[发明专利]脂肪酸酯的磺化

说明书

本发明一般地说涉及脂肪酸酯及其衍生物的磺化，具体地说，本发明涉及脂肪酸酯的磺化方法和漂白与中和所形成的磺化产物的方法。

由于有优良的表面活性和耐硬水性，脂肪酸及脂肪酸衍生物的磺酸盐具有工业价值，可以作为润湿剂和洗涤剂组分使用。工艺上熟知的一种磺化方法包括使过量的三氧化硫气体与脂肪酸或脂肪酸衍生物反应以制得磺酸。因为由这种方法得到的含磺酸的产物通常颜色较深，所以对于工业应用不甚理想。已知可以将产物漂白，例如用过氧化氢处理。漂白过的产物随后通常用氢氧化钠中和。

已知的漂白方法在几个方面受到限制。例如，先前的实验提到漂白过程应在90℃或更低的温度下进行。通常采用在约70℃和约80℃之间的某个漂白温度。例如，在甲酯磺酸与过氧化氢在不锈钢设备内反应的实验中，将漂白体系加热到75℃以上会使产物的颜色比在较低温度下漂白的产物深。在更高的温度下操作会造成快速放热和过氧化氢完全消耗。一旦过氧化氢完全耗尽，酸的颜色将随时间加深。

现有技术提到，向反应混合物中加入脂族醇可以改进磺化和漂白方法。例如，Ogashi等人的美国专利3,997,575(1976年12月14日)公开了在磺酸漂白工艺中使用最高约20％重量的醇。使用百分含量较高的醇似乎有利，因为醇降低反应混合物的粘度，从而防止了在较粘的混合物中会发生的不良的局部温度升高，但是一般认为，由于某些原因，不宜使用更高数量的醇，这些原因包括从中和的产物中除去游离醇的困难，以及由于醇的令人不愉快的气味而必须对产物脱臭。

已知的漂白方法(以及相应的中和方法)除了所要的浅色反应产物之外还常常产生不需要的副产物。例如，中和产物中可能包含未反应的过氧化氢、由过氧化氢分解出的氧、二甲醚或其它醚以及可能存在的有机过氧化物。这些物质会在下游的贮存与加工中造成危害。

在制备脂肪酸及脂肪酸衍生物的磺酸盐时面临的另一任务是制得一种高度活性的磺酸盐浆体(即，中和过的表面活性的磺酸盐含量大于55％重量)，而不良的二盐副产物的产率低(低于6％重量)。过去，用金属氢氧化物和水中和在活性物浓度约35％重量以下容易进行，但在试图达到更高的活性物浓度时二盐的产率也很高。另外，以前不了解连续中和法对诸如醇浓度、中和温度和中和pH等因素的敏感性。

本发明的目的之一是克服上述的一个或多个问题。

根据本发明，提供了一种磺化方法，其中的步骤包括将脂肪酸烷基酯原料磺化，将粗产物漂白，然后将所得的产物中和。此方法是采用以下一种或多种手段来完成的。

在第一种手段里，在非金属的或低铁耐腐蚀合金的设备中进行本发明方法的漂白步骤。通过使用这种设备，成功地采用了高于90℃的漂白温度。

在第二种手段里，利用同时加入占磺酸粗产物重量至少约21％的醇进行漂白操作。

在第三种手段里，使用固体碱在醇溶液或醇的浆体中进行中和步骤。

对于本领域的技术人员，根据以下的详细说明并联系附图和所附的权利要求，本发明的其它目的和优点将是显而易见的。

图l是图示说明本发明磺化方法的工艺流程图，其中包括用塞流式煮解进行漂白和用液体碱中和。

图2是图示说明本发明的半间歇漂白步骤的流程图，其中利用回流甲醇连续地脱除气体副产物。

图3是图示说明本发明的连续漂白步骤的工艺流程图，其中气体副产物被连续脱除。

图4是图示说明本发明的中和步骤的工艺流程图，其中使用液体碱，接着除去气体副产物并破坏掉残余的过氧化物。

图5是图示说明本发明的中和步骤的工艺流程图，其中使用固体碱，接着除去气体副产物并破坏掉残余的过氧化物。

图6是图示说明本发明的中和步骤的工艺流程图，其中使用固体碱，同时除去气体副产物并破坏掉残余的过氧化物。

图7表示实施例3中在不锈钢反应器内于65℃、72℃和80℃的漂白温度下漂白过的甲酯磺酸的颜色(5％克莱特(Klett))随漂白时间(分)的变化。

图8表示实施例3中在玻璃反应器内于70℃、80℃和90℃的漂白温度下漂白过的甲酯磺酸的颜色(5％克莱特)随漂白时间(分)的变化。

图9表示实施例3中在玻璃反应器内于70℃、80℃和90℃的漂白温度下漂白过的甲酯磺酸的颜色(5％克莱特)随反应混合物中剩余的过氧化氢百分数的变化。

图10表示实施例5中甲酯磺酸内可萃取的油的百分含量与在不同温度和不同的三氧化硫/甲酯原料摩尔比下加工的酸的颜色(5％克莱特)的关系。