制备α－磺基脂肪酸甲酯钠盐的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备α－磺基脂肪酸甲酯钠盐的方法，在通道尺寸为几百微米的降膜微结构反应器中，利用其传热系数和传质系数高的特点以脂肪酸甲酯和三氧化硫为原料，快速连续磺化、无老化过程制备α－磺基脂肪酸甲酯钠盐（简称ＭＥＳ）。其步骤具体如下：将脂肪酸甲酯、含三氧化硫的稀释气注入降膜微结构反应器，在５０～１００℃的温度下发生磺化反应，可制得α－磺基脂肪酸甲酯（简称ＭＥＳＡ），再经过漂白和中和，烘干即得到α－磺基脂肪酸甲酯钠盐。本方法具有装置简单，操作方便，安全性高，反应时间短，连续化生产，产品质量高，工业化方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阴离子表面活性剂的制备方法，尤其涉及一种在降膜微结构反应器中以脂肪酸甲酯和三氧化硫为原料，磺化生产a-磺基脂肪酸甲酯钠盐(简称MES)的方法。
技术介绍
a-磺基脂肪酸甲酯钠盐MES是一种性能优良的表面活性剂，其去污力均优于十二烷基苯磺酸钠(LAS)和脂肪醇硫酸盐(AS)。与现有的洗衣粉相比，具有环保、洗涤效果好，对洗涤织物不会产生脆化折裂等优点。此外，MES性能温和，具有良好的生物降解性、乳化性和起泡性，无毒、对人体无剌激性、无磷，可用于配制洗涤剂、洗发香波；在工业领域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，拥有巨大的工业价值和广阔的商业前景。 MES产品中的活性成分为a-磺基脂肪酸甲酯钠盐(单钠盐)，但制备过程中不可避免的会生成影响产品表面活性的副产物二钠盐。脂肪酸甲酯的磺化通常是在降膜式磺化器中进行，中国专利CN101062908A和美国专利US5587500制备a -磺基脂肪酸甲酯所用的磺化器是单管降膜式磺化器，中国专利CN2712454Y专利技术的多管降膜式磺化器也可以制备a-磺基脂肪酸甲酯。常规的降膜式磺化器是一个或者多个同心的空心圆柱，带夹套冷却水循环系统，一般为多级冷却水循环，高度在几米到十几米不等，所占的空间面积较大；夹套冷却水循环系统是为了稳定磺化温度，及时散去多余的热量，避免发生过磺化导致产品二钠盐含量增加；脂肪酸甲酯在内壁通过重力作用流下，稀释后的三氧化硫气体顺流与脂肪酸甲酯反应完成磺化步骤，得到的磺酸还要经过老化或者分段老化才能得到质量较高的磺酸，这样虽然可以提高最终产品MES单钠盐含量，但同时也使产物二钠盐含量增大，颜色也会加深，不利于产品的应用和推广。 常州华仁油脂化工有限公司申请的中国专利CN1297886A采用喷雾进料方式，在转子刮膜剪切混合器中混合进行磺化反应，由于气液接触的表面积较小，磺化、老化的温度较高，时间较长，虽然利用冷风或者常温风来移走反应的热量，但产物色泽还是较深，管路也出现了堵塞的问题。 以上几种工艺均存在着反应温度难以控制，导致产品MES中单钠盐和二钠盐含量不稳定，局部高温时得到的产品颜色较深，而且还存在工艺过程复杂，装置成本很高，操作难度较大，能耗高等缺点。所以开发一条装置成本低、操作简单、低能耗的磺化工艺具有极大的现实意义和经济价值。 近几年，微反应技术已经广泛应用于学术研究和化学工业生产。在气液反应方面，微结构反应器在含有有毒和强腐蚀性气体(如C12， F2， Br2， S02， S03等)的强放热反应中具有极大的优势而得到广泛应用。专利DE10246626A1专利技术了在降膜微结构反应器中通过光卤化作用制备烷基芳香烃的方法；专利W02008113806A1介绍了在降膜微结构反应器中的臭氧化反应，如萘臭氧化制备邻苯二甲醛，2，3-二甲基吲哚臭氧化制备^乙酰氨基苯乙酮等。这些专利表明降膜微结构反应器能实现常规条件下难实现的强放热反应，含有毒反 应物难控制的反应，达到理想的反应效果。这是因为降膜微结构反应器的微通道具有超强 的热交换效率，能够及时转移强放热反应释放的大量反应热，使反应在控制温度下进行。另 外，微通道具有很高的传质系数，使反应物瞬间混合，进而大大减少了反应时间。微结构反 应器无"放大效应"影响，工业化简单，并联的微结构反应器即可满足产量需求，无需中试。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一条装置成本低、操作简单、低能耗、产品质量高的制备 a _磺基脂肪酸甲酯钠盐的方法。 本专利技术的技术方案为脂肪酸甲酯进入反应器后，在高温作用下使a碳上的氢原 子活化，进而与三氧化硫分子形成中间体六元环物III，经过重排形成a-磺基脂肪酸甲酯 IV。接下来主反应是由IV与氢氧化钠中和反应生成脂肪酸甲酯钠盐V(单钠盐)；副反应 是当三氧化硫气体大量过量，IV继续磺化生成中间产物六元化合物VI，经过重排形成VII， 中和反应后生成VIII(二钠盐)和甲基硫酸钠IX。所以生成的a-磺基脂肪酸甲酯IV必 须尽快排出反应器，防止与反应器中过量的三氧化硫反应生成VII，而使产品中二钠盐含量 增加。而由此反应机理可以看出磺化后增加老化过程不会增加产物中单钠盐含量，所以常 规降膜式反应器需要长时间的老化在降膜微反应器中不用进行，减少了反应时间和操作步 骤。 4<formula>formula see original document page 5</formula> 本专利技术的具体技术方案是一种制备a-磺基脂肪酸甲酯钠盐的方法，其具体步 骤为将脂肪酸甲酯、三氧化硫稀释气注入降膜微结构反应器，在50 IO(TC的温度下反 应，制得a-磺基脂肪酸甲酯，经过漂白和氢氧化钠溶液中和，烘干即得到a-磺基脂肪酸 甲酯钠盐。 其中所述的脂肪酸甲酯至少为化学式为RCHC00CH3中的一种，其中R是Q至C^。的 烷基，优选C12至C18的烷基。脂肪酸甲酯的碘值为0 l，优选为0 0. 5。 本专利技术中，制备得到的a -磺基脂肪酸甲酯用30 % 50 %质量百分浓度的过氧化 氢漂白20 40分钟，再用20% 40%质量百分浓度的氢氧化钠溶液中和至中性，一般控 制pH在7 9，在烘箱干燥后得到脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)，优选烘箱干燥温度为80°C IO(TC。其中所述的三氧化硫稀释气是三氧化硫气体用氮气或者空气稀释。MES单钠盐和 二钠盐含量取决于磺化过程中脂肪酸甲酯的种类、脂肪酸甲酯与三氧化硫的摩尔比、三氧 化硫占稀释气的体积分数和磺化温度。经过优化条件，优选肪酸甲酯与三氧化硫的摩尔比为i : i i : 2，再优选为i : i.2 i : 1.6 ;优选三氧化硫占三氧化硫/氮气(或空气)稀释气的体积分数为2% 20%，再优选为7% 15% ;优选磺化温度为60 95°C， 更优选为70 90°C。本专利技术用两相滴定法测定其单钠盐和二钠盐含量。 有益效果 本专利技术提供的在降膜微结构反应器中磺化制备a -磺基脂肪酸甲酯钠盐的方法 较常规降膜式磺化器中磺化的方法减少了磺化反应时间，由几十分钟减少到十几秒；减去 了老化或者分段老化步骤，节约了成本；得到的产品MES颜色为白色或者淡黄色固体粉末， 二钠盐含量很低，容易推广到日常洗涤品复配中。总的说来本专利技术具有装置简单，操作方 便，安全性高，反应时间短，连续化生产，产品质量高，工业化方便等优点。附图说明 图1是脂肪酸甲酯磺化工艺流程图，其中1是原料脂肪酸甲酯，2是恒流高压泵，3 是三氧化硫稀释气，4是降膜微结构反应器，5是水浴外循环，6是反应产物，7是尾气处理。 图2是a -磺基脂肪酸甲酯钠盐制备工艺流程图。具体实施方式 原料说明 本专利技术采用的原料脂肪酸甲酯是由江苏中鼎化学有限公司提供的加氢棕榈油经 过酯交换反应制得的，所以也称作加氢棕榈油甲酯，经检测其碘值为0.4，其中含有脂肪酸 C链为C化和C^的两种脂肪酸甲酉旨，且W(CJ : W(C18) = 72 : 28。 本专利技术使用的原料月桂酸甲酯是脂肪酸C链为C^的脂肪酸甲酯，为月桂酸与甲醇酯化反应制得，碘值接近于O。 反应器说明 本专利技术采用的反应器是由德国I匪公司提供的降膜微结构反应器，型号为 FFMR-H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备α－磺基脂肪酸甲酯钠盐的方法，其具体步骤为：将脂肪酸甲酯和三氧化硫稀释气分别注入降膜微结构反应器，在５０～１００℃的温度下发生磺化反应，制得α－磺基脂肪酸甲酯，经过漂白后用氢氧化钠溶液中和，烘干即得到α－磺基脂肪酸甲酯钠盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张利雄，谢天明，徐南平，卜橹轩，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84[]