Технология сульфатирования

Сульфатирование спиртов и олефинов серной кислотой при получении ПАВ имеет много общего. Обе реакции осуществляют при пониженной температуре (0-40^оС), интенсивном охлаждении рассолом и перемешивании. При периодическом способе используют емкостной аппарат с мешалкой, в который загружают серную кислоту, а затем постепенно добавляют спирт или олефин. При этом реакционная масса загустевает, что затрудняет ее перемешивание и охлаждение. При непрерывном способе организации производства используются каскады реакторов с мешалками, шнековые аппараты и др.

Блок-схема процесса сульфатирования представлена на рисунке 3.1. Реакционная масса из основного аппарата 1 поступает в нейтрализатор 2, где нейтрализуется раствором щелочи при температуре не выше 60^оС. При этом алкилсерная кислота переходит в соль.

Диалкилсульфат при этом дает моноалкилсульфат и молекулу того же спирта:

Серная кислота превращается в сульфат натрия.

Разделение этой смеси производится в сепараторе 3 экстракцией этиловым или изопропиловым спиртом, в котором растворимы органические вещества и алкилсульфат. Спиртовой раствор разбавляют водой в аппарате 4, а затем экстрагируют бензином в экстракторе 5. При этом в бензиновый раствор переходят непрореагировавшие органические вещества и побочные продукты. После отгонки бензина в аппарате 6 эти продукты можно вернуть на сульфатирование. Водно-спиртовой раствор алкилсульфата поступает на упаривание в аппарат 7, где проводится отгонка спирта. Оставшийся концентрированный водный раствор алкилсульфата поступает в смеситель 8, где смешивается с другими компонентами (фосфаты, сода, карбоксиметилцеллюлоза, отбеливатели и др.). Эта смесь поступает в сушильное отделение 9, а далее на измельчение и расфасовку в отделение 10.

Недостатки этого метода заключаются в неполном использовании реагентов, образовании отходов производства (сульфат натрия), а также ряде технологических сложностей.

Сульфатирование спиртов хлорсульфоновой кислотой происходит необратимо при использовании эквимолярных количеств реагентов. Это существенно снижает расход спирта и сульфатирующего агента. Выделяющийся хлороводород можно утилизировать в виде 20-30%-ной соляной кислоты.

Сульфатирование спиртов серным ангидридом имеет те же преимущества, что и при использовании хлорсульфоновой кислоты. Кроме того, серный ангидрид дешевле хлорсульфоновой кислоты, а в ходе реакции не образуется никаких побочных продуктов. Высокая скорость химической реакции позволяет использовать непрерывный метод производства с применением пленочных реакторов. Возможно также использование каскада емкостных аппаратов с турбинными мешалками. Серный ангидрид, разбавленный воздухом, подают в каждый реактор каскада.

Технологическая схема сульфатирования спиртов серным ангидридом представлена на рисунке 3.2. В реактор 1, представляющий собой кожухотрубный аппарат, сверху через дозатор подается спирт, который стекает по поверхности трубок в виде пленки (возможно использование растворителя). Сверху подаются также воздух и серный ангидрид, разбавленный воздухом. Охлаждение осуществляется рассолом, который поступает в межтрубное пространство. Выходящие газы отделяют от жидкости в сепараторе 2 и направляют в абсорбер 3 для очистки от остатков серного ангидрида. Полученную алкилсерную кислоту нейтрализуют раствором щелочи в нейтрализаторах 4 и 6. Для охлаждения используют выносной холодильник 5, через который с помощью насоса осуществляется постоянная циркуляция жидкости, находящейся в аппарате 4. Температура при нейтрализации не должна превышать 60^оС. В нейтрализаторе 6 рН реакционной массы доводится до 7, а затем реакционная масса подается в смеситель 7, где добавляются другие компоненты. Сушка продукта осуществляется в распылительной сушилке 8.