способ получения водорастворимого неионогенного поверхностно-активного вещества

Формула изобретения

1. Способ получения водорастворимого неионогенного поверхностно-активного вещества путем взаимодействия соединений, имеющих активный атом водорода, с окисью этилена при 120 - 190^oC и 2 - 5 атм, отличающийся тем, что в качестве соединения, содержащего активный атом водорода, используют талловый пек, а процесс ведут при массовом соотношении талловый пек : окись этилена 1 : (2,5 - 5).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что талловый пек предварительно обрабатывают водным раствором едкого натра или едкого кали при 95 - 120^oC, а влагу удаляют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения неионогенных ПАВ и может быть использовано в нефтехимической, химической, лесохимической и других отраслях.

Известны способы получения неионогенных ПАВ путем оксиэтилирования соединений, имеющих активный атом водорода, как в периодическом, так и непрерывном исполнении, которые обобщены в работе Н. Шенфельд "Поверхностно-активные вещества на основе окиси этилена", второе издание, перевод с немецкого, под редакцией профессора Н.Н. Лебедева, - М.: Химия, 1982, с. 64-67.

Они заключаются в обработке окисью этилена преимущественно спиртов (ациклических, циклических, фенолов) окисью этилена при температуре 120-190^oC и давлении до 5 атм. При этом в зависимости от условий ведения процесса, взятого соединения с активным атомом водорода и количества вводимых оксиэтильных групп получают как водорастворимые, так и маслорастворимые неионогенные ПАВ.

Недостатком известных способов получения водорастворимых ПАВ является то, что они базируются на применении продуктов, получаемых при химической переработке нефти или другого невосполнимого ископаемого сырья, главным образом на использовании синтетических жирных спиртов и производных фенолов. Это обстоятельство вызывает и серьезные экологические затруднения, связанные как с производством сырья для получения ПАВ, так и с использованием ПАВ в связи с неудовлетворительной их биоразлагаемостью.

Для осуществления возможности использования при синтезе ПАВ компонентов, получаемых из растительного возобновляемого сырья, предлагается способ получения неионогенного водорастворимого ПАВ "Пектанокс", включающий взаимодействие соединения, имеющего подвижный атом водорода, с окисью этилена при температуре 120-190^oC и давлении 2-5 атм, отличающийся тем, что в качестве соединения, имеющего подвижный атом водорода, используют талловый пек (побочный продукт от переработки древесины сульфатным способом), а процесс ведут при массовом соотношении талловый пек : окись этилена, равном 1: (2,5-5), после обработки таллового пека 12-20%-ным водным раствором едкого натрия (калия) при температуре 95-120^oC и удаления влаги.

Талловый пек по ТУ 81-05-84-80 получают в процессе производства целлюлозы сульфатным способом из древесины путем сбора, нейтрализации и ректификации выделяющихся смол. Он является плавким остатком от ректификации. Талловый пек представляет собой густую, малоподвижную массу темного цвета с температурой размягчения 30-40^oC. Кислотное число 30-40 мг КОН/г, число омыления 90-120 мг КОН/г. Средняя молекулярная масса 550. Он содержит до 15% смоляных и жирных кислот, до 50% эфиров, 10-15% дитерпеновых спиртов (бегеновый, лигноцериловый, цериловый и др.), 6-8% стеринов, окисленные вещества.

Получаемое по предлагаемому изобретению поверхностно-активное вещество "Пектанокс" представляет собой пастообразную массу от желтого до коричневого цвета с температурой каплепадения в пределах 45-65^oC. Полностью растворимо в воде. Температура помутнения водного раствора с массовой долей Пектанокса 1% в пределах 95-100^oC; pH раствора 6-8, гидроксильное число не менее 25 мг КОН/г. Расчетное ГЛБ - 15, число оксиэтильных звеньев в пределах 25-30.

Ниже следуют примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ (см. таблицу).

Пример 1.

В реактор вместимостью 145 л, снабженный рубашкой для обогрева, загружали 22,5 кг таллового пека. Туда же помещали 9,9 кг 18%-ного водного раствора NaOH. Смесь нагревали при перемешивании до температуры 120^oC и выдерживали при этой же температуре в течение 30 мин. После этого создавали в реакторе разрежение и током азота удаляли влагу при этой же температуре. По окончании осушки нагревают реакционную массу до 180^oC и постепенно подают 67,5 кг окиси этилена, поддерживая давление 5 атм. После введения всей массы окиси этилена снижают температуру до 90^oC, "сбрасывают" избыточное давление и готовый продукт сливают из реактора в тару.

Получено 88,9 кг пектанокса (выход - 98%) со следующими показателями качества: внешний вид - пастообразная масса коричневого цвета; температура каплепадения 60^oC; температура помутнения 1%-ного раствора в воде 96,5^oC, pH 6,8; гидроксильное число 25,6 мг КОН/г. Полностью растворим в воде.

Полученные результаты по примерам сведены в таблицу.

Как видно из приведенных данных, условия ведения процесса в заявляемых пределах обеспечивают получение водорастворимого неионогенного ПАВ "Пектанокс" требуемого качества. При этом существенное значение имеет доля вводимой в процесс окиси этилена, а также доля и концентрация щелочи. Использование окиси этилена в количествах, ниже заявляемого, не позволяет получить водорастворимый продукт. Использование окиси этилена в количествах, выше заявленного, нецелесообразно из экономических соображений. Использование в данном процессе щелочи необходимо не только для каталитического действия, но и для омыления (гидролиза) присутствующих в талловом пеке эфиров и повышения тем самым доли соединений с подвижным атомом водорода. При этом использование щелочи с концентрацией ниже заявленной приводит к излишнему увлажнению сырья и дополнительным энергетическим затратам для осушки. Более высокая от заявляемой концентрация щелочи вызывает осложнения при омылении (гидролизе) пека, связанные с массообменными процессами. Заявляемые пределы температуры ведения процесса гидролиза (омыления) пространственно затрудненных эфиров оптимальны.

Преимуществом заявляемого способа является то, что он дает возможность использовать доступное возобновляемое растительное сырье - талловый пек - для получения водорастворимого неионогенного ПАВ "Пектанокс", который может использоваться в различных отраслях техники в качестве эмульгаторов типа "масло-вода", деэмульгаторов в моющих составах и т.д.

Реализация предлагаемого способа не требует использования специального оборудования, и организован промышленный выпуск продукта по ТУ ОП 2453-006-25588394-99.