DEN0000415MA

DEN0000415MA - Process for concentrating salts of alkylated aromatic sulfonic acids from their aqueous solutions

Info

Publication number: DEN0000415MA
Authority: DE
Inventors: Henrik Frederik Dammers
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Publication date: 1950-11-09

Description

Die Salze alkylierter aromatischer Sulfonsäuren können z.B. hergestellt werden, indem man eine höhere Alkylgruppe (d.h. eine solche mit mindestens acht Kohlenstoffatomen) in aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol oder Toluol, einführt und die so gebildeten Alkylaromaten mit Hilfe von Schwefelsäure oder Oleum in Sulfonsäuren überführt, welche dann nach Neutralisieren mit alkalischen Stoffen die gewünschten Sufonsäuresalze ergeben. Diese Salze werden wegen ihrer günstigen oberflächenaktiven Eigenschaften in grossem Ausmasse als Reinigungs-, Netz-, Dispergier-Mittel und dergl. oder als wirksame Komponenten solcher Mittel verwendet.The salts of alkylated aromatic sulfonic acids can be prepared, for example, by introducing a higher alkyl group (ie one with at least eight carbon atoms) into aromatic hydrocarbons, such as benzene or toluene, and converting the alkylaromatics thus formed into sulfonic acids with the aid of sulfuric acid or oleum, which then after neutralization with alkaline substances result in the desired sulfonic acid salts. Because of their favorable surface-active properties, these salts are used extensively as cleaning agents, wetting agents, dispersing agents and the like, or as effective components of such agents.

Die vorgenannten Alkylarylsulfonate können bei der Herstellung anfallen in Form wässriger Lösungen, welche 15 bis 20 Gew.% aktiven Stoff und gleichzeitig eine wesentliche Menge an anorganischem Sulfat enthalten, welche meistens zwischen 150 und 200%, bezogen auf den Gehalt an aktivem Material, schwankt. Aus diesen Lösungen können die Alkylarylsulfonate in konzentrierterer Form gewonnen werden durch vollständige oder teilweise Verdampfung des darin enthaltenen Wassers, welche beispielsweise erfolgen kann durch Versprühen in eine auf hohe Temperatur erhitzte Atmosphäre oder durch Extraktion mit geeigneten organischen Lösungsmitteln. Eine Schwierigkeit bei der erstgenannten Methode besteht jedoch darin, dass sie sehr grosse Wärmemengen und oft eine teure Einrichtung erfordert, und dass ausserdem im Endprodukt noch alle anorganischen Salze enthalten sind. Bei dem Extraktionsverfahren andererseits werden grosse Lösungsmittelmengen benötigt, die nachher aus dem Extrakt wiedergewonnen werden müssen.The aforementioned alkylarylsulfonates can be obtained during production in the form of aqueous solutions which contain 15 to 20% by weight of active substance and at the same time a substantial amount of inorganic sulfate, which usually fluctuates between 150 and 200%, based on the content of active material. The alkylarylsulfonates can be obtained in a more concentrated form from these solutions by complete or partial evaporation of the water contained therein, which can take place, for example, by spraying in an atmosphere heated to a high temperature or by extraction with suitable organic solvents. One difficulty with the first-mentioned method, however, is that it requires very large amounts of heat and often expensive equipment, and that all of the inorganic salts are also contained in the end product. In the extraction process, on the other hand, large amounts of solvent are required, which must subsequently be recovered from the extract.

Diese Schwierigkeiten bestehen bei einer anderen Konzentrierungsmethode nicht, nämlich beim Aussalzen mit Steinsalz, welches dem in der Seifenindustrie allgemein angewandten Verfahren ähnlich ist. Dieses Verfahren würde also auch im Falle der Alkylarylsulfonatlösungen von Interesse sein. Es zeigt sich jedoch, dass sie Anwendung der Aussalzungsmethode auf die oben erwähnten Lösungen von Alkylarylsulfonaten, wie sie in der Praxis anfallen, nicht zu dem gewünschten Ergebnis führt, da der Zusatz von Steinsalz zu der Sulfonatlösung keine befriedigende Aussalzungswirkung ergibt. Es tritt zwar eine Phasentrennung ein, aber es erfolgt praktisch keine Trennung in zwei bestimmte Schichten.These difficulties do not exist with another concentration method, namely salting out with rock salt, which is similar to the method generally used in the soap industry. This method would therefore also be of interest in the case of the alkylarylsulfonate solutions. It turns out, however, that the application of the salting out method to the above-mentioned solutions of alkylarylsulfonates, as they occur in practice, does not lead to the desired result, since the addition of rock salt to the sulfonate solution does not give a satisfactory salting out effect. A phase separation does occur, but there is practically no separation into two specific layers.

Es ist nun in ganz unerwarteter Weise festgestellt worden, dass eine Konzentrierung von Alkylarylsulfonaten aus ihren wässrigen Lösungen durch Aussalzen mit Hilfe von Steinsalz mit Erfolg durchgeführt werden kann, wenn dafür gesorgt wird, dass die Lösung, aus welcher das Aussalzen erfolgt, nur eine geringe Konzentration an Alkylarylsulfonaten, d.h. höchstens 10% und vorzugsweise nur 6 bis 7%, aufweist. Wenn man von solchen verdünnten Lösungen ausgeht, bildet sich beim Zusetzen von Steinsalz rasch eine obere Schicht, welche von der wässrigen, das Steinsalz enthaltenden unteren Schicht z.B. durch Dekantieren, abgetrennt werden kann. Es ist festgestellt worden, dass die so abgetrennte obere Schicht, welche in der Regel mindestens etwa 25% Alkylarylsulfonat enthält, durch Filtrieren leicht weiter konzentriert werden kann zu einem pastenartigen Produkt, dessen Gehalt an aktivem Material 50 bis 60% oder sogar mehr beträgt. Diese weitere Anreicherung kann natürlich auch durch Zentrifugieren erzielt werden. Die wässrige untere Schicht enthält ausser Steinsalz den grösseren Teil des anorganischen Sulfates, welches in der Regel in der Ausgangslösung vorhanden ist, und eine praktisch zu vernachlässigende Menge Sulfonat.It has now been found, in a completely unexpected manner, that a concentration of alkylarylsulfonates from their aqueous solutions by salting out with the aid of rock salt can be carried out with success if it is ensured that the solution from which the salting out takes place only has a low concentration on alkylarylsulfonates, i.e. at most 10% and preferably only 6 to 7%. If one starts from such dilute solutions, when rock salt is added, an upper layer quickly forms, which can be separated from the aqueous lower layer containing the rock salt, e.g. by decanting. It has been found that the thus separated upper layer, which typically contains at least about 25% alkylarylsulfonate, can easily be further concentrated by filtration to a paste-like product whose active material content is 50 to 60% or even more. This further enrichment can of course also be achieved by centrifugation. In addition to rock salt, the aqueous lower layer contains the greater part of the inorganic sulfate, which is usually present in the starting solution, and a practically negligible amount of sulfonate.

Es ist weiter gefunden worden, dass bei dem Verfahren gemäss der Erfindung die Abtrennung der Alkylarylsulfonate, und insbesondere die dafür erforderliche Zeit, auch von der Temperatur, bei der das Aussalzen stattfindet, beeinflusst wird. In dieser Hinsicht ist es zweckmässig, das Verfahren bei Zimmertemperatur auszuführen, oder bei Temperaturen, die nur wenig von dieser abweichen, d.h. zwischen etwa 10 und 25°, da die Trennung in Schichten innerhalb dieser Temperaturgrenzen gewöhnlich rascher erfolgt. Temperaturen über etwa 50° und unter etwa 5° kommen im allgemeinen nicht in Betracht, da das Zusetzen von Steinsalz unter diesen Bedingungen keine oder nur eine äusserst langsame Abtrennung der Alkylarylsulfonate herbeiführt. Die günstigste Temperatur, bei welcher die gewünschte Trennung stattfindet, kann je nach der Zusammensetzung und der Konzentration der auszusalzenden verdünnten Sulfonatlösung sowie nach der Menge des hinzugefügten Steinsalzes etwas schwanken.It has further been found that in the process according to the invention the separation of the alkylarylsulfonates, and in particular the time required for this, is also influenced by the temperature at which the salting out takes place. In this regard, it is advisable to carry out the process at room temperature, or at temperatures which deviate only slightly therefrom, i.e. between about 10 and 25 °, since the separation into layers usually takes place more quickly within these temperature limits. Temperatures above about 50 ° and below about 5 ° are generally out of the question, since the addition of rock salt under these conditions causes no or only an extremely slow separation of the alkylarylsulfonates. The most favorable temperature at which the desired separation takes place can vary slightly depending on the composition and concentration of the diluted sulphonate solution to be salted out and the amount of rock salt added.

Um ein möglichst vollständiges Aussalzen zu erzielen, soll vorzugsweise soviel Steinsalz zugegeben werden, dass bei der verwendeten Temperatur eine gesättigte oder annähernd gesättigte Lösung entsteht. Da die Ausgangslösungen für die Sulfonate in der Regel einen ziemlich hohen Gehalt an anorganischem Sulfat aufweisen, hängt die Menge des zuzusetzenden Steinsalzes unter anderem auch von diesem Gehalt ab.In order to achieve the most complete salting out possible, rock salt should preferably be added in such an amount that a saturated or approximately saturated solution is formed at the temperature used. Since the starting solutions for the sulfonates usually have a fairly high content of inorganic sulfate, the amount of rock salt to be added depends, among other things, on this content.

Da es für das erfindungsgemässe Verfahren wesentlich ist, dass die auszusalzende Alkylarylsulfonatlösung eine Konzentration nicht über 10% aufweist, müssen die technischen Alkylarylsulfonatlösungen, deren Gehalt an aktivem Material gewöhnlich 15 bis 20% beträgt, auf eine Konzentration von 10% oder weniger verdünnt werden. Gewünschtenfalls kann natürlich die Herstellung der Sulfonate auch abgeändert werden, indem man schon in der Neutralisationsstufe soviel Wasser zusetzt, dass unmittelbar eine verdünntere Lösung, welche weniger als 10% aktiven Stoff enthält, erhalten wird.Since it is essential for the process according to the invention that the concentration of the alkylarylsulfonate solution to be salted out does not exceed 10%, the technical-grade alkylarylsulfonate solutions, whose active material content is usually 15 to 20%, must be diluted to a concentration of 10% or less. If desired, the preparation of the sulfonates can of course also be modified by adding enough water in the neutralization stage that a more dilute solution containing less than 10% active substance is obtained immediately.

Das Verdünnen der Sulfonatlösungen auf die zum Aussalzen erforderliche Ausgangskonzentration an aktivem Material kann mit Wasser durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann auch mit Vorteil ein Teil der unteren, steinsalzhaltigen Schicht verwendet werden, welche bei einer vorausgegangenen Aussalz-Operation abgetrennt worden ist. Oder im Falle einer kontinuierlichen Durchführung des vorliegenden Ver- fahrens kann ein Teil der abgetrennten unteren Schicht in die Zufuhrleitung der Sulfonatlösung zurückgeführt werden. Da so durch die Verdünnung eine gewisse Menge Steinsalz eingeführt wird, kann die Menge an festem Steinsalz, das noch zur Erzielung der gewünschten Aussalzwirkung zugesetzt werden muss, entsprechend verringert werden.The dilution of the sulfonate solutions to the initial concentration of active material required for salting out can be carried out with water. For this purpose, part of the lower, rock-salt-containing layer, which has been separated off in a previous salting-out operation, can also be used with advantage. Or in the case of a continuous implementation of the present As a result, part of the lower layer which has been separated off can be returned to the supply line for the sulfonate solution. Since a certain amount of rock salt is introduced as a result of the dilution, the amount of solid rock salt that still has to be added to achieve the desired salting out effect can be reduced accordingly.

Die Erfindung wird nachstehend noch durch ein Beispiel näher erläutert. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.The invention is explained in more detail below by means of an example. The parts given are parts by weight.

Beispiel:Example:

Als Ausgangsmaterial diente eine Alkylarylsulfonatlösung, die aus einem Produkt, das durch Alkylierung von Benzol mit einer Alkene enthaltenden und zwischen 170 und 230° siedenden gecrackten Fraktion erhalten worden war, durch Sulfonierung mit Oleum und Neutralisieren des Sulfonierungsproduktes mit Natronlaugen hergestellt war. Diese Lösung besass einen Gehalt an aktivem Sulfonat von etwa 15% und einen Natriumsulfatgehalt von etwa 22%.The starting material used was an alkylarylsulphonate solution which had been obtained from a product obtained by alkylating benzene with a cracked fraction boiling between 170 and 230 ° and boiling between 170 and 230 °, by sulphonation with oleum and neutralization of the sulphonation product with sodium hydroxide solution. This solution had an active sulfonate content of about 15% and a sodium sulfate content of about 22%.

100 Teile dieser Sulfonatlösung wurden mit 110 Teilen Wasser verdünnt, worauf 35 Teile festes Steinsalz bei Zimmertemperatur zu der so erhaltenen verdünnten Lösung zugegeben wurden, welche etwa 7% aktives Material enthielt. Hierdurch wurden rasch zwei Schichten gebildet. Nach einer halben Stunde wurde die obere Schicht von der unteren durch Dekantieren getrennt. Diese obere Schicht, deren Gehalt an aktivem Material 35% betrug, wurde durch Filtrieren weiter angereichert.100 parts of this sulfonate solution was diluted with 110 parts of water, and then 35 parts of solid rock salt were added at room temperature to the diluted solution thus obtained, which contained about 7% active material. This quickly formed two layers. After half an hour, the upper layer was separated from the lower by decanting. This upper layer, the active matter content of which was 35%, was further enriched by filtration.

Das so erhaltene pastenförmige Konzentrat, welches in einer Menge von 26 Teilen anfiel, besass einen Gehalt an aktivem Material von etwa 55%.The paste-like concentrate thus obtained, which was obtained in an amount of 26 parts, had an active material content of about 55%.

Die untere Schicht, welche zusammen mit dem Filtrat 219 Teile ausmachte, enthielt ausser Steinsalz den grösseren Teil des vorhandenen Natriumsulfats und 0,14% Sulfonat. Wenn anstelle von 35 Teilen Steinsalz nur 20 Teile zugesetzt wurden, stieg der Sulfonatgehalt auf 0,4%.The lower layer, which together with the filtrate made up 219 parts, contained, in addition to rock salt, the greater part of the sodium sulphate present and 0.14% sulphonate. If only 20 parts were added instead of 35 parts of rock salt, the sulfonate content rose to 0.4%.

Wenn, unter sonst gleichen Bedingungen, 35 Teile Steinsalz zu 210 Teilen der unverdünnten, d.h. 15% Sulfonat enthaltenden, Lösung zugesetzt wurden, bildete sich selbst nach langem Stehen kaum eine obere Schicht.When, under otherwise identical conditions, 35 parts of rock salt were added to 210 parts of the undiluted solution, i.e. containing 15% sulfonate, hardly any top layer formed, even after standing for a long time.

Claims

1.) A method for concentrating salts of alkylated aromatic sulfonic acids from their aqueous solutions, characterized in that solutions with a content of said sulfonic acid salts of at most 10% are salted out with rock salt, whereupon the two layers into which the mixture is broken down , separates from each other.

2.) The method according to claim 1, characterized in that the separated upper layer is further enriched by filtration or centrifugation.

3.) Method according to claim 1 and 2, characterized in that the starting solution has a sulfonic acid content of about 6 to 7%.

4.) The method according to claim 1 to 3, characterized in that the salting out is carried out at a temperature between about 10 and 25 °.

5.) The method according to claim 1 to 4, characterized in that so much rock salt is added that a saturated or approximately saturated solution is formed.