Способ получения сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот
Патент 1097612
Авторы
Способ получения сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот
Иллюстрации
Реферат
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТОВ ОКСИЭТЮШНОВЫХ ЭФИРОВ МОНОЭТАНОЛАМИДА ЖИРНЫХ КИСЛОТ, отличающийся тем, что оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида жирных кислот с 6-20 атомами углерода в алкановой цепи и 1-10 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию газообразным серным ангидридом, разбавленным инертным газом до концентрации 2-8 об.%, при молярном соотношении эфир: серный ангидрид 1:1-1,35 и температуре 36-68°С с последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором гидроокиси щелочного металла при температуре 40-60 С до рН 7,5-9.
COOS СОВЕТСКИХ
ОРюввсвн
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ввтавснавв авнавтвъствт
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512314/23-04 (22) 01. Т0.82 (46) 15.06.84. Бюл. Р 22 (72) М.А.Подустов, В.Г.Правдин, В.С.Виниченко, В.ИвЗаяц, А.А.Бордюг, Е.А.Мельник, А.С.Басов, Н.С.Гамаюнов, Э.Н.Мартынова и М.Л.-И.Дербаремдикер (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им.В.И.Ленина (53) 547.569.07(088.8) (56) 1. Петрова Л.Д. Получение производных алкилоламидов высших аирных кислот. IV Сульфатирование этоксилированных алкилоламидов. — "Химия и индус1рия", София, 1975, 47, У 9, с. 390-392.
Эс% С 07 С 143 155 С 11 D 3/34
ВХ Хт. т7 Р (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТОВ
ОКСИЭТИЛЕНОВЫХ ЭФИРОВ МОНОЭТАНОЛАМИДА ЖИРНЫХ КИСЛОТ, о т л и ч а ю— шийся тем, что оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида кирных кислот с 6-20 атомами углерода в алкановой цепи и 1-10 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию газообразным серным ангидридом, разбавленным инертным газом до концентрации
2-8 об.X при молярном соотношении эфир: серный ангидрид 1: 1-1,35 и температуре 36-68 С с последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором гидроокиси щелочного металла при температуре 40-60 С до рН
7,5-9.
1097612
Указанный интервал концентрации серного ангидрида обусловлен тем,что при разбавлении серного ангидрида до концентрации менее 2 об,% начинается унос реакционной массы из реактора потоком газа, проходящим реактор с высокой линейной скоростью. При концентрации серного ангидрида более
8 об. вследствие затрудненного отвода экзотермического тепла происходит интенсификация побочных реакций, ведущих к ухудшению способности получаемого продукта к понижению поверхностного натяжения водных растворов. Экспериментальным путем установлено, что при мольном отношении органического вещества к серному ангидриду менее 1:1,0 получаемый продукт обладает невысокой способностью к понижению поверхностного натяжения водных растворов вследствие низкого выхода целевого продукта, а при моль—
Изобретение относится к способу получения новых сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот, которые могут найти применение в качестве анионных поверхностно- 5 активных веществ (ПАВ).
Известен способ получения ПАВ, заключающийся в том, что оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида технического
f0 олеина (смесь жирных кислот фракции
С„ -С „ ) с 10-20 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию концентрированной серной кислотой при молярном соотношении 1:2-3 и температуре не выше 40 С, реакционную
P !5 массу растворяют в ацетоне и нейтрализуют раствором щелочи с последующим фильтрованием выпавшего осадка,состоящего из неорганической соли, дистилляцией ацетоном и сушкой продукта до постоянного веса 1 ).
Однако данный способ не позволяет получить продукт с высокой способностью к понижению поверхностного натя25 жения водных растворов — поверхностное натяжение 1,25% водного раствора составляет 43,3-50,3 дин/см.
Это обусловлено тем, что использование концентрированной серной кислоты с большим молярным избытком вызывает интенсивное протекание побочных реакций окисления и дегидратации органического вещества. Кроме того, из-за 2-3-кратного мольного избытка концентрированной серной кислоты после нейтрализации реакционной массы в получаемом продукте образуется большое количество неорганических солей (до 15,9-21,4 мас. ), что также ухудшает его способность к понижению поверхностного натяжения вбдных растворов.
Проводимое вследствие этого отделение анионного ПАВ от неорганических солеи посредством экстракции его по45 жароопасным, токсичным и дорогостоящим растворителем (ацетоном) затрудняет реализацию данного способа в промышленном масштабе.
Цель изобретения — разработка спо- 5О соба получения ПАВ, который бы обладал высокой способностью к понижению поверхностного натяжения водных растворов.
Поставленная цель достигается согласно способу получения сульфатов оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирж х кислот, заключающемуся в том, то оксиэтиленовые эфиры моноэтаноламида жирных кислот с 6-20 атомами углерода в алкановой цепи и 1-10 оксиэтиленовыми группами подвергают сульфатированию газообразным серным ангидридом, разбавленным инертным газом до концентрации 2-8 об. ., при молярном соотношении эфир:серный ангидрид 1:1-1,35 и температуре 36-68 С с последующей нейтрализацией реакционной массы водным раствором гидроо окиси щелочного металла при 40-60 С до рн 7,5-9.
Целевой продукт получают с выходом
92-97, содержание неорганических солей 0,8 1-1,27 мас., поверхностное натяжение 0,25% 26,1-29,4 дин/см.
Процесс протекает по схеме:
RcoNHcH,сн,О(сн сн o)„H+so, ю
RC0NHCH, СН,О(СН,СН,О) SOç H+MeOH -
RCONHCH2 СН 0(CH СН О)„БОз Ме, где R — углеводородный остаток жирных кислот с 6-20 атомами углерода, n=1 10;
Ме — щелочной металл.
Улучшение способности нового продукта к понижению поверхностного натя-, жения водных растворов достигнуто за счет того, что сульфатирование оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот по предложенной технологии исключает протекание побочных реакций окисления и дегидратацни органического вещества.
109 7612 ном отношении более 1:1,35 — из-за интенсивного протекания побочных реакций.
Укаэанный температурный интервал 5 реакции сульфатирования обусловлен тем, что при температуре ниже 36 С происходит резкое возрастание вязкости реакционной массы и нарушается протекание в реакторе процессов мас1 со- и теплопередачи, что ведет к снижению выхода анионного ПАВ и ухудшению способности получаемого продукта к понижению поверхностного натяжения водных растворов.
При температуре сульфатирования о выше 68 С наблюдается интенсивное протекание побочных реакций окисления и дегидратации органического вещества.
По сравнению с известным предлагаемый способ исключает протекание в процессе сульфатирования оксиэтиленовых эфиров моноэтаноламида жирных кислот побочных реакций окисления и дегидратации органического вещества, что ведет соответственно к повышению поверхностно-активных свойств получаемого продукта, а именно к улучшению его способности понижать поверхностное натяжение водных растворов. Кроме того, поддержание в процессе сульфатирования предложенного оптимального мольного отношения органического вещества к серному ан- 35 гидриду способствует получению продукта с низким содержанием неорганических солей, что дает возможность исклю-юить из технологического процесса сло: вЂ,-.ную и дорогостоящую операции 40 по экстракции ПАВ.
Пример 1. В цилиндрический реактор с внутренним диаметром
45 мм и высотой 1 lO мм, оснащенный барботажной трубкой, лопастной мешал- 45 кой, охлаждающей рубашкой, термометром и штуцерами для подачи реагентов и отвода газообразных продуктов реакции, помещают 120,0 г оксиэтиленового эфира моноэтаноламида жирных кислот фракции С 1О-С ь, имеющего в молекуле две оксиэтиленовые группы.
После расплавления органического реагента включают мешалку и начинают подавать в реактор газообразный 55 серный ангидрид, разбавленный воздухом до концентрации 2 об.X. Расход серного ангидрида 1,50 г/мин. Время сульфатирования 18 мин. Мольное отношение органического вещества к серному ангидриду 1: l,0. Температура реакции сульфатирования 68 С.
После прекращения подачи в реактор серного ангидрида в течение 5 мин продолжают перемешивание реакционной массы до прекращения выделения газообразных продуктов реакции, после чего ее нейтрализуют при температуре о
40 С до рН 7,5-8,0 прибавлением 97,4 г
20 -ro раствора едкого натра.
Получают 243,8 г нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного
ПАВ 149,2 г (92 ). Содержание неорганических солей 1,27 мас.X.
Поверхностное натяжение 0,25 .-го раствора полученного продукта 29,4 дин/см.
Пример 2. Навеску 147,0 г оксиэтиленового эфира моноэтаноламида жирных кислот фракции С -С имеюще о ь го в молекуле пять оксиэтиленовых групп, сульфатируют в условиях опыта
Концентрация серного ангидрида, разбавленного воздухом 4 об.Х. Расход серного ангидрида 1,45 г/мин. Время сульфатирования 19 мин. Мольное отношение органического вещества к серному ангидриду 1: 1,15. Температура о реакции сульфатирования 36 С. По окончании реакции сульфатирования и дегазации реакционной массы ее нейтрализуют при 45 С до рН 7,5-8,0 прибавлением 216,0 г 15 .-го раствора едкого кали. Получают 390,6 г нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного ПАВ 176,0 r (96X). Содержание неорганических солей 0,81 мас.X.
Поверхностное натяжение 0,25Х-го водного раствор» полученного продукта
27,3 дин/см.
Пример 3. В вертикальный трубчатый реактор пленочного типа с внутренним диаметром 5 мм и длиной реакционной зоны 800 мм, оснащенный охлаждающей рубашкой, подводящими штуцерами в верхней части реактора и отводящим патрубком в нижней его части, непрерывно подают оксиэтиленовый эфир
/моноэтаноламида жирных кислот фракции
С„ -С, имеющий в молекуле 10 оксиэтиленовых групп. Расход органического реагента 6,8 г/мин. Расход серного ангидрида, разбавленного азотом до концентрации 8 об.Х, составляет
1,04 г/мин. Мольное отношение органического реагента к серному ангидриду
1: 1,35. Температура реакции супьфатио рования 56 С. Выходящую из реактора
1097612
Составитель Т. Власова
Редактор Т. Портная Техред Т. Дубинчак Корректор А.Ференц
Заказ 4140/21 Тираж 410 Подписное
ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 реакционную массу дегаэируют и нейтрализуют при 60 С до рН 8,0-9,0 при-i бавлением 3,2 г/мин 203-го раствора едкого натра.
Получают 10,9 г/мин нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного ПАВ 7,50 г/мин (95 ). Содержание неорганических солей 1,06 o6.X.
Поверхностное натяжение 0,25%-го водного раствора полученного продукта
28,8 дин/см.
Пример 4. Оксиэтиленовый эфир моноэтаноламида жирных кислот фракции С„-С, имеющий в молекуле две оксиэтиленовые группы, сульфатируют в реакторе опыта 3. Расход органического реагента 5,9 г/мин Расход серного ангидрида, разбавленного воздухом до концентрации 8 об. ., составляет 2,04 г/мин. Мольное отношение органического реагента к серному ангидриду 1:1,25. Температура реако ции сульфатирования 48 С. Выходящую из реактора реакционную массу дегазируют в циклоне и нейтрализуют при
55 С до рН 8,0-9,0 прибавлением
6,20 г/мин 20 -ro раствора едкого кали.
Получают 14,10 г/мин нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного ПАВ 8,2 г/мин (96%). Содержание неорганических солей 0,92 мас.X.
Поверхностное натяжение 0,25X-ro водного раствора полученного продукта 2,61 дин/см.
Пример 5. Навеску 139,5 г
S оксиэтиленового эфира моноэтаноламида жирных кислот фракции С„"С, имеющего в молекуле четыре окснэтнленовых групп, сульфатируют в реакторе опыта 1. Концентрация серного ангидрида 1,61 г/мин. Время сульфатирования 23 мин. Мольное отношение органического реагента к серному ангидриду 1:1,25. По окончании реакции сульфатирования и дегазации реакционной массы ее нейтрализуют при 55вС до рН 7,5-8,0 прибавлением 102,7 r
20X"ãî раствора едкого натра.
Получают 276,3 r нейтрализованной реакционной массы. Выход анионного
ПАВ 178,4 r (97X). Содержание неорганических солей 0,84 мас.X..
Поверхностное натяжение 0,25X-ro водного раствора полученного продукта 27,2 дин/см.
Таким образом, приведенные испытания показали что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет получить продукт со значительно лучЗо шей способностью к понижению поверхностного натяжения водных растворов.