DE1041626B - Verfahren zur Herstellung fester, nichtionisierter oberflaechenaktiver Mittel - Google Patents
Verfahren zur Herstellung fester, nichtionisierter oberflaechenaktiver MittelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fester, nichtionisierter oberflächenaktiver Mittel
und stellt eine weitere Ausbildung des in der britischen Patentschrift 697 315 beschriebenen Verfahrens
dar. Gemäß den Anweisungen der britischen Patentschrift wird ein flüssiges, nichtionisiertes oberflächenaktives
Mittel, das im Molekül eine Kette kondensierter Äthylenoxydgruppen enthält, in Gegenwart
eines Kohlenwasserstoffverdünners, in dem Harnstoff und das Reaktionsprodukt aus Harnstoff und flüssigem,
nichtionisiertem oberflächenaktivem Mittel unlöslich sind, mit einem gewichtsmäßigen Überschuß von
Harnstoff unter Bildung eines Schlammes verrührt, aus dem die feste Phase des Reaktionsproduktes, die
das feste, nichtionisierte oberflächenaktive Mittel darstellt, abgetrennt und gewonnen wird.
Gemäß der Erfindung läßt sich dieses Verfahren in wirtschaftlicherer Weise durchführen, wenn ein flüssiges,
nichtionisiertes oberflächenaktives Mittel mit einem gewichtsmäßigen Überschuß von festem Harnstoff
in Gegenwart eines Verdünners und eines Aktivators vermischt und in einer darauffolgenden Stufe
so lange umgesetzt wird, bis sich das Harnstoffaddukt gebildet hat, worauf das feste Addukt abfiltriert oder
abzentrifugiert und die flüssige Phase zur Behandlung weiterer Mengen des flüssigen, nichtionisierten oberflächenaktiven
Mittels mit Harnstoff verwendet wird. Die Mischung erfolgt hierbei in einer Mischzone und
die Umsetzung der Mischung unter Reaktionsbedingungen in einer Mehrzahl von Reaktionszonen, die
getrennt mit der Reaktionsmischung aus der Mischzone in zyklischer Folge beschickt werden und aus
denen nach Ablauf der Reaktionszeit jeweils wenigstens ein Teil des Inhalts abwechselnd zu einer Filtrations-
oder Zentrifugierstufe geleitet wird, in der das feste Produkt abgetrennt und aus der wenigstens ein
Teil der flüssigen Phase als Verdünnungsmittel zurückgeführt wird.
Zweckmäßige Verdünnungsmittel sind Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffmischungen, in
denen die Reaktionsteilnehmer und das Reaktionsprodukt unlöslich sind und die selbst keine Addukte
mit dem Harnstoff unter den Reaktionsbedingungen bilden. Vorzugsweise sind die Verdünnungsmittel 5
oder 6 Kohlenstoffatome im Molekül enthaltende Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise n-Pentan, Isopentan,
η-Hexan, Isohexan, Cyclopentan, Cyclohexan oder Petrolätherfraktionen, die zwischen 40 und
150° C sieden und gegebenenfalls geringe Anteile von Kohlenwasserstoffen enthalten, die mit Harnstoff
reagieren.
Die Aktivatoren lösen im allgemeinen den Harnstoff etwas. Als Aktivatoren eignen sich beispielsweise
Wasser, niedermolekulare Alkohole, wie Methanol,
Verfahren zur Herstellung fester,
nichtionisierter oberflächenaktiver Mittel
nichtionisierter oberflächenaktiver Mittel
Anmelder:
The British Petroleum Company Limited, London
Vertreter: Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Patentanwalt,
Köln 1, Deichmannhaus
Köln 1, Deichmannhaus
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 31. Dezember 1952
Großbritannien vom 31. Dezember 1952
Dennis Henry Desty
und Charles Leslie Arthur Harbourn,
Sunbury-on-Thames, Middlesex (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
Äthanol und Glycerin, und Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon.
Der Aktivator macht vorzugsweise bis zu 20 Volumprozent und insbesondere 1 bis 5 Volumprozent des
Verdünnungsmittels aus. In der Beschreibung wird die Mischung aus Aktivator und Verdünnungsmittel
als Verdünnungsmischung bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform werden die gemischten Reaktionsteilnehmer in Form einer Aufschlämmung
abwechselnd den einzelnen Reaktionsgefäßen einer Mehrzahl von Reaktionsgefäßen zugeführt.
Während der Dauer der Beschickung eines Reaktionsgefäßes nimmt das Volumen der bereits eingespeisten
Aufschlämmung unter Abtrennung einer aufschwimmenden Schicht des Verdünnungsmittels ab.
Die Beschickung jedes Reaktionsgefäßes ist beendet, wenn die Aufschlämmung etwa 90 °/o des verfügbaren
Rauminhaltes des Gefäßes ausmacht.
Verdünnungsmittel im Überschuß über die zur Vervollständigung der Charge erforderliche Menge wird
vom Kopf des Gefäßes zur Lagerung abgeführt. Im allgemeinen braucht nicht gerührt zu werden, bis die
Menge des abgesetzten Schlammes den unteren Teil des Gefäßes blockiert. Wenn gerührt wird, sollte dies
mit langsamer Geschwindigkeit geschehen, z. B. durch einen Gitterrührer.
Die Reaktionszonen haben vorzugsweise etwa gleiche Größe, und jede Reaktionszone ist im Verhältnis
zur Mischzone groß. Die Größenverhältnisse werden zweckmäßig so gewählt, daß in der Mischzone
kontinuierlich gearbeitet werden kann. Die Größenverhältnisse hängen ab von der Zeit, die zur Erzeu-
80? 659/412
gung eines trockenen Pulvers des angewendeten Reinigungsmittels
erforderlich ist, und der Anzahl der im Kreislauf befindlichen Reaktionszonen. Im allgemeinen
ist es zweckmäßig, zwei bis acht getrennte Reaktionszonen zu nehmen. Für eine 60stündige Reaktionszeit
sollen die Reaktionszonen bei Anwendung von sechs Reaktionszonen so bemessen sein, daß
12 Stunden kontinuierlich im Mischer gearbeitet werden muß, um eine Reaktionszone bis zur gewünschten
Höhe aufzufüllen.
Die Filtration einer Charge des Reaktionsproduktes jeder Reaktionszone erfolgt durch Abziehen des
Schlammes aus dem unteren Teil jeder Reaktionszone, bis der Flüssigkeitsspiegel der oben schwimmenden
Verdünnungsmittelschicht erreicht ist. Dann wird eine neue Charge des Reaktionsgemisches im normalen
Ablauf eines Arbeitszyklus zugeführt.
Die Mischzone ist mit einem wirksamen Rührer, beispielsweise einem Propellerrührer, ausgerüstet.
Gegebenenfalls ist eine Destillationsstufe vorgesehen, in die ein schwacher Seitenstrom des Verdünnungsmittels
eingespeist wird. In dieser Destillationsstufe wird eine hochsiedende Fraktion abgetrennt, die
beispielsweise Bestandteile des flüssigen nichtionenaktiven, oberflächenaktiven Mittels enthält, das keine
Addukte bildet oder das solche Addukte nur in ganz geringem Umfang bildet.
Bevorzugte nichtionenaktive, oberflächenaktive Mittel enthalten eine Kette von kondensierten Äthylenoxydeinheiten.
Als Beispiele seien genannt:
a.) Produkte von Fett- oder Harzsäuren, die Verbindungen
des allgemeinen Typs
R-COO-CCH2CH2O)nCH2CH-OH
enthalten, in dem R eine langkettige Alkylgruppe, vorzugsweise mit 5 bis 50 Kohlenstoffatomen, und η
eine ganze Zahl, vorzugsweise zwischen 5 und 50, ist. Geeignete Handelsprodukte sind beispielsweise
»Ethofat 242/20« der Armour Corporation, das durch
Umsetzung von 1 Mol einer 7O°/oigen Harzfettsäure mit 10 Mol Äthylenoxyd hergestellt wird, »Ethofat
242/25« der gleichen Firma, erhalten durch Umsetzung von 1 MoI 70%iger Harzfettsäure mit 15 Mol
Äthylenoxyd, »Soromin SG«, ein Stearylpolyglycoläther
mit einer Kette von im Mittel 6 Äthylenoxydgruppen, »Renex« der Atlas Powder Company, erhalten
durch Umsetzung von Tallöl mit Äthylenoxyd.
bj Produkte aus Alkoholen der allgemeinen Formel
in der R eine langkettige Alkylgruppe, vorzugsweise mit 5 bis 50 Kohlenstoffatomen, und η eine ganze
Zahl, \'orzugsweise zwischen 5 und 50, ist.
Als handelsübliche Produkte seien genannt: »Aeto PC 6«, das ein alkoholisches Material mit einer mittleren
Kettenlänge von 15 und einer Hydroxylzahl von 247, kondensiert mit 6 Mol Äthylenoxyd, ist,
»Aeto PC 12«, das ein alkoholisches Material mit einer mittleren Kettenlänge von 15 und einer Hydroxylzahl
von 247, kondensiert mit 12 Mol Äthylenoxyd, ist.
c) Produkte von alkylierten Phenolen der allgemeinen Formel
R-A-O-(CH2-CH2-O)n-CH2CH2OH,
in der R eine langkettige Alkylgruppe, vorzugsweise von S bis 12 Kohlenstoffatomen, A eine aromatische
Gruppe und η eine ganze Zahl, vorzugsweise zwischen 5 und 50, ist.
-Q-CH2-CH2-O)n-CH2-CH2-OH,
Als Handelsprodukte seien genannt »Lissapol N«, in dem R eine Alkylgruppe mit im Mittel 8 Kohlenstoffatomen
und A ein Benzolring ist und η ungefähr den Wert von 12 hat, »Igepal C extra cone«, das ein
Kondensationsprodukt von 1 Mol Dodecylphenol mit 12 Molen Äthylenoxyd ist, »Antarox A 200«, dessen
Zusammensetzung der des »Igepal C extra cone.« entspricht.
d) Produkte aus Merkaptanen der allgemeinen ίο Formel
R-S-(CH2-CH2-O)n-CH2-CH2-OH,
in der R eine langkettige Alkylgruppe, vorzugsweise von 10 bis 14 Kohlenstoffatomen, und η eine ganze
Zahl, vorzugsweise zwischen 5 und 50, ist.
Als handelsübliches Produkt sei das amerikanische »Nonic218« der Sharpies Chemicals Inc. genannt,
das ein Kondensationsprodukt von Äthylenoxyd und tertiärem Dodecylmerkaptan ist.
Das flüssige, nichtionisierte oberflächenaktive Mittel
wird mit Harnstoff im Verhältnis von 1 :5, vorzugsweise bis zu 1 :2 Gewichtsteilen umgesetzt.
Obwohl Wasser in der Mischung aus nichtionisierten oberflächenaktiven Mitteln und Harnstoff anwesend
sein können, so sollte das Wasser jedoch zweckmäßigerweise nicht in einem Überschuß von mehr als
25 Gewichtsprozent des oberflächenaktiven Mittels angewendet werden.
Die Umsetzung zwischen dem nichtionisierten oberflächenaktiven Mittel und der Harnstoffverbindung
wird zweckmäßig im Temperaturbereich von 0 bis 80'° C, vorzugsweise von 15 bis 45° C, vorgenommen.
Die Erfindung ist beispielsweise, aber nicht einschränkend, mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 dargestellt,
die Fließ diagramme des Verfahrens gemäß der Erfindung sind.
Flüssiges, nichtionisiertes Reinigungsmittel wird durch Leitung 1 in das Gefäß 2 eingespeist, in dem es
mit Schwefeldioxyd oder einer anorganischen oder organischen Säure behandelt wird, und gelangt dann
durch Leitung 4 zum Zwischenlagertank 5.
Das behandelte Reinigungsmittel aus dem Tank 5 wird durch Leitung 6 in den Mischer M übergeführt,
4-5 in dem es mit gemahlenem Harnstoff verrührt wird,
der durch den Trichter 8 und Leitung 9 zugeführt wird. Das Verdünnungsmittel wird durch Leitung 10
zugeführt. Die Flüssigkeit im Mischer M wird beständig durch den Propellerrührer 11 gerührt. Die Mischung
wird dadurch bewirkt, das zunächst das Reinigungsmittel in dem Verdünnungsmittel suspendiert
wird und dann der Harnstoff in kleinen Mengen während 15 Minuten in einer Gesamtmenge, die das
Zweifache des Reinigungsmittelgewichtes ausmacht, zugesetzt wird. Die insgesamt zugeführte Menge wird
so eingeregelt, daß sich ein Verhältnis von 2:1 zwischen
dem Gewicht des Verdünnungsmittels zum gesamten Harnstoff- und Reinigungsmittelgehalt ergibt.
Der gerührte Inhalt des Mischers M und der nachfolgenden Chargen aus diesem Mischer werden durch
Leitung Ll und Ventil Vl in das Gefäß Sl übergeführt.
Ein Teil des Sehlammes setzt sich bei der Zufuhr unter Abscheidung einer oben schwimmenden Schicht
von Verdünnungsmittelmischung ab. Die Beschickung des Gefäßes wird fortgesetzt, auch nachdem der obere
Spiegel der Verdünnungsmittelschicht die Linie V"l Erreicht hat, und überschüssiges Verdünnungsmittel
wird über Verteilerring R zum Vorratstank T abgeführt. Wenn der Schlamm etwa 90% des verfügbaren
Raumes im Gefäß 6* 1 ausfüllt, werden nachfolgende
Chargen aus dem Mischer M zu den Gefäßen 52, S3, S 4:, S 5 und 5" 6 nacheinander abgeführt.
Der zeitliche Kreislauf wird so eingeregelt, daß die Füllung der Gefäße S2 bis S 5 während der erforderliehen
Reaktionszeit, beispielsweise 48 Stunden, erfolgt. So wird die Schlammschicht von Sl, sobald das
Gefäß S 5 gefüllt ist, durch Leitung L' 1, Ventil V1
und Leitung 15 zu dem geschlossenen Drehfilter F geleitet. Das feuchte Pulver wird durch Leitung 16 zu
dem drehbaren Lufttrockner D übergeführt, in dem das restliche Lösungsmittel bei einer Temperatur von
nicht über 40° C entfernt wird, worauf das Endprodukt durch Leitung 21 abgeführt wird.
Die Dämpfe vom Trockner D werden über Leitung 17 zum Kondensator 18 geleitet. Das Kondensat
wird durch Leitung 19 abgeführt und wird mit Filtrat vermischt, das durch Leitung 20 vom Filter F kommt,
worauf es im Vorratstank T für den Verdünner gesammelt wird. Aus der Verdünnermischung wird das
nur langsam Addukte bildende Öl kontinuierlich oder chargenweise abgeführt, indem die Mischung durch
Leitung 24 über die Pumpe 25, die Leitung 26 und das Ventil 27 zu einer Verdampfereinheit 28 geführt
wird, aus der durch Leitung 29 das abgeschiedene Öl und über Kopf bei 30 der Dampf zum Kondensator 31
übergeführt wird. Das kondensierte Verdünnungsmittel wird zum Tank T durch Leitung 32 zurückgeführt
und das nicht kondensierte Gas durch Leitung 23 abgezogen.
Die für den Mischer erforderliche Verdünnermischung geht über die Leitung 26, 22 und 35, das
Ventil 36 und die Leitung 37 zum Verteilerring R.
Bei kontinuierlicher Arbeitsweise enthält ein Gefäß, beispielsweise wie oben angegeben Sl, anfangs
einiges Verdünnungsmittel, während die anderen Gefäße 6*2 bis S 6 mit Reaktionsmischung und Verdünner
beschickt werden. Gegen Ende der Beschickung wird etwas Verdünnungsmittel aus 51 durch Chargen
vom Mischer M verdrängt und geht über das Ventil V' 1, Ringleitung R, die Leitung 37, das Ventil 36,
Leitung 35, Ventil 34 und Leitung 33 zum Vorratstank T. So enthält das Gefäß 51 nach der Beschikkung
eine obere Verdünnerschicht und eine untere Schicht aus Reaktionsmischung.
Gleichzeitig mit der Beschickung des Gefäßes Sl mit den Reaktionsteilnehmern aus M wird die
Schlammschicht aus Gefäß ,S12 zum Filter F geleitet,
und am Ende der Stufe (wenn Sl voll beschickt ist)
enthält das Gefäß S 2 nur die Schicht aus Verdünnungsmischung.
In der zweiten Stufe wird das Gefäß S2 nach und nach mit Reaktionsmischung aus dem Mischer M beschickt
und die Verdünnungsmittel vom Gefäß S 2 zum Vorratstank T geleitet. In dieser Stufe wird die
untere Schicht im Gefäß S13 zum Filter F übergeführt,
und am Ende der Stufe enthält das Gefäß S3 nur die Schicht aus Verdünnermischung.
In den darauffolgenden Stufen werden die Gefäße S3, v94, S5 und S6 beschickt und der Inhalt der
Gefäße 54, S 5, S6 und Sl abfiltriert und somit der
Kreislauf beendet.
Bevorzugte Bedingungen im Hinblick auf die Auswahl des Ausgangsstoffes und der Vorbehandlung des
Ausgangsstoffes sind in den Patentanmeldungen A 19417 IVa/23 e und A19418IV a/23 e beschrieben.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung fester, nichtionisierter oberflächenaktiver Mittel, bei dem ein flüssiges,
nichtionisiertes oberflächenaktives Mittel in Gegenwart eines Verdünnungsmittels und eines
Aktivators mit überschüssigem festem Harnstoff vermischt wird, bis sich das Harnstoffaddukt gebildet
hat, das feste Produkt abfiltriert oder abzentrifugiert wird und die gewonnene flüssige
Phase zur Behandlung weiterer Mengen des oberflächenaktiven Mittels mit Harnstoff verwendet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Mischzone mischt und den gemischten Zustand
unter Reaktionsbedingungen in einer Mehrzahl von Reaktionszonen aufrechterhält, in die die gemischten
Reaktionsbestandteile aus der Mischzone eingeführt werden, und zwar derart, daß die Reaktionszonen
nacheinander beschickt werden und mindestens ein Teil des Inhalts jeder Reaktionszone nach der erforderlichen Reaktionszeit abwechselnd
in eine Filtrier- oder Zentrifugierzone zur Abtrennung des festen Produktes von der flüssigen
Phase übergeführt und die flüssige Phase mindestens teilweise als Verdünnungsmittel in die
Mischzone zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis acht, vorzugsweise sechs
gleich große Reaktionszonen verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige, nichtionisierte
oberflächenaktive Mittel im Molekül eine Kette von kondensierten Äthylenoxydeinheiten enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsmittel ein
Kohlenstoff mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen im Molekül verwendet wird, der kein Addukt mit
dem Harnstoff bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Petrolätherfraktion verwendet
wird, die zwischen 40 und 150° C siedet und gegebenenfalls geringe Mengen von Kohlenwasserstoffbestandteilen
enthält, die mit dem Harnstoff reagieren.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivator ein Alkohol mit
1 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül oder Wasser oder eine Mischung von zwei oder mehreren
dieser Bestandteile verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivator in der Mischzone
bis zu 20 Volumprozent des Verdünnungsmittels ausmacht.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige, nichtionisierte
oberflächenaktive Mittel in der Mischzone mit Harnstoff im Verhältnis von 1 :5 Gewichtsteilen,
vorzugsweise bis 1:2 Gewichtsteilen, vermischt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Verdünnungsmittels
aus dem die Mischstufe, Reaktionsstufe und Filtrations- oder Zentrifugierstufe bildenden
Kreislauf abgezogen und einer Destillationsstufe zugeführt wird, aus der eine hochsiedende Fraktion
entfernt und das Überkopfprodukt in den Kreislauf zurückgeführt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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