制备链烷磺酸和链烷磺酰氯的方法技术

本发明专利技术揭示了一种有效地生产高纯度链烷磺酸和／或链烷磺酰氯产物的方法，其中将结构式为ＲＳＸ的化合物，其中Ｘ为氢或－ＳＲ↑［１］，Ｒ和Ｒ↑［２］为烷基，与氯在氢氯酸水溶液中连续地反应，放出的氯化氢气体产生湍流，使反应物通过固定混合元件以促进活塞式流动，分开地取出产物。本发明专利技术也揭示了用于这种方法的设备。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种连续地，在含促进活塞式流动的固定(静止且刚性)的混合元件的反应区中制备高纯度链烷磺酸和/或链烷磺酰氯的方法。更具体地，本专利技术涉及一种连续地制备链烷磺酸和/或链烷磺酰氯产物的方法，该产物是由结构式为RSX的硫化合物，其中X为氢或-SR1，R和R1为含1-20个碳原子的烷基，与氯在含水介质中反应获得，其中使反应流体流过不含机械运动搅拌装置而含促进活塞式流动的固定混合元件的立式反应区，并连续分开地取出氯化氢气体和产物。几篇已有文献揭示了由烷基硫醇或烷基二硫化物与氯在含水介质中连续地反应制备链烷磺酸和/或链烷磺酰氯的方法。例如，在1971，8，17授权的U.S.3，600，136;在1971，12，7授权的U.S.3，626，004;在1976，11，23公开的U.S.3，993，692;和在1974，4，18公开的英国说明书1，350，328，揭示了类似的反应。上述各个专利所揭示的内容包括在设计成提供高度“逆向混合”的反应器中进行反应。“逆向混合”是本领域所用的术语，在此定义为沿相对于反应区轴的轴向流动的化学反应物之间的混合，由此在给定的时间内不是全部的反应物都通过连续体系的反应区。在这种类型的混合中，当物料总体上向流出方向前进时，反应物会连续地涡旋返回，在反应器中心处的物料以比靠近反应器壁(壁阻力)处的物料更快的速率运动。逆向混合的特性是流出物总是含一部分未反应的进料(残余物随停留时间呈对数减少)。逆向混合通常在各种使用动态混合装置，例如机械搅拌和气体引发涡流的方法中发生。“逆向混合”可与“活塞式流动”相对照，在此处“活塞式流动”定义为沿相对于反应区轴的径向流动的反应物的混合，由此在给定时间内全部的反应物通过连续体系的反应区。在这种类型的混合中，反应物在总体上沿流出方向运动时，也向着和背离外壁和反应器轴径向地涡旋。这种径向运动促进了反应物的紧密接触和均匀加热，反应物都以相同的速率运动，由此在经历一定时间内所有的反应物都通过反应区。活塞式流动通常在装有或不装催化剂床或固定混合器的管式反应器中发生，但不存在动态混合装置，且反应物不具有可促进逆向混合的湍流活性。“活塞式流动”和“逆向混合”为在化学工程文献中揭示的两种现象，如在“Perry′sChemicalEngineer′sHandbook”，第6版，pp.4-24至4-52，和BulletinKSM-6，Copyright1991，KochEngineeringCompany，Inc。后一出版物讨论了活塞式流动反应器的固定(静止)混合元件在用于，例如，低粘度，湍流流动体系的反应器中的作用。本专利技术为一种制备链烷磺酸和/或链烷磺酰氯产物的方法，该方法包括将结构式为RSX的化合物，其中X为氢或式-SR1基，R和R1为含1-20个碳原子的烷基，与至少为化学计量数量的氯在不含运动机械搅拌装置而含氢氯酸水溶液的立式反应区中连续反应，反应物进料速率至少足以达到剧烈地放出氯化氢气体，使所述反应区的内容物通过固定混合元件并与其接触以促进活塞式流动，分开地从反应器中取出氯化氢气体和所述产物。附图中的附图说明图1为用于实施本专利技术方法的具体设备实例的示意图。图2为填入本专利技术反应器一段反应区的一个固定(静止)混合元件实例的部分，分解透视图。图3a的3b为填在本专利技术反应器柱的圆柱形反应区内一个固定混合元件或单元实例的横截面，90°旋转示意图。本专利技术的方法涉及连续地制备链烷磺酸，链烷磺酰氯或其混合物。这些产物是通过将结构式为RSX的化合物与氯气在含水介质中，在不存在机械搅拌(运动的机械混合装置)下反应形成。化合物RSX中X为氢或-SR1，R和R1为相同或不同的含1-20个碳原子，较好地为含1-6个碳原子的烷基，最好为甲基。其它的烷基包括，如二十烷基，十八烷基，十二烷基，辛基(capryl)，丁基，丙基，乙基等。结构式RSX分别代表烷基硫醇和烷基(二烷基)二硫化物。此处所揭示的反应是连续的，且其进行方式使在该过程中反应物的进料速率导致剧烈地放出氯化氢气体并随后混合反应物。过程的这种状态已在例如前述U.S.3，626，004和U.K.1，350，328中作了一般的披露，然而，这些早期披露的方法是在反应区中有相当多由涡流循环和气泡聚结产生的逆向混合下进行的。按本专利技术，所述方法是这样进行的，反应物在受到由剧烈地放出的气态氯化氢形成的湍流混合的同时，作活塞式流动通过活性反应区，反应区内有包含多个(或一个)固定，刚性的流体混合元件的固定混合体系，以加强气液接触和径向混合，并最大程度地减少逆向混合。本专利技术的反应物进行反应形成链烷磺酸(ASA)，链烷磺酰氯(ASC)或其混合物的温度在本领域中已众所周知，在本专利技术中并非关键性的。通常，制备以ASC为主的产物是在约-10°至+50℃的温度范围内进行，而制备以ASA为主的产物是在约85°-115℃的温度范围内进行的。制造基本上同等混合的产物(ASA和ASC)是在高于50°-小于约85℃的温度范围内进行的。由在反应区内连续地投入RSX化合物控制的反应物进料速率为至少足以达到剧烈地放出氯化氢气体。进料速率的范围较好地为约每小时(hr)每平方英尺(ft2)活性反应区横截面积上0.005磅-摩尔(lbmole)-约12.0lbmole/hr-ft2。RSX反应物更好地以约0.5-约8.0lbmole/hr-ft2的速率输入活性反应区。本专利技术的方法出乎意料地提供大大减少了可氧化杂质的ASA和ASC产物，可氧化杂质为在制造粗ASA或ASC过程中形成的或存在于其中的中间体或未反应组份。这些可氧化的杂质的例子为二烷基二硫化物和链烷硫代磺酸烷基酯，当其数量超过5-20ppm时，由于它们在产物的最终使用如电化学应用中会分解成有气味的化合物，因而是不希望的产物组成。已有文献中制造ASA和/或ASC的方法会产生不希望的大量的可氧化杂质，需要进一步地处理粗ASA或ASC以减少可氧化杂质至可接受的量。已有文献制备ASA和ASC的过程也会因气液接触不充分而导致从反应介质中旁溢出反应物气体(硫醇和氯)，由此降低了原材料有效利用率。本专利技术的方法具有令人惊奇的改进气液接触和反应物气体增溶的益处，从而大大提高了原材料的利用率。而且，本专利技术产生令人惊奇的提高反应区(反应器)容积效率的效果，和降低使反应物有效接触所需的活性(湍流)区最小长度的效果。U.S.3，626，004指出了该过程的一个关键操作参数是每单位体积内RSX化合物的进料速率。本专利技术使用静止混合元件出乎意料地可使进料速率基本上与活性反应区的长度无关(当超过了固定混合元件所需的最小长度以后)。因此，本专利技术方法的进料速率按横截面积来计量，即1bmole/hr-ft2。再者，本专利技术大大改进了活性反应区中反应流体的流体动力学行为，防止了湍流气泡的聚结，并清除了逆向混合和再循环涡流。这些改进在流体动力学效应(例如，腾涌，夹带，振动)限制反应器容量之前起着提高反应器产量实际上限的作用。进行本专利技术方法的一种设备具体地在附图的图1中揭示出来，该图与在U.S.3，626，004附图中披露的反应器的流程图类似(除了固定混合元件)。图1适用于表示用于制备ASC，ASA和ASA与ASC混合物的反应器。本专利技术方法的关键性的改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备主要含链烷磺酸，链烷磺酰氯或其混合物的产物的方法，包括将结构式为ＲＳＸ的化合物，其中Ｘ为氢或式－ＳＲ↑［１］基，Ｒ和Ｒ↑［１］为含１－２０个碳原子的烷基，与至少为化学计量数的氯在不含运动的机械搅拌装置而含氢氯酸水溶液的反应区中连续地反应，反应物进料速率至少足以达到剧烈地放出氯化氢气体，使所述反应区的内容物通过固定混合元件并与其接触以促进活塞式流动，分开地从反应器中取出氯化氢气体和所述产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SG舍恩，
申请(专利权)人：北美埃尔夫爱托化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]