一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于表面活性劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法。在制備表面活性劑時(shí)，以吸附有酸性催化劑的多孔吸附材料為催化劑。本發(fā)明一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法可避免反應(yīng)結(jié)束后不必要的中和反應(yīng)，節(jié)約了生產(chǎn)成本；避免了中和產(chǎn)物的生成，提高了表面活性劑產(chǎn)品的質(zhì)量；可避免酸性催化劑與反應(yīng)系統(tǒng)的接觸，減少了酸性催化劑對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的腐蝕，從而延長(zhǎng)了反應(yīng)系統(tǒng)的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。綜上，本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單，后續(xù)處理簡(jiǎn)單，催化劑的使用量少，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，無(wú)污染，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于表面活性劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]表面活性劑(surfactant)被譽(yù)為“工業(yè)味精”，是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。它是一大類有機(jī)化合物，他們的性質(zhì)極具特色，應(yīng)用極為靈活、廣泛，有很大的實(shí)用價(jià)值和理論意義。其中，“綠色”表面活性劑，由于其易生物降解、對(duì)人及環(huán)境安全，倍受世人的崇尚。在我國(guó)，“綠色”表面活性劑應(yīng)用還處于發(fā)展階段。在2011年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄中，輕工行業(yè)中的“多效、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保型表面活性劑和濃縮型合成洗滌劑的開發(fā)與生產(chǎn)”被列入了第一類鼓勵(lì)類，以此來(lái)推動(dòng)“綠色”環(huán)保表面活性劑在我國(guó)的快速發(fā)展。
[0004]以可再生原料生產(chǎn)的綠色表面活性劑因具有環(huán)保、低毒等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受市場(chǎng)青睞。目前，常用的綠色表面活性劑主要有烷基糖苷、醇醚糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬烷基糖苷、醇醚糖苷檸檬酸單酯鹽以及其衍生物等。這些表面活性劑的生產(chǎn)方法主要是:在加入的酸性催化劑的催化作用下，生產(chǎn)原料在一定的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而制得表面活性劑，反應(yīng)結(jié)束后，加入一定量的堿來(lái)中和掉加入的 酸性催化劑。如發(fā)明專利CN1651129A、CN102070680A.CN1966513A等。該類方法的缺點(diǎn)是:在每次的反應(yīng)中，都要加入一定量的酸性催化劑，并在反應(yīng)結(jié)束后中和掉這些酸性催化劑。這樣做不僅大大增加了表面活性劑的生產(chǎn)成本，而且中和反應(yīng)后的生成物殘留在表面活性劑中，難于去除，影響了表面活性劑的品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，以解決目前表面活性劑制備采用酸性催化劑時(shí)不僅在反應(yīng)后需要用堿中和，同時(shí)中和后生成物容易影響表面活性劑品質(zhì)的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，在制備表面活性劑時(shí)，以吸附有酸性催化劑的多孔吸附材料為催化劑。
[0007]每克多孔材料上酸性催化劑的負(fù)載量為0.15-0.25g。
[0008]所述的多孔吸附材料氣孔率為30%~50%。
[0009]所述酸性催化劑優(yōu)選為下列之一:甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、路易斯酸、硫酸、鹽酸或磷酸。
[0010]所述的表面活性劑主要為烷基糖苷、醇醚糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚及其衍生物中的一種。
[0011]所述的多孔吸附材料是由精細(xì)粉體經(jīng)過(guò)成型、干燥和燒制處理獲得。
[0012]所述的精細(xì)粉體為硅藻土、氧化鋁、二氧化硅中的一種或幾種。
[0013]所述精細(xì)粉體粒徑為0.5-40 μ m。
[0014]所述的精細(xì)粉體成型為球型、正方體型、長(zhǎng)方體型或近似球型中的一種；球型多孔材料的直徑為3-20mm ;其他形狀多孔材料的體積當(dāng)量直徑為5_20mm。
[0015]所述的燒制處理的溫度為800-1500°C，燒制時(shí)間為1_5小時(shí)。
[0016]具體的，所述多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，步驟如下:
1)先將精細(xì)粉體經(jīng)過(guò)成型、干燥和燒制處理，制成具有一定形狀的多孔吸附材料；
2)將制成的多孔吸附材料浸泡在酸性催化劑液體中，使多孔吸附材料充分吸附酸性催化劑；
3)將吸附過(guò)酸性催化劑的多孔材料放入反應(yīng)釜中，與生產(chǎn)表面活性劑的原料反應(yīng)，制得表面活性劑。
[0017]本發(fā)明提供了一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，通過(guò)多孔材料吸附的酸性催化劑對(duì)反應(yīng)原料進(jìn)行催化反應(yīng)，從而制得表面活性劑。在制備過(guò)程中，由于酸性催化劑被多孔材料吸附在其中，只有多孔材料表面的酸性催化劑與反應(yīng)原料接觸，在發(fā)生催化反應(yīng)的同時(shí)，酸性催化劑不會(huì)與生產(chǎn)原料發(fā)生混合，也不會(huì)進(jìn)入到反應(yīng)物中，酸性催化劑的量沒(méi)有減少。這樣，既可以實(shí)現(xiàn)酸性催化劑的`催化作用，又可以實(shí)現(xiàn)酸性催化劑的重復(fù)使用，從而減少酸性催化劑的使用量，節(jié)省催化劑的投料時(shí)間。同時(shí)，省去了不必要的中和反應(yīng)，避免了中和產(chǎn)物對(duì)表面活性劑品質(zhì)的影響，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。另外，還可避免酸性催化劑與反應(yīng)系統(tǒng)的接觸，減少酸性催化劑對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的腐蝕，從而延長(zhǎng)反應(yīng)系統(tǒng)的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法可避免反應(yīng)結(jié)束后不必要的中和反應(yīng)，節(jié)約了生產(chǎn)成本；避免了中和產(chǎn)物的生成，提高了表面活性劑產(chǎn)品的質(zhì)量；可避免酸性催化劑與反應(yīng)系統(tǒng)的接觸，減少了酸性催化劑對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的腐蝕，從而延長(zhǎng)了反應(yīng)系統(tǒng)的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。綜上所述，本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單，后續(xù)處理簡(jiǎn)單，催化劑的使用量少，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，無(wú)污染，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為實(shí)施例1所述球型多孔吸附材料示意圖；
圖2為實(shí)施例2中所述正方體型多孔吸附材料示意圖；
圖3為實(shí)施例3中所述長(zhǎng)方體型多孔吸附材料示意圖；
圖4為實(shí)施例4中所述近似球型多孔吸附材料示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此: 實(shí)施例1
首先，將平均粒徑為15 μ m的精細(xì)硅藻土粉體加水?dāng)嚢柚瞥蓾{體，用制球機(jī)將漿體制成直徑為20mm的球型坯體，將球型坯體在120°C下干燥8小時(shí)，然后將干燥后的球型坯體在1150°C下燒制3小時(shí)得到球型多孔吸附材料(氣孔率為48%)，如圖1所示。
[0021]將球型多孔吸附材料放入質(zhì)量濃度為95%的酸性催化劑十二烷基苯磺酸溶液中吸附12小時(shí)后取出控干，將體積為0.2m3吸附過(guò)酸性催化劑的球型多孔吸附材料加入容積為15m3的反應(yīng)釜中。然后，在反應(yīng)釜中加入生產(chǎn)原料無(wú)水葡萄糖和脂肪醇聚氧乙烯醚(無(wú)水葡萄糖:脂肪醇聚氧乙烯醚的摩爾比為1:5，下面實(shí)施例皆為摩爾比)，在115°C，3KPa的條件下反應(yīng)4小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物在150°C，50Pa的條件下蒸發(fā)分離，得到表面活性劑醇醚糖苷。獲得的表面活性劑醇醚糖苷的PH值為7，說(shuō)明酸性催化劑沒(méi)有擴(kuò)散，也無(wú)需中和反應(yīng)處理。
[0022]實(shí)施例2
首先，將平均粒徑為IOym的精細(xì)氧化鋁粉體與造孔劑聚乙烯醇(造孔劑的量為氧化鋁質(zhì)量的15%)加水?dāng)嚢柚瞥蓾{體，將漿體在模具中制成邊長(zhǎng)為14mm的正方體型坯體，將正方體型坯體在110°C下干燥10小時(shí)，然后將干燥后的正方體型坯體在1400°C下燒制3小時(shí)得到正方體型多孔吸附材料(氣孔率為37%)，如圖2所示。
[0023]將正方體型多孔吸附材料放入質(zhì)量濃度為92%的酸性催化劑甲苯磺酸溶液中吸附12小時(shí)后取出控干，將體積為0.1Sm3吸附過(guò)酸性催化劑的正方體型多孔吸附材料放入容積為15m3的反應(yīng)釜中。然后，在反應(yīng)釜中加入生產(chǎn)原料無(wú)水葡萄糖和脂肪醇聚氧乙烯醚(無(wú)水葡萄糖:脂肪醇聚氧乙烯醚=1:4.5)，在120°C，5kPa的條件下反應(yīng)3.5小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物在140°C，70Pa的條件下蒸發(fā)分離，得到表面活性劑醇醚糖苷。經(jīng)檢測(cè)，獲得的表面活性劑呈中性。
[0024]實(shí)施例3
首先，將平均粒徑為12 μ m的精細(xì)二氧化硅粉體與造孔劑碳酸銨(造孔劑為二氧化硅質(zhì)量的10%)加水?dāng)嚢柚瞥蓾{體，將漿體在模具中制成體積當(dāng)量直徑為16mm的長(zhǎng)方體型坯體，將長(zhǎng)方體型坯體在125°C下干燥6小時(shí)，然后將干燥后的長(zhǎng)方體型坯體在1450°C下燒制4小時(shí)得到長(zhǎng)方體型多孔吸附材料(氣孔率為32%)，如圖3所示。
[0025]將長(zhǎng)方體型多孔吸附材料放入質(zhì)量濃度為90%的酸性催化劑路易斯酸溶液中吸附24小時(shí)后取出控干，將體積為0.16m3吸附過(guò)酸性催化劑的長(zhǎng)方體型多孔吸附材料放入容積為15m3的反應(yīng)釜中。然后，在反應(yīng)釜中加入生產(chǎn)原料無(wú)水葡萄糖和脂肪醇(無(wú)水葡萄糖:脂肪醇=1:6)，在115°C，4kPa的條件下反應(yīng)3小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物在135°C，30Pa的條件下蒸發(fā)分離，得到表面活性劑烷基糖苷。經(jīng)檢測(cè)，獲得的表面活性劑呈中性。
[0026]實(shí)施例4
首先，將平均粒 徑為18 μ m的精細(xì)硅藻土粉體、平均粒徑為15 μ m的精細(xì)氧化鋁粉體以及平均粒徑為13 μ m的精細(xì)二氧化硅粉體按質(zhì)量比例硅藻土:氧化鋁:二氧化硅=I:0.8:
0.5與造孔劑碳酸鈣(造孔劑占硅藻土、氧化鋁與二氧化硅總質(zhì)量的13%)加水?dāng)嚢柚瞥蓾{體，用模具將漿體制成體積當(dāng)量直徑為18_的近似球型坯體，將近似球型坯體在115°C下干燥10小時(shí)，然后將干燥后的近似球型坯體在1350°C下燒制5小時(shí)得到近似球型多孔吸附材料(氣孔率為42%)，如圖4所示。
[0027]將近似球型多孔吸附材料放入質(zhì)量濃度為91%的酸性催化劑硫酸溶液中吸附12小時(shí)后取出控干，將體積為0.19m3吸附過(guò)酸性催化劑的近似球型多孔吸附材料放入容積為15m3的反應(yīng)釜中。然后，在反應(yīng)釜中加入生產(chǎn)原料無(wú)水葡萄糖和脂肪醇醚(無(wú)水葡萄糖:月旨肪醇醚=1:4)，在125°C，2kPa的條件下反應(yīng)4小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物在150°C，20Pa的條件下蒸發(fā)分離，得到表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚。經(jīng)檢測(cè)，獲得的表面活性劑呈中性。
[0028]實(shí)施例5
首先，將平均粒徑為15 μ m的精細(xì)硅藻土粉體與平均粒徑為18 μ m的精細(xì)氧化鋁粉體按質(zhì)量比例硅藻土:氧化鋁=1:0.4與造孔劑甲基丙烯酸甲酯(造孔劑占硅藻土與氧化鋁總質(zhì)量的12%)加水?dāng)嚢柚瞥蓾{體，用制球機(jī)將漿體制成直徑為14mm的球型坯體，將球型坯體在120°C下干燥8小時(shí)，然后將干燥后的球型坯體在1450°C下燒制4小時(shí)得到球型多孔吸附材料(氣孔率為33%)。
[0029]將球型多孔吸附材料放入質(zhì)量濃度為37%的酸性催化劑鹽酸溶液中吸附8小時(shí)后取出控干，將體積為0.22m3吸附過(guò)酸性催化劑的球型多孔吸附材料加入容積為15m3的反應(yīng)釜中。然后，在反應(yīng)釜中加入生產(chǎn)原料無(wú)水葡萄糖和異構(gòu)伯醇(無(wú)水葡萄糖:異構(gòu)伯醇=1:
4.5)，在120°C，3kPa的條件下反應(yīng)5小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物在150°C，40Pa的條件下蒸發(fā)分離，得到烷基糖苷的一種衍生物異構(gòu)伯醇烷基糖苷表面活性劑。經(jīng)檢測(cè)，獲得的表面活性劑呈中性。`
【權(quán)利要求】
1.一種多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，在制備表面活性劑時(shí)，以吸附有酸性催化劑的多孔吸附材料為催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，每克多孔吸附材料上酸性催化劑的負(fù)載量為0.15-0.25g。
3.如權(quán)利要求2所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述的多孔吸附材料氣孔率為30%~50%。
4.如權(quán)利要求1所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述酸性催化劑為下列之一:甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、路易斯酸、硫酸、鹽酸或磷酸。
5.如權(quán)利要求1所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述的表面活性劑為烷基糖苷、醇醚糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚及其衍生物中的一種。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述的多孔吸附材料是由精細(xì)粉體經(jīng)過(guò)成型、干燥和燒制處理獲得。
7.如權(quán)利要求6所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述的精細(xì)粉體成型為球型、正方體型、長(zhǎng)方體型或近似球型中的一種；球型多孔材料的直徑為3-20mm ;其他形狀多孔材料的體積當(dāng)量直徑為5_20mm。
8.如權(quán)利要求6所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述的燒制處理的溫度為800-1500°C，燒制時(shí)間為1-5小時(shí)。
9.如權(quán)利要求6所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述的精細(xì)粉體為硅藻土、氧化鋁、二氧化硅中的一種或幾種。`
10.如權(quán)利要求9所述的多孔材料吸附催化劑生產(chǎn)表面活性劑的方法，其特征在于，所述精細(xì)粉體粒徑為0.5-40 μ m。
【文檔編號(hào)】C07H15/08GK103819296SQ201410084627
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】袁海濱, 戴亞輝, 曹新鑫, 曹建亮, 王李波, 鄭來(lái)奇, 劉志強(qiáng), 趙會(huì)卿, 張建軍, 易成剛, 陳凱, 周捷 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué), 偃師然合生物材料有限公司