烷基苯磺酸钠 (LAS) 作为阴离子表面活性剂, 以此良好的性价比, 在世界范围内得到广泛应用, 适用面广泛, 可在不同洗涤剂配制中使用。为掌握LAS物化性能受烷基苯生产的影响, 促进改性烷基苯研发, 本文对不同工艺所造成的实际影响进行分析。
(1) 生产原料 苯和卤代烷的Friedel-Crafts反应可以生成烷基苯, 此外苯和烯烃通过烷基化也可以合成烷基苯[1]。二十世纪八十年代主要采用氯代烷法生产烷基苯, 后因氧化反应过程中容易生产氯化氢等腐蚀性产物而被淘汰。
目前, 可在烷基苯生产中使用的烯烃合成工艺主要有四种。其中, 我国主要采用的是由UOP公司研发的Pacol工艺, 即正构烷烃催华脱氢法。在这一生产工艺中, 所用催化剂的寿命、稳定性及选择性是决定成本与产品质量的重点。基于此特性, UOP自二十世纪七十年代起就加大了Pacol工艺专用催化剂的研发力度, 发展至今已成功发表众多专利, 并推出多种类型的催化剂, 如DEH系列等。
(2) 工艺方法 按不同催化剂类型, 可将烷基苯的生产工艺方法分为三类:固定床、氟化氢与三氯化铝。其中, 氟化氢工艺最为普遍。三氯化铝工艺方法诞生于二十世纪九十年代初期, 具有2-苯基烷生产含量较高的特点, 因采用三氯化铝为催化剂而得名。
上述两类方法都要用到高强酸催化剂, 而且烷基化反应都是建立在均相条件基础上的。固定床工艺方法主要使用的是固体酸催化剂, 与以上两类方法相比, 最大的不同在于固化床可省去与氟化氢有关的所有设备, 包括汽提、再生和沉降, 并且降低了生产设备抗腐蚀能力及安全性保证能力要求。
(3) 烷基苯主要构成 烷基苯是一种由苯基位置不同的异构体以及碳链长度不统一的同系物构成的混合物。其中, 不同碳链长度同系物都是由若干苯基位置的异构体构成的, 即苯基主要连接在烷烃链上各个仲碳原子之上。烷烃链仲碳原子和苯基的相互连接源于烷基化反应中碳-离子内部中间体自稳性[2]。
利用氟化氢工艺方法制备的烷基苯当中只有少量2-苯基烷, 占总量15%左右;利用三氯化铝工艺方法制备的烷基苯中, 2-苯基烷实际含量居中, 占总量30%左右;而利用MOBACT工法制备的烷基苯含有大量2-苯基烷, 占总量50%以上。
根据以往研究结果可知, 催化剂类型是决定产物2-苯基烷实际含量的主要因素, 涉及到催化剂自身阴离子体积、择型作用与强酸中心等密切相关。MOBACT工法所用的择型分子筛催化剂, 可利用过渡形态立体构造实现择型。在磷钨酸等负载型超强酸中, 不含有可容纳分子进入的细孔, 所以不会具备择型选择性, 而它却对2-φ有着很高的选择性, 原因是它具有大体积杂多阴离子与极强的酸性。大体积阴离子可滞缓异构化进程, 所以与氟化氢工法相比, 三氯化铝具有较高选择性。
(1) Krafft温度 Krafft温度指的是水中水合固体溶解度和温度间关系曲线与温度和cmc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, 该温度越高说明活性剂溶解度越低。活性剂中, 分子排列的有序度决定了这一温度的高低, 随疏水链支化度不断提高, 该温度明显降低。
(2) 耐硬水力 相比其它活性剂, LAS耐硬水力中等。随碳链长度变大, 其耐硬水力减弱, 内苯基异构体耐硬水力强于2-苯基异构体。在25℃条件下微滤LAS/Ca2+后获得LAS损失率, 然后借助低温传导电镜对滤渣结构进行观察。研究表明, 硬水中2-φC12LAS的损失率可达100%, 滤出渣体均为钙盐晶体;而由氟化氢工法制备的LAS与6-φC12LAS的损失率均在65%左右, 滤出渣体主要为液晶相结构, 由若干不同大小囊泡构成。由此进一步证实了内苯基异构体耐硬水力强于2-苯基异构体的结论。
(3) 流变性能与相行为 实验表明, 在温度相等的条件下, LAS浓度与表观黏度成正比, 与透明度成反比;在温度不断变化的情况下, 随温度不断提高, LAS透明度增加, 表观黏度明显减小;通过对LAS/H2O体系的观察未发现六角相液晶;当LAS的质量分数保持在50%-60%范围内时, 其黏度和屈服值均骤升, 采用偏光显微镜进行观察发现有体系中存在层状液晶, 故断定层状液体间流动主要为油层间滑动;浊点曲线比清点曲线低, 在清浊两点液晶分散体结构没有明显的变化, 仅部分晶粒增大, 同时组成了交联结构[3]。
(1) 从目前常用氟化氢工法角度讲, 应加大装置生产能力的挖掘力度。 (2) 相比之下, 固定床工法具有较高安全性与环保性, 而且在降低成本上有空间, 应作为今后主要研究对象。 (3) 由不同工法制备的烷基苯有着不同的构成, 物化性能也有所差异, 为提高活性剂, 可提高苯基异构体实际含量, 但这会降低其耐硬水力与溶解度。
摘要：针对烷基苯磺酸钠的物化性能, 在介绍几种常用烷基苯生产工艺的基础上, 对不同工艺所造成的物化性能影响差异性与特点进行分析, 为烷基苯磺酸钠的生产和发展提供参考。
关键词：烷基苯生产,烷基苯磺酸钠,物化性能,影响
[1] 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, 2013, (04) :26-29.
[2] 陈卫民.用于驱油的以重烷基苯磺酸盐为主剂的表面活性剂的工业化生产[J].石油化工, 2014, (01) :81-84.
[3] 崔正刚, 邹文华, 张天林, 张德根.重烷基苯磺酸盐的合成及其在提高石油采收率中的应用[J].华东理工大学学报, 2014, (04) :19-26.
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