α－磺基脂肪酸酯盐制备方法

专利名称：α－磺基脂肪酸酯盐制备方法
技术领域：
本发明属于表面活性剂领域，涉及制备α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的方法。
背景技术：
α-磺基脂肪酸酯盐是一种优良的表面活性剂，具有抗硬水能力强，生物降解性好等特点，可用于日用化工和选矿等行业。
脂肪酸酯的磺化通常是采用降膜式磺化器，脂肪酸酯与三氧化硫作用制得磺酸。利用这种方法制得的磺酸一般颜色都比较深，直接影响最终产品的外观，不能为人们所接受。通常情况下必须经过漂白处理，使产品色泽降到尽可能低。中和后的磺酸产品一般是活性物含量为30％～50％的膏状物，膏状物不适合大量运输，也不适合制造粉状洗涤产品，将其干燥成粒状或粉状直接用于粉状产品复配最为理想。由于该磺化反应的特殊性，不可避免地会生成人们所不希望的二钠(钾)盐，为尽可能地降低二钠(钾)盐的含量，二次酯化是必不可少的。生产出理想的α-磺基脂肪酸酯盐产品将面临以上问题。
已公开的脂肪酸酯磺化方法尽管作出了不少努力，但对游离油含量和色泽这对矛盾解决的不是很理想，往往顾此失彼。要降低游离油含量，产品色泽就会加深；要保证产品色泽，游离油含量就会上升。在漂白工艺上，大多是采用漂白和二次酯化一步法，醇体系在90℃以上的高温条件下，用过氧化氢(双氧水)漂白，如中国专利公开CN86107518A、中国专利申请94115317.7、00133161.2，美国专利US5587500。这些方法是在远高于醇的沸点温度下进行的，加上过氧化氢在此温度下的快速分解，循环系统不可避免地要在高压下进行。伴随反应过程也有一系列副反应发生，如生成醚、硫酸酯。醚类危险性很大，易燃易爆，处理不当极易引起安全事故。硫酸酯毒性比较高，较难除去，残留于产品中，对使用安全不利。由于大量醇的存在，也影响了产品的漂白速度和漂白效果。也有人在不锈钢设备内采用间歇法通过过氧化氢使磺酸得到漂白，但由于产物的高粘性及漂白反应的高放热量，漂白反应难以控制，直接影响了漂白效果和产品质量的稳定性。
CN1055734在磺化阶段加入羰基化合物及不饱和化合物含量低的脂肪酸酯，通过磺化脂肪酸低级烷酯，接着进行加工，即可得到淡色的酯磺酸盐。但这种方法只适用于不饱和化合物含量不超过0.1-0.5％重量的脂肪酸酯。
CN1297886公开了一种气雾相式三氧化硫磺化甲酯制备脂肪酸酯磺酸盐的方法，它依次包括磺化和漂白、中和步骤。整个工艺流程在闭路循环系统内进行，且磺化步骤采用的是雾相甲酯和气相三氧化硫接触混合反应的方法，而在漂白、中和步骤，是采用的一步法反应而制备产生成品。由于大量醇的存在，影响了产品的漂白速度和漂白效果。
α-磺基脂肪酸酯盐由于其对温度的高敏感性及高粘性，在保证其色泽、二钠(钾)盐含量的前提下，将其干燥成固状都存在一定困难。

发明内容
本发明的目的是为了提供一种安全性高、产品色泽好、反应过程易控制的新的α-磺基脂肪酸酯盐的制备方法。
本发明方法的第一步是将化学式为RCH2COOR1的脂肪酸酯磺化，其中R是C4至C20的烷基(优选C12至C18烷基)，R1是C1至C3(优选C1至C2)。
最初向脂肪酸酯(I)中加入三氧化硫，形成了中间体(II)，它可以是一种混合酸酐或加成物，但是肯定不是磺酸盐 中间体(II)的形成活化了羰基的α位的碳原子，这使游离的SO3得以反应生成下面所示的另一中间体(III)，它既是磺酸盐又是SO3加成物或混合酸酐 中间体(III)缓慢释放出SO3，形成α-磺基甲酯(IV)和游离的SO3。释放出的SO3随后可用来在最后步骤中与脂肪酸甲酯(I)或中间体(II)反应 为使大多数的(I)转化为(IV)，必须加入充分过量的SO3以产生大量的中间体(III)，该中间体缓慢地生成所需的游离SO3以使磺化反应完全。因此，磺化反应投料摩尔比约为1∶1.15到1∶1.35为宜。
磺化反应过程中将伴随着其它一些副反应，如含有不饱和键烯与三氧化硫形成磺酸内酯，二磺基产物及其它一些有色物质。
磺酸老化一定时间以后，仍存在相当数量的中间体(III)，若用碱中和或双氧水漂白会造成酯基的水解在双氧水存在时
在氢氧化钠存在时 产物(IV)是α-磺基脂肪酸酯盐产品，其中含有一定的二钠(钾)盐(V)。为减少此物的生成，进行二次酯化是必不可少的，在醇的作用下，重新发生酯化反应 先漂白后酯化有其优点，可避免硫酸酯和醚的生成。硫酸酯毒性较高，为日化原料所不允许；醚易燃易爆，当在空气中达到一定浓度时，是非常危险的。
在中和反应系统中，由于局部碱浓度过高，或在PH值大于9时，水解速度要快的多。所以在中和时要求磺酸和碱液混合速度要快且均匀，以免产生局部高PH值和高温而导致水解的发生。
本发明提供一种α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，包括下列步骤(1)将脂肪酸酯用三氧化硫在75～85℃条件下磺化制得磺酸；生成的磺酸进行两步老化；(2)采用喷雾进料方式用双氧水作漂白剂将步骤(1)中得到的磺酸漂白；采用转子刮膜剪切混合器将双氧水和磺酸混合均匀，漂白温度为50～150℃；(3)以醇为酯化剂将步骤(2)的产物进行二次酯化；(4)喷雾进料方式将碱与步骤(3)中的产物混合，采用转子刮膜剪切混合器将碱和步骤(3)的产物混合均匀；采用分步中和方式用碱将步骤(3)的产物中和；所述的分步中和方式，是使用2～80个碱液进料喷嘴分批进料；(5)将步骤(4)的产物干燥，干燥温度50～150℃；采用压条干燥方式，经转子压条器使物料成条状，然后粉碎得到粉状产品。
优选的，步骤(1)脂肪酸甲酯与三氧化硫的摩尔比为1∶1.15至1∶1.35，优选1∶1.25；在80℃进行磺化；生成的磺酸进行两步老化，第一步老化在80～90℃条件下保持40～60分钟，第二步老化在70～80℃条件下保持30～60分钟。
制得的磺酸直接采用含量为25％～50％(优选35％)的双氧水漂白，其中双氧水用量为磺酸重量的3％～20％，优选5％～10％，更优选5％～8％。
更优选的，步骤(2)是采用转子刮膜剪切混合器将双氧水和磺酸混合均匀。转子刮膜剪切混合器的结构如说明书附图的图4和图5所示更优选的，步骤(2)是采用冷风或常温风除去漂白过程产生的热量。
更优选的，所述的漂白是采用喷雾混合，转子刮膜剪切混合器混合均匀，同时采用强风降温、连续漂白方法，在75～90℃条件下进行。。
步骤(3)中磺酸漂白后即可进行二次酯化。用醇作酯化剂，醇选自C1～C3的醇，优选甲醇。醇的加入量是磺酸(漂白后总重)的50％～200％，优选75％～150％，更优选100％，二次酯化在回流温度下进行，回流1～6小时。
步骤(4)中，磺酸可用氢氧化钠(钾)水溶液、氢氧化钠(钾)醇溶液或醇钠(钾)中和，中和装置和操作同漂白步骤。优选的，碱溶液是氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾的醇溶液，醇钠、或醇钾中的一种；更优选的，步骤(4)碱溶液是氢氧化钠水或氢氧化钠醇溶液。碱浓度为5％～50％，优选10％～30％，重量百分比；中和温度为40～80℃，优选40～60℃。
优选的，步骤(4)是采用冷风或常温风除去中和过程产生的热量。
中和后得到的产品用压条式热风干燥罐中干燥，干燥温度60～100℃。
优选的，步骤(5)是采用热风干燥方式。
本发明所采用的制备工艺易于操作，易于控制，产品质量稳定，其产品色泽、二钠(钾)盐含量等指标符合使用要求。该工艺过程安全性高，且产品无有害物质残留。本发明的分步混中和和干燥方式，有利于迅速移走反应的热量，提高工艺的安全性。


图1本发明的α-磺基脂肪酸酯盐制备过程工艺流程图。该工艺流程分磺化、漂白、二次酯化、中和和干燥五部分。
图2本发明的喷雾喷头的示意图。
图3本发明孔板示意图。
图4本发明定子孔板示意图。
图5本发明的转子刮膜板、压条板示意图。
图4与图5的组合组成一级转子刮膜剪切混合器或压条器。转子刮膜剪切混合器或压条器的级数根据情况而定，一般在2～80之间。
图6实施例2中，双氧水分别于50℃、60℃、75℃、90℃、120℃、150℃时，磺酸漂白后的颜色变化情况。其中T(℃)表示漂白温度，K(mgI2/100ml)表示色泽。
图7实施例3中，双氧水于85℃条件下，浓度分别为25％、30％、35％、40％、50％、70％，磺酸漂白后的颜色变化情况。其中C(％)表示浓度，K(mgI2/100ml)表示色泽。
图8实施例4中，双氧水于85℃，浓度为35％条件下，用量分别占磺酸的3％、5％、8％、10％、20％，磺酸漂白后的颜色变化情况。其中X(％)表示磺酸重量百分数，K(mgI2/100ml)表示色泽。
图9实施例5中，双氧水分别于60℃、75℃、85℃、120℃、150℃时，磺酸漂白后的二钠盐变化情况。其中T(℃)表示温度，X(％)表示二钠盐含量。
图10实施例6中，酯化剂用量分别占磺酸的30％、50％、75％、100％、150％、200％对产品中二钠(钾)盐含量的影响。V(％)表示酯化剂占磺酸量的百分数，X(％)表示二钠盐含量。
图11实施例7中，酯化时间分别为1、2、3、4、5、6、7小时时，对产品中二钠盐含量的影响。其中t(h)表示酯化时间，X(％)表示二钠盐含量。
图12实施例8中，碱中和温度分别于50℃、60℃、70℃、80℃、90℃时，中和后二钠盐变化情况。其中T(℃)表示温度，X(％)表示二钠盐含量。
图13实施例9中，碱中和温度分别于60℃时，氢氧化钠溶液的浓度分别为5％、8％、10％、15％、20％、30％、40％、50％，中和后二钠盐变化情况。其中C(％)表示氢氧化钠浓度，X(％)表示二钠盐含量。
具体实施例方式
参看图1。本发明的工艺步骤由五部分组成(1)磺化；(2)漂白；(3)二次酯化；(4)中和；(5)干燥。
磺化步骤由降膜式磺化器11，气液分离器12和老化反应器13、14组成。空气-三氧化硫混合气和脂肪酸酯分别由管道15和16送入磺化器11，反应混合物流出磺化反应器经管道17送入气液分离器12，尾气经10排出再进行吸收处理。液体磺酸再经管道18送入老化器13，经过一定时间后再经管道19送入老化器14。
漂白部分由风机20、冷冻机21、25，一级混合罐22、二级混合罐23、气料分离器24组成。老化器14中的磺酸经管道25在热交换器30中降温。风经过风机20通过管道31进入冷冻机降温，并分别通过管道32、35通入喷雾喷头28和多级转子刮膜剪切混合器33。来自管道27的过氧化氢、管道26磺酸与管道32的风一同输入一级混合罐的喷雾喷头进行喷雾混合，混合后经过多级孔板29及下端列管38(冷却介质通过管道36、39循环)继续降温，然后通过管道34移入二级混合罐23，通过多级转子刮膜剪切混合器33充分混合均匀，通过管道37进入气料分离器24，空气经40排放，得膏状产品。
二次酯化部分可由混合器46、反应器47、48、49，冷凝器50、51、52组成。漂白好的磺酸经管道53与来自管道54的甲醇一起输送到混合器46，升温后经管道55、56、57依次送入反应器47、48、49中进行二次酯化，蒸发的甲醇经冷凝器50、51、52回流。二次酯化是连续式的，反应器上部连续进料，底部连续出料，最后由管道58进入冷凝器59降温。
中和部分由风量分配器62、中和罐63、总出风管64组成。二次酯化后的磺酸在热交换器59中降温，经管道60送到中和罐顶部的磺酸进料喷嘴进料。风量分配器62中的风是来自于干燥系统中经冷冻机84降温除去溶剂的风，该风通过进风管68通入到中和罐中。中和用碱溶液经管道66和喷嘴67喷入到中和罐63内每级转子刮膜混合器65上，与磺酸进行中和，并通过每一级混合器使磺酸得到逐步中和。反应过程中产生的热量经通入的风带走。中和后的物料经管道72送入干燥罐进行干燥。
本发明选用热风压条干燥罐进行干燥。该部分由热交换器73、风机74、风量分配器75、干燥罐78、总出风管82、冷冻机84组成。中和后的膏状物料经由管道72输送到干燥罐78中，并经转子压条器79使物料成条状进入下一级。经热交换器73加热的风通过风机74进入到风量分配器75，再经进风管77进入到中和罐内，使物料得到加热并将受热挥发的溶剂带走，经总出风管进入到冷冻机84中降温使溶剂冷凝、回收。冷风再送到中和罐63内。干燥好的产品由管道86出料。
磺化参看图1，本发明一种方法的磺化步骤优选使用降膜式磺化器11，气液分离器12和老化反应器13、14组成。
空气-三氧化硫混合气和脂肪酸酯分别由管道15和16送入磺化器11，反应混合物流出磺化反应器经管道17送入气液分离器12，液体磺酸再经管道18送入老化器13，经过一定时间后再经管道19送入老化器14。
磺化步骤是制备a-磺基脂肪酸酯盐的关键。主要指标涉及游离油、 副产物和色泽。三者之间互相关联，磺化程度低，产品色泽就好，副产物也少，但游离油偏高；磺化程度高，游离油少，但副产物多，色泽深。综合衡量，应以游离油指标为主，其它二项指标为辅，适当兼顾。磺化条件中，主要是原料投料比(酯∶三氧化硫和空气∶三氧化硫)、磺化温度、老化时间和温度。
本发明优选的磺化条件包括脂肪酸酯与三氧化硫的摩尔比为1∶1.15～1∶1.35，磺化温度在75～85℃(优选80℃)，第一步老化在80～90℃下老化40～60分钟，第二步老化在70～80℃下老化30～60分钟。
漂白本发明方法的漂白步骤可以使用图1所示的反应系统。该系统是一个连续式低温下漂白，在较短的时间内完成漂白步骤。漂白效果主要受温度、漂白剂用量、作用时间等因素影响，其中温度是最重要的。该漂白反应是一个放热反应，反应迅速，且放热量大，不易控制。控制初始温度也很关键，温度低，反应进行的慢，漂白效果也不好；温度过高，反应启动快，但在短时间内大量热量难以移除，也影响漂白效果。所以，控制温度，及时将反应热除去是决定漂白反应效果的关键。
理论上多种氧化剂都可用作漂白剂，如次氯酸钠、过氧化氢、臭氧等。次氯酸钠溶液有效含量低，水占的百分数大，水越多，反应热量越多，对反应不利。臭氧氧化能力强，成分单一，但制备量都比较小，难以满足生产要求。过氧化氢作为漂白剂还是比较理想的，它不但氧化能力强，而且分解后只有水生成，且原料成本也比较低廉。本发明优选双氧水作为漂白剂。
从试验看，采用何种漂白方式更为重要。磺酸遇到水，呈半固体状态，在较高的温度下，粘度也非常大，物料传递是非常困难的，即使是在有大量醇存在下。本发明设计的装置是在低温、瞬时、连续条件下进行漂白。根据反应放热量大的特点，我们采用强风降温的方法，利用低温介媒对混合器腔进行强力降温。
参看附图1，漂白部分由风机20、冷冻机21、25，一级混合罐22、二级混合罐23、气料分离器24组成。
老化器14中的磺酸经管道25在热交换器30中降温。风经过风机20通过管道31进入冷冻机降温，并分别通过管道32、35通入喷雾喷头28和多级转子刮膜剪切混合器33。来自管道27的过氧化氢、管道26磺酸与管道32的风一同输入一级混合罐的喷雾喷头进行喷雾混合，混合后经过多级孔板29及下端列管38继续降温，然后通过管道34移入二级混合罐23，通过多级转子刮膜剪切混合器33充分混合均匀，通过管道37进入气料分离器24，得膏状产品。其漂白步骤温度为50～150℃，优选75～90℃。
参看附图6～10，双氧化工业上有27％、35％、50％、70％等多种规格，通过试验看。双氧水含量低，漂白效果差；含量高，反而颜色会加深。本发明双氧水含量为27％～50％，优选35％。
其用量对漂白效果有比较大的影响。试验结果表明，过多或过少对漂白都不利。这也符合规律，漂白剂过少，浓度低，氧化能力不足，漂白效果自然要差。漂白剂用量过多，浓度高，可能会造成深度氧化，产生更多的副产物，成分复杂化，漂白效果自然要差。所以，合理选用漂白剂的用量是十分重要的。本发明双氧水用量按磺酸重量计3％～20％，优选5％～15％，更优选8％～10％。
本发明直接用双氧水对磺酸漂白，副产物少，系统压力和温度也比较低，具有较高的安全性。双氧水略有过量，漂白后仍有部分残存，可在后面的步骤中脱除。
二次酯化由于该脂肪酸酯磺化反应机制的特殊性，二钠(钾)盐不可避免地要生成一部分，在漂白步骤也有一定量的二钠(钾)盐生成。在大量醇的作用下进行二次酯化能较好地解决这个问题。试验结果上看，二次酯化效果主要是受甲醇所占比例数和反应时间影响。由于反应体系本身就是强酸性，无需额外的酸性催化剂。该体系中，由于在进行漂白步骤时产生了一定量的水，对该步的二次酯化有一定影响。漂白时尽可能减少双氧水的加入量，也是本步骤的要求。酯化过程对游离油量和产品颜色影响不明显，说明在酯化过程中，磺酸是稳定的。
参看附图1，二次酯化部分可由混合器46、反应器47、48、49，冷凝器50、51、52组成。
漂白好的磺酸经管道53与来自管道54的甲醇一起输送到混合器46，升温后经管道55、56、57依次送入反应器47、48、49中进行二次酯化，蒸发的甲醇经冷凝器50、51、52回流。二次酯化是连续式的，反应器上部连续进料，底部连续出料，最后由管道58进入冷凝器59降温。
酯化反应加大醇的比例对反应有利，但过多的醇对后边的干燥处理是不利的，所以其量要适宜。本发明优选甲醇，其加入量占磺酸量的50％～200％(最好为100％)。酯化反应时间越长，二钠(钾)盐含量越低，其时间要由产品质量要求所决定，一般在1～6小时，二钠(钾)盐量可降到5％左右。
中和本发明磺化后的中和是用液体氢氧化物与磺酸反应，例如用氢氧化钠、氢氧化钾中和，溶剂既可以是水也可以是醇。由于二次酯化后的物料混合物中含大量的醇，考虑到后面的干燥和醇的纯化，中和时仍保持醇体系是最为合理的。中和时既可采用氢氧化物的醇溶液，也可采用醇钠(钾)溶液。本发明优选5％～20％的氢氧化钠(钾)醇溶液。中和反应温度为40～80℃，优选40～60℃。中和后的磺酸盐PH值控制在6.5～8.0。
参看附图1，本发明中和步骤可以用醇碱溶液(包括醇钠溶液或其碱的醇溶液)、液碱将由自热交换器59、管道60流出物中和。
中和部分由风量分配器62、中和罐63、总出风管64组成。
二次酯化后的磺酸在热交换器59中降温，经管道60送到中和罐顶部的磺酸进料喷嘴进料。风量分配器62中的风是来自于干燥系统中经冷冻机84降温除去溶剂的风，该风通过进风管68通入到中和罐中。中和用碱溶液经管道66和喷嘴67喷入到中和罐63内，与磺酸进行中和，并通过每一级混合器使磺酸得到逐步中和。反应过程中产生的热量经通入的风带走。中和后的物料经管道72送入干燥罐进行干燥。
中和反应在40～80℃条件下进行。
干燥α-磺基酯基脂肪酯盐干燥到一定程度时呈半固体状，粘度非常大，不易流动，在较高温度下干燥会加大二钠(钾)盐的生成量，同时会使产品颜色加深。
本发明选用压条式热风干燥罐进行干燥。该部分由热交换器73、风机74、风量分配器75、干燥罐78、总出风管82、冷冻机84组成。
中和后的物料经由管道72输送到干燥罐78中，并经转子压条器79使物料成条状进入下一级。经热交换器73加热的风通过风机74进入到风量分配器75，再经进风管77进入到中和罐内，使物料得到加热并将受热挥发的溶剂带走，经总出风管进入到冷冻机84中降温使溶剂冷凝经管道87回收。冷风再经管道85送到中和罐63内。干燥好的产品由管道86出料。
干燥温度50～150℃。
下列详细的实例进一步说明本发明，但它们并不是对本发明的限制。
实施例1 α-磺基脂肪酸甲酯钠盐的制备原料1、脂肪酸甲酯本公司自制主要技术指标(1)碳链分布C14 2％C16 81％C18 17％(2)平均分子量 274(3)碘值 ＜0.3gI2/100g(4)酸值 ＜1.0mgKOH/g(5)皂化值 198mgKOH/g2、三氧化硫 由硫磺燃烧制备3、双氧水 工业级35％4、甲醇工业级5、氢氧化钠 工业级，98％
方法参看图1，降膜式磺化器12由14只内径为30mm、长为6000mm的磺化管组成。来自管道16的液态脂肪酸甲酯均匀分布在各磺化管内壁，将三氧化硫空气混合气通入各管，气体与液体一同沿磺化管向下流动，在流动过程中脂肪酸酯与三氧化硫发生磺化反应，磺酸混合物由反应器底部通过管道17流入气液分离器12，多余气体则通过高压静电除雾器和碱液吸收。磺酸液体则通过管道18流入老化器13，磺酸在此于80℃～90℃下老化40化分钟，然后再通过管道19流入另一老化器14于70～80℃下老化30～40分钟。
老化好的磺酸进入下一个漂白步骤。磺酸通过管道26、来自管道27的双氧水与管道35的冷风一起送入喷雾混合器28。在此用约占磺酸总量20％的双氧水(含量为35％)进行低温漂白。双氧水和磺酸分别由二台计量泵导入。
漂白好的磺酸进行二次酯化，通过管道53、54分别将磺酸和甲醇导入混合器46中，在此溶解并升温至60℃，然后依次通过管道送入反应器47、48、49于80℃左右下回流反应。上端为进料口，下端为出料口自进料到出料的时间间隔即为反应时间。此反应为连续操作方式。
中和分别将磺酸甲醇混合液和15％氢氧化钠甲醇溶液通过计量泵导入中合罐进行中和，中和至PH为6.5～8.0。
干燥将中和好的物料通过离心泵导入压条式热风干燥罐上端进料口，物料逐级压条、逐渐得到干燥，直至符合要求。干燥好的物料于干燥罐底部出料，经进一步冷却后于粉碎机内粉成粉末。
试验过程中工艺参数见表1。
表1 试验工艺参数 (Kg/hr)

实施例2漂白实验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。以双氧水为漂白剂用液体混合泵进行连续漂白，试验反应温度对对漂白效果的影响。
双氧水加入量占磺酸的8％，浓度为35％。试验温度为50℃、60℃、75℃、90℃、120℃、150℃，漂白时间约1～5分钟。
色泽测定采用碘化钾-碘标准溶液目视比色(下同)。样品配成5％活性物的醇溶液，以100ml碘化钾-碘标准溶液含游离碘的毫克数作为碘色度，表示试样色泽。试验结果见图6。
从试验结果上看，温度低，漂白反应进行的缓慢，漂白后的产品颜色稍重；温度高于75℃以上，漂白反应能较快进行，漂白效果比较好，75～150℃从产品色泽上看区别不大。
实施例3漂白实验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。以双氧水为漂白剂用液体混合泵进行连续漂白，试验双氧水浓度对漂白效果的影响。
双氧水加入量占磺酸的2％(纯过氧化氢量)，试验浓度为25％、30％、35％、40％、50％、70％，漂白温度为85℃漂白时间1～5分钟。试验结果见图7。
试验结果上看，双氧水浓度为25％和70％漂白效果稍差。双氧水浓度高，反应十分剧烈，易发生副反应，影响漂白效果。
实施例4漂白实验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。以双氧水为漂白剂用液体混合泵进行连续漂白，试验双氧水用量对漂白效果的影响。
双氧水试验浓度为35％，加入量占磺酸的3％、5％、8％、10％、20％，漂白温度为85℃，漂白时间1～5分钟。试验结果见图8。
从试验结果看双氧水加入量以磺酸计5％～10％为宜。
实施例5漂白试验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。以双氧水为漂白剂用液体混合泵进行连续漂白，试验反应温度对二钠盐含量的影响。
双氧水浓度为35％，用量为磺酸量的8％，试验温度分别为50℃、60℃、75℃、90℃、120℃、150℃，漂白时间约1～5分钟。试验结果见图9。
从试验结果上看，温度越高，产生的二钠盐越多。因此漂白过程中，应尽可能降低漂白温度。
实例6二次酯化实验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。试验二次酯化时醇的用量对二钠盐含量的影响。
以甲醇为酯化剂，加入量占磺酸(漂白)的30％、50％、75％、100％、150％、200％，酯化温度为回流状态，酯化时间为2小时。试验结果见图10。
从试验结果上看，醇加入量越多，对酯化反应越有利，但加入量在80％以上时，二钠盐的含量变化趋小。若甲醇用量过大，会增加后边的干燥处理的工作量。综合考虑，醇的加入量占磺酸量的50％～150％为宜。
实施例7二次酯化实验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。试验二次酯化时酯化时间对二钠盐含量的影响。
以甲醇为酯化剂，加入量占磺酸(漂白)的100％，酯化温度为回流状态，酯化时间分别为1、2、3、4、5、6、7小时。试验结果见图11。
从试验结果上看，酯化时间越长，二钠盐的含量越低，但当二钠盐含量降到5％时，酯化反应变得愈加困难。
实施例8中和试验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。试验碱中时反应温度对二钠盐含量的影响。
中和用碱为15％氢氧化钠甲醇溶液，磺酸盐PH值为8，中和反应温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃。试验结果见图12从试验结果上看，反应温度越低，磺酸盐含量越低。一般控制中和反应在40～60℃为宜。
实施例9中和试验本例所用的磺酸、试制设备和工艺同例1。试验碱中时碱浓度对二钠盐含量的影响。
碱中和温度分别于60℃时，氢氧化钠溶液的浓度分别为5％、8％、10％、15％、20％、30％、40％、50％，试验中和后二钠盐变化情况。试验结果见图13。
从数据上看，稀溶液对产品质量有利，碱溶液浓度太高，二钠盐含量会因中和而增加。溶液太稀也不利于干燥。一般选用10％～30％即可。
权利要求
1.一种α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，包括下列步骤(1)将脂肪酸酯用三氧化硫在75～85℃条件下磺化制得磺酸；生成的磺酸进行两步老化；(2)采用喷雾进料方式用双氧水作漂白剂将步骤(1)中得到的磺酸漂白；采用转子刮膜剪切混合器将双氧水和磺酸混合均匀，漂白温度为50～150℃；(3)以醇为酯化剂将步骤(2)的产物进行二次酯化；(4)喷雾进料方式将碱与步骤(3)中的产物混合，采用转子刮膜剪切混合器将碱和步骤(3)的产物混合均匀；采用分步中和方式用碱将步骤(3)的产物中和；所述的分步中和方式，是使用2～80个碱液进料喷嘴分批进料；(5)将步骤(4)的产物干燥，干燥温度50～150℃；采用压条干燥方式，经转子压条器使物料成条状，然后粉碎得到粉状产品。
2.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(1)脂肪酸甲酯与三氧化硫的摩尔比为1∶1.15至1∶1.35；在80℃进行磺化；生成的磺酸进行两步老化，第一步老化在80～90℃条件下保持40～60分钟，第二步老化在70～80℃条件下保持30～60分钟。
3.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(2)所述的漂白为采用含量为25％～50％的双氧水漂白，其中双氧水用量为磺酸重量的3％～20％，优选5％～10％，更优选5％～8％。
4.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(2)是采用冷风或常温风除去漂白过程产生的热量。
5.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(3)中所述的进行二次酯化，是用醇作酯化剂，醇选自C1～C3的醇；醇的加入量是磺酸漂白后总重的50％～200％，二次酯化在回流温度下进行，回流1～6小时。
6.一种如权利要求5所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(3)中所述的进行二次酯化，醇选自甲醇。醇的加入量是磺酸漂白后总重的75％～150％。
7.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(4)中所述的碱溶液是氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾的醇溶液，醇钠、或醇钾中的一种；碱浓度为5％～50％，重量百分比；中和温度为40～80℃。
8.一种如权利要求7所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(4)中所述的碱溶液是氢氧化钠水或氢氧化钠醇溶液；碱浓度为10％～30％，重量百分比；中和温度为40～60℃。
9.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(4)是采用冷风或常温风除去中和过程产生的热量。
10.一种如权利要求1所述的α-磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的制备方法，其特征是，步骤(5)是采用热风干燥方式，干燥温度60～100℃。
全文摘要
本发明涉及一种制备α－磺基脂肪酸酯盐表面活性剂的方法，其中包括将脂肪酸酯用三氧化硫在75～85℃条件下磺化制得磺酸；生成的磺酸进行两步老化；采用喷雾进料方式用双氧水作漂白剂将得到的磺酸漂白；采用转子刮膜剪切混合器将双氧水和磺酸混合均匀，漂白温度为50～150℃；将产物进行二次酯化；将碱与产物混合，采用转子刮膜剪切混合器将碱和产物混合均匀；采用分步中和方式用碱的产物中和；所述的分步中和方式，是使用2～80个碱液进料喷嘴分批进料；将产物干燥得到产品，干燥温度50～150℃。本方法安全性高，无爆炸隐患，得到的产品色泽好，且生产过程易于控制。
文档编号C07C309/12GK101074205SQ20071001505
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者李宏才 申请人:李宏才