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十二烷基苯磺酸钠的合成技术及原理

十二烷基苯磺酸钠

十二烷基苯磺酸钠的合成技术及原理

十二烷基苯磺酸钠是以正十二烷基苯为主要原料生产的产品,广泛用于化工产品的乳化分散剂、抗静电剂以及防结块剂。

名称:十二烷基苯磺酸钠

分子式: C12H25C6H4SO3Na

分子量: 348

结构:

十二烷基苯磺酸钠C12H25C6H4SO3Na
十二烷基苯磺酸钠

其疏水基为十二烷基苯基,亲水基为磺酸基。其十二烷基的支链较直链去污力强,而支链比直链溶解度好。带有支链的十二烷基苯磺酸钠难于生物降解,直链十二烷基苯磺酸钠可生物降解。

规格:根据用户需要将十二烷基苯磺酸中合成浓度不同的钠盐溶液(总固形物≤55%),中和产物中除活性物十二烷基苯磺酸钠外,还有无机盐(如芒硝等)、不皂化物(如石蜡烃、高级烷基苯、砜等)以及大量的水。而实际中,用户为了适应不同配方的需要,往往更喜欢直接购买十二烷基苯磺酸,再根据产品的特点和工艺的不同作进一步应用。)

合成路线

主要原料:直馏煤油、氢气、苯、无水三氯化铝、三氧化硫、氢氧化钠等。

烷基苯磺酸钠的生产路线如下图。

生产烷基苯一一三氧化硫磺化——氢氧化钠中和——产品

烷基苯磺酸钠的生产路线
烷基苯磺酸钠的生产路线

(1)煤油原料路线:该路线应用最多,原料成本低,工艺成熟,产品质量也好。

(2)石蜡裂解法。

(3)乙烯齐格勒聚合法:由路线(2)和路线(3)先制得ɑ-烯烃,由ɑ-烯烃作为烷基化试剂与苯反应得到烷基苯。这样生产的烷基苯多为2-烷基苯,作洗涤剂时性能不理想。

(4)丙烯齐聚法:丙烯齐聚得到四聚丙烯,再与苯烷基化,然后磺化、中和而得到高度支链化的十二烷基苯磺酸钠(TPS)。TPS不易生物降解,造成环境公害,60年代已被正构烷基苯所取代,现只有少量生产作农药乳化剂用。

脱氢法制备烷基苯

生产原理:直馏煤油经加氢精制,分子筛脱蜡制得正构烷烃,旅链的正构烷烃脱氢生成单烯烃,单烯烃和未脱氢的正构流烃在催化剂存在下与苯反应生成烷基苯

生产原料:直馏煤油、氢气、苯、无水三氯化铝

优点:工艺较为先进,产品质量较好,2-位烷基苯的量少

脱氢法制备烷基苯
脱氢法制备烷基苯

氯化法制备烷基苯

氯化法制备烷基苯
氯化法制备烷基苯

烷基苯制法的原料、优点和缺点以及原理

烷基苯制法原料优点缺点原理
氯化法正构烷烃、氯气、苯、无水三氯化铝能耗低副产盐酸回收利用困难将正构烷烃用氯气进行氯化,生成氯代烷,氯代烷在催化剂三氯化铝存在下与苯发生烷基化反应而制的烷基苯
脱氢法直馏煤油、氢气、苯、无水三氯化铝工艺较为先进, 产品质量较好, 2-位烷基笨的量少,生产过程中茚满、萘满含量低,并对设备腐蚀小能耗大直馏煤油经加氢精制, 分子筛脱蜡制得正构烷烃,长链的正构烷烃脱氢生成单烯烃,单烯烃和未脱氢的正构烷烃在催化剂存在下与苯反应生成烷基苯
烷基苯制法的原料、优点和缺点以及原理

常用的磺化法

磺化方法原料优点缺点生产原理
氯磺酸磺化法十二烷基苯、氯磺酸、无水三氯化铝反应条件温和, 与有机物在适宜条件下几乎可以定量反应,生成的HC可以排出,有利于反应进行完全,副反应少, 产品纯度和收率高,不副产废H2SO4,不污染环境氯磺酸价格较贵, 分子量大,引入一个SO3分子的磺化剂用量较多,生成的HC具有强腐蚀性,操作复杂,磺化时需要惰性有机溶剂, 限制了反应范围。氯磺酸(HSO3CI)可看作是SO3.HC的络合物,其磺化能力仅次于三氧化硫,但反应比后者缓和。在无水条件下,芳烃慢慢加到等摩尔比或稍过量的氯磺酸中进行反应,即得到芳磺酸。
氨基磺酸磺化法十二烷基苯、氨基磺酸、无水三氯化铝所得产品无色、透明、无异味, 完全可作为日用化学品原料,且对设备腐蚀性小反应温和,易控制氨基磺酸的价格比较贵,生产成本高C12H25+NH2SO3HC→12H25–SO3NH4
三氧化硫磺化法十二烷基苯、三氧化硫不生成H2O, 无大量废酸, 三废少;磺化能力强,反应快;用量省,接近理论量,成本低,
经济合理,产品质量高,杂质少;反应速度快,磺化在几秒内完成,设备生产率高
SO3非常活泼,反应激烈,热效应大,难以控制;所得产物粘度高,散热困难,易发生多磺化、氧化等副产物C12H25C6H6+ SO3→C12H25C6H6S03H+H2O
常用的磺化法

氢氧化钠中和

C12H25C6H6+NaOH→C12H25C6H6SO3Na+H2O

十二烷基苯磺酸钠合成的流程

直馏煤油、氢气、苯、无水三氯化铝、三氧化硫、氢氧化钠

十二烷基苯磺酸钠合成的流程
十二烷基苯磺酸钠合成的流程

直馏煤油经脱氢后,十二烯烃和苯由供料泵进入魔化器,再将生成的十二烷基苯(LAB)送入磺化器与进入磺化器的三氧化硫(3%~5%)瞬间发生磺化反应,产物经气液分离器2、循环泵3、冷却器4处理之后,部分回到反应器底部,用于磺酸的急冷,部分反应产物被送入老化器5,调整反应保持时间再进入水化器6成酸,最后经中和器7制得烷基苯磺酸钠(LAS)。尾气经除雾器8去酸雾,存经吸收塔9吸收后放空。

工艺条件的控制

烷基化反应采用 三氯化铝为催化剂,反应压力0.6~0.8MPa, 温度30~40℃,苯与烯烃的摩尔比约为10。三氧化硫在进入磺化器之前被干燥的空气稀释至浓度为3%~5%,其目的是为了控制反应速度,减小因为反应速度带来的缺陷。三氧化硫与烷基苯的摩尔比1:1.03~1.05, 反应温度控制在25℃不超过30℃。将氢氧化钠配成10%的溶液,通入中和器,将pH控制在7~8,中和器中需要不断地搅拌,且将温度控制在40—50°C。

废气处理

由磺化反应器排出 的尾气除空气外,还夹带少量酸雾及痕量SO3,气体以及SO2气体,尾气进入静电除雾器,在强电场作用下除去酸雾。除雾后的气体进入填料吸收塔,与NaOH水溶液反应生成亚硫酸钠,再经氧化塔由空气氧化成Na2SO4。无废水和固体废物产生。

工艺原理

十二烷基苯磺酸钠是以直链十二烷基苯进行磺化反应生产所得。磺化剂可以采用浓硫酸、发烟硫酸和三氧化硫等。磺化反应属亲电取代反应,磺化剂缺乏电子,呈阳离子,很容易进攻具有亲和性能的苯分子,在电子云密度大的地方和苯环上易发生取代反应,接受电子,形成共价键,和苯环上的氢发生取代反应。

由于磺化剂的种类、被磺化对象的性质和反应条件的影响,有的磺化剂(如发烟硫酸)本身就是很强的氧化剂,因此在主反应进行的同时,还有一系列二次副反应(串联反应)和平行的副反应发生,情况十分复杂。直链烷基苯进行磺化,当反应温度过高或反应时间过长时,主要的副反应是生成砜。

主反应
主反应
副反应
副反应

产品的应用

十二烷基苯磺酸钠是一种白色或淡黄色微粘物,工业上常用于洗涤剂和纺织工业。属阴离子表面活性剂。易溶于水,与阴离子、非离子复配伍性好,具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能,广泛用于牙膏、香波、洗发膏、洗发香波、洗衣粉、液洗、化妆品和塑料脱模,润滑以及制药、造纸、建材、化工等行业。

【用途一】用作洗涤剂和纺织助剂,也用作牙膏起泡剂、矿井灭火剂、乳液聚合乳化剂、羊毛净洗剂等【

用途二】用作阴离子型表面活化剂、乳化剂及发泡剂

【用途三】GB 2760-96规定为食品工业用加工助剂。发泡剂;乳化剂;阴离子型表面活性剂。用于蛋糕、饮料、蛋白、鲜果、果汁饮料、食用油等。

【用途四】用作药物、化妆品、合成树脂的乳化剂。牙膏、灭火器的发泡剂。用作丝毛类精品织物的洗涤剂。金属选矿的浮选剂。

【用途五】用作洗涤和纺织助剂,也用作牙膏发泡剂,灭火泡沫液,乳液聚合乳化剂,医药用乳化分散剂,洗发剂等化妆制品,羊毛净洗剂。

【用途六】生化分析,电泳,离子对试剂。

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