專利名稱：用于中和表面活性劑酸前體的連續(xù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備表面活性劑的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于制備表面活性劑的連續(xù)方法，所述方法如下制備所述表面活性劑使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器將包含表面活性劑酸前體的第一組分和包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分中和。
背景技術(shù)：
在制造表面活性劑時(shí)，常以酸的形式制造和供應(yīng)表面活性劑。這種情況的產(chǎn)生有幾種原因，其中包括以下事實(shí)某些陰離子表面活性劑，例如直鏈烷基苯磺酸鹽的酸的形式，與中性形式相比更容易處理、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。然后，通過(guò)與含水的或干中和劑的中和作用來(lái)將陰離子表面活性劑酸前體轉(zhuǎn)變成它們相應(yīng)的表面活性劑鹽。
為了實(shí)現(xiàn)陰離子表面活性劑酸前體的中和所裝配裝置的最普通部件之一是環(huán)流式反應(yīng)器。將陰離子表面活性劑酸前體、中和劑和其它稀釋劑/緩沖劑注入環(huán)流式反應(yīng)器中(通常在公用點(diǎn))，然后用存在于環(huán)路中的在線動(dòng)態(tài)攪拌器攪混。典型地通過(guò)環(huán)路中的管束換熱器移除中和所產(chǎn)生的熱。
中和反應(yīng)的一個(gè)固有問(wèn)題是如何處理所產(chǎn)生的大量熱。過(guò)熱(即“熱點(diǎn)”)和長(zhǎng)的駐留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物變色。環(huán)流式反應(yīng)器通過(guò)僅從環(huán)路移除小部分的產(chǎn)物流(例如5％至10％)來(lái)致力于解決過(guò)熱問(wèn)題，同時(shí)再循環(huán)混合物(通常為糊劑形式)起散熱器的作用，從而防止環(huán)路反應(yīng)區(qū)內(nèi)的較大升溫。這種操作方法意味著環(huán)流式反應(yīng)器中的中和作用是高度低效的過(guò)程。
許多充分中和的陰離子表面活性劑趨于變成難以處理的高度粘稠的糊劑。由于這種原因，常在諸如非離子表面活性劑等其它液體洗滌劑組分的存在下進(jìn)行中和。然而，作為陰離子表面活性劑酸前體與非離子表面活性劑反應(yīng)的結(jié)果，陰離子/非離子表面活性劑混合物存在變色問(wèn)題。因此，在中和之前，陰離子表面活性劑酸前體接觸非離子表面活性劑的時(shí)間必須很短。中和環(huán)流式反應(yīng)器的特別設(shè)計(jì)和操作意味著任何非離子表面活性劑在繞環(huán)路經(jīng)過(guò)多次時(shí)，它多次接觸陰離子表面活性劑酸前體。
最后，環(huán)流式反應(yīng)器中用于中和作用的起動(dòng)(即直到實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)態(tài)”再循環(huán)的點(diǎn))和停止過(guò)程很長(zhǎng)而且費(fèi)時(shí)，同時(shí)在這些過(guò)程中生產(chǎn)的物質(zhì)超出中和產(chǎn)物理想規(guī)格的范圍。
為了克服大部分的這些缺點(diǎn)，WO 01/79412(Unilever，公布于2001年10月25日)最近提出用于中和陰離子表面活性劑酸前體的方法，尤其是在非離子表面活性劑存在的條件下，所述方法(i)不包括再循環(huán)回路；(ii)相對(duì)迅速；(iii)抑制熱點(diǎn)的產(chǎn)生；(iv)在起動(dòng)和停止方面更高效；(v)避免在起動(dòng)和停止時(shí)產(chǎn)生超出規(guī)格范圍的物質(zhì)，并且(vi)確保充分中和陰離子表面活性劑酸前體。
在這種方法中，通過(guò)使陰離子表面活性劑酸前體經(jīng)過(guò)至少兩個(gè)串聯(lián)的攪拌器，可以在不需要環(huán)流式反應(yīng)器的情況下，用連續(xù)方法制備包含陰離子表面活性劑的流體洗滌劑產(chǎn)品，將初始比例的中和劑進(jìn)料入第一攪拌器，并且冷卻至低于100℃，接著將另外的中和劑進(jìn)料入隨后的一個(gè)或多個(gè)攪拌器來(lái)完成中和作用。Unilever承認(rèn)，為了使該方法有效起作用，必需在添加初始比例的中和劑之后但在添加另外的中和劑之前，使過(guò)程混合物冷卻，并且使混合物的溫度保持在使混合物易于泵送的水平。
因此，需要開(kāi)發(fā)用于中和表面活性劑酸前體的方法，其中與WO01/79412的方法相比，所述方法進(jìn)一步簡(jiǎn)單化。這種新方法將使全部量的中和劑以一個(gè)大的比例添加，這就通過(guò)去除用于中和劑的多個(gè)不必要的注入點(diǎn)而簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程。單步制造充分中和的糊劑的另一種有益效果是糊劑水解的風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。當(dāng)然，在制造不穩(wěn)定的僅部分中和的糊劑時(shí)，在過(guò)程起動(dòng)期間和停止之后，水解的風(fēng)險(xiǎn)是相當(dāng)大的。還期望去除非離子表面活性劑稀釋劑，或可供選擇地用較不敏感的組分代替非離子表面活性劑稀釋劑，從而使得溫度控制不太關(guān)鍵。
發(fā)明定義本發(fā)明提供了一種用于制備表面活性劑的連續(xù)方法，所述方法包括以下步驟使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器混合包含表面活性劑酸前體的第一組分和包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分，所述方法的特征在于以一定的比例添加中和劑。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)使用兩個(gè)靜態(tài)攪拌器來(lái)進(jìn)行所述方法。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，表面活性劑酸前體是陰離子表面活性劑酸前體，并且在沒(méi)有非離子表面活性劑的條件下進(jìn)行所述方法。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述方法提供高濃度的表面活性劑糊劑，其中增強(qiáng)的表面活性劑活性高到至少80％，更優(yōu)選至少90％，最優(yōu)選100％。
發(fā)明詳述方法使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器并且通過(guò)將第二組分添加至第一組分中來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方法，所述第一組分包含表面活性劑酸前體，所述第二組分包含至少一當(dāng)量摩爾量中和劑，并且與第一組分成一定比例。
靜態(tài)攪拌器靜態(tài)攪拌器為技術(shù)人員所熟知。它們必須能夠在連續(xù)方法中運(yùn)轉(zhuǎn)并且能夠攪拌流體。合適的攪拌器包括靜態(tài)在線攪拌器，例如Sulzer型攪拌器。尤其優(yōu)選的是高剪切靜態(tài)攪拌器，例如來(lái)自Sulzer的包括12個(gè)靜態(tài)攪拌元件的DN 50，其型號(hào)為SMX，并用于攪拌高度粘稠的物質(zhì)。
對(duì)于本發(fā)明的方法，靜態(tài)攪拌器相對(duì)于動(dòng)態(tài)攪拌器是尤其優(yōu)選的，因?yàn)殪o態(tài)攪拌器需要較低的資本投入。對(duì)于多級(jí)高剪切動(dòng)態(tài)攪拌器和容積式真空泵尤其如此，它們比用于本發(fā)明的方法的靜態(tài)攪拌器更加昂貴。
本發(fā)明是沒(méi)有任何環(huán)路的連續(xù)方法這一事實(shí)進(jìn)一步降低了成本，因?yàn)榕c循環(huán)方法相比，本發(fā)明的方法需要較少的管線，并且保留時(shí)間和起動(dòng)時(shí)間短得多。
將包含表面活性劑酸前體的第一組分和包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分一起進(jìn)料入一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)。以一定比例添加中和全部表面活性劑酸前體所需的全部量的中和劑?？梢詫⒌谝唤M分和第二組分分別進(jìn)料入一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)，或可供選擇地可以在進(jìn)料入一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)之前讓它們互相接觸。在后一安排的情況下，只應(yīng)在相對(duì)靠近(在時(shí)間方面)一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)的位置將所述組分集合在一起。優(yōu)選地，兩種組分被集合并與組分組合進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)之間的時(shí)間應(yīng)當(dāng)少于3分鐘，優(yōu)選少于1分鐘。
當(dāng)組合組分離開(kāi)一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)時(shí)，酸性表面活性劑前體被至少部分中和。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，酸性表面活性劑前體在離開(kāi)一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器中的第一個(gè)后被充分中和。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，使用了兩個(gè)靜態(tài)攪拌器。在這種方法的裝配中，優(yōu)選兩個(gè)靜態(tài)攪拌器是串聯(lián)的，并且在兩個(gè)串聯(lián)的靜態(tài)攪拌器之間有附加的液體注入點(diǎn)。此附加的液體注入點(diǎn)可用于添加其它去垢性組分或用于添加稀釋劑。這種稀釋劑可以選自多種化合物，并且包括諸如水的無(wú)機(jī)溶劑。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在沒(méi)有非離子表面活性劑的條件下進(jìn)行所述方法。
至少，所述方法需要包含表面活性劑酸前體的第一組分和包含中和劑的第二組分作為原料，當(dāng)然它們分別儲(chǔ)存在不同的容器中。然而，表面活性劑也可以包含其它組分。此類附加組分優(yōu)選與表面活性劑酸前體、中和劑以及彼此分開(kāi)儲(chǔ)存。這使得可以由同樣的原料制備品種較多的表面活性劑。
優(yōu)選地，可以從表面活性劑酸前體、中和劑和任何附加組分各自的儲(chǔ)存容器把它們互相獨(dú)立地進(jìn)料入過(guò)程。可以在任何適當(dāng)階段將附加組分進(jìn)料入過(guò)程，例如進(jìn)料入第一或第二組分、組合組分和/或靜態(tài)攪拌器，或通過(guò)代表本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的附加液體注入點(diǎn)進(jìn)料入過(guò)程。
盡管可以借助于重力使多種組分進(jìn)料入過(guò)程，但是在組分可泵送的情況下優(yōu)選使用泵裝置，優(yōu)選容積式真空泵。用于此用途的合適泵包括例如齒輪泵和膜片泵。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙M分除了包含表面活性劑酸前體和中和劑之外還包含其它組分時(shí)，多種組分優(yōu)選在第一靜態(tài)攪拌器之前的附加工序中被集合在一起，并且同表面活性劑酸前體混和。用于此類附加工序的合適攪拌器包括對(duì)靜態(tài)攪拌器(上文)所述的那些，并且也包括動(dòng)態(tài)在線攪拌器，例如轉(zhuǎn)子-定子動(dòng)態(tài)攪拌器。
可供選擇地，如果組分容許，預(yù)混兩種或多種組分(例如作為一批)并且從單一的儲(chǔ)存容器把預(yù)混物進(jìn)料入過(guò)程是可能的。
一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器典型地通過(guò)適當(dāng)?shù)墓芫€互相連接起來(lái)，并且也同用于原料以及所得表面活性劑的適當(dāng)儲(chǔ)存容器連接在一起。為了有利于第一和第二組分順管線通過(guò)并且穿過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器，可以使用泵。靜態(tài)攪拌器從定義上說(shuō)不具有任何活動(dòng)件，所以同例如轉(zhuǎn)子-定子動(dòng)態(tài)在線攪拌器形成對(duì)比，它們不提供除攪拌操作之外的抽吸作用。
因此，通過(guò)泵賦予在該體系上的抽吸作用可足以使該過(guò)程運(yùn)轉(zhuǎn)，所述泵用來(lái)將第一和第二組分遞送至一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器?？晒┻x擇地，可以沿管線結(jié)合附加的泵。
中和作用通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器，將包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分添加到包含表面活性劑酸前體的第一組分中。為了確保表面活性劑酸前體完全中和，添加至少一摩爾當(dāng)量的第二組分是重要的。如果需要，可以使用超出化學(xué)計(jì)量的中和劑以確保完全中和。例如，可以在其中表面活性劑酸前體與中和劑之間的摩爾比為1∶1至1∶10，優(yōu)選1∶1至1∶5，更優(yōu)選1∶1至1∶1.5，最優(yōu)選1∶1至1.05的條件下進(jìn)行本發(fā)明的方法。如果存在需要中和的任何其它酸例如脂肪酸，則應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地調(diào)節(jié)中和劑的量。
保留時(shí)間從中和劑最初接觸表面活性劑酸前體到離開(kāi)最后的靜態(tài)攪拌器的一段時(shí)間在本文中被稱為“保留時(shí)間”。這可以通過(guò)例如用裝置容積除裝置生產(chǎn)量來(lái)測(cè)定。用于制備充分中和并且品質(zhì)優(yōu)良(即低分解量等)的表面活性劑的保留時(shí)間，除了別的以外還可取決于溫度控制、裝置裝配和所用的設(shè)備。典型地，保留時(shí)間少于10分鐘。優(yōu)選地，少于5分鐘，更優(yōu)選少于3分鐘，最優(yōu)選少于1分鐘。
溫度控制離開(kāi)最后靜態(tài)攪拌器的組合組分與中和的表面活性劑，可以在過(guò)程中一直保持在超出可泵送溫度的溫度下。本文所定義的“可泵送溫度”是流體在50s-1不顯示具有30Pa.s的粘度的溫度。換句話講，如果流體在泵送溫度下在50s-1的剪切速率時(shí)具有不大于30Pa.s的粘度，那么它們就被認(rèn)為是易于泵送的。具有較高粘度的流體原則上仍可泵送，但是本文用50s-1的剪切速率時(shí)30Pa.s的上限來(lái)表示易泵性?？梢岳缡褂肏aake VT500旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)來(lái)測(cè)定粘度。粘度測(cè)定可以如下進(jìn)行將SV2P測(cè)量池連接到帶冷卻裝置的恒溫水浴上。測(cè)量池的測(cè)錘以50s-1的剪切速率旋轉(zhuǎn)。在微波中將流體(在環(huán)境溫度下可能為固態(tài))加熱到95℃，然后倒入樣本杯中。在98℃調(diào)理5分鐘之后，以每分鐘+/-1的速度冷卻樣本。將其中觀察到30Pa.s粘度的溫度記錄為“可泵送溫度”。
因此，在過(guò)程運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候監(jiān)控并且控制(如必要的話)溫度，從而監(jiān)控和控制(如必要的話)兩種組分各自的粘度以及組合組分的粘度可能是有用的，以確保它們都可泵送。此外，優(yōu)選在過(guò)程運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候使可被結(jié)合入過(guò)程的任何其它組分保持在超出它們各自的可泵送溫度的溫度下。當(dāng)然，在任何組分為固體或它們不可泵送的情況下這并不適用。當(dāng)在過(guò)程中混和組分(或它們的前體)時(shí)，可泵送溫度會(huì)顯著升高。例如，中和的陰離子表面活性劑通常為粘稠的糊劑，而陰離子表面活性劑酸前體通常是易泵送的液體。因此，當(dāng)將中和劑添加到第一組分中時(shí)，可泵送溫度典型地有所升高。然而，由于中和反應(yīng)自身產(chǎn)熱，因此不必需在過(guò)程中的這個(gè)位置加熱工業(yè)生產(chǎn)液流。事實(shí)上，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以在添加中和劑之后主動(dòng)地冷卻中和過(guò)程。這可以通過(guò)附加的冷卻部件或通過(guò)添加稀釋劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種稀釋劑可以選自多種化合物并且包括諸如水的無(wú)機(jī)溶劑。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在沒(méi)有非離子表面活性劑的條件下進(jìn)行所述方法。
在一個(gè)典型的實(shí)施方案中，未組合的第一和第二組分的溫度保持低于100℃，優(yōu)選低于80℃，更優(yōu)選低于60℃。組合的第一和第二組分的溫度典型地保持在100℃以上，優(yōu)選120℃以上，更優(yōu)選140℃以上，最優(yōu)選160℃以上，但是低于250℃，優(yōu)選低于220℃，更優(yōu)選低于200℃，最優(yōu)選低于175℃。如果必要，可優(yōu)選借助于加熱部件和冷卻部件，仔細(xì)地監(jiān)控和控制單獨(dú)的和組合的第一和第二組分的溫度。也可能在過(guò)程中結(jié)合反饋控制系統(tǒng)。例如，冷卻裝置下游的溫度測(cè)量裝置可向冷卻裝置反饋?zhàn)x數(shù)并且改變冷卻的程度，以使溫度保持在預(yù)定范圍內(nèi)。當(dāng)然，一旦表面活性劑已經(jīng)離開(kāi)最后的靜態(tài)攪拌器(即過(guò)程已經(jīng)完成)，就可以使它冷卻至低于其可泵送溫度的溫度。實(shí)際上，使用在高溫下可泵送而在較低溫度下為固體的“結(jié)構(gòu)化共混物”(參見(jiàn)下文)是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。然而，即使當(dāng)表面活性劑為結(jié)構(gòu)化共混物型，也優(yōu)選使表面活性劑保持在超出其可泵送溫度的溫度下，如此它就可以直接用作例如?；^(guò)程中的液體粘合劑，而無(wú)需重新加熱。
壓力控制靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力可因組分流過(guò)而升高。典型地，靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力高于大氣壓力。靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力高于大氣壓力是尤其優(yōu)選的，從而避免蒸汽的形成。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力高于200,000Pa，更優(yōu)選高于300,000Pa，甚至更優(yōu)選高于450,000Pa，最優(yōu)選高于600,000Pa。典型地，靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力低于1,500,000Pa，優(yōu)選低于1,000,000Pa，更優(yōu)選低于900,000Pa，甚至更優(yōu)選低于800,000Pa，最優(yōu)選低于750,000Pa?？梢杂煤?jiǎn)單的氣壓力計(jì)來(lái)測(cè)定壓力。
加熱部件可以將加熱部件放置在過(guò)程中的任何地方，以確保特定的流體組分或混合物超出其可泵送溫度。合適的加熱部件對(duì)技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。
冷卻部件合適的冷卻部件將為技術(shù)人員所熟知，并且包括例如管束換熱器、板式換熱器和框架式換熱器。
可以期望提供至少一個(gè)冷卻部件，其中在添加任何另外的組分之前和/或在經(jīng)過(guò)任何另外的靜態(tài)攪拌器之外，組合的第一和第二組分經(jīng)過(guò)所述冷卻部件?？梢詫⒗鋮s部件適當(dāng)?shù)胤胖迷诘谝混o態(tài)攪拌器之前、之上或之后。優(yōu)選地，將它放置在第一靜態(tài)攪拌器周圍。
可以將另外的冷卻部件放置在過(guò)程中適于控制溫度的任何地方。尤其優(yōu)選的是將另外的冷卻部件放置在組合的第一和第二組分有可能特別熱(例如由于中和作用所產(chǎn)生的放熱)的位置。因此，優(yōu)選將冷卻部件放置在添加第二組分的位置的下游，并且優(yōu)選在添加任何另外組分的位置的上游。適宜地，將冷卻部件放置在靜態(tài)攪拌器之后和周圍，在那里，中和劑或者被進(jìn)料入那個(gè)靜態(tài)攪拌器，或者被進(jìn)料入進(jìn)入那個(gè)靜態(tài)攪拌器的組合的第一和第二組分。
整個(gè)中和過(guò)程是連續(xù)的。因此，如對(duì)技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)，靜態(tài)攪拌器、冷卻部件和加熱部件(在適當(dāng)?shù)奈恢?應(yīng)當(dāng)適用于連續(xù)方法。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法可生產(chǎn)顏色優(yōu)良的表面活性劑。換句話講，作為所述方法的結(jié)果，只有很少變色或完全沒(méi)有變色。此外，本發(fā)明的方法在中和反應(yīng)方面高度有效，并且發(fā)現(xiàn)很少的酸或沒(méi)有任何未反應(yīng)的酸存在于表面活性劑中。
起動(dòng)過(guò)程比環(huán)路再循環(huán)體系中所包括的起動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)單得多，因?yàn)椴恍枰却纬煞€(wěn)定狀態(tài)。此外，停止過(guò)程也很簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谶\(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候該體系中的物質(zhì)量比環(huán)路體系中的物質(zhì)量少得多。在起動(dòng)和停止的時(shí)候生產(chǎn)的物質(zhì)也基本上是所需的規(guī)格。
表面活性劑本文所用術(shù)語(yǔ)“表面活性劑”和/或“表面活性劑酸前體”包括不同表面活性劑分子和/或表面活性劑酸前體分子的共混物。
本發(fā)明提供了一種方法，其中包含表面活性劑酸前體的第一組分與包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分混和在一起，以充分中和所述表面活性劑酸前體，從而形成表面活性劑。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，表面活性劑包含陰離子表面活性劑。合適的陰離子表面活性劑為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。適用于摻入第一組分中的陰離子表面活性劑的實(shí)施例包括烷基苯磺酸鹽，尤其是具有C8-C15烷基鏈長(zhǎng)度的直鏈烷基苯磺酸鹽；伯烷基硫酸鹽和仲烷基硫酸鹽，尤其是C12-C15伯烷基硫酸鹽；烷基醚硫酸鹽；烯烴磺酸鹽；烷基二甲苯磺酸鹽；二烷基磺基琥珀酸鹽；以及脂肪酸酯磺酸鹽。鈉鹽是通常優(yōu)選的。表面活性劑中至少一部分并且優(yōu)選基本部分的陰離子表面活性劑經(jīng)由陰離子表面活性劑酸前體的中和作用形成，是本發(fā)明的方法的一個(gè)基本要素。優(yōu)選地，至少50％重量，更優(yōu)選至少75％重量，并且還更優(yōu)選基本上全部陰離子表面活性劑經(jīng)由陰離子表面活性劑酸前體的中和作用獲得。
表面活性劑中陰離子表面活性劑的含量可以盡可能地高，例如為表面活性劑的至少98％重量，或它可以低于95％重量，或低于50％重量。優(yōu)選地，它為表面活性劑的至少10％重量，更優(yōu)選至少25％重量，更優(yōu)選至少50％重量，最優(yōu)選至少75％重量。
典型地，第一組分包含至少一些表面活性劑酸前體，優(yōu)選(a)20％至98％重量的表面活性劑酸前體和(b)2％至80％重量的液體載體。更優(yōu)選地，第一組分包含(a)50％至95％重量的表面活性劑酸前體和(b)5％至50％重量的液體載體。
優(yōu)選地，至少80％重量，更優(yōu)選至少90％重量的中和度，并且更優(yōu)選基本上全部表面活性劑酸前體在所述方法中被中和。
合適的陰離子表面活性劑酸前體包括例如直鏈烷基苯磺(LAS)酸、α烯烴磺酸、內(nèi)烯烴磺酸、脂肪酸酯磺酸、以及它們的組合。本發(fā)明的方法特別可用于通過(guò)相應(yīng)的烷基苯磺酸(例如來(lái)自Shell的Dobanoic酸)的反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)包含烷基苯磺酸鹽的組合物。
也可以使用含有10至15個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的伯烷基硫酸鹽(PAS)。
也可以通過(guò)在過(guò)程中的適當(dāng)階段直接添加陰離子表面活性劑來(lái)?yè)饺氡砻婊钚詣┲写嬖诘囊恍╆庪x子表面活性劑。然而，如果第一組分包含陰離子表面活性劑(即中性鹽)，那么它占第一組分的比例少于50％重量，優(yōu)選少于25％重量，更優(yōu)選少于10％重量。
中和劑通過(guò)適當(dāng)?shù)乃崆绑w與中和劑的反應(yīng)就地形成表面活性劑。此中和劑優(yōu)選選自堿性無(wú)機(jī)物質(zhì)、堿土無(wú)機(jī)物質(zhì)、以及它們的混合物。原則上，任何堿性無(wú)機(jī)物質(zhì)可用于中和表面活性劑酸前體，但是水溶性堿性無(wú)機(jī)物質(zhì)是優(yōu)選的。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，中和劑是可泵送的液體或溶液。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，中和劑是堿金屬氫氧化物。更優(yōu)選的中和劑是氫氧化鈉。后者通常必須作為水溶液定量進(jìn)料，這就不可避免地?fù)饺胍恍┧?。此外，堿金屬氫氧化物與酸前體的反應(yīng)也產(chǎn)生一些水作為副產(chǎn)物。典型地，第二組分包含(a)20％至98％重量的中和劑和(b)2％至80％重量的液體載體。優(yōu)選地，第二組分包含(a)40％至80％重量的中和劑和(b)20％至60％重量的液體載體。在本發(fā)明的一個(gè)甚至更優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二組分包含(a)45％至60％重量的中和劑和(b)40％至55％重量的液體載體。在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案中，第二組分包含(a)45％至60％重量的氫氧化鈉和(b)40％至55％重量的水。
另一種優(yōu)選的中和劑是碳酸鈉，它獨(dú)自使用或與一種或多種其它水溶性無(wú)機(jī)物質(zhì)例如碳酸氫鈉或硅酸鹽聯(lián)合使用。
生產(chǎn)堿性的第二組分可能是有利的。例如，pH在8.5至11.5的范圍內(nèi)。這具有以下優(yōu)點(diǎn)確保第一組分被完全中和，同時(shí)不存在變色可能發(fā)生的那種高水平的堿度。
當(dāng)然，包含中和劑的第二組分除了與包含表面活性劑酸前體的第一組分反應(yīng)之外，還可以中和可能存在的其它酸前體，例如脂肪酸。因此，如果是這種情況的話，需要加入足夠的中和劑以確保全部酸前體的完全中和。
也可以使用有機(jī)中和劑。
水分/水在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，表面活性劑基本上是非水的。即，其中的總水分量不超過(guò)表面活性劑的35％重量，更優(yōu)選不超過(guò)22％重量，最優(yōu)選不超過(guò)18％重量…。然而，如果需要，可以添加可控量的水以有利于中和作用。典型地，可添加的水量為表面活性劑的0.5％至20％重量。典型地，液體粘合劑的3％至5％重量可以是作為反應(yīng)副產(chǎn)物的水，而存在的其余水將為堿性物質(zhì)溶解在其中的溶劑。表面活性劑最優(yōu)選包含7％重量或更少的水。
另外的任選工序除了本發(fā)明非常必需的中和步驟之外，本發(fā)明的方法還可以包括另外的工序。附加工序的一個(gè)實(shí)例是閃速干燥。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，可以閃速干燥由本發(fā)明的方法制備的表面活性劑。閃速干燥是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的工序。
本發(fā)明的最優(yōu)選方法本發(fā)明的最優(yōu)選方法是用于制備表面活性劑的連續(xù)方法，所述方法包括以下步驟使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器來(lái)混合包含陰離子表面活性劑酸前體的第一組分和包含中和劑的第二組分，所述中和劑選自堿性無(wú)機(jī)物質(zhì)、堿土無(wú)機(jī)物質(zhì)、以及它們的混合物，其中第一組分與第二組分的摩爾比為1∶1至1∶1.5，所述方法的特征在于以一個(gè)比例添加中和劑，其中靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力超過(guò)300,000Pa，以達(dá)到至少80％的中和度和少于20％重量的表面活性劑含水量。
實(shí)施例以下是用于制備包含LAS的表面活性劑的單一連續(xù)方法的實(shí)施例。
1.使用第一容積式真空泵，從第一儲(chǔ)存容器抽吸具有35℃溫度的作為第一組分的HLAS酸，并且由第一質(zhì)量流量計(jì)來(lái)控制連續(xù)定量進(jìn)料至包含50％重量氫氧化鈉的水溶液的第二組分中。將組合組分進(jìn)料入靜態(tài)在線攪拌器。中和劑的添加量足夠完全中和第一組分的LAS酸。使用由第二質(zhì)量流量計(jì)控制的第二容積式真空泵，定量進(jìn)料氫氧化鈉的50％重量溶液。在組合組分進(jìn)入靜態(tài)攪拌器并開(kāi)始反應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，溫度上升至175℃，并且靜態(tài)攪拌器入口處的壓力為900,000Pa。在離開(kāi)靜態(tài)攪拌器時(shí)，溫度為140℃，并且壓力為450,000Pa。共混物顏色令人滿意并且被充分中和。
2.使用容積式真空泵，從儲(chǔ)存容器抽吸具有55℃溫度的作為第一組分的HLAS酸，并且連續(xù)定量進(jìn)料至包含50％重量氫氧化鈉的水溶液的第二組分中。將組合組分進(jìn)料入第一靜態(tài)在線攪拌器。中和劑的添加量足夠完全中和第一組分的LAS酸。使用由質(zhì)量流量計(jì)控制的容積式真空泵，定量進(jìn)料氫氧化鈉的50％重量溶液。在組合組分進(jìn)入第一靜態(tài)攪拌器的時(shí)間點(diǎn)，溫度上升至175℃，并且第一靜態(tài)攪拌器入口處的壓力為900,000Pa。在離開(kāi)第一靜態(tài)攪拌器時(shí)，溫度為150℃，并且壓力為700,000Pa 50s-1?，F(xiàn)在共混物將進(jìn)入第二靜態(tài)攪拌器，第二靜態(tài)攪拌器之前放置了向過(guò)程添加附加水的附加液體注入點(diǎn)。然后讓稀釋的共混物經(jīng)過(guò)第二靜態(tài)攪拌器。在離開(kāi)第二靜態(tài)攪拌器時(shí)，溫度為130℃并且壓力為450,000Pa。共混物顏色令人滿意并且被充分中和。
權(quán)利要求
1.一種用于制備表面活性劑的連續(xù)方法，所述方法包括以下步驟使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器來(lái)混合包含表面活性劑酸前體的第一組分和包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分，所述方法的特征在于以一定的比例添加所述中和劑。
2.通過(guò)使用兩個(gè)靜態(tài)攪拌器來(lái)進(jìn)行如權(quán)利要求1所述的方法。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述兩個(gè)靜態(tài)攪拌器是串聯(lián)的，并且其中在兩個(gè)串聯(lián)的靜態(tài)攪拌器之間有液體注入點(diǎn)。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述表面活性劑酸前體為陰離子表面活性劑酸前體，并且其中在沒(méi)有非離子表面活性劑的條件下進(jìn)行所述方法。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述中和劑選自堿性無(wú)機(jī)物質(zhì)、堿土無(wú)機(jī)物質(zhì)、以及它們的混合物。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中達(dá)到至少80％的中和度。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力超過(guò)200,000Pa。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述靜態(tài)攪拌器內(nèi)的溫度超過(guò)100℃但低于250℃。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述靜態(tài)攪拌器內(nèi)的表面活性劑的駐留時(shí)間短于10分鐘。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法還包括閃速干燥步驟。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述方法還包括閃速干燥表面活性劑的步驟。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一組分包含(a)20％至98％重量的表面活性劑酸前體和(b)2％至80％重量的液體載體。
13.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二組分包含(a)20％至98％重量的中和劑和(b)2％至80％重量的液體載體。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述表面活性劑酸前體與中和劑之間的摩爾比為1∶1至1∶10。
15.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述表面活性劑的含水量少于35％重量。
16.一種用于制備表面活性劑的連續(xù)方法，所述方法包括以下步驟使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器來(lái)混合包含陰離子表面活性劑酸前體的第一組分和包含中和劑的第二組分。所述中和劑選自堿性無(wú)機(jī)物質(zhì)、堿土無(wú)機(jī)物質(zhì)、以及它們的混合物，其中第一組分與第二組分的摩爾比為1∶1至1∶1.5，所述方法的特征在于以一定的比例添加所述中和劑，其中靜態(tài)攪拌器內(nèi)的壓力超過(guò)300,000Pa，以達(dá)到至少80％的中和度和少于20％重量的表面活性劑含水量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制備表面活性劑的連續(xù)方法，所述方法包括以下步驟使用一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)攪拌器來(lái)混合包含表面活性劑酸前體的第一組分和包含至少一摩爾當(dāng)量中和劑的第二組分。所述方法的特征在于以一定的比例添加所述中和劑。
文檔編號(hào)C11D11/04GK101076580SQ200580042727
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者L·古維爾茨 申請(qǐng)人:寶潔公司