[发明专利]链烷磺酰氯和相应的链烷磺酸提纯方法

说明书

本发明涉及到链烷磺酰氯(CAS)提纯方法。更具体地讲，本发明的目的是大幅度降低后续通过所述链烷磺酰氯水解而得到的链烷磺酸(AAS)中的硫酸含量。

“链烷”一词意指碳原子数为1-4的低级烷基，尤其是甲基，乙基，正丙基和正丁基。

已知在电化学领域或甲烷磺酸表面处理领域应避免存在硫酸。这一要求的原因是在铅存在下硫酸铅会沉淀并限制甲烷磺酸的操作性能。甲烷磺酸的这种工业用途的要求是必须使硫酸含量低于350ppm。

已知可采用沉淀或蒸馏方法提纯甲烷磺酸。

在沉淀方法中，应用了硫酸铅和硫酸钡不溶于甲烷磺酸这一事实，但处理后甲烷磺酸中残留的铅和钡仍是不符合要求的杂质。

在蒸馏方法中，应用了硫酸沸点高于甲烷磺酸沸点这一事实。由于这涉及到除去甲烷磺酸中的微量硫酸，所以甲烷磺酸事实上也会从甲烷磺酸/硫酸混合物中蒸馏出来。这种解决方案不仅在经济上令人不感兴趣，而且还要求特殊的装置(US 4938846)以避免甲烷磺酸的热降解。实践证明难于使甲烷磺酸中的硫酸含量低于1000ppm，而对于水中浓度为70wt％(重量百分比)的甲烷磺酸而言，规定是350ppm。

另一方面，US 4549993提出了链烷磺酰氯的提纯方法，其中采用盐酸水溶液进行洗涤，而该水溶液中按照溶液重量计含有至少约18wt％的HCl，洗涤后在不高于约70℃的温度和不高于500乇的减压下精馏从水溶液中分离出来的链烷磺酰氯，同时用惰性气体吹扫。优选的是，HCl浓度为30-60wt％，以便明显减少甲烷磺酰氯(CMS)的水解，该工艺的目的是获得不含甲烷磺酸的CMS，但是并没有解决硫酸盐，尤其是硫酸的问题。

本申请人公司现已发现可解决链烷磺酸(AAS)中存在硫酸这一问题的方法，其中用水或pH为-0.57-7的酸水溶液处理链烷磺酰氯(CAS)，这样得到提纯的CAS，可将后者作为中间产物收集起来，然后在高温下用水完全水解而得到提纯的链烷磺酸(AAS)。

在以下的叙述过程中，硫酸盐指链烷磺酰氯中作为杂质存在并且在水存在下可形成硫酸SO₄^2-·2H⁺的任何化合物。在该定义中例如可包括SO₄^2-化合物，反阳离子或对应阳离子，硫酸本身以及硫酸前体，尤其是磺酰氯，SO₃和氯磺酸的C₁-C₄低级烷基酯。

因此，本发明的目的首先是提出提纯链烷磺酰氯(CAS)以便降低其中的硫酸盐含量的方法，其特征在于将所述氯化物进行处理，其中将所述氯化物与选自水或pH为-0.57-7的酸水溶液的洗涤液体接触后将链烷磺酰氯与洗涤液体分离，后者已溶解了大部分的硫酸盐，从而使受处理的链烷磺酰氯中的硫酸盐含量降低，因此使其得以提纯。

优选的是，水的pH为约7或另一方面酸水溶液具有7左右的pH。例如，已溶解了环境空气中的二氧化碳(CO₂)的水或另一方面含有微量酸的水就属于这种情况。这一要求的原因是：正是采用这样的洗涤液体才会观察到硫酸盐含量的最大限度降低。

有利的是，链烷磺酰氯选自甲烷磺酰氯(CMS)，乙烷磺酰氯(CES)，正丙烷磺酰氯(CPS)，正丁基磺酰氯(CBS)。

对本发明链烷磺酰氯的处理可按照间歇或连续方式进行。按照所采用的技术解决方案，可进行例如充分的机械搅拌操作，从而使基本上不相容或不混溶的链烷磺酰氯和水或水溶液充分接触，或者是另一方面可采用静态混合系统如立式塔。

在间歇处理情况下，将CAS/水或CAS/水溶液混合物充分搅拌以使两种不相容或不混溶的液相的界面接触面积瞬时增大。

有利的是，所选择的这种搅拌的时间达到几秒钟至1小时，这取决于进行搅拌的介质的温度，在20℃温度下优选为3-5分钟。在搅拌结束时，各相采用沉降方式分开，而回收得到由提纯的CAS组成的有机相。

在连续处理情况下，装置包括可保证CAS/水或CAS/水溶液接触的混合器以及可使有机相和水相分离的适当尺寸的倾析器或滗析器或者沉降分离器。

有利的是，洗涤液体用量为待提纯的CAS重量的1-50wt％。优选的是，洗涤液体用量为待提纯的CAS重量的3-7wt％。

有利的是，洗涤液体/CAS的接触在0-50℃的相温度下进行。

该温度优选为10-20℃，从而避免高操作费用或避免CAS出现任何明显的水解。