Спосіб отримання лаурилсульфату натрію - патент Україна 2271351 - Перистий Володимир Олександрович

Винахід відноситься до хімії поверхнево-активних речовин, зокрема, способу отримання високочистого лаурилсульфату натрію, придатного для використання в медицині, фармацевтичної, косметичної і сталеливарної промисловості, для наукових досліджень. Описується спосіб одержання лаурилсульфату натрію.

Винахід відноситься до хімії поверхнево-активних речовин (ПАР) і може бути використане в лабораторних та промислових умовах для отримання високочистого лаурилсульфату натрію, придатного для використання в медицині, фармацевтичній, косметичній та сталеливарній промисловості, для наукових досліджень.

В останні роки лаурилсульфат (або додецилсульфат) натрію почав застосовуватися не тільки як миючий і очищувальний засіб в рецептурах шампунів, зубних паст, кремів і т.п. (1, 2), але і як діагностичний препарат при медико-біологічних дослідженнях (3, 4, 5). А також як ПАР, що підвищує міцність гальванопокриттів, наприклад, на апаратурі безперервного розливання сталі, де потрібна не просто висока жаро- і механічна міцність, а й стійкість до різких перепадів температур. При використанні за новими напрямками до лаурилсульфату натрію висуваються дуже високі вимоги щодо хімічної чистоти.

Відомий спосіб отримання додецилсульфату натрію за ГОСТ ТУ 6-09-07-1563-86, який включає: сульфатування додецилового спирту хлорсульфоновою кислотою (в середовищі оцтової кислоти), обробку сульфомасси аміловим спиртом, нейтралізацію, фільтрацію, сушіння.

Спосіб складний, пов'язаний із застосуванням неприємно пахнучого та токсичного амілового спирту та великою витратою етанолу (приблизно 115 кг на 1 кгкондиційного кінцевого продукту). Тому отримання додецил(лаурил)-сульфату натрію для промислових цілей, як дешевого і доступного реагенту даним способом дуже проблематично.

Відомий спосіб SU 682512 А1, який передбачає спосіб отримання алкілсульфатів, наприклад, лаурилсульфату натрію, що включає сульфатування лаурилового спирту хлорсульфоновою кислотою в середовищі розчинника - сульфомаси процесу сульфатування (або в середовищі такого розчинника, як сірчаний ефір, хлоро 35°З подальшим видаленням хлористого водню, нейтралізацією 10% розчином лугу до рН 8,0, фільтрацією і сушінням.

Завданням пропонованого винаходу є розширення арсеналу способів для промислового отримання високочистого лаурил(додецил)сульфату натрію, причому пропонований спосіб відрізняється більшою економічністю та простотою здійснення.

Поставлене завдання вирішується у заявленому способі, який, на відміну від відомого способу, крім сульфатування лаурилового спирту хлорсульфоновою кислотою, нейтралізації та сушіння, включає також:

- десорбцію хлороводню, яку проводять після сульфатування шляхом вакуумування при температурі 35-40°С та поступовому зниженні тиску до 30-35 мм рт.ст. протягом 15 хвилин;

- відфільтровування гарячого водно-ацетонового нейтралізату від сульфату і хлориду натрію, що випали в осад, на вакуумному нуту-фільтрі при температурі не нижче 45-50°С;

- кристалізацію лаурилсульфату натрію в кристалізаторі в три етапи при поступовому зниженні температури та постійному перемішуванні: на першому етапі - охолодження зі швидкістю 2-3 градуси за хвилину до температури 20-25°С, на другому етапі - введення при перемішуванні для затравки кристалізації кристалічноголаурилсульфату натрію у кількості 0,15-0,20% від відфільтрованого водно-ацетонового нейтралізату та зниження швидкості охолодження до 0,5-0,7 градуса за хвилину. На третьому етапі – після досягнення мінус 4-7°С проводять 2-х – 3-х – годинну витримку. За таких умов відбувається кристалізація лише лаурилсульфату натрію, проте несульфированные речовини залишаються у розчині;

- фільтрування кристалів лаурил-сульфату натрію від слідів несульфованих речовин шляхом фільтрації на вакуумному нуту-фільтрі;

- промивання ацетоном при температурі 30-35°С та сушіння кінцевого продукту;

- використання принципу замкнутого циклу, по-перше, при поверненні промивного ацетону, з'єднаного з матковою рідиною, виділеною після сушіння готового продукту, на стадію нейтралізації, і, по-друге, напрямки розведеної соляної кислоти, що утворюється при вакуумуванні сульфомаси, абсорбер для поглинання що виділяється при сульфатуванні хлороводню.

Відмітними ознаками заявляється способу, які дозволяють зробити висновок про відповідність його критеріям новизни та винахідницького рівня, є:

Для видалення з сульфомасси розчиненого в ній залишкового хлороводню запропоновано проведення вакуумування з подальшим поглинанням водою виділеного в процесі десорбції хлороводню і напрямком виходить розведеної соляної кислоти за допомогою відцентрового насоса в пастку для хлороводню, що виділяється на стадії сульфат. Це рішення дозволяє замкнути цикл і уникнути порушення технологічного режиму при сульфатуванні за рахунок уникнення можливого засмоктування соляної кислоти з абсорбера в сульфуратор і попередження можливості гідролізу сульфомаси, що вийшла, до вихідного лаурилового спирту і сірчаної кислоти.

- Нейтралізацію відвакуумованої сульфомаси запропоновано проводити в нейтралізаторі у водно-ацетоновому розчині їдкого натру при перемішуванні та температурі, близькій до температури кипіння ацетону, тобто. за 55-57°С. При цьому лаурилсульфат натрію і несульфовані речовини залишаються в розчині, а мінеральні солі - сульфат і хлорид натрію випадають в осад і відокремлюються в процесі подальшої декантації або фільтрації на нуту-фільтрі вакуумі, за умови обов'язкового підтримання температури не нижче 45-50°С.

- Кристалізація лаурилсульфату проводиться в кристалізаторі на початковому етапі при перемішуванні зі швидкістю близько 12 об/хв та швидкістю охолодження 2-3°/хв. При досягненні температури 20-25°С водно-ацетоновий розчин близький до стану насичення, саме в цей момент вводиться «затравка» початку кристалізації - кристалічний лаурилсульфат натрію. Процес кристалізації далі супроводжується повільнішим зниженням температури зі швидкістю 0,5-0,7°/хв і протягом 1 години доводиться до мінус 4-7°С. При цій температурі при мішалці, що постійно працює, водно-ацетоновий розчин витримують 2-3 години, в результаті отримуючи чисті кристали лаурилсульфату натрію, в яких не містяться несульфовані речовини і залишкові мінеральні солі.

- Після відфільтрування на вакуумному нуту-фільтрі, кристали лаурилсульфату промивають ацетоном, вимиваючи сліди несульфованих речовин і мінеральних солей, причому температура ацетону повинна бути близько 45°З тим, щоб температура кристалів, що промиваються, підтримувалася в межах 30-35°С, але не вище 40°С.

- Після сушіння маткову рідину з'єднують з промивним ацетоном і регенируют для використання на етапі нейтралізації, тобто. цикл виходить замкнутим. При цьому втрати ацетону не перевищують 3-5%.(В основному за рахунок утворення окису мезитилу в результаті альдольної кондесації).

В результаті одержують лаурилсульфат натрію, що відповідає за основними показниками вимог ТУ 6-09-07-1563-86, а за деякими параметрами навіть перевищує ці вимоги (див. таблицю).

Приклад здійснення способу

В емальований сульфуратор, з охолоджувальною сорочкою і швидкохідною пропелерною мішалкою, завантажують 42 кг осушеного лаурилового спирту, а з мірника-дозатора зі швидкістю 0,25-0,3 л/хв подають хлорсульфонову кислоту. Процес сульфатування протікає за температури 38-45°С протягом 60-70 хв. хлороводень, що виділяється при цьому, надходить в абсорбер, що містить розведену соляну кислоту (7-8%), в результаті поглинання хлороводню концентрація соляної кислоти підвищується до 25-35%, Теплота сорбції відводиться охолоджувальною водою, що подається в сорочку абсорбера. Для запобігання можливому засмоктування соляної кислоти з абсорбера в сульфуратор при бурхливому виділенні водню, що припадає на другу половину сульфатування, перед абсорбером встановлюють пастку для соляної кислоти з об'ємом на 20-25% більше, ніж об'єм соляної кислоти, заміряний від її верхнього барботера, опущеного до соляної кислоти.

Кондиційну сульфомасу, з метою видалення (десорбції) розчиненого в ній залишкового хлороводню піддають вакуумуванню. Хлороводень, що виділяється в процесі десорбції, поглинається водою в збірнику і утворюється при цьому розбавлена ​​соляна кислота за допомогою відцентрового насоса прямує абсорбер, тобто. замикається на рецикл.

Плунжерним насосом, що дозує, адвакуумированную сульфомасу з сульфуратора подають зі швидкістю 0,8 л/хв на нейтралізацію до рН=8,5 в нейтралізатор, в якийпопередньо залито 46,2 літра водного розчину їдкого натру щільністю 1,25 г/л і 128 літрів ацетону. Специфіка теплового режиму полягає у проведенні нейтралізації при температурі, близької температури кипіння ацетону, тобто. за 55-57°С. Причому підтримку такої температури здійснюють завдяки відсутності охолоджуючих елементів на нейтралізаторі за рахунок теплоти екзотермічного процесу та повернення в нейтралізатор скондесованих у виносному холодильнику-дефлегматоре парів ацетону. Процес проводять при обов'язковому перемішуванні сульфомасси якірною мішалкою, з додатковими горизонтальними лопатями для поліпшення гомогенізації нейтралізату. При виконанні таких умов випадають в осад лише сульфати та хлориди натрію.

Гарячий водно-ацетоновий нейтралізат відфільтровують від сульфату і хлориду натрію, що випали в осад, на вакуумному нуту-фільтрі за умови обов'язкової підтримки температури не нижче 45-50%.

Кристалізацію лаурилсульфату натрію проводять у кристалізаторі, причому для отримання хімічно чистих кристалів, вільних від присутності несульфованих речовин та залишків мінеральних солей, процес проводять у три етапи: на першому етапі при перемішуванні зі швидкістю 12 об/хв здійснюють охолодження відфільтрованого нейтралізату за допомогою розсолу мінус 8-10°С. При швидкості охолодження 2-3 ° / хв ця стадія протікає протягом 10-12 хвилин. На другій стадії, коли температура досягла 20-25°С і водно-ацетоновий розчин близький до стану насичення, вводять затравку початку кристалізації - 300 г кристалічного лаурилсульфату натрію, і знижують швидкість охолодження до 0,5-0,7°/хв. . Вирощування кристалів на цій стадії проводять протягом години. Третя стадія - 2-х-3-годинна витримка при температурі мінус 4-7°С.Усі три стадії кристалізації супроводжують постійним перемішуванням для запобігання утворенню суцільної твердої маси замість рухомої пульпи.

Водно-ацетонову пульпу, що утворилася при кристалізації, відфільтровують на вакуумному нуту-фільтрі для звільнення від залишилися в розчині несульфованих речовин і залишків мінеральних солей. Потім кристали лаурилсульфату натрію промивають ацетоном у кількості 200 літрів, причому для підтримки температури процесу промивки в межах 30-35°С, температура ацетону, що надходить, повинна бути близько 45°С.

Промиті кристали висушують, а маткову рідину з'єднують з промивним ацетоном і після регенерації направляють на етап нейтралізації, замикаючи цикл. Втрати ацетону у своїй становлять трохи більше 3-5%, переважно рахунок освіти у результаті альдольной конденсації окису мезитила.

Вихід кондиційного натрію лаурилсульфату становить 42,5 кг або 76% від стехіометрії.

1. Войцеховська А.Л., Вольфензон І.М. "Косметика сьогодні" - М.: Хімія, 1988 р.

2. Шварц А.Г. «Поверхнево-активні речовини та миючі засоби» - М.: ІЛ, 1960

5. В.П.Сітнікова, А.П.Швирєв, Н.В.Габбасова, М.Р.Габбасов, Є.А.Голощапова, Б.А.Ремезов, Л.І.Стахурлова «Клінічне значення якісного складу білка сечі залежно від протеїнурії». Обласна дитяча клінічна лікарня, кафедра госпітальної педіатрії ВДМА ім. Бурденко.

---