DE19540295A1 - Verfahren zur Herstellung kurzkettiger Alkylsulfate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kurzkettiger Alkylsulfate durch Sulfatierung von Fettalkoholen mit SO₃.

Stand der Technik

Zur Herstellung von Alkylsulfaten, die auch häufig als Fettalkoholsulfate bezeichnet werden, geht man von primären, linearen oder verzweigten Alkoholen aus. Diese werden üblicherweise mit Schwefelsäure, Oleum, Chlorsulfonsäure und vorwiegend mit gasförmigem SO₃ umgesetzt. Die entstandenen Schwefelsäurehalbester werden anschließend mit wäßrigen Basen wie z. B. Natronlauge, Ammoniak oder Alkanolaminen neutralisiert ( J. Falbe (ed.) "Surfactants in consumer products", Springer Verlag, Berlin, 1987, S. 67 oder J. Falbe, U. Hasserodt, "Katalysatoren, Tenside und Mineralöladditive", Thieme Verlag, Stuttgart, 1978, S. 132). Großtechnisch wird die Sulfatierung überwiegend mit Schwefeltrioxid/Luftgemischen in Fallfilmreaktoren durchgeführt, wobei jedoch der Einsatz kurzkettiger Fettalkohole mit schwerwiegenden technischen Problemen behaftet ist:

Üblicherweise wird die Sulfatierung mit einem durchschnittlichen SO₃-Gehalt von 3 Vol.-% in Luft durchgeführt. Die entstehende Abluft enthält Fettstoffdämpfe und -aerosole sowie SO₂/SO₃ bei einer Temperatur von 50 bis 60°C. Beim Einsatz kurzkettiger Fettalkohole mit Flammpunkten um 75°C kann es daher in den zur Reinigung der Abluft nachgeschalteten E-Filtern zur Entzündung dieser zündfähigen Gemische kommen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat darin bestanden, ein technisch leicht durchzuführendes, sicheres Verfahren zur Herstellung von kurzkettigen Alkylsulfaten zu entwickeln.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung kurzkettiger Alkylsulfate, bei dem man Alkohole der Formel (I)

R¹OH (I)

in der R¹ für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen steht, in einer Rührkesselkaskade bestehend aus mindestens zwei Rührkesseln, die unabhängig voneinander begast werden können, mit einem SO₃/Inertgasgemisch sulfatiert und anschließend mit wäßrigen Basen neutralisiert, wobei man die Sulfatierung in Gegenwart von sauren Aniontensiden der Formel (II)

R¹OSO₃H (II)

durchführt, in der R¹ die oben angegebene Bedeutung hat.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in hohen Ausbeuten niedere Alkylsulfate guter Qualität erhält, und die Reinigung der Abluft mittels elektrostatischer Filter problemlos verläuft, da der Gehalt an Fettalkoholen in der Abluft deutlich reduziert wird und sich keine zündfähigen Gemische mehr bilden können.

Fettalkohole

Unter Fettalkoholen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind primäre aliphatische Alkohole der Formel (I) zu verstehen,

R¹OH (I)

in der R¹ für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen steht.

Typische Beispiele sind Capronalkohol, Caprylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotridecylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Elaeo­ stearylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol und Brassidylalkohol sowie deren technische Mischungen, die z. B. bei der Hochdmckhydrierung von technischen Methylestern auf Basis von Fetten und Ölen oder Aldehyden aus der Roelen′schen Oxosynthese sowie als Monomer­ fraktion bei der Dimerisierung von ungesättigten Fettalkoholen anfallen. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung sind lineare und/oder verzweigte Alkohole mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird 2-Ethylhexylalkohol sulfatiert.

Verfahren

Die Sulfatierung wird bevorzugt kontinuierlich in einer Rührkesselkaskade bestehend aus mindestens zwei Rührkesseln durchgeführt. Die Sulfatierung erfolgt in Gegenwart von sauren Aniontensiden der Formel (II)

R¹OSO₃H (II)

in der R¹ die gleiche Bedeutung hat wie oben angegeben. Vorzugsweise legt man dazu zunächst in jedem Kessel den zu sulfatierenden Alkohol vor und leitet die SO₃/Inertgasmischung, bevorzugt mit Luft als Inertgas, ein, so daß zunächst eine diskontinuierliche Sulfatierung in den einzelnen Kesseln erfolgt. Die Vorlage beträgt üblicherweise pro Kessel 20 bis 50 Gew.-% der im kontinuierlichen Betrieb stündlich einzuspeisenden Menge an Alkohol. Die Sulfatierung wird in der Regel bei einer Temperatur im Bereich von 30 bis 50°C durchgeführt, bis eine Säurezahl von 240 bis 250 erreicht ist. Die verwendete SO₃/Inert­ gasmischung kann 5 bis 15 Vol.-%, vorzugsweise 6 bis 10 Vol.-% SO₃ in Luft enthalten; trotz dieser hohen Konzentration kommt es überwiegend zu einer Sulfatierung der Alkohole und nicht zur Oxidation. Anschließend wird kontinuierlich Alkohol in den ersten Kessel eingespeist und beim Durchlaufen der Kaskade in jedem Kessel durch Begasung mit SO₃/Inertgasmischung, vorzugsweise wieder mit einem Gehalt von 6 bis 10 Vol.-% SO₃, sulfatiert. Im Anschluß an den letzten Kessel erfolgt möglichst schnell die Neutralisation.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Sulfatierung in einer Rührkesselkaskade bestehend aus zwei Reaktoren durchgeführt. Dazu werden in jedem Reaktor vorzugsweise 50 bis 150 kg Alkohol vorgelegt und diskontinuierlich sulfatiert. Die kontinuierliche Sulfatierung erfolgt in der Regel bei einer Temperatur im Bereich von 30 bis 60, vorzugsweise 35 bis 45°C. Der Alkohol wird mit einem Massefluß von 180 bis 230 kg/h in den ersten Reaktor eingeleitet. Die SO₃/Inertgasmischung wird in der bevorzugten Ausführungsform mit einem Massefluß von 40 bis 60 kg Schwefel/h gleichmäßig auf beide Reaktoren verteilt. Als Inertgas wird vorzugsweise Luft verwendet. Direkt im Anschluß an die Sulfatierung erfolgt die Neutralisation üblicherweise mit 40 bis 60 gew.-%iger wäßriger Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumhydroxidlösung.

Bevorzugt wird die Neutralisation mit 50 gew.-%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung durchgeführt.

Die Abgase werden zunächst durch einen elektrostatischen Filter geleitet und anschließend einer alkalischen Behandlung unterworfen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Abgase, die bei der Sulfatierung der kurzkettigen Alkohole entstehen, gemeinsam mit denen, die bei der Sulfatierung längerkettiger Alkohole oder Alkylbenzole in einer zweiten Anlage entstehen, auf einen elektrostatischen Filter geleitet. Durch das Mischen der Abgase, kommt es zur Verdünnung bezüglich der kurzkettigen leichtentzündlichen Verbindungen in der Abluft und somit wird zusätzlich die Entzündungsgefahr herabgesetzt.

Die erhaltenen Alkylsulfate können anschließend noch mit Butylglycol oder Polyolpolyethern compoundiert werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Alkylsulfate finden vielfältige Verwendung als Tenside, die kurzkettigen Produkte können für Spezialanwendungen eingesetzt werden, z. B. zur Herstellung von Textilhilfsmitteln.

Beispiele Herstellung von 2-Ethylhexylsulfat

In einem Sulfierreaktor bestehend aus zwei hintereinandergeschalteten Rührkesseln mit jeweils separater SO₃-Begasung wurde zunächst in beiden Kesseln 100 kg (0,78 kMol) 2-Ethylhexanol vorgelegt und bei 35 bis 40°C diskontinuierlich mit Schwefeltrioxid umgesetzt, bis eine Säurezahl von 240 bis 250 erreicht wurde. Anschließend wurde mit einem Massefluß von 230 kg/h 2-Ethylhexanol in den ersten Kessel eingeleitet und die Lösung kontinuierlich sulfatiert, wobei die SO₃/Inertgasmischung mit einem Massefluß von 55 kg/h Schwefel gleichmäßig auf beide Reaktoren verteilt wurde. Als Inertgas wurde Luft eingesetzt, die Verdünnung betrug 6 Vol.-% SO₃ in Luft. Nach der Sulfatierung wurde das Rohprodukt kontinuierlich in eine 35 gew.-%ige wäßrige Lösung von Natriumhydroxid eingeleitet und neutralisiert. Das neutralisierte Produkt wurde auf einen pH-Wert von 8,5 eingestellt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung kurzkettiger Alkylsulfate, bei dem man Alkohole der Formel (I) R¹OH (I)in der R¹ für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen steht, in einer Rührkesselkaskade bestehend aus mindestens zwei Rührkesseln, die unabhängig voneinander begast werden können, mit einem SO₃/Inertgasgemisch sulfatiert und anschließend mit wäßrigen Basen neutralisiert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfatierung in Gegenwart von sauren Aniontensiden der Formel (II)R¹OSO₃H (II)durchführt, wobei R¹ die oben angegebene Bedeutung hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfatierung mit einem SO₃-Gehalt von 5 bis 15 Vol.-% in Luft durchführt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfatierung kontinuierlich in einer Rührkesselkaskade bestehend aus zwei Rührkesseln durchführt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die kontinuierliche Sulfatierung mit einem Massefluß des Alkohols von 180 bis 230 kg/h durchführt und dabei die SO₃/Inertgasmischung mit einem Massefluß von 40 bis 60 kg Schwefel/h gleichmäßig auf beide Reaktoren verteilt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfatierung bei einer Temperatur zwischen 30 und 60°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur kontinuierlichen Neutralisation wäßrige Lösungen von Alkali-, Erdalkali- oder Anunoniumhydroxid einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die bei diesem Verfahren entstehende Abluft, gemeinsam mit der bei der Sulfatierung längerkettiger Alkohole oder Alkylbenzole in einer zweiten Anlage entstehenden Abluft auf einen elektrostatischen Filter leitet.