DE917603C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstgellung von hochprozentigen Alkylarylsulfosaeuren - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochprozentigen Alkylarylsulfosäuren Gegenstand des Patentsgr6289 ist einVerfahren zur kontinuierlichen Sulfonierung, bei dem das zu sulfonierende Ausgangsmaterial und das Sulfonierungsmittel, z. B. Schwefelsäure, auf Grund ihres verschiedenen spezifischen Gewichtes in einem senkrechten Rohr im Gegenstrom eingeführt werden. Das Endprodukt der Sulfonierung fließt am oberen Ende des Reaktionsrohres fortlaufend ab, während sich der überschuß des Sulfonierungsmittels, z. B. die überschüssige Schwefelsäure, am Boden der Sulfonierungsvorrichtung ansammelt. Mit diesem Verfahren kann man aus Alkylaromaten in kontinuierlichem Arbeitsgang Alkylarylsulfosäuren gewinnen, die bei der nachfolgenden Neutralisation Waschmittel mit 7o bis 75010 Sulfonat und 25 bis 301/o anorganischen Salzen liefern.
• Für viele Zwecke ist ein noch höherer Sulfonatgehalt und eine entsprechende Zurückdrängung der anorganischen Salze erwünscht. Dieses Ziel hat man bisher beispielsweise durch Zumischung geeigneter Lösungsmittel, z. B. durch Zumischung von Butanol, Propanol, Isopropylalkohol oder Schwefelkohlenstoff, zu erreichen versucht. Bei dieserArbeitsweise tritt eine Schichtenbildung ein. Die untere Schicht besteht hauptsächlich aus Schwefelsäure und Wasser, während in der oberen Schicht die Sulfosäure und der größte Teil des zugesetzten Lösungsmittels enthalten sind. Wenn aus dieser oberen Schicht die Lösungsmittel abdestilliert werden, erhält man Gemische, die erheblich mehr Sulfosäure enthalten als vor der Zumischung der Lösungsmittel. Derartige Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß durch unvermeidliche L ösungsmittelverluste und durch die Destillation wesentlich erhöhte Fabrikationskosten entstehen.
• Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Abtrennung von überschüssiger Schwefelsäure aus absatzweise sulfonierten Produkten durch Zusatz von Wasser zu begünstigen. Bei der kontinuierlichen Sulfonierung von Monoalkylaromaten hat diese Arbeitsweise bisher keine Anwendung gefunden.
• Erfindungsgemäß wird der unerwünschte Gehalt an freier Schwefelsäure aus kontinuierlich gewonnenen Sulfosäuren in sehr einfacher Weise dadurch vermindert, daß auf die am oberen Ende des Reaktionsrohres ablaufende Sulfosäure kontinuierlich wasserhaltige Schwefelsäure oder Wasser aufgegeben werden. Auf diese Weise kann man Sulfosäuren gewinnen, die bei der nachfolgenden Neutralisation 85- bis 900%ige Sulfonate liefern.
• Besonders vorteilhaft kann das Verfahren mit Schwefelsäure durchgeführt werden, die 55 bis 80% H2 S 04, vorzugsweise 65 bis 75%, H2 S 04, enthält. Die Menge der zur Auswaschung verwendeten Schwefelsäure wird auf mehr als 5o %, vorzugsweise auf 6o bis 8o Gewichtsprozent der zu behandelnden Sulfosäure bemessen. Diese Flüssigkeitsmenge ist so groß, daß sich die technische Durchführung des Verfahrens, insbesondere hinsichtlich der Dosierung der auswaschenden wässerigen Säure, außerordentlich einfach gestaltet.
• Die nach dem Durchgang durch die Sulfonierungsvorrichtung unten ablaufende Schwefelsäure ist durch Aufnahme der im Sulfonierungsgemisch enthaltenden freien Schwefelsäure konzentrierter geworden. Es kann daher ein aliquoter Teil der Waschsäure abgezweigt und anderweitig verwendet werden. Die restliche Säuremenge wird durch Zugabe von Wasser wieder auf die Konzentration der Waschsäure, d. h. auf 55 bis 80% H2 S 04 gebracht und in den Kreislauf des Verfahrens zurückgeführt.
• Die Verwendung von wasserhaltiger Schwefelsäure zur Auswaschung kann bei Alkylarylsulfosäuren mit beliebiger Seitenkettenlänge angewendet werden.
• Wenn man die Sulfosäuren in kontinuierlicher Weise an Stelle mit wasserhaltiger Schwefelsäure nur mit Wasser von ihrem Gehalt an freier Schwefelsäure reinigen will, dann müssen 5 bis io% Wasser, bezogen auf das Gewicht der Sulfosäure, zum Waschen verwendet werden. Mit Wasser kann man erfindungsgemäß im allgemeinen nur Alkylarylsulfosäuren von ihrem Gehalt an freier Schwefelsäure auswaschen, wenn die aliphatische Seitenkette weniger als io bis 12 Kohlenstoffatome enthält. Bei Alkylarylsulfosäurenmit längerer Seitenkette von annähernd 12 bis 15 C-Atomen ergeben sich Schwierigkeiten, da sich hierbei sehr viskose, gelartige Produkte bilden, die eine ausreichende Abtrennung der vorhandenen freien Schwefelsäure verhindern.
• Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht beispiels-`veise aus einem senkrechten, Füllkörper enthaltenden Rohr, das oben und unten je einen von Füllkörpern freien Beruhigungsraum besitzt. Am Boden der Füllkörperschicht wird die auszuwaschende Sulfosäure, und an der oberen Begrenzungsschicht der Füllkörper das Waschmittel zugeleitet, das aus wasserhaltiger Schwefelsäure oder Wasser besteht. Zur Gewährleistung einer guten Durchmischung können am Boden der Füllkörpersäule noch zusätzlich Luft oder andere Gase in derartiger Menge zugeleitet werden, daß einerseits die gewünschte Strömungsrichtung der Reaktionsteilnehmer erhalten bleibt und andererseits eine optimale Reaktionstemperatur erreicht wird. Aus dem unteren Beruhigungsraum wird die abgeschiedene überschüssige Schwefelsäure als verdünnte Säure abgezogen. Aus dem oberen Beruhigungsraum läuft eine Sulfosäure ab, die nur noch geringe Mengen von Schwefelsäure enthält. Durch eine geeignete Heizvorrichtung, z. B. durch einen Heißwassermantel, kann die Temperatur innerhalb des Reaktionsrohres so weit gesteigert werden, z. B. auf 8o°, daß die Mischung der Reaktionsteilnehmer ausreichend flüssig bleibt. Beispiel i Durch ein senkrechtes Glasrohr von 26 mm lichter Weite, das auf einer Strecke von iooccm mit Glasringen von 5 mm Durchmesser gefüllt war, leitete man vom unteren Ende der Füllkörperschicht her stündlich 25.o ccm einer Sulfosäure, die durch kontinuierliche Sulfonierung von C12 Monoalkylbenzol hergestellt war, und einen restlichen Schwefelsäuregehalt von i9,20/0 H2 S 04 besaß. Durch einen Wassermantel wurde die Reaktionstemperatur auf 70° gehalten. Gleichzeitig mit der Sulfosäure wurden von unten her stündlich 2 bis 4.1 Luft in das Reaktionsrohr eingedrückt.
• Auf die obere Begrenzungsfläche der Füllkörpersäule wurden stündlich i2occm Schwefelsäure aufgegeben, die 72% H2 S 04 enthielt. Die aus dem oberen Beruhigungsraum ablaufende gewaschene Sulfosäure lieferte bei der Neutralisation ein Sulfonat, das 9o % Alkalisulfonat und io % anorganische Salze enthielt.
• Beispiel e Von einer aus der kontinuierlichen Sulfonierung von C9 Monoalkylbenzol stammenden Sulfosäure, die einen restlichen Säuregehalt von i9,80/0 HZ S 04 besaß, wurden stündlich 300 ccm durch ein senkrecht stehendes Glasrohr geleitet. Das Glasrohr hatte eine lichte Weite von 26 mm und war mit Glasringen von 5 mm Durchmesser auf einer Strecke von ioo cm gefüllt. Oberhalb und unterhalb der Füllkörperschicht war ein von Füllkörpern freier Beruhigungsraum von je 2o cm Höhe vorhanden. Das Glasrohr wurde durch einen von Wasser durchflossenen Heizmantel auf 5o° gehalten.
• Die Sulfosäure trat zusammen mit einer stündlichen Luftmenge von 2 bis 41 am unteren Ende der Füllkörperschicht in das Glasrohr ein. Auf die obere Begrenzungsfläche der Füllkörperschicht wurden stündlich 25 ccm Wasser aufgegeben. Die aus dem oberen Beruhigungsraum ablaufende, gewaschene Sulfosäure ergab nach der Neutralisation ein Sulfonat, das goo/o Alkalisulfonat und ioo/o anorganischen Salze enthielt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von hochprozentigen Alkylarylsulfosäuren durch kontinuierliche Sulfonierung von Alkylaromaten in einem senkrechten Reaktionsrohr, in das von oben her ein Sulfonierungsmittel und von unten her das zu sulfonierende Ausgangsmaterial eingeführt wird und aus dem das Sulfonierungsprodukt am oberen Rohrende abfließt, nach Patent g16 289, dadurch gekennzeichnet, daß auf die am oberen Rohrende ablaufende Sulfosäure kontinuierlich wasserhaltige Schwefelsäure oder Wasser aufgegeben wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfosäure mit 55- bis 8oo/oiger Schwefelsäure, vorzugsweise mit 65-bis 75°/oiger Schwefelsäure, behandelt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfosäure mit wasserhaltiger Schwefelsäure in Mengen von mehr als 5o'/o, vorzugsweise 6o bis 8o°/o, ihres Gewichtes behandelt wird. q..
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieSulfosäure mit 5 bis ioo/o Wasser behandelt wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Auswaschung der Sulfosäure mit wasserhaltiger Schwefelsäure oder Wasser im Gegenstrom erfolgt, indem Sulfosäure und wasserhaltige Schwefelsäure oder Wasser auf Grund ihres verschiedenen spezifischen Gewichtes entgegenfließen.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionsmischung von unten her Luft oder andere Gase eingeblasen werden.
7. 7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 6, bestehend aus einem senkrechten, Füllkörper enthaltenden Reaktionsrohr mit oben und unten angeordneten von Füllkörper freien Räumen, in die von unten her die zu behandelnde Sulfosäure und von oben her das zur Schwefelsäureauswaschung verwendete Medium eingeleitet wird.