Патент на изобретение №2271351
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАУРИЛСУЛЬФАТА НАТРИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к химии поверхностно-активных веществ, в частности, к способу получения высокочистого лаурилсульфата натрия, пригодного для использования в медицине, фармацевтической, косметической и сталелитейной промышленности, для научных исследований. Описывается способ получения лаурилсульфата натрия. Способ включает сульфатирование лаурилового спирта хлорсульфоновой кислотой, десорбцию хлороводорода путем вакуумирования при температуре 35-40°С и постепенном снижении давления до 30-35 мм рт.ст. в течение 15 минут, нейтрализацию до рН=8,5 отвакуумированной сульфомассы водно-ацетоновым раствором едкого натра с содержанием воды 18-24% при температуре 55-57°С, отфильтровывание горячего водно-ацетонового раствора при температуре не ниже 45-50°С, кристаллизацию лаурилсульфата натрия в три этапа при постепенном снижении температуры и постоянном перемешивании, промывку кристаллов лаурилсульфата натрия ацетоном при температуре 30-35°С. Предложенный способ позволяет получить высокочистый целевой продукт с выходом 76% от стехиометрии по упрощенной технологии. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к химии поверхностно-активных веществ (ПАВ) и может быть использовано в лабораторных и промышленных условиях для получения высокочистого лаурилсульфата натрия, пригодного для использования в медицине, фармацевтической, косметической и сталелитейной промышленности, для научных исследований. В последние годы лаурилсульфат (или додецилсульфат) натрия начал применяться не только в качестве моющего и очищающего средства в рецептурах шампуней, зубных паст, кремов и т.п. (1, 2), но и в качестве диагностического препарата при медико-биологических исследованиях (3, 4, 5). А также в качестве ПАВ, повышающего прочность гальванопокрытий, например, на аппаратуре непрерывной разливки стали, где требуется не просто высокая жаро- и механическая прочность, но и устойчивость к резким перепадам температур. При использовании по новым направлениям к лаурилсульфату натрия предъявляются очень высокие требования по химической чистоте. Известен способ получения додецилсульфата натрия по ГОСТ ТУ 6-09-07-1563-86, который включает: сульфатирование додецилового спирта хлорсульфоновой кислотой (в среде уксусной кислоты), обработку сульфомассы амиловым спиртом, нейтрализацию, фильтрацию, сушку, перекристаллизацию конечного продукта из этанола. Способ сложный, связан с применением неприятно пахнущего и токсичного амилового спирта и большим расходом этанола (примерно 115 кг на 1 кг кондиционного конечного продукта). Поэтому получение додецил(лаурил)-сульфата натрия для промышленных целей, как дешевого и доступного реагента по данному способу весьма проблематично. Известен способ по SU 682512 А1, который предусматривает способ получения алкилсульфатов, например, лаурилсульфата натрия, включающий сульфатирование лаурилового спирта хлорсульфоновой кислотой в среде растворителя – сульфомассы процесса сульфатирования (или в среде такого растворителя, как серный эфир, хлороформ, тетрахлорэтилен) при температуре не выше 35°С с последующим удалением хлористого водорода, нейтрализацией 10% раствором щелочи до рН 8,0, фильтрацией и сушкой. Задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала способов для промышленного получения высокочистого лаурил(додецил)сульфата натрия, причем предлагаемый способ отличается большей экономичностью и простотой осуществления. Поставленная задача решается в заявленном способе, который, в отличие от известного способа, кроме сульфатирования лаурилового спирта хлорсульфоновой кислотой, нейтрализации и сушки, включает также: – десорбцию хлороводорода, которую проводят после сульфатирования путем вакуумирования при температуре 35-40°С и постепенном снижении давления до 30-35 мм рт.ст. в течение 15 минут; – нейтрализацию отвакуумированной сульфомассы до рН=8,5 осуществляют водно-ацетоновым раствором едкого натра с содержанием 18-24% воды при температуре 55-57°С; – отфильтровывание горячего водно-ацетонового нейтрализата от выпавших в осадок сульфата и хлорида натрия на вакуумном нуту-фильтре при температуре не ниже 45-50°С; – кристаллизацию лаурилсульфата натрия в кристаллизаторе в три этапа при постепенном снижении температуры и постоянном перемешивании: на первом этапе – охлаждение со скоростью 2-3 градуса в минуту до температуры 20-25°С, на втором этапе – введение при перемешивании для затравки кристаллизации кристаллического лаурилсульфата натрия в количестве 0,15-0,20% от отфильтрованного водно-ацетонового нейтрализата и снижение скорости охлаждения до 0,5-0,7 градуса в минуту. На третьем этапе – после достижения минус 4-7°С проводят 2-х – 3-х – часовую выдержку. При таких условиях происходит кристаллизация только лаурилсульфата натрия, а все несульфированные вещества остаются в растворе; – отфильтровывание кристаллов лаурил-сульфата натрия от следов несульфированных веществ путем фильтрации на вакуумном нуту-фильтре; – промывку ацетоном при температуре 30-35°С и сушку конечного продукта; – использование принципа замкнутого цикла, во-первых, при возвращении промывного ацетона, соединенного с маточной жидкостью, выделенной после сушки готового продукта, на стадию нейтрализации, и, во-вторых, направления разбавленной соляной кислоты, образующейся при вакуумировании сульфомассы, в абсорбер для поглощения выделяемого при сульфатировании хлороводорода. Отличительными признаками заявляемого способа, которые позволяют сделать вывод о соответствии его критериям новизны и изобретательского уровня, являются следующие: Для удаления из сульфомассы растворенного в ней остаточного хлороводорода предложено проведение вакуумирования с последующим поглощением водой выделенного в процессе десорбции хлороводорода и направлением получающейся разбавленной соляной кислоты при помощи центробежного насоса в ловушку для хлороводорода, выделяющегося на стадии сульфатирования. Это решение позволяет замкнуть цикл и избежать нарушения технологического режима при сульфатировании за счет избежания возможного засасывания соляной кислоты из абсорбера в сульфуратор и предупреждения возможности гидролиза получившейся сульфомассы до исходного лаурилового спирта и серной кислоты. – Нейтрализацию отвакуумированной сульфомассы предложено проводить в нейтрализаторе в водно-ацетоновом растворе едкого натра при перемешивании и температуре, близкой к температуре кипения ацетона, т.е. при 55-57°С. При этом лаурилсульфат натрия и несульфированные вещества остаются в растворе, а минеральные соли – сульфат и хлорид натрия выпадают в осадок и отделяются в процессе последующей декантации либо фильтрации на вакуумном нуту-фильтре, при условии обязательного поддержания температуры не ниже 45-50°С. – Кристаллизация лаурилсульфата проводится в кристаллизаторе на начальном этапе при перемешивании со скоростью около 12 об/мин и скоростью охлаждения 2-3°/мин. При достижении температуры 20-25°С водно-ацетоновый раствор близок к состоянию насыщения, поэтому именно в этот момент вводится «затравка» начала кристаллизации – кристаллический лаурилсульфат натрия. Процесс кристаллизации далее сопровождается более медленным снижением температуры со скоростью 0,5-0,7°/мин и в течение 1 часа доводится до минус 4-7°С. При этой температуре при постоянно работающей мешалке водно-ацетоновый раствор выдерживают 2-3 часа, в результате получая чистые кристаллы лаурилсульфата натрия, в которых не содержатся несульфированные вещества и остаточные минеральные соли. – После отфильтровывания на вакуумном нуту-фильтре, кристаллы лаурилсульфата промывают ацетоном, вымывая следы несульфированных веществ и минеральных солей, причем температура ацетона должна быть около 45°С с тем, чтобы температура промываемых кристаллов поддерживалась в пределах 30-35°С, но не выше 40°С. – После сушки маточную жидкость соединяют с промывным ацетоном и регенирируют для использования на этапе нейтрализации, т.е. цикл получается замкнутым. При этом потери ацетона не превышают 3-5% (в основном за счет образования окиси мезитила в результате альдольной кондесации). В результате получают лаурилсульфат натрия, соответствующий по основным показателям требованиям ТУ 6-09-07-1563-86, а по некоторым параметрам даже превосходящий эти требования (см. таблицу). Пример осуществления способа В эмалированный сульфуратор, снабженный охлаждающей рубашкой и быстроходной пропеллерной мешалкой, загружают 42 кг осушенного лаурилового спирта, а из мерника-дозатора со скоростью 0,25-0,3 л/мин подают хлорсульфоновую кислоту. Процесс сульфатирования протекает при температуре 38-45°С в течение 60-70 мин. Выделяющийся при этом хлороводород поступает в абсорбер, содержащий разбавленную соляную кислоту (7-8%), в результате поглощения хлороводорода концентрация соляной кислоты повышается до 25-35%, Теплота сорбции отводится охлаждающей водой, подаваемой в рубашку абсорбера. Для предотвращения возможного засасывания соляной кислоты из абсорбера в сульфуратор при бурном выделении водорода, приходящемся на вторую половину сульфатирования, перед абсорбером устанавливают ловушку для соляной кислоты с объемом на 20-25% больше, чем объем соляной кислоты, замеренный от ее верхнего уровня до нижней кромки барботера, опущенного в соляную кислоту. Кондиционную сульфомассу, с целью удаления (десорбции) растворенного в ней остаточного хлороводорода подвергают вакуумированию. Хлороводород, выделяющийся в процессе десорбции, поглощается водой в сборнике и образующаяся при этом разбавленная соляная кислота при помощи центробежного насоса направляется в абсорбер, т.е. замыкается на рецикл. Плунжерным дозирующим насосом отвакуумированную сульфомассу из сульфуратора подают со скоростью 0,8 л/мин на нейтрализацию до рН=8,5 в нейтрализатор, в который предварительно залито 46,2 литра водного раствора едкого натра плотностью 1,25 г/л и 128 литров ацетона. Специфика теплового режима заключается в проведении нейтрализации при температуре, близкой к температуре кипения ацетона, т.е. при 55-57°С. Причем поддержание такой температуры осуществляют благодаря отсутствию охлаждающих элементов на нейтрализаторе за счет теплоты экзотермического процесса и возвращения в нейтрализатор скондесированных в выносном холодильнике-дефлегматоре паров ацетона. Процесс проводят при обязательном перемешивании сульфомассы якорной мешалкой, снабженной дополнительными горизонтальными лопастями для улучшения гомогенизации нейтрализата. При выполнении таких условий выпадают в осадок только сульфаты и хлориды натрия. Горячий водно-ацетоновый нейтрализат отфильтровывают от выпавших в осадок сульфата и хлорида натрия на вакуумном нуту-фильтре при условии обязательного поддержания температуры не ниже 45-50%. Кристаллизацию лаурилсульфата натрия проводят в кристаллизаторе, причем для получения химически чистых кристаллов, свободных от присутствия несульфированных веществ и остатков минеральных солей, процесс проводят в три этапа: на первом этапе при перемешивании со скоростью 12 об/мин осуществляют охлаждение отфильтрованного нейтрализата при помощи рассола с температурой минус 8-10°С. При скорости охлаждения 2-3°/мин эта стадия протекает в течение 10-12 минут. На второй стадии, когда температура достигла 20-25°С и водно-ацетоновый раствор близок к состоянию насыщения, вводят «затравку» начала кристаллизации – 300 г кристаллического лаурилсульфата натрия, и снижают скорость охлаждения до 0,5-0,7°/мин. Выращивание кристаллов на этой стадии производят в течение часа. Третья стадия – 2-х-З-х-часовая выдержка при температуре минус 4-7°С. Все три стадии кристаллизации сопровождают постоянным перемешиванием для предотвращения образования сплошной твердой массы вместо подвижной пульпы. Образовавшуюся при кристаллизации водно-ацетоновую пульпу отфильтровывают на вакуумном нуту-фильтре для освобождения от оставшихся в растворе несульфированных веществ и остатков минеральных солей. Затем кристаллы лаурилсульфата натрия промывают ацетоном в количестве 200 литров, причем для поддержания температуры процесса промывки в пределах 30-35°С, температура поступающего ацетона должна быть около 45°С. Промытые кристаллы высушивают, а маточную жидкость соединяют с промывным ацетоном и после регенерации направляют на этап нейтрализации, замыкая цикл. Потери ацетона при этом составляют не более 3-5%, в основном за счет образования в результате альдольной конденсации окиси мезитила. Выход кондиционного лаурилсульфата натрия составляет 42,5 кг или 76% от стехиометрии. Литература. 1. Войцеховская А.Л., Вольфензон И.Н. «Косметика сегодня» – М.: Химия, 1988 г. 2. Шварц А.Г. «Поверхностно-активные вещества и моющие средства» – М.: ИЛ, 1960 г. 3. Патент РФ №2159442, опубликован 20.11.2000 г. 4. Патент РФ №2054173, опубликован 10.02.1976 г. 5. В.П.Ситникова, А.П.Швырев, Н.В.Габбасова, М.Р.Габбасов, Е.А.Голощапова, Б.А.Ремезов, Л.И.Стахурлова «Клиническое значение качественного состава белка мочи в зависимости от протеинурии». Областная детская клиническая больниц, кафедра госпитальной педиатрии ВГМА им. Бурденко.
Формула изобретения
1. Способ получения лаурилсульфата натрия, включающий сульфатирование лаурилового спирта хлорсульфоновой кислотой, удаление хлористого водорода, нейтрализацию раствором щелочи, фильтрацию и сушку, отличающийся тем, что десорбцию хлороводорода осуществляют путем вакуумирования при 35-40°С и постепенном снижении давления до 30-35 мм. рт.ст. в течение 15 мин, нейтрализацию осуществляют водно-ацетоновым раствором едкого натра с содержанием воды 18-24% при температуре 55-57°С, фильтрацию горячего водно-ацетонового раствора проводят при температуре не ниже 45-50°С с последующей кристаллизацией лаурилсульфата натрия в три этапа при постепенном снижении температуры и постоянном перемешивании, причем на первом этапе кристаллизации охлаждение ведут со скоростью 2-3° в минуту до температуры 20-25°С, на втором этапе – при введении для затравки кристаллизации кристаллического лаурилсульфата натрия в количестве 0,15-0,20% от отфильтрованного водно-ацетонового нейтрализата, снижают скорость охлаждения до 0,5-0,7° в минуту, на третьем этапе – после достижения минус 4-7°С проводят двух-трехчасовую выдержку, после чего осуществляют промывку кристаллов лаурилсульфата натрия ацетоном при температуре 30-35°С. 2. Способ получения лаурилсульфата натрия по п.1, отличающийся тем, что промывной ацетон, соединенный с маточной жидкостью, выделенной после сушки готового продукта, регенерируют и используют для проведения стадии нейтрализации, а разбавленную соляную кислоту направляют в абсорбер для поглощения выделяемого при сульфатировании хлороводорода. 3. Способ получения лаурилсульфата натрия по п.1, отличающийся тем, что поддержание температуры нейтрализации в пределах 55-57°С осуществляют, благодаря использованию теплоты экзотермического процесса, отсутствию на нейтрализаторе охлаждающих элементов и возвращению в нейтрализатор сконденсированных в выносном холодильнике-дефлегматоре паров ацетона.
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 25.09.2006
Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кюветы – 1 см.)