专利名称：一种α—磺基脂肪酸甲酯盐的制备方法
技术领域：
本发明应用于表面活性剂领域，涉及一种α-磺基脂肪酸甲酯盐的制备方法，用 于对脂肪酸甲酯磺化生成的α-磺基脂肪酸甲酯进行后续的漂白和中和制备脂肪酸甲酯 磺酸盐。
背景技术：
α-磺基脂肪酸甲酯盐是一种性能优良的阴离子表面活性剂，其原料源自可再 生资源，使其具有良好的生物相容性和生物降解能力而成为绿色环保的表面活性剂原料。 α-磺基脂肪酸甲酯钠盐的去污能力和抗硬水能力均优于十二烷基苯磺酸钠(LAS)和脂肪 醇硫酸盐(AS)，随着石油资源的日益枯竭，其被誉为能代替LAS和AS的“第三代表面活性 剂”。另外，α-磺基脂肪酸甲酯盐也可应用于塑料加工、皮革脱脂、丝绸印染、矿物浮选以 及化妆品、涂料、润滑油、橡胶的生产等工业领域。α -磺基脂肪酸甲酯盐一般是由脂肪酸甲酯和三氧化硫磺化反应生成α -磺基脂 肪酸甲酯，再经过漂白、中和、干燥而制得的。其中漂白过程是通过双氧水的强氧化作用降 低α-磺基脂肪酸甲酯的色泽，使得到的MES产品达到复配所需的色泽要求；中和过程是为 了将α-磺基脂肪酸甲酯中合成相应的盐。常规的α-磺基脂肪酸甲酯漂白和中和过程是在间歇式反应釜中分段进行的， 由于漂白和中和过程会大量放热，所以必须通过强力搅拌使反应物混合均勻防止局部高 温而使产品中二钠盐含量增加；另外，反应热难以释放容易导致漂白剂过氧化氢分解从 而使产品色泽加深。为此，研究者通过不同的技术手段以求解决这些问题。中国专利 CN101074205A在反应釜中采用转子刮膜剪切混合器将α -磺基脂肪酸甲酯和双氧水混合 漂白，使用冷风或者常温峰除去漂白产生的热量，再加入甲醇进行再酯化反应，漂白和再酯 化过程需要2小时以上；采用分步中和的方法并使用转子刮膜剪切混合器将物料混合，并 用冷风或者常温风散去中和热。此发明使用了转子刮膜剪切混合器增强物料混合，并使用 风散热的方法得到了质量较优的产品，但是同时也增加了装置的成本和操作费用。中国 专利CN101054354A在漂白过程中还加入少量改良剂，虽然起到了一定的漂白效果，但是 改良剂的加入也增加了生产费用，同时给产品增加了杂质，影响了产品的质量。中国专利 CN101759612A中α -磺基脂肪酸甲酯先加入甲醇进行再酯化，停留时间30 40min，再酯 化后的磺酸经换热器加热在闪蒸罐中真空条件下分离出未反应的甲醇，经过中和后对磺酸 钠盐进行漂白，PH值控制在6 6. 5，漂白时间为6 8小时。此工艺较为复杂，而且反应 时间长，能耗较高。以上工艺步骤的缺点在于都在间歇釜式反应器中进行，不能形成连续 自动化反应；为达到漂白效果增加了散热装置或是添加了改良剂，都增加了生产成本；反 应时间都在3小时以上，能耗很高。所以，探索一条优良的α-磺基脂肪酸甲酯漂白和中和 的工艺路线具有积极的意义。近几年来，微反应技术在强放热的爆炸危险的反应具有良好的控制作用。微结构 反应器的传质系数可以达到10000m2/m3以上，相对于常规釜式反应器的300 600m2/m3有了数量级的提升，可以使反应物瞬间混合均勻，精确控制反应温度；微结构反应器能保证反 应连续、安全，实现自动化的工业生产；另外，微反应过程不受放大效应影响，小试成功即可 工业放大，节省科研成本。由此，将α-磺基脂肪酸甲酯的中和与微反应技术相结合有望节 约生产成本、提高产品质量。
发明内容
本发明的目的是开发一条连续自动化、操作简便安全、反应时间短、产品质量高的 一种α-磺基脂肪酸甲酯盐的制备方法。本发明的技术方案为常规反应器中，再酯化和漂白过程中甲醇的存在容易发生 爆炸的危险，而在微通道反应器中由于传热和传质系数很高，在进料量和连续反应的情况 下就可以避免爆炸的危险；另外，物料的均勻混合可以大大缩短反应时间、降低产品色泽。 中和过程中，α-磺基脂肪酸甲酯I与等摩尔的氢氧化钠溶液(或者是氢氧化钾)反应生 成主产物α-磺基脂肪酸甲酯钠盐II，由于常规的机械搅拌难以使之混合均勻，这就会导 致局部高温和PH值过高，发生副反应使主产物II进一步转化成副产物α -磺基脂肪酸甲 酯二钠盐III，影响产品的质量，将α-磺基脂肪酸甲酯的中和在微通道反应器中进行，可 以提高反应的传质和传热效率，大大降低副产物III的生成。
权利要求
1.一种α-磺基脂肪酸甲酯盐的制备方法，其具体步骤如下(a)以脂肪酸甲酯和三氧 化硫为原料在降膜微结构反应器中进行磺化反应制得α-磺基脂肪酸甲酯；(b)将α-磺 基脂肪酸甲酯、双氧水和甲醇溶液泵入到通道内径为0. 5 5mm的微结构混合器中，后接 内径为0.5 6mm的微通道反应管，反应温度在30 90°C之间进行漂白；(c)将漂白后的 α-磺基脂肪酸甲酯、碱溶液泵入到通道内径为50 3000 μ m的微结构混合器中，后接内径 为0. 5 6mm的微通道反应管，反应温度在30 90°C之间，得到乳白色泡状物，烘干后即可 得到的粉末状产物α-磺基脂肪酸甲酯盐。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的α-磺基脂肪酸甲酯至少为化学式为 RC (HS03) C00CH3中的一种，其中R是C4至C20的烷基。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)中双氧水的使用量占α-磺基脂肪 酸甲酯质量的5% 30%，双氧水与甲醇的质量比在1 2 2 1之间；双氧水的质量浓 度在20% 60%之间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(b)中反应温度在50 80°C之间；反应 物在微结构混合器中的停留时间在10 500ms之间；反应物在微通道反应管的停留时间在 5 20min之间。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)中碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾中 的一种；其质量浓度在5% 50%之间。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)中控制碱溶液的流速使反应产物的 pH在6 8之间。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(c)中反应温度在40 80°C之间；反应 物在微结构混合器中的停留时间在10 200ms之间；反应物在微通道反应管的停留时间在 5 20min之间。
全文摘要
本发明涉及一种α-磺基脂肪酸甲酯盐的制备方法，包括磺化、漂白和中和三个主要步骤，具体步骤如下(a)以脂肪酸甲酯和三氧化硫为原料在降膜微结构反应器中进行磺化反应制得α-磺基脂肪酸甲酯；(b)将α-磺基脂肪酸甲酯、双氧水和甲醇溶液泵入到微结构反应器在30～90℃之间进行漂白；(c)将漂白后的α-磺基脂肪酸甲酯和碱溶液泵入到微结构反应器在30～90℃之间反应，得到乳白色泡状物，烘干后即可得到的粉末状产物α-磺基脂肪酸甲酯盐。本方法具有反应过程连续安全、物料配比和反应温容易控制、产品颜色浅质量高等优点。
文档编号C07C309/62GK102070496SQ20101060449
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者张利雄, 徐南平, 曾昌凤, 谢天明 申请人:南京工业大学