930A (ja) * 1994-10-20 1996-05-14 Lion Corp α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1234709B (de) * 1964-01-15 1967-02-23 Henkel & Cie Gmbh Kontinuierliches Verfahren zum Bleichen saurer Sulfonierungsprodukte
CH496934A (de) * 1968-09-11 1970-09-30 Luwa Ag Rotor für Dünnschichtbehandlungsapparat
JPS5346825B2 (ko) 1973-11-12 1978-12-16
DE2555076C2 (de) * 1975-12-06 1986-03-20 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Kontinuierliches Verfahren zum Bleichen saurer α-Sulfofettsäureester
JPS5974195A (ja) * 1982-09-30 1984-04-26 ライオン株式会社 α−スルホ脂肪酸エステル塩高濃度含有スラリ−
DE3432324A1 (de) * 1984-09-03 1986-03-13 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren zur regelung des disalzgehalts in (alpha)-sulfofettsaeureester-tensiden
KR0140525B1 (ko) * 1989-02-03 1998-06-01 미다 가쓰시게 고점성물질의 제조장치 및 제조방법
DE3936001A1 (de) * 1989-10-28 1991-05-02 Henkel Kgaa Verfahren zur sulfierung ungesaettigter fettsaeureglycerinester
JPH04117352A (ja) * 1990-09-06 1992-04-17 Teika Corp α―スルホ脂胞酸エステル塩の製造方法
US5587500A (en) * 1993-09-17 1996-12-24 The Chemithon Corporation Sulfonation of fatty acid esters
JPH08170093A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Lion Corp α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩粉粒体の製造方法
JP2000119243A (ja) * 1998-10-09 2000-04-25 Lion Corp α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩の製造方法と中和装置
JP2000128852A (ja) * 1998-10-21 2000-05-09 Lion Corp 淡色α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩の製造方法
JP2000319685A (ja) * 1999-05-07 2000-11-21 Lion Corp 界面活性剤の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06211774A (ja) * 1993-01-20 1994-08-02 Lion Corp α−スルホ脂肪酸エステル類の漂白方法
JPH08119930A (ja) * 1994-10-20 1996-05-14 Lion Corp α−スルホ脂肪酸アルキルエステル塩の製造方法

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