《聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂产品目录一、引言二、醇醚系列产品的合成工艺1、简介2、原理3、主要仪器及药品4、合成工艺5、经济效益核算6、设备、产量预算7、末节三、酚醚系列（OP、NP和TX）产品的合成工艺1、简介2、原理3、主要仪器及药品4、合成工艺四、总结 一、引言全世界环氧化加成物（主如果环氧乙烷加成物）类表面活性剂的年消耗量约在300万吨左右 （约占表面活性剂总消耗量的1/4）。其中，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂是这种表面活性剂 的主要品种，它包括醇醚（AEO、JFC）、酚醚（OP、NP和TX）、吐温（TWEEN）和脂肪酸甲酯 乙氧基化物（FAMEE）等系列。它们被普遍用作乳化剂、分散
2、剂、食物添加剂、化妆品助剂、 洗涤剂和农药助剂等，在工业生产中起着重要的作用。而在这种非离子表面活性剂中，脂肪醇 聚氧乙烯醚有较好的生物降解性，他们对环境的污染相对较小。聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂应用超级的普遍，对这种产品的需求量也比较大。所以咱 们对AEO、JFC、OP、NP和TX等系列中的某些产品的合成工艺进行研究，准备开发并生产这 种表面活性剂。二、醇醚系列产品的合成工艺1、简介脂肪醇聚氧乙烯醚（fatty alcohol-polyoxyethylene ether），又名乙氧基化脂肪醇，简称AEO, 是非离子表面活性剂中产量最大、应用最广的一类表面活性剂，其中以C12C15脂肪醇环氧
3、乙 烷（E0）加成数910的AEO-9性能最好。在脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂中，分子的亲水 基团不是一中离子，而是聚氧乙烯醚链-（-OCH2CH2）nOH,链中的氧原子和羟基都有与水分子生 成氢键的能力，使化合物的水溶性增强。脂肪醇聚氧乙烯醚的外观随其生产原料和加工工艺而 异，可使蜡状或液体，其粘度随环氧乙烷含量的增加而增大，分子中环氧乙烷的含量为65 70%时，其产品在室温下即可完全溶解于水，其浊点随E0数的增大而升高，pH大体在中性范围， 产品大体没有毒性。本产品作为主要的制剂和助剂用于洗涤剂及化妆品等日用化工领域，天然 醇产品适用于护肤霜等日化用品。合成醇适用于洗涤剂，也可作为乳化剂、
4、渗透剂应用于纺织、 制革、制药等行业。2、原理脂肪醇聚氧乙烯醚是以长链脂肪醇为原料，在无水无氧的条件下，加碱性催化剂，经慢慢 加合环氧乙烷而得的一类非离子表面活性剂。该系列产品种类很多，咱们主要调研的是AEO-3、 AEO-7、AEO-9和AEO-10,它们别离是C12 15聚氧乙烯3醚、7醚、9醚和10醚。其反映历程 如下：ROH + MOH ROMROM RO- + M+RO- + C2H4O ROC2H4O-ROC2H4O- + ROH ROC2H4OH + RO-由于醇盐离子碱度高于羧盐离子致使EO与羧酸的全面选择反映，直到游离脂肪酸完全耗 尽，才迅速发生后段聚合反映。这里没有终止反映
5、，聚合反映一直进行的EO加完为止。聚合反 映按下式进行：ROC2H4O- + （n-1）C2H4O RO（C2H4O）n-RO（C2H4O）n- + ROH RO（C2H4O）nH + RO-由上面反映历程可以知道，聚氧乙烯化反映分两步进行，首先是一个EO加成到疏水物上，取 得一元加成物，随后继续发生加成反映，直到生成目的产物。3、主要仪器及药品高压合成釜（1吨，耐压10MPa）、真空泵、氮气钢瓶、环氧乙烷钢瓶、环氧乙烷贮存罐、 不锈钢高压管线（与反映釜配套）、磅秤、加热装置（与反映釜配套）、温度计、pH试纸。脂肪醇（烷基碳数C1215）、氢氧化钾（分析纯）、环氧乙烷（质量分数99%）、冰醋
6、酸（分析纯）、双氧水（分析纯）。4、合成工艺4.1 温度、压力和催化剂等反映条件的肯定脂肪醇与环氧乙烷加成聚合反映（乙氧基化）是生产醇醚关键的工艺进程。此反映是在高温、 压力和催化剂存在下进行，反映进程大量放热，每加成l mol EO，释入22 kca l热量，从外部导热 维持反映温度。一般要求E0纯度98%，含醛量 0.4%，含水量 0.2900%。由于此类聚合反映的速度随温度的转变不大，温度太高产品颜色加深，副产物增多，按照 调研，最佳温度为170180C ；虽然反映的速度与压力成正比，可是压力太大对设备的要求也 相应提高，工艺不容易控制，一般在0.40.5Mpa ；催化剂对反映的速度影响
7、较大，可是一般用 量不宜过大，浓度太高时，会产生负作用，影响产品质量，一般用量0.5 1%；搅拌器转速100 150转/分钟；反映时间90min。4.2 注意事项 反映物料配比要准确，一次加料完成反映，多次补料会影响产品的色泽及分子量散布；脂 肪醇脱水温度为130C左右，时间尽可能短，时间长、温度高对产品质量产生影响；脂肪醇温度 升至8095 C时加入催化剂，此时催化剂的活化性能最好；反映是放热反映，注意控制反映温 度。附注：环氧乙烷属易燃、易爆和有毒的化学品，使历时必需配备A级防护罩，建议单独利 用生产车间，通风办法要好，生产人员进行安全培训。4.3 合成方式 此生产方式采用釜式搅拌反映器。
8、在不锈钢或搪玻璃反映釜中加入原料醇，搅拌下加 50% 浓度碱催化剂，反映釜夹套加热(100C),抽暇脱水，充N2，再抽真空，然后通入EO,并控制 滴加速度、反映压力和温度，通完EO后继续搅拌至釜内压力不下降为止。冷却到100C以下， 将反映物压入漂白罐内，用冰醋酸中和至微酸性，加h2o2漂白。美国、德国和日本目前相当大 部份仍采用间歇釜式操作。我国大部份厂家采用间歇釜式搅拌反映器，规模干吨以上，产品质 量较差。有少数厂家采用外循环式反映器和高效非碱催化剂，产品质量较好，生产规模仅数百 吨。引进意大利普利斯循环喷雾反映器9套，已投产7套，总能力23. 8万t/a，技术先进，产 品质量优良。轻工部
9、计划设计院研制成功国产乙氧基化喷雾反映器已通过中试，准备进行 5000t/a 工业装置设计。釜式搅拌反映器至今仍是国内外普遍采用的醇醚生产装置，但它存在一些缺点： (1)在液 相中溶解有未反映的环氧化物EO、PO等，一旦大量积聚，便有发生爆炸的危险；(2)反映器顶 部含大量未反映环氧化物的气相与搅拌器的机械转动相接触而产生静电，致使火灾，乃至爆炸；(3) 易产生副反映，产品中游离聚乙二醇含量增高，不仅在反映器顶部且在液相中均会产生； (4) 反映速度低，高温反映时间长，所得产物氧乙烯链散布较宽，产品色泽较深； (5)反映产物增加 较小，要制得高分子量产品，须进行多次加成反映。解决方案：(1)开
10、发新型反映器(意大利普利斯(Press)乙氧基化循环喷雾反映器和瑞士 Buss 公司乙氧基化回路反映器)； (2)改良开发新工艺。传统釜式搅拌反映器和新型物料循环式反映器均属间歇操作。持续乙氧基化工艺处于实验 阶段，只有仲醇乙氧基化实现了工业化持续生产。美国联碳公司(UCC)和日本触媒化学公司实现仲醇与EO两步加成持续生产。UCC公司生 产仲醇醚Tergitol-s，能力12万t/a。日木触媒化学公司生产的仲醇醚Softanol，能力3万t/a。 该公司有C11 15仲醇别离与3、5、7、9、12 mo1 EO加成物。持续乙氧基化进程分两步：先用酸性催化剂(如BF3)，产品未反映醇含量少，泊松
11、散布较窄， 制成低mol （ EO 35）加成物后，再用碱性催化剂（KOH）进行高mol （EO = 7、9、12）乙氧基化反 映。设备系列管式反映器2 段,压力4 5 atm，温度50C70C，催化剂用量0.01 1%（对仲醇）。Press反映器是物料循环式间歇操作，反映器为卧式，内径1200mm筒体，内装不同开孔度 的喷嘴管，物料经喷嘴雾化后，与气相 EO 接触。用导热油移除反映热，导热油通过反映物料 冷却器和水冷却器进行循环。以导热油循环系统控制反映温度。Press 前后开发三代加成反映器。第一代反映器以气液接触反映器为主要设备。它适用于生 产较低分子量产品，原料与乙氧基化物的体积增加比
12、 1：7。第二代反映器，除气液接触器外， 增加一台卧式接受器和原料预热器和后冷却中和器。它适用于生产中等分子量产品，每批增加 比 1：10，可达 1：12。第三代反映器将卧式接受器改制为立式接受器（熟化釜），并采取一套双 循环体系。它适用于生产高分子量产品，增加比 1：40、 1：50，最高可达 1：70。普利斯反映器的特点：（1）反映器生产效率大大提高。气液接触反映器是传统反映器生产效率3 5倍。EO加成速 度可达1200kg/hm3。反映速度高，操作时间短，一般产品每日可产8 12批。（2）产品质量明显改良。由于反映进程控制好， EO 用量少，脱水效率高，物料持续排出， 气相不断更新，避免
13、自动聚合，使产品中聚乙二醇、二噁烷、未反映醇含量明显降低。产品色 泽浅，无需脱色。主反映物产量高，产品分子量散布窄。（3）产品生产适应性强。通过计算机改变产品配方，可生产 200余种产品。装置适于以醇、 酸、烷基酚、胺、酸胺为原料的乙氧基化物及EO/PO共聚物。（4）设备安全性较高。液相只存有极少量未反映EO（0.5%）,设备没有机械转动部件与气相 氧化物接触，避免静电产生和填料函处氧化物泄漏，反映回路和压力设计均为防爆。（5）环境污染小。废气和废液排放量少。排出口入大气环氧化物1g/m3，真空排放废水0. 5m3/t产品，EO至大气泄漏率5X10-5次/年。注：Buss公司乙氧基化回路反映器
14、适合大量量生产，技术含量要求比较高。4.3.4 AEO-3 的合成由上面分析论证，咱们准备采用意大利普利斯（Press）乙氧基化循环喷雾反映器。将按配比 量的脂肪醇与KOH加入洗净、干燥的反映釜中，密封装置，按要求用N2置换3次，除去釜与体 系中的空气，使釜内达无氧状态。开搅拌后蒸汽加热至110130 C,开动真空泵，抽真空脱去 水分，温度升至160170C（20min左右）。通入N2到微正压，控制釜内压力及温度，将配比 量的环氧乙烷（ROH： C2H4O = 1： 3）恒压下缓慢的加入到反映釜内（1h内加完）。维持反映温 度在要求温度5 C范围内。EO加完后，关闭进料口，恒温恒压至环氧乙烷反
15、映完全（1030min， 反映釜内压力再也不减少），降温至70-90C，常压下用冰醋酸中和至中性，可以滴加（速度要 缓慢）总物量1%的双氧水漂白生成物，保温30min,冷却，N2压出料即可取得AEO-3成品。4.3.5 AEO系列其它产品的合成脂肪醇聚氧乙烯醚系列产品的合成的一个关键的地方在于控制参加反映环氧乙烷的量，脂 肪醇与环氧乙烷的摩尔比是1： 3、1： 7、1： 9和1： 10时，别离取得AEO-3、AEO-7、AEO-9和 AEO-10。也就是说在相同的工艺条件下，随着参加加成EO量的不同，取得不同的产品（反映 时间略有区别）。注：生产这个系列产品的一个长处就是工艺装置一样，即投入一
16、套装置，可以进行多种产 品的生产，节省投入资金。JFC为通用商品中的润湿剂及渗透剂，其化学组成为lmol C7-9醇和5mo 1环氧乙烷组成的加 合物。这种典型的非离子结构使其具有优良的润湿渗透性。合成工艺：将C7-9混合醇投入反映釜中，搅拌下加入浓度为50%的催化剂，其用量为混合 醇的5%。在温度为14 0160C时，抽真空脱水60m in，氮气保护下再抽真空，如此重复多次至 反映釜内大体无空气。向釜内通入计算量的环氧乙烷，维持温度在140160 C，釜内压力0.2 0.3MPa,环氧乙烷加完后继续反映至釜内压力不下降为止，保温1.5h。然后冷却降温，抽暇， 除去未反映的环氧乙烷气体，用冰醋酸
