способ получения полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов

Формула изобретения

Способ получения полиоксиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена (неонолов) смешением моноалкилфенолов с 20-36 мас.% водным раствором гидроксида натрия при 80-100^oС с последующей подачей полученной смеси при повышенной температуре в пленочный испаритель, обезвоживанием полученной смеси в пленочном испарителе при повышенной температуре и проведением процесса оксиэтилирования при 160-200^oС и 0,4-0,7 МПа в реакторе периодического действия при циркуляции реакционной массы через выносной теплообменник, отличающийся тем, что водный раствор гидроксида натрия подают на смешение с моноалкилфенолами в количестве, обеспечивающим содержание гидроксида натрия в моноалкилфенолах, подаваемых на оксиэтилирование, в интервале 0,10-0,24 мас. %, процесс обезвоживания осуществляют в пленочном испарителе при 120-145^oС, а на обезвоживание подают смесь алкилфенолов и водного раствора гидроксида натрия при температуре равной или меньшей на 1-9^oС температуры в пленочном испарителе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов, в частности оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена (неонолов), высоко эффективных неионогенных поверхностно-активных веществ. Данные соединения находят широкое применение в различных отраслях промышленности и быту.

Известен способ получения поверхностно-активных веществ, в котором присоединение оксида этилена к органическим веществам, содержащим подвижный атом водорода, в том числе и к алкилфенолам, проводят при повышенной температуре и давлении в присутствии катализаторов (Шенфельд Н. Поверхностно-активные вещества на основе окисиэтилена.- М.: Химия, 1982, с. 66.). Оксиэтилирование ведут в одном аппарате периодического действия. Температуру поддерживают в интервале 120-220^oC, давление 0,25-0,5 МПа. Обычно применяют щелочные катализаторы (NaOH, KOH) в количестве 0,1-0,5% от массы оксиэтилируемых веществ.

Недостатком данного способа является проведение в одном аппарате нескольких стадий процесса получения НПАВ: загрузка исходного вещества (алкилфенола) и катализатора (NaOH), их обезвоживание, оксиэтилирование и выгрузка готового продукта. Это существенно снижает производительность реактора, который к тому же не может обеспечить для каждой отдельной операции оптимальный режим.

Для интенсификации процессов оксиэтилирования используют способы, основанные на методе фирмы Press-Industria (Шенфельд Н., с.67), в котором реакционную массу вбрызгивают в газовое пространство реактора, объем которого заполнен парами оксида этилена. При этом тепло химической реакции отводят за счет циркуляции реакционной массы через выносной теплообменник, а оксид этилена подают с такой скоростью, чтобы поддерживать необходимое давление.

Наиболее близким аналогом данного способа, работающего также по принципу Press-Industria, является периодический способ получения полиоксиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов, в частности, изононилфенолов (авт. св. СССР SU 1648044, C 07 C 43/11, 41/03, опубл. 20.12.99).

В поток изононилфенола с температурой 80-100^oC непрерывно дозируют водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 20-36 мас.% в количестве, обеспечивающем содержание NaOH в изононилфенолах, подаваемых на оксиэтилирование, в интервале 0,25-0,32 мас.%. Полученную смесь нагревают до 110^oC в теплообменнике и направляют в пленочный испаритель (ПИ), где из него удаляют воду.

Обезвоженные моноалкилфенолы с растворенным в них катализатором (NaOH) собирают в емкость, откуда периодически подают в реактор оксиэтилирования.

Процесс оксиэтилирования моноалкилфенолов проводят в реакторе периодического действия. Смесь осушенных моноалкилфенолов с растворенным в них катализатором загружают в реактор, включают циркуляционный насос, нагревают до 150^oC и начинают подачу оксида этилена. Процесс осуществляют при 160-200^oC и 0,4-0,7 МПа, циркулируя реакционную массу через выносной теплообменник, в котором отводят выделяемое тепло химической реакции. По окончании подачи оксида этилена реакционную массу выдерживают 10-15 мин и выгружают в промежуточную емкость, из которой оксиэтилированные изононилфенолы направляют в емкость готового продукта.

Недостатками данного способа является относительно высокая цветность получаемых продуктов, а также содержание полиэтиленгликолей (ПЭГ). В зависимости от марки получаемого продукта (неонолов) цветность колеблется в интервале от 50-150 (по платино-кобальтовой шкале), а содержание ПЭГ: 0,5-1,5 мас. %. Полиэтиленгликоли не обладают поверхностно-активными свойствами (Шенфельд Н. , с. 41), а их высокое содержание в продуктах в некоторых случаях может снижать поверхностно-активные свойства и качество получаемых полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов (там же с.65). Высокие значения данных показателей не позволяют конкурировать получаемой по данному способу продукции (полиэтиленгликолевые эфиры моноалкилфенолов) на мировом рынке.

Предлагаемый способ позволяет снизить цветность и содержание полиэтиленгликолей.

Такой результат достигается непрерывным смешением алкилфенолов при 80-100^oC с 20-36 мас.% водным раствором гидроксида натрия с последующей подачей полученной смеси при повышенной температуре в пленочный испаритель (ПИ), обезвоживанием полученной смеси в ПИ и проведением процесса оксиэтилирования в реакторе периодического действия при 160-200^oC и 0,4-0,7 МПа и циркуляции реакционной массы через выносной теплообменник. При этом водный раствор гидроксида натрия дозируют в поток алкилфенолов в количестве, обеспечивающем содержание NaOH в обезвоженных моноалкилфенолах (подаваемых на оксиэтилирование) в интервале 0,10-0,24 мас.% обезвоживание осуществляют при температуре 120-145^oC, а смесь алкилфенолов и водного раствора гидроксида натрия подают на обезвоживание при температуре, равной или меньшей на 1-9^oC температуры в пленочном испарителе.

Следующие примеры иллюстрируют способ.

Пример 1

Синтез полиэтиленгликолевых эфиров осуществляют на установке, изображенной на чертеже. Моноалкилфенолы (ТУ 38.602-09-20-91) насосом 1 непрерывно со скоростью 2 т/час (G_аф) последовательно подают в теплообменник 3, где нагревают до 100^oC (t_аф), и в смеситель 4. Туда же непрерывно насосом 2 со скоростью (G_NaOHв) 13,4 кг/час подают 36 мас.% (C_NaOHв) водный раствор гидроксида натрия. Полученную смесь моноалкилфенолов с водным раствором гидроксида натрия последовательно направляют в теплообменник 5, где нагревают до 120^oC (t_см), и в ПИ 6, где при 120^oC (t_пи) удаляют воду. Осушенные моноалкилфенолы с растворенным в них катализатором (содержание NaOH, C_kt = 0,24 мас.%) собирают в емкость 7, из которой периодически подают в реактор оксиэтилирования.

Процесс синтеза полиоксиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов проводят в реакторе периодического действия 8. Смесь осушенных моноалкилфенолов с растворенным в них катализатором загружают в реактор в количестве 6,0 т, включают циркуляционный насос 9, нагревают до 150^oC и насосом 10 начинают подачу оксида этилена в реактор. Температуру и давление в реакторе поддерживают в интервале 160-170^oC (t_р) и 0,4-0,5 МПа (P_р).

Выделяемое во время протекания реакции тепло отводят в выносном теплообменнике 11. После прибавления требуемого количества оксида этилена реакционную массу выдерживают в течение 12 мин и выгружают товарный продукт.

Загружено 6 т моноалкилфенола. Подано 14,4 тонн оксида этилена. Получено 20,4 т неонола АФ₉-12. Цветность - 30 (по платино-кобальтовой шкале), содержание ПЭГ - 0,8. Качество продукта по другим показателям отвечает требованиям ТУ 2483-077-05766801-98 на Неонол АФ₉-12.

Пример 2

Синтез полиэтиленгликолевых эфиров осуществляют на установке, изображенной на чертеже. Моноалкилфенолы (ТУ 38.602-09-20-91) насосом 1 непрерывно со скоростью 2 т/час (G_аф) последовательно подают в теплообменник 3, где нагревают до 95^oC (t_аф), и в смеситель 4. Туда же непрерывно насосом 2 со скоростью (G _NaOHв) 13,2 кг/час подают 30 мас.% (C_NaOHв) водный раствор гидроксида натрия. Полученную смесь моноалкилфенолов с водным раствором гидроксида натрия последовательно направляют в теплообменник 5, где нагревают до 126^oC (t_см), и в ПИ 6, где при 130^oC (t_пи) удаляют воду. Осушенные моноалкилфенолы с растворенным в них катализатором (содержание NaOH, C_kt = 0,20 мас.%) собирают в емкость 7, из которой периодически подают в реактор оксиэтилирования.

Процесс синтеза полиоксиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов проводят в реакторе периодического действия 8. Смесь осушенных моноалкилфенолов с растворенным в них катализатором загружают в реактор в количестве 7,0 тонн, включают циркуляционный насос 9, нагревают до 150^oC и насосом 10 начинают подачу оксида этилена в реактор. Температуру и давление в реакторе поддерживают в интервале 170-180^oC (t_р) и 0,5-0,6 МПа (P_р).

Выделяемое во время протекания реакции тепло отводят в выносном теплообменнике 11. После прибавления требуемого количества оксида этилена реакционную массу выдерживают в течение 12 мин и выгружают товарный продукт.

Загружено 7,0 тонн моноалкилфенолов. Подано 14,0 тонн оксида этилена. Получено 21,0 тонн неонола АФ₉-10. Цветность - 30 (по платино-кобальтовой шкале), содержание ПЭГ - 0,6. Качество продукта по другим показателям отвечает требованиям ТУ 2483-077-05766801-98 на Неонол АФ₉-10.

Пример 3

Синтез полиэтиленгликолевых эфиров осуществляют на установке, изображенной на чертеже. Моноалкилфенолы (ТУ 38.602-09-20-91) насосом 1 непрерывно со скоростью 2 т/час (G_аф) последовательно подают в теплообменник 3, где нагревают до 87^oC (t_аф), и в смеситель 4. Туда же непрерывно насосом 2 со скоростью (G _NaOHв) 12,0 кг/час подают 25 мас.% (С _NaOHв) водный раствор гидроксида натрия. Полученную смесь моноалкилфенолов с водным раствором гидроксида натрия последовательно направляют в теплообменник 5, где нагревают до 128^oC (t_см), и в ПИ 6, где при 135^oC (t_пи) удаляют воду.

Осушенные моноалкилфенолы с растворенным в них катализатором (содержание NaOH, C_ktt = 0,15 мас.%) собирают в емкость 7, из которой периодически подают в реактор оксиэтилирования.

Процесс синтеза полиоксиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов проводят в реакторе периодического действия 8. Смесь осушенных моноалкилфенолов с растворенным в них катализатором загружают в реактор в количестве 10,0 тонн, включают циркуляционный насос 9, нагревают до 150^oC и насосом 10 начинают подачу оксида этилена в реактор. Температуру и давление в реакторе поддерживают в интервале 170-190^oC (t_р) и 0,6-0,7 МПа (P_р).

Выделяемое во время протекания реакции тепло отводят в выносном теплообменнике 11. После прибавления требуемого количества оксида этилена реакционную массу выдерживают в течение 12 мин и выгружают товарный продукт.

Загружено 10,0 тонн моноалкилфенолов. Подано 12,0 тонн оксида этилена. Получено 22,0 тонн неонола АФ₉-6. Цветность - 40 (по платино-кобальтовой шкале), содержание ПЭГ - 0,4. Качество продукта по другим показателям отвечает требованиям ТУ 2483-077-05766801-98 на Неонол АФ₉-6.

Пример 4

Синтез полиэтиленгликолевых эфиров осуществляют на установке, изображенной на чертеже. Моноалкилфенолы (ТУ 38.602-09-20-91) насосом 1 непрерывно со скоростью 2 т/час (G_аф) последовательно подают в теплообменник 3, где нагревают до 80^oC (t_аф), и в смеситель 4. Туда же непрерывно насосом 2 со скоростью (G _NaOHв) 10,1 кг/час подают 20 мас.% (C _NaOHв) водный раствор гидроксида натрия. Полученную смесь моноалкилфенолов с водным раствором гидроксида натрия последовательно направляют в теплообменник 5, где нагревают до 136^oC (t_см), и в ПИ 6, где при 145^oC (t_пи) удаляют воду.

Осушенные моноалкилфенолы с растворенным в них катализатором (содержание NaOH, C_kt = 0,10 мас.%) собирают в емкость 7, из которой периодически подают в реактор оксиэтилирования.

Процесс синтеза полиоксиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов проводят в реакторе периодического действия 8. Смесь осушенных моноалкилфенолов с растворенным в них катализатором загружают в реактор в количестве 12,0 тонн, включают циркуляционный насос 9, нагревают до 150^oC и насосом 10 начинают подачу оксида этилена в реактор. Температуру и давление в реакторе поддерживают в интервале 180-200^oC (t_р) и 0,6- 0,7 МПа (P_р).

Выделяемое во время протекания реакции тепло отводят в выносном теплообменнике 11. После прибавления требуемого количества оксида этилена реакционную массу выдерживают в течение 12 мин и выгружают товарный продукт.

Загружено 12,0 тонн моноалкилфенолов. Подано 9,6 тонн оксида этилена. Получено 21,6 тонн неонола АФ₉-4. Цветность - 50 (по платино-кобальтовой шкале), содержание ПЭГ - 0,3. Качество продукта по другим показателям отвечает требованиям ТУ 2483-077-05766801-98 на Неонол АФ₉-4.

Пример 5

Процесс осуществляют аналогично примеру 2. Загружено 7,2 тонн моноалкилфенолов. Подано 12,8 тонн оксида этилена. Получено 20 тонн неонола АФ₉-9. Цветность 40. Содержание ПЭГ - 0,5 мас.%. Качество продукта по другим показателям отвечает требованиям ТУ 2483-077-05766801-98 на Неонол АФ₉-9.

Условия и результаты примеров приведены в сводной таблице.

Проведение процесса данным способом позволяет снизить содержание полиэтиленгликолей до 0,3- 0,8 мас.% и цветность до 30-50.