烷基苯生产工艺对烷基苯磺酸钠物化性能的影响

烷基苯生产工艺对烷基苯磺酸钠物化性能的影响

王志防

抚顺石化分公司洗涤剂化工厂 113001

摘要：烷基苯硫酸钠又称为LAS，是一种阴离子表面活性剂，该物质的性价比较高，且性能较好，所以目前已经在世界范围内广泛的运用，并且在各领域中都可以看到其身影。为了能够保证烷基苯磺酸钠能够以优异的性能被使用，需要针对烷基苯磺酸钠的物理化学性能，对烷基苯的生产工艺进行分析，减小各种生产工艺造成的不良影响，促进改性烷基苯开发。

关键字：烷基苯生产工艺；烷基苯硫磺酸；物化性能；影响

前言

烷基苯硫磺酸（LAS）是广泛用于家用洗涤剂的一种表面活性剂，在工业上不同的硫化工艺对LAS产品的性能有着较大的影响。烷基苯的生产早在上个世纪八十年代就已经有了较大的变革，随着时代的发展和技术的成熟，目前在生产这种表面活性的生产工艺中，烯烃/氢氟酸工艺已经基本取代了氯代烷/氯化铝工艺，成为了现在主要的烷基苯生产工艺。

烷基苯生产工艺

2.1生产工艺简介

在烷基苯生产工艺中，在上个世纪时一般都是采用氯代烷和Friedel-Crafts反应来制备烷基苯，由于在产物中经常混杂二氯、三氯代烷和氯化氢，不仅对物体有着较强的腐蚀性，也可以对人体造成较大的毒害作用，所以现在已经极少使用这种工艺进行制备，转而只用烯烃/氢氟酸工艺，而其原料多样，且每项原料的制备方法也有多种。

2.2原料烯烃

制备烷基苯磺酸钠需要烯烃，而烯烃原料的制备一般有4中方式，本文介绍其中的正构烷烃催化脱氢法，该方法在国内外都有着非常深入的应用以及成熟的工艺。在利用正构烷烃催化脱氢法制备烯烃时一般要注意其脱氢催化剂，该催化剂的稳定性、使用寿命和选择也将直接影响着成品烷基苯磺酸钠的质量与生产，在实际生产中，一般会使用DEH-5型、DEH-9型等。

2.3材料加工工艺

首先是对烯烃材料的加工上需要减少其双烯的含量，在实际工作中一般会采用镍催化剂（H-14）来氧化双烯烃，将其制备为单烯烃，提高其转化率，并且可以有效的降低在烷基苯生产工艺中的氢氟酸使用量和重烷基苯的生产量，减小萘含量，提高烷基苯的产量。其次是在固定床烷基化工艺实施中，需要依靠PEP脱芳工艺来配合，该工艺在工业上一般都是以吸附器和精馏装置完成的，通过吸附、精馏等工序，将烯烃中混入的芳香烃去除，延长固体酸催化剂的使用时间^[1]。

2.4我国的烯烃生产

在反应器上，我国传统的脱氢反应器是一个绝热径向反应器，该装置无法保持温度的稳定，无法将催化剂的性能提升到最高，现在有一种新型脱氢反应器，可以保证在等温条件下将催化剂的选择性以及转化率提高，并且将反应器的进口温度降低，有利于保证催化剂的使用。另外在我国的烷基苯制备工业中，我国的国产脱氢催化剂性能已经与进口催化剂不相上下甚至要更优，极大地提高了烯烃制备的单程转化率。

2.5烷基化工艺

以烯烃/氢氟酸工艺为例，其采用液体高强酸催化剂，并在均相条件下进行烷基化反应，一般来说，液体高强酸催化剂有Y、M、L、ZSM等分子筛、MCM-22和β分子筛、黏土等种类，但是这类催化剂并没有在工业中广泛的应用，大多都还处于实验甚至理论阶段。为了解决工业规模化的问题，目前已经较多采用固定床工艺法来制备烷基苯硫磺酸钠，其相对一烯烃/氢氟酸工艺只是省去了氢氟酸反应容器而已，但是大大的减小了腐蚀性，其烷基苯的产率与直链度也有相应的提高。在催化剂方面也已经开发并应用一种选择型沸石烷基化催化剂来配合固定床工艺使用，不仅可以达到增加烷基苯质量度的目的，还具有较长的寿命和较容易的制备方式，其作用环境条件也非常宽容^[2]。

烷基苯物化性能

3.1物化性能概述

因为采用不同的制备工艺和组成方式，得到的烷基苯硫磺酸钠产品在各方面性能都有不同，一般都体现在表面活性、溶解性、耐硬水性、相行为和流变性等物化性能上，一般来说，都是由于碳数分布、DATS含量、砜含量等因素决定的，其中，碳数分布是最能够决定烷基苯硫磺酸钠物化性质的重要指标，其决定于原料烯烃的组成，DATS含量是在烷基苯硫磺酸钠生产过程中存在的萘满和茚满被磺化导致的，渢含量则是在磺化过程中出现的副产物，是由于工艺及生产条件的不足造成的

3.2Krafft温度

Krafft温度是指水中水合固体溶解度和温度之间的关系曲线与cmc之间关系曲线交点上的温度，主要在活性剂溶解度对比中使用时，温度越高就说明活性剂溶解度越低。而Krafft温度的高低则取决于表面活性剂分子在水合固体种排列有序度的大小，疏水链支化度越高，Krafft温度越低。基于上述特性，在氢氟酸法制备烷基苯磺酸钠的工艺中，其内苯基异构体含量占比达到了一半以上，所以其Krafft温度与6-ΦC₁₂烷基苯磺酸钠相似^[3]。

3.3耐硬水能力

因为烷基苯磺酸钠的耐硬水能力并没有很强，相比于应用在洗涤剂中的其他表面活性剂来说，其碳链长度较长，耐硬水力也就相对较弱。一般来说，随着碳链越来越长，其耐硬水能力就会越来越弱，且内苯基异构体的耐硬水能力要强于2-苯基异构体。查阅实验资料可得，在25℃下降一定量的烷基苯磺酸钠和钙离子的混合分散体系进行微滤处理，并通过低温传导电竞来观察和测试烷基苯磺酸钠的损失率来检测器耐硬水能力，可以得到损失率都在60%以上，但是相比于氯代烷/氯化铝工艺和固定车床工艺来说，氢氟酸法工艺制备的烷基苯磺酸钠的耐硬水能力最好，其次则是固定车床工艺。

3.4流变性能和相行为

因为烷基苯磺酸钠是洗涤剂中的主要活性物质，在相应的条件下会形成层状液晶分散体，所以针对烷基苯磺酸钠和水的混合体系的相行为将有利于生产与设计的改进。根据现有的试验资料显示，在温度相同的情况下，烷基苯磺酸钠的浓度与表观黏度成正比，与其透明度成反比，且随着温度的变化，其表观黏度与透明度也会随着变化。一般来说，当温度上升，表观黏度会明显的减小，但是透明度会增加。

3.5相行为情况概述

在相行为方面，根据上述情况的变化，利用控制变量法，在温度相同的条件下，提高烷基苯磺酸钠的浓度，烷基苯磺酸钠的透明度变小，表观黏度增大，相结构会表现出从胶束溶液到层状液晶分散体、层状液晶相最后到烷基苯磺酸钠固体的变化过程，该过程可以利用偏光显微镜、差热分析仪、流变仪等仪器设备来观测。而在温度变化的情况下，相行为的变化则和烷基苯磺酸钠的质量分数大小有关，在烷基苯磺酸钠的质量分数在10%到20%之间并不会有明显的变化，而在20%到50%之间则会随着温度的增加，其液晶的体积增大，但是该过程的相结构依然没有太大的变化，当其处于50%到65%之间时会发生突变，黏度将突然提升，并且会带动屈服值的增加，可以观察到在此区间内的相结构主要是层状液晶，并且其油层相对发生流动。当烷基苯磺酸钠的质量分数达到了65%到90%之间时，则会发生从层状液晶和烷基苯磺酸钠的混合物到完全的层状液晶再到层状液晶分散体的过程，且在烷基苯磺酸钠与水的混合体系中并没有六角相液晶^[4]。

结束语

针对于现有的烷基苯生产工艺来说，为了保证烷基苯磺酸钠的良好物化性质，生产厂家必须要尽可能的扩张设备的生产能力，在减少生产成本的前提下提高生产质量。且在不同的生产工艺下，生产出来的烷基苯磺酸钠的物化性质也不相同，在业务需求不同的情况下，也应该相应地对流程工艺和配料参数进行调整，保证可以不同领域对烷基苯磺酸钠的需求。

参考文献

[1]孙基,吕尚新.研究重烷基苯磺酸盐生产工艺及驱油剂性能的改进[J].石化技术,2017,24(09):248.

[2]孙基.烷基苯生产工艺对烷基苯磺酸钠物化性能的影响[J].化工管理,2017(22):176.

[3]范肥林.烷基苯生产工艺对烷基苯磺酸钠物化性能的影响[J].日用化学品科学,2003(04):26-29.

[4]崔正刚,刘世霞,王峰,邹文华,张天林.重烷基苯磺酸盐生产工艺及驱油剂性能的改进[J].日用化学工业,2001(03):17-21.