Способ получения сульфонатов

Способ получения сульфонатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОHATGB путем обработки нефтяного сырья серным ангидридом, разбавленным воздухом, с последующей нейтрализацией полученного продукта, с т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью снижения стоимости целевого продукта и устранения загрязнений окружающей среды, обработке серным ангидридом подвергают отработанные нефтяные масла в две ступени с выделением кислого масла после первой ступени и при поддержании массового отношения серной ангидрид: отработанное масло it-1t:100 на первой ступени и серный ангидрид : кислое масло 1,3-15:100 на второй ступени. 2. Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что обработку серным ангидридом на первой и второй ступенях проводят при температуре 37-80 С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5i)5 С 07 С 303/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 2947649/04 (22) 08 ° 05.80 (46) 23.10 ° 92. Бюл. 39 (72) А.М.Яценко, А.ПеМельник, В,Г.Гермашев и И,А.Волков (53) 665.666.453(088.8) (56) Заявка ФРГ М 2502254, С 07 С 139/00, 1978.

Патент Великобритании Н 946450, кл. В 1 Х, 1960, Патент США 11 3246026, кл. 260-459, 1966.

Авторское свидетельство СССР д 725397, кл. С 07 С 139/06, „1979. (54)(57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОНАТ0В путем обработки нефтяного сырья серным ангидридом, разбавленным

Изобретение относится к технологии получения поверхностноактивных веществ, в частности, сульфонатов масел, и=пользуемых для приготовления солюбилизирующих, диспергирующих эмульгирующих средств, мицеллярных дисперсий, присадок, технических мою" щих средств и т.п.

Известен способ получения сульфонатов сульфированием минеральных базовых масел серным ангидридом, разбавленным инертным газообразным или жидким разбавителем, согласно которому взаимодействию с серным ангидридом подвергают алкилароматические углеводороды масел. Продукты после сульфирования нейтрализуют и получают сульфонаты, которые используют

„„Я2„„976644 А1 воздухом, с последующей нейтрализацией полученного продукта, о т л и ч а" ю шийся тем, что, с целью снижения стоимости целевого продукта и устранения загрязнений окружающей среды, обработке серным ангидридом подвергают отработанные нефтяные масла в две ступени с выделением кис" лого масла после первой ступени и при поддержании массового отношения серной ангидрид: отработанное масло

4-14:100 на первой ступени и серный ангидрид : кислое масло 1,3-15:100 на второй ступени.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что обработку серным им ангидридом на первой и второй ступенях проводят при температуре 37-80 С. для приготовления мицеллярных дисперсий.

Недостатком этих способов явля- «4 ется то, что реакцию осуществляют в среде токсичного дихлорэтана, кото" 0 рый также подвергается сульфированию. Ь

:что способствует получению побочных фь, продуктов.

Известен промышленный способ полуиения сульаонатов иа алкилароматииес- 1 а . ких соединений путем их обработки серным ангидридом, разбавленным воздухом в ряде объемных реакторов перемешивания с последующей нейтрализацией .основаниями.

Недостатком данного способа является длительность проведения реакции сульфирования и непригодность

976644 для получения сульфонатов на основе вязких продуктов, в частности вязких масел.

По другому промышленному способу

5 сульфонаты получают путем взаимодеиствия серного ангидрида, разбавленным воздухом, с алкилароматическими веществами в многокамерном аппарате, на валу которого прикреплено множество перемешивающих устройств, и последующей нейтрализацией кислого продукта основаниями.

Недостаток этого способа заключается в том, что оборудование для проведения реакции сульфирования сложно в изготовлении, кроме того, способ не пригоден для сульфирования минеральных вязких масел.

Наиболее близким к описываемому является способ получения сульфонатов, согласно которому взаимодействию с серным ангидридом, разбавленного воздухом, подвергают алкилароматические вещества минеральных ма- 2с; сел в каскаде последовательно соединенных реакторов пленочном реакторе и реакторе идеального смешения, поддерживая весовое отношение серный ангидрид : масло равное 12"16:100, о температуру — 30-80 С, концентрацию серного ангидрида в воздухе - 1,52,5 об,Ф. После сульфирования и последующей нейтрализацией основанием получают сульфонаты, которые используют в качестве основы мицеллярных

35 дисперсий.

Способ эффективен только для получения сульфонатов на основе базовых минеральных масел, являющихся дефицитными продуктами, но не пригоден для получения сульфонатов, например, отработанных масел.

Целью настоящего изобретения является снижение стоимости целевого продукта и устранения загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения сульфонатов путем обработки нефтяного сырья серным ангидридом, разбавленным воздухом, с последующей нейтрализацией полученного продукта, обработке серным ангидридом подвергают отработанные нефтяные масла в две ступени с выделением кислого масла 5S после первой ступени и при поддержании весового соотношения серный ангидрид : отработанное масло 4-14;100 на первой ступени и серный ангидрид кислое масло 13-15:100 на второй ступени. Желательно на первой и вто . рой ступенях поддерживать температу. ру 37-80 С.

Сущность изобретения заключается в том, что отработанные масла с вязкостью 26-2300 сст вначале обрабатывают серным ангидридом, разбавленным воздухом, в объемном реакторе идеального смешения, поддерживая весовое отношение серный ангидрид : отработанное масло равное 4-14:100, концентрацию серного ангидрида

1О об.4, время реакции - не более одного часа. Полученную реакционную . массу разделяют на два слоя: нижний слой, содержащий продукты реакций серного. ангидрида с присадками и примесями, удаляют, а верхний слой с кислотным числом 1-6 мг KOH/г, направляют на вторую стадию обработки (сульфирование) серным ангидридом, разбавленным воздухом до 1-8 об. ; концентрации, в другое реакционное устройство, поддерживая температуру. о

30-80 С, весовое отношение серный ангидрид : кислое масло 13-15;100, время реакции — 0,01-30 мин. После второй стадии сульфирования полученный продукт нейтрализуют основанием, например, едким натрием, аммиаком и т,п. Полученный сульфонат используют для получения мицеллярных дисперсий.

Следует отметить, что если в отработанных маслах содержится вода, то перед первой стадией обработки серным ангидридом ее удаляют известными способами.

Приведенные ниже примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1. Тракторное дизельное отработанное масло с вязкостью при 38 С 252 сст в количестве 150 г подвергают взаимодействию с газообразным серным ангидридом, разбавленным воздухом., в реакторе с рубашкой, патрубками для отвода и подвода газовой фазы, механической мешалкой, термометром. Температуру в реакторе поддерживают равной 48 С, концентрацию серного ангидрида - 7 об,, расход серного ангидрида 0,55 г/мин, воздуха - 2,1 л/мин, весовое соотношение серный ангидрид : масло составляет 14:100, время пребывания pearei тов в реакторе - 30 мин. После тако предварительной обработки серным ангидридом, получают продукт, который после завершения реакции.самопроизвольно сразу разделяется на 2 слоя верхний слой (кислое масло) в количестве 135 г (901) и нижний гудроноподобный слой 15 r (1ОФ) по отношению к загруженному маслу.

Верхний слой с кислотным числом гают обработке газообразным серным ангидридом в реакторе с мешалкой, рубашкой,.термометром, патрубками для ввода и вывода газовой фазы, температуру реакции поддерживают равной 15

44 С, концентрацию серного ангидри- о да - 7 об.Ф, воздуха - 1,9 л/мин, весовое соотношение серный ангидрид: масло - 13,95: 100. После. обработки получают массу в количестве 153 г, 20 содержащую 40 г (26,2 ) органических сульфокислот, обладающих свойствами анионных ПАВ, 5 г (3,28 ) смеси сер,нистого и серного ангидрида в пере,счете на серный ангидрид и 108 г ,(70,5 ь) непрореагировавших веществ утилизуемого масла. После нейтрализации 40 водным раствором едкого натра (14,5 г раствора NaOH) при перемешивании и при температуре 50 С 30 получают продукт в количестве 167;5 г, включающий 42,2 г (25,2 ) сульфонатов натрия, 4,2 г (5„4Ф) неорганических солей, который подвергают экстракции смесью 45 об.Ф воды и

55< изопропилового спирта в количестве 330 г.

После экстракции получают смесb в количестве 113 r., содержащую

38,6 r (35,2М сульфонатов, 2 3 г 4 (l,43) неорганических солей, 71,1 г (63 ) непревращенных в органические сульфокислоты соединений утилизуемого масла и 38,5 г, непрореагировавших соединений очищенного отработанного масла.

Из смеси сульфонатов и углеводородов отработанного масла готовят два типа дисперсий (А и В).

Для приготовления дисперсии типа 50

А берут 10 г полученного после экстракции продукта, содержащего 3,52 г

100 сульфоната, 6,3 непрореагировавших веществ, 0,15 г неорганических солей, помещают в устройство для перемешивания и при температуре

20 С добавляют 13,4 г керосина и

23,7 г воды и получают 47,1 г дисперсии типа А следующего состава

5 976644 6 и свойств: 7,5Ф сульфонатов, 28,6 керосина, 50,5Ф воды, 13,5Ф углеводо-. родов отработанного масла, вязкость системы 33 сст, межфазное натяжение менее 0,01 дин/см.

Для приготовления мицеллярной дисперсии типа В берут: 10 г полученного после экстракции продукта, 3 мг KCH/r в количестве 135 г подвер- 10 70,1 г однопроцентного раствора хлорида натрия и получают 80,1 г дисперсии следующего состава и свойств: сульфонатов - 4,И, углеводородов от" работанного масла - 7,9ь 1 вод" ного раствора хлорида натрия - 87,7Ф,. вязкость 30 сот. "

Такие полученные мицеллярные дис-, персии аналогичны по своим свойствам мицеллярным дисперсиям, получаемым из товарных масел.

Пример 2. В условиях примера 1 подвергают взаимодействию отраббтанное автомобильное масло (150 r), о

BR3KOCTbO 43 CCT llpff 38 t:, HCflOJlb3óë для этого весовое соотношение серный ангидрид : масло равное 5,9 : 100.

Обработку серным ангидридом ведут при о температуре 37 С в течение 16 минут и концентрации серного ангидрида ."

3 об.Ф, после реакции отделяют нижний слой 18 г (124) и 132 г (88 ) верхнего слоя (кислого масла) по отношению к загруженному маслу.

Верхний слой в количестве 132 г и кислотным числом 6 мг KOH/г подвергают взаимодействию серным ангидридом в условиях примера 1, поддерживая весовое соотношение реагентов

14,9:100, концентрацию серного ангидрида - 3 об.Ф, расход воздуха4,5 л/мин, серного ангидрида

0,5 гlмин, температуру - 56 С.

После вторичной обработки получают продукт в количестве 152 r, содержащий 38,2 г (25, 1 ) органических сульфокислот, 4, 1 г (2,.7Ф) окислов серного и сернистого ангидрида в пересчете на серный ангидрид, 109,7 г (72 ь) непрореагировавших углеводородов.

После нейтрализации 403-ным раствором едкого натрия в условиях примера (18,3 r) и последующей экстракции той же смесью в количест" ве 320 г получают продукт, содержащий 38,3 г (66,2 ь) сульфонатов нат" рия, 1,5 г -(2,63) неорганических солей, 18, 1 г,(31,34) непревращенных углеводородов отработанного масла и

7, . 97

104 г отделенных экстрагентом углеводородов отработанного масла.

На основе полученного после экстракции продукта в условиях примера

1 получают мицеллярные дисперсии:

Тип А; для приготовления дисперсии смешивают 10 r экстрагированного, продукта, 58 г воды и 33,6 r кероси- . на и получают 101,6 г дисперсии состава:

6,57 сульфонатов, 33,14 керосина, воды 57,2Â, углеводородов масла 3,14, вязкость дисперсии 35 сст. межфазное натяжение составляет менее

0,01 дин/см.

Тип В: смешивают 10 г экстрагиро, ванного продукта, 64,7 г 1Ф водного раствора хлорида натрия, 19,7 г керосина и получают 94,4 г дисперсии состава: сульфонаты 7,13, керосин

21,2, 3,4Ф углеводородов масла, 68,3Ф 1 -ного раствора хлорида натрия со свойствами: 28 сст, межфазное натяжение менее 0,01 дин/см.

fl р и м е р 3. В условиях примера 1 подвергают взаимодействию. серным ангидридом 150 r отработанного компрессорного масла с вязкостью 28,8 сст (38 С), используя весовое соотношение реагентов 4;100 и температуру 64 С, концентрацию серного ангидрида -.

t 5 об.4. После реакции получают

156 г реакционной массы и разделяют на кислый гудрон в количестве 16 г (1D,3Æ) и верхний слой (кислое масло) в количестве 140 г (89,7Ф) с кислотным числом 4;8 мг KÎH/г, который подвергают взаимодействию с серным ангидридом в условиях примера I, поддерживая весовое соотношение реагентов равное13,3:100, температуру - 64 С и концентрацию серного ангидрида - 3,1 об.Ф. После обработки получают 159,4 г кислого масла, содержащего 37,1 г (23,33) органических сульфокислот, 5,9 r (3,7Ф) смеси серного и сернистого ангидридов в пересчете на серный ангидрид, 116,3 r (733) непревращенных в органические сульфокислоты углеводородов отработанного масла. После нейтрализации 404-ным раствором едкого натра и последующей экстракции получают 59,1 г смеси, содержащей

35,6 r (60,23) сульфонатов, 1,1 г (1,8Ф) неорганических солей, 22,4 г (383) углеводородов отработанного

6644 8 масла и 111,9 г очищенного отработанного масла, Из полученной смеси готовят мицеллярные дисперсии аналогично примеру 1.

Тип А: Для приготовления берут

10 г экстрагированной смеси, 55,4 г воды, 22,7 г керосина и получено

1О 88,1 r дисперсии состава: 6,83 сульфоната, 25,84 керосина, 4,34 углеводородов отработанного масла,62,83 воды, вязкость системы 37 сст.

Тип В: Для приготовления берут

15 5 r экстрагированной смеси, 70 г

1 водного раствора хлорида натрия и получают дисперсию состава: 93,53 однопроцентного водного раствора хлорида натрия, 43 сульфонатов, 20 2,53 углеводородов отработанного масла, вязкость системы - 18 сст.

Пример 4. В условиях примера

1 подвергают взаимодействию с серным ангидридом отработанное трансмиссион25 ное масло с вязкостью 2290 сст при

38 С, используя весовое отношение серный ангидрид : масло равное 14,75:

:100, поддерживая температуру 75 С, концентрацию серного ангидрида

ЗО 3,1 об.З. Расход серного ангидрида составляет 0,7 г/мин и воздуха

2,1 л/мин. После обработки серным ангидридом получают кислое масло в количестве 169,4 г, содержащее 31,6 г

{18,7 ) органических сульфокислот, 7,4 r (4.,4Æ) смеси сернистого и серного ангидридов в пересчете на серный ангидрид. Кислое масло нейтрализуют

40+"ным водным раствором (25,5 г), щ экстрагируют в условиях примера 1, получают 62,3 г смеси, содержащей

30 г {48,3 ) сульфонатов натрия, 1,3 г (2,1Ф) неорганических солей

30 9 г. (49 6Ф) углеводородов отрабод танного масла и 132,6 г смеси, включающей продукты взаимодействия серного ангидрида с присадками.

На основе 5 г экстрагированной смеси и 117 г воды получают 122 г к дисперсии (типа Б) состава; 24 сульфонатов, 96Ф воды и 23 углеводородов отработанного масла. Аналогично на основе 5 г.экстрагированной смеси получено 69 г дисперсии состава:

5- 3,53 сульфоната, 3,53 углеводородов отработанного масла и 93Ф воды.

Обработка трансмиссионного масла серной кислотой приводит к образованию гудроно-подобной массы, которая

9 9 со временем застывает в очень вязкую массу и дальнейшей обработке не под-, лежит.

Пример 5. Взаимодействию с серным ангидридом подвергают отработанное дизельное масло с вязкостью

252 сст при температуре 38 С для чего сначала отгонкой удаляют воду. Полученное масло подвергают взаимодействию с серным ангидридом в условиях примера 1 при весовом отношении реагентов равном 8:100, температуре77 С, концентрации серного ангидрида

7 5 об.ь и получают 15Ф нижнего слоя и 85< верхнего слоя. Нижний слой удаляют. Полученное масло верхнего слоя с кислотным числом 2,5 мг KOH/г непрерывно подвергают обработке серным ангидридом с расходом 4,96 г/мин в тонкопленочном реакторе, представляющем собой трубу с охлаждающей рубашкой.и внутренним диаметром 5 мм и длиной 800 мм, снабженного патрубками входа и выхода масла и газообразного агента, а затем в реакторе с интенсивным смешением, снабженного патрубками для подвода и отвода газовой фазы и ввода и вывода кислого масла.

В пленочный реактор через трубку, расположенную по центру оси реак-» тора непрерывно вводят газообразный агент, представляющий смесь воздуха и серного ангидрида с расходом соответственно 6,3 л/мин и 0,7 г/мин. бесовое отношение серный ангидрид масло поддерживают равным 14,1:100, температуру в пленочном реакторе поддерживают равной 40 С, а в объемном

- 60 С. Время пребывания в пленочном г О реакторе не более 5 сек, а в объем-: ном не более 300 сек. В таких условиях получают 5,52 r/ìèí кислого масла, содержащего 24,4 органических сульфокислот, 2,64 смеси серного и сернистого ангидридов в пересчете на серный ангидрид, 73 непревращенных углеводородов отработанного масла.

После нейтрализации 40 -ным раствором едкого натра получают пасту, в которую входят 23,94 сульфонатов натрия, 4,6g неорганических солей и

70,53 углеводородов отработанного масла.

На основе этого продукта получают

39,2 г мицеллярной дисперсии, для чего берут 10 г нейтрализованного

76644 10

40 масла, полученного на первои стадии.

45 Сочетание обработки отработанных ма. сел серным ангидридом в две стадии позволяет избежать забивок пленочной реакционной зоны продуктами взаимодействия серного ангидрида и присадок

5р и обеспечить непрерывность получения сульфонатов путем сульфирования кислого. масла, полученного из отработанных масел. Еще одно преимущество состоит в том, что на первой стадии об55 работки в объемном реакторе смешения удаляют присадки и примеси, что позволяет на второй стадии получать сульфонаты, пригодные для приготов5

35 продукта, 23,1 г воды, 6,8 г керосина, 0,1 г изопропилового спирта.

Полученная дисперсия включает:

13 нефтяного сульфоната, 68,83 воды, 17,3ь керосина, 0,3 ь изопропилового спирта, 1,14 неорганических солей и

16,4Ф непревращенного отработанного масла. Вязкость такой дисперсии составляет 31 сст, а межфазное натяжение на границе углеводород-водаменее 0,01 дин/см.

Проведение реакции взаимодействия серного ангидрида с отработанным маслом только в последовательном каскаде пленочного реактора вытеснения и объемного реактора смешение не представляется возможным из-за того, что после начала протекания реакции серного ангидрида с присадками пленочный реактор забивается оседающими продуктами реакции.

Следует также отметить, что взаимодействие сначала в объемном реакторе, а затем в каскаде последовательных реакторов могут быть подвергнуты отработанные масла, взятые в смеси в различных соотношениях, а также с различных двигательных установок.

Преимущество изобретения состоит в том, что в отличие от прототипа, по которому взаимодействию с серным ангидридом подвергают алкилароматические вещества базовых минеральных масел в каскаде последовательно соединенных реакторов — пленочном и объемном, по данному способу на первой стадии взаимодействию с серным ангидридом в объемном реакторе смешения подвергают присадки и примеси отработанных масел, а на второй стадииалкилароматические вещества кислого ленив мицеллярных дисперсий. Еще од-

976644

12 Редактор Е.Гиринская Техред И,Моргентал Корректор Л.Лукач

Заказ 4572

Тираж

Подписное

ЗНИИПИ Государственного кок тета но иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113D35, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина, 101 но преимущество заключается в том, что в результате проведения процесса в две стадии получает более дешевые сульфонаты, так как стоимость отработанных масел значительно ниже стоимости базовых масел, а также в том, что используемые отработанные масла часто являются отходами, и потому менее дефицитными продуктами.

И еще одно преимущество заключается в том, что получение поверхностноактивных сульфонатов на основе отработанных масел позволяет. квалифициро ванно использовать крупнотоннажные отходы и ликвидировать загрязнение окружающей среды.

Преимущество изобретения заклю чается в том, что использование обработки серным ангидридом отрабо1О танных масел в две стадии позволяет без дополнительной обработки получать сульфонаты, пригодные для мицеллярных дисперсий. !