表面活性劑表面活性劑烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn).ppt

日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 表面活性劑表面活性劑 烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 學(xué)習(xí)目的與要求 掌握表面活性劑是一種具有雙親性結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物 具有親水 親油的性質(zhì) 能起乳化 分散 潤(rùn)濕 起泡 消泡 洗滌等作用 廣泛應(yīng)用于洗滌劑 紡織 皮革 農(nóng)藥 化妝品 食品 金屬加工等工業(yè)部門 理解磺化反應(yīng) 硫酸化反應(yīng) 乙氧基化反應(yīng)的基本原理和影響因素以及理解陰離子表面活性劑及非離子表面活性劑主要類別及典型品種的結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 生產(chǎn)工藝及主要的操作技術(shù) 了解表面活性劑的特點(diǎn)和分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 表面活性劑的定義 是指在加入少量該物質(zhì)時(shí)能顯著降低溶液表面張力并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì) 表面活性劑分子一般是由非極性的親油基和極性的親水基兩部分組成 具有既親水又親油的兩親性質(zhì) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 一 表面活性劑的特點(diǎn)相對(duì)其溶液而言應(yīng)具有的特點(diǎn) 雙親性 溶解性 表面吸附性 界面定向排列 形成膠束 臨界膠束濃度 CMC CriticalMicelleConcentration 多功能性 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 二 表面活性劑的分類根據(jù)表面活性劑在水溶液中能否解離出離子和解離出什么樣的離子來分類 離子型 陰離子型 陽(yáng)離子型 兩性型 非離子型 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 1 陰離子型表面活性劑在水溶液中能解離出帶負(fù)電荷的親水性原子團(tuán) 按親水基的不同 分為 羧酸鹽類RCH2COOM 磺酸鹽類RC6H5SO3Na 硫酸酯鹽類R OSO3M 磷酸酯鹽類 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 2 陽(yáng)離子型表面活性劑在水溶液中能解離出帶正電荷的親水性原子團(tuán) 按親水基分為 胺鹽類R NH2 HCl 季胺鹽類R N CH3 3Cl 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 3 兩性離子型表面活性劑該類表面活性劑在他的分子中同時(shí)含有可溶于水的正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán) 在不同的溶液中 氨基酸類RNHCH2CH2COONa 甜菜堿類RN CH3 2CH2COO 咪唑啉類 氧化胺類 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 咪唑啉類 氧化胺類 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 4 非離子型表面活性劑溶于水后不解離成離子 因而不帶電荷 但同樣具有親水性和親油性 聚氧乙烯醚類 多元醇酯類 醚酯類 醇酰胺類 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 5 特殊類型表面活性劑親油基中除碳 氫外還含有其他一些元素的表面活性劑 如氟 硅 硫 硼等的表面活性劑 元素表面活性劑 聚合物表面活性劑 生物表面活性劑 冠醚表面活性劑 反應(yīng)性表面活性劑 表面活性劑的特點(diǎn)及分類 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 表面活性劑的最大特性之一就是即使在低濃度下也能顯著降低水的表面張力 表面張力 一般指作用于液體表面單位長(zhǎng)度上使液體收縮的力 其方向與液面相切 單位為牛頓 米或達(dá)因 厘米 1達(dá)因 厘米 10 3牛頓 米 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 一 表面張力的降低 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 由圖中可知 當(dāng)水中加入表面活性劑后 水的表面張力即下降 開始隨表面活性劑濃度增加而急劇下降 以后則大體保持不變 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 這種現(xiàn)象的解釋 1 當(dāng)水中表面活性劑增加時(shí) 活性劑分子很快聚到液面上 使溶液表面張力急劇下降 此時(shí)活性劑疏水基靠攏成小膠束 2 當(dāng)活性劑再增加 最終在水的表面形成單分子膜 表面張力最小 3 再增加活性劑濃度 表面張力不再下降 溶液中活性劑成膠束 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 臨界膠束濃度 CMC criticalmicelleconcentration表面活性劑形成膠束的最低濃度 稱臨界膠束濃度 在該濃度下表面活性劑的性質(zhì)發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變 所以CMC是表面活性劑表面活性的一種度量 CMC愈小 形成膠束所需要的濃度愈低 達(dá)到表面飽和吸附的濃度愈低 使表面張力降到最低值所需濃度愈低 也就是表面活性愈高 在使用表面活性劑時(shí) 濃度一般比CMC稍大些 否則表面性能不能充分發(fā)揮 溶液表面張力的降低可作為表面活性劑活性大小的量度 表面張力降低的效率 表面張力降低的能力 一般規(guī)律 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 二 表面活性劑親水親油平衡值及其實(shí)用意義 親水親油平衡值 hydrophilelipophilebalance HLB HLB值的大小與其用途之間的關(guān)系 官能團(tuán)HLB值 化合物HLB值的求算 W OO W 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 三 表面活性劑親水基的相對(duì)位置與性能 一般情況是 親水基在分子中間即在親油基鏈的中間者 比在末端的潤(rùn)濕性強(qiáng) 親水基在末端的 則比在中間的去污力好 潤(rùn)濕性 洗滌性 起泡性 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 四 親油基結(jié)構(gòu)中分支的影響如果表面活性劑的種類相同 相對(duì)分子質(zhì)量也相同 則一般有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑具有較好的潤(rùn)濕 滲透性能 如 十二烷基苯磺酸鈉 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 五 親油基種類與性質(zhì)的關(guān)系 C H 按親油基的親油性的大小可排序如下 脂肪族烷烴 環(huán)烷烴 脂肪族烯烴 脂肪基芳香烴 芳香烴 帶弱親水基的烴基 氟 硅氧烷 C H乳化劑 親油基與油的分子結(jié)構(gòu)越相近 則親合性與相容性越好 親油基中帶弱親水基的表面活性劑 其顯著特點(diǎn)是起泡力弱 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 六 分子大小的影響 在同一品種的表面活性劑中 隨親油基中碳原子數(shù)目的增加 其溶解度 CMC等有規(guī)律地減小 但在表面活性上 則有明顯的增長(zhǎng) 一般的經(jīng)驗(yàn)是 表面活性劑分子較小的 其潤(rùn)濕性 滲透作用比較好 分子較大時(shí) 其洗滌作用 分散作用等性能較為優(yōu)良 在不同品種的表面活性劑中 大致也以相對(duì)分子質(zhì)量較大的洗滌力為較好 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 七 表面活性劑的生物活性毒性 殺菌力陽(yáng)離子表面活性劑非離子表面活性劑陰離子表面活性劑八 表面活性劑的生物降解 定義 表面活性劑被微生物分解 有機(jī)部分最后分解成為H2O及CO2 的過程 稱為表面活性劑的生物降解 表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物降解性的關(guān)系 化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 一 脂肪醇按原料來源 合成醇 天然醇目前 工業(yè)上以石油為原料生產(chǎn)醇 飽和脂肪醇 的路線主要有三條 1 羧基合成醇2 齊格勒合成醇3 正構(gòu)烷烴氧化制仲醇 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 對(duì)于不飽和脂肪醇 天然油脂是惟一的原料來源 天然醇 還原醇 酯交換法 酯 醇交換法 酯 酸交換法 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 二 脂肪胺脂肪胺是陽(yáng)離子表面活性劑的重要原料 以天然脂肪酸為原料生產(chǎn)高碳脂肪胺 主要工業(yè)生產(chǎn)方法為兩步法 提高伯胺收率的方法 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 三 脂肪酸甲酯1 脂肪酸的直接酯化 2 天然油脂與甲醇的酯交換是制備脂肪酸甲酯的最重要的方法 一般采用 預(yù)酯化 二步酯交換 酯蒸餾 氫化飽和 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 四 脂肪酸以C12 C18的脂肪酸最為重要 天然油酯抽取 石蠟氧化合成脂肪酸的特征是含有奇碳脂肪酸和支鏈脂肪酸 但無(wú)不飽和脂肪酸 油酯水解技術(shù) 連續(xù)無(wú)催化法 單塔高壓法 多塔中壓法 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 五 直鏈烷基苯 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 六 烷基苯酚由丙烯 丁烯的齊聚物與酚反應(yīng)制取 壬基苯酚 由壬烯與苯酚在酸性催化劑存在下縮合而成 C9H19C6H4OH各種異構(gòu)體的混合物 其中主要是對(duì)壬基苯酚 淡黃色粘稠液體 略有苯酚氣味 相對(duì)密度0 94 0 95 20 20 沸點(diǎn) 95 283 302 不溶于水 略溶于石油醚 溶于丙酮 四氯化碳 乙醇和氯仿 用于制備合成洗滌劑 增濕劑 潤(rùn)滑油添加劑 增塑劑等 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 七 環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷又稱氧化乙烯 是一種最簡(jiǎn)單的環(huán)醚 在常溫下是無(wú)色的氣體 在低于10 7 時(shí)是無(wú)色易流動(dòng)的液體 有乙醚的氣味 其蒸氣對(duì)眼和鼻粘膜有刺激性 與水 酒精 乙醚相互混溶 化學(xué)性質(zhì)非?；顫?能與許多化合物起加成反應(yīng)與空氣形成爆炸性混合物 爆炸極限為3 100 體積 環(huán)氧乙烷是一種高毒性物質(zhì) 空氣中允許量為100PPM 吸入環(huán)氧乙烷能引起麻醉中毒 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 環(huán)氧乙烷是用途廣泛的合成中間體 主要用于生產(chǎn)乙二醇 還可生產(chǎn)乙醇胺類 醚類 非離子表面活性劑 防凍劑 增塑劑 添加劑 香料 高能燃料 推進(jìn)劑等 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 八 環(huán)氧丙烷環(huán)氧丙烷 PO 是一種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品 在丙烯的重要衍生物中是僅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大品種 環(huán)氧丙烷主要用于生產(chǎn)聚醚 聚醚最大用途是生產(chǎn)聚氨酯塑料 其次用作表面活性劑 如泡沫穩(wěn)定劑 造紙工業(yè)消泡劑 原油破乳劑 油井酸處理潤(rùn)濕劑及高效低泡洗滌劑等 也用做潤(rùn)滑劑 液壓流體 熱交換流體及淬火劑 乳膠發(fā)泡劑 多種切削和牽伸劑組分及專用溶劑等 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 環(huán)氧丙烷還用來生產(chǎn)丙二醇 丙二醇是不飽和聚酯樹脂的主要原料 在食品工業(yè)中 丙二醇脂肪酸酯可作食品乳化劑 丙二醇還是調(diào)味和色素的優(yōu)良溶劑 在醫(yī)藥工業(yè)中 丙二醇廣泛用作液體或油膏形式藥品的賦形劑和保濕劑 丙二醇還可用于煙草增濕劑 香味增濃劑 煙草防霉劑及化妝品等 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 空氣液相氧化法 表面活性劑的親油基原料 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 陰離子表面活性劑的親水基 親油基各是什么 親水基引入的方法 直接連接 間接連接主要類別 磺酸鹽 硫酸酯鹽 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 一 磺化反應(yīng) 定義 向有機(jī)化合物分子中的碳原子上引入磺基 SO3H 的反應(yīng)稱作 磺化 引入磺酸基的目的 三個(gè)方面 一 磺化劑硫酸 發(fā)煙硫酸 三氧化硫 氯磺酸 氨基磺酸 亞硫酸鹽 WH2SO4 100 0 225WSO3 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) WH2SO4 100 0 225WSO3 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 二 芳環(huán)上的取代磺化工業(yè)生產(chǎn)中的主要方法 過量硫酸磺化法 三氧化硫磺化法 氯磺酸磺化法 共沸去水磺化法 芳伯胺的烘焙磺化法 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 1 反應(yīng)歷程親電取代 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 2 磺化反應(yīng)的影響因素 1 被磺化物結(jié)構(gòu)的影響 2 磺化劑的影響 3 磺化物的水解 4 反應(yīng)溫度和時(shí)間的影響 5 添加劑的影響 6 攪拌的影響 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 2 磺化劑的影響 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 4 反應(yīng)時(shí)間和溫度的影響苯的磺化過程 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 3 磺化生產(chǎn)工藝 用過量硫酸磺化 液相磺化 三氧化硫磺化法 液態(tài)三氧化硫磺化法三氧化硫 溶劑磺化法三氧化硫 空氣混合物磺化法 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 二 硫酸化 定義 在有機(jī)分子中的氧原子上引入 SO3H或在碳原子上引入 OSO3H的反應(yīng) 1 烯烴的硫酸化 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 2 脂肪醇的硫酸化 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 3 聚氧乙烯醚的硫酸化 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 三 主要品種及生產(chǎn)工藝 一 脂肪醇聚烷氧基醚羧酸鹽 二 ?；被猁} 三 磺酸鹽 產(chǎn)量最大 應(yīng)用最廣 烷基苯磺酸鹽 烯烴磺酸鹽 AOS 烷基磺酸鹽 SAS 琥珀酸酯磺酸鹽 脂肪酰胺磺酸鹽 烷基萘磺酸鹽 萘系磺酸甲醛縮合物 石油磺酸鹽 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 烷基苯磺酸鹽分子式 CnH2n 1 C6H4 SO3Na 1 烷基鏈長(zhǎng)度的影響 2 烷基鏈分支的影響 3 烷基鏈數(shù)目的影響 4 苯與烷基接合位置的影響 5 磺酸基的位置和數(shù)目的影響烷基苯磺酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)過程包括烷基苯的生產(chǎn) 烷基苯的磺化和烷基苯磺酸的中和三部分 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 烯烴磺酸鹽 AOS 的生產(chǎn)AOS的工業(yè)生產(chǎn)有高碳 烯烴磺化和水解兩個(gè)主要反應(yīng)過程 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 脂肪酰胺磺酸鹽分子式 RCONH SO3NaN 油?；?N 甲基牛磺酸鈉 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 脂肪酰胺磺酸鹽生產(chǎn)操作過程如下 1 羥乙基磺酸鈉的制備 2 甲基?；撬岬闹苽?3 油酰氯的制備 4 油酰氯和甲基?；撬岬目s合 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 圖油酰氯和N 甲基牛磺酸連續(xù)縮合工藝流程 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 四 硫酸酯鹽硫酸酯鹽類是由醇或烯烴與硫酸 發(fā)煙硫酸 三氧化硫或氯磺酸作用 再經(jīng)中和得到的一類陰離子表面活性劑 其通式可表示為R OSO3M C O SC S1 脂肪醇硫酸鹽 AS 通式 ROSO3M R C12 C18 常用的脂肪醇硫酸化劑 氯磺酸 氨基磺酸 三氧化硫 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 2 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽 AES 通式 RO CH2CH2O nSO3M R C12 C18 3 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽通式 RC6H4 OC2H4 nSO3M R C8 C12 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 五 磷酸酯及其鹽 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 以脂肪醇的磷酸化為例 其反應(yīng)可用下式表示 脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酰化的生產(chǎn)操作過程為 將醇醚原料加入反應(yīng)釜內(nèi) 在40 左右加入0 2 0 3 的亞磷酸或次磷酸鈉 然后滴加五氧化二磷 加完后升溫至80 90 反應(yīng)4h 酯化完畢 加入0 1 的雙氧水以及氧化亞磷酸 并趁熱用100目的不銹鋼篩網(wǎng)濾除雜質(zhì) 即可用堿進(jìn)行中和 得聚氧乙烯醚磷酸鹽產(chǎn)品 磺化和硫酸化與陰離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 四 陰離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù) 一 直鏈烷基苯磺酸鈉 LAS Linearalkybenezenesulfonate LAS 烷基苯磺酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)過程包括烷基苯的生產(chǎn) 烷基苯的磺化和烷基苯磺酸的中和三部分 陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 1 直鏈烷基苯的磺化磺化反應(yīng)對(duì)烷基苯磺酸鈉表面活性劑的質(zhì)量影響很大 工業(yè)生產(chǎn)中烷基苯的磺化反應(yīng)常用的磺化劑主要有發(fā)煙硫酸和三氧化硫 1 用發(fā)煙硫酸磺化 陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 影響因素 水溫度傳質(zhì) 陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 生產(chǎn)操作過程 圖2 2泵式發(fā)煙硫酸磺化 包括分油 工藝流程圖 陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 2 用三氧化硫磺化生產(chǎn)直鏈烷基苯磺酸三氧化硫連續(xù)磺化生產(chǎn)過程主要包括 空氣干燥 三氧化硫制取和三氧化硫磺化的工藝流程設(shè)備三個(gè)大部分 空氣干燥空氣干燥的程度決定于空氣帶入系統(tǒng)水分的多少 脫水的不良 不但影響三氧化硫的發(fā)生 而且會(huì)使磺化質(zhì)量低劣 空氣脫水干燥方法 冷卻法 吸收法 吸附法或幾種方法結(jié)合使用 陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 三氧化硫制取過程 陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)技術(shù) 日化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù) 三氧化硫磺化的工藝