專(zhuān)利名稱(chēng)：N-長(zhǎng)鏈?；被猁}的縮合生產(chǎn)工藝和專(zhuān)用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是N-長(zhǎng)鏈?；被猁}縮合過(guò)程生產(chǎn)工藝和專(zhuān)用設(shè)備。所述的設(shè)備是循 環(huán)加料管道反應(yīng)器裝置。本發(fā)明的工藝和裝置同時(shí)也適用于所有通過(guò)khotten-Bauman反 應(yīng)合成的氨基酸類(lèi)表面活性劑。
背景技術(shù)：
表面活性劑，可以作為各種洗滌劑和化妝品等的原料成分使用。根據(jù)其性質(zhì)和用 途，可以使用液體狀、固體狀、膏狀的物質(zhì)。液體狀的表面活性劑，主要作為洗發(fā)水、沐浴露 等化妝品洗滌劑的原料。相對(duì)于固體狀和膏狀表面活性劑，液體狀的表面活性劑更有流動(dòng) 性。N-長(zhǎng)鏈?；被猁}，是溫和型的陰離子表面活性劑。具有發(fā)泡性良好、易生物降 解的特點(diǎn)。此表面活性劑作為洗滌原料在很多化妝品公司的配方中被使用，有很好的市場(chǎng) 前景，是環(huán)境友好型產(chǎn)品。在N-長(zhǎng)鏈?；被猁}的生產(chǎn)過(guò)程中，關(guān)鍵步驟是縮合過(guò)程中對(duì)酰氯水解的抑 制。酰氯水解成為脂肪酸，在堿(氫氧化鈉或氫氧化鉀)存在下，生成脂肪酸鹽。脂肪酸鹽 的含量多寡影響產(chǎn)品質(zhì)量若脂肪酸鹽的含量在20% -35%重量百分比的產(chǎn)品中含量較高 (w/w)，則易產(chǎn)生渾濁。因此，抑制酰氯的水解是生產(chǎn)N-長(zhǎng)鏈?；被猁}時(shí)的重要課題。目前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)于N-長(zhǎng)鏈?；被猁}生產(chǎn)中酰氯的水解的抑制，無(wú)很好 的解決方法，目前尚無(wú)相關(guān)針對(duì)抑制脂肪酸鹽的文獻(xiàn)和專(zhuān)利報(bào)道。關(guān)于N-長(zhǎng)鏈酰基氨基 酸鹽縮合過(guò)程的工藝，多采用增加酰氯加入時(shí)間或降低反應(yīng)溫度這兩種方式來(lái)抑制酰氯水 解，但是，脂肪酸酰氯仍然有相當(dāng)一部分會(huì)發(fā)生水解，而且，增加滴加時(shí)間使生產(chǎn)周期延長(zhǎng)。 降低反應(yīng)溫度，雖然可適當(dāng)降低酰氯水解的速率，但是，也會(huì)降低主反應(yīng)，即N-長(zhǎng)鏈?；?氨酸鹽的反應(yīng)速率。反應(yīng)產(chǎn)物雜質(zhì)多，以N-長(zhǎng)鏈酰基肌氨酸鹽水溶液為例，通常產(chǎn)品中含 有2-4%重量的脂肪酸鹽。目前作為商品銷(xiāo)售的N-長(zhǎng)鏈?；被猁}主要有兩種規(guī)格一種是活性物含量 在20% -30%左右的無(wú)色透明液體；一種是活性物含量在90%以上的白色粉末。有在縮合階段使用靜態(tài)的混合器(US 2004/0063980A1)。本發(fā)明使用了循環(huán)加料 循環(huán)加料管道反應(yīng)器，而非混合器，而且工藝條件也有所不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種N-長(zhǎng)鏈?；被猁}縮合生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的還提供一種上述N-長(zhǎng)鏈?；被猁}縮合生產(chǎn)工藝的專(zhuān)用設(shè)備。 本發(fā)明優(yōu)化的工藝是通過(guò)循環(huán)加料管道反應(yīng)器裝置實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明解決了 N-長(zhǎng)鏈酰基氨基酸鹽縮合過(guò)程中酰氯水解的抑制問(wèn)題，相對(duì)于 30% (w/w)的N-長(zhǎng)鏈?；被猁}產(chǎn)品，可以將副產(chǎn)品脂肪酸鹽的含量降低到以下，也 適用于所有氨基酸類(lèi)表面活性劑的縮合生產(chǎn)中。
在N-長(zhǎng)鏈?；被猁}縮合的單鍋工藝中，如附圖1所示，由于酰氯是緩慢滴加 在反應(yīng)釜液中，較難均勻的分散到反應(yīng)釜F的各部分中，導(dǎo)致反應(yīng)釜中同一橫截面的各部 分酰氯濃度分布不均，在酰氯濃度低的部分，酰氯反應(yīng)充分，而在酰氯濃度高的部分，則在 發(fā)生縮合反應(yīng)的同時(shí)，也伴隨了較多酰氯的水解反應(yīng)，導(dǎo)致脂肪酸鹽的升高；與此同時(shí)，在 單鍋反應(yīng)裝置中，雖通過(guò)攪拌來(lái)加大酰氯在反應(yīng)中的混合程度，但是因?yàn)楫a(chǎn)物是表面活性 劑，反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫，因此攪拌難以無(wú)限擴(kuò)大，這樣的限制也影響了混合的均勻程度； 在單鍋反應(yīng)工藝中酰氯的滴加時(shí)間在8-1 之間，生產(chǎn)周期很長(zhǎng)。又因?yàn)閱五伔磻?yīng)工藝中 的諸多限制，在N-長(zhǎng)鏈?；被猁}的生產(chǎn)中，產(chǎn)品中副產(chǎn)品脂肪酸鹽含量不易恒定，平 均值在 2% -4% (w/w)。本發(fā)明工藝采用含有8. 0-25%的氨基酸鹽水溶液為循環(huán)原料，在10_25°C和控制 PH9-13時(shí)，氨基酸鹽和C12y8脂肪酸酰氯進(jìn)行縮合反應(yīng)，控制氨基酸鹽混合物流量和C12^ 18 脂肪酸酰氯流量，使氨基酸鹽混合物與(12吣8脂肪酸酰氯的流量比為25000 45 60條 件下進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)；反應(yīng)后的反應(yīng)液和氨基酸鹽水溶液混合成為反應(yīng)混合液并經(jīng)過(guò)調(diào)整 PH為9-13，以反應(yīng)混合液的流量和C12 18脂肪酸酰氯的流量比為25000 45 60循環(huán)進(jìn) 入反應(yīng)器；所述的氨基酸鹽和C12 M8脂肪酸酰氯的總摩爾比為1 1 1.05，循環(huán)反應(yīng)直 至反應(yīng)液中含有20-35%重量的N-長(zhǎng)鏈酰基氨基酸鹽為止。本發(fā)明中所述的氨基酸鹽水溶液是將含有氨基酸鹽水溶液或固體用水稀釋到含 有8% -25%重量的氨基酸鹽水溶液。所述的C12M8脂肪酸酰氯為含有97-99. 5%重量的 C12 18脂肪酸酰氯。采用本發(fā)明的工藝，推薦反應(yīng)直至反應(yīng)液中含有25-32%重量的N-長(zhǎng)鏈?；被?酸鹽為止。推薦采用的氨基酸鹽水溶液是含有12% -15%重量的氨基酸鹽水溶液，本發(fā)明的工藝中，所述的氨基酸鹽水溶液或反應(yīng)混合液采用氫氧化鈉或氫氧化鉀 調(diào)整pH，優(yōu)選調(diào)整為pH9. 5-10. 5。采用本發(fā)明的工藝中，所述的C12 18酰氯為C12、C14或C18脂肪酸酰氯或者含一或 二個(gè)雙鍵或含有羥基的C18脂肪酸酰氯。所述的氨基酸鹽為肌氨酸鈉、甲基?；撬徕c、谷氨 酸鈉或甘氨酸鈉。本發(fā)明專(zhuān)用設(shè)備如圖2所示，酰氯的加料方式向反應(yīng)釜滴加改為泵前加入管道反 應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)。既保證酰氯均勻的少量加入，同時(shí)在管道反應(yīng)器中的氨基酸鹽大大過(guò)量 (瞬間超過(guò)100% )，投料比的瞬時(shí)增加，使得酰氯能充分和氨基酸鹽在管道反應(yīng)器中反應(yīng)， 有效的抑制了酰氯的水解；同時(shí)，單鍋反應(yīng)工藝中酰氯濃度分布不均，在本發(fā)明的反應(yīng)中， 可以很有效的通過(guò)本發(fā)明的管道反應(yīng)器充分混合，提高反應(yīng)均勻度。單鍋工藝裝置中因泡 沫問(wèn)題無(wú)法加速攪拌，在本發(fā)明中循環(huán)管道插入料液下有效的防止空氣進(jìn)入，減輕了泡沫 產(chǎn)生的程度。本發(fā)明涉及的N-長(zhǎng)鏈酰基氨基酸鹽縮合生產(chǎn)工藝的專(zhuān)用設(shè)備是由一個(gè)與離心泵 2相連接的主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器1、管道反應(yīng)器1上端有一個(gè)上出料管道3延伸到帶有 攪拌裝置的儲(chǔ)槽4中的反應(yīng)液的液面以下，儲(chǔ)槽4上端還有一個(gè)連接物料氫氧化鈉的滴加 管道5、氨基酸鹽和純水的接入管道6，儲(chǔ)槽4下端的出料管道7連接循環(huán)的管道反應(yīng)器1 的下端，該出料管道7中間連接一個(gè)脂肪酸酰氯的加料管道8。所述的管道反應(yīng)器1如附圖2和3所示。由管體、封頭、濾板、濾板上的填充材料、連接管體和封頭的螺栓組成。管道反應(yīng)器1外面包裹保溫材料板。所述的填充材料是鮑爾 環(huán)或拉西環(huán)。采用的濾板建議有Φ8mm-Φ IOmm的圓孔。本發(fā)明循環(huán)管道反應(yīng)器較好解決了 khotten-Bauman反應(yīng)中酰氯的水解抑制問(wèn) 題，降低了副反應(yīng)速率，增加了主產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，縮短了反應(yīng)時(shí)間。通過(guò)本發(fā)明，使產(chǎn)品質(zhì)量 大大提高，開(kāi)拓了氨基酸類(lèi)表面活性劑的市場(chǎng)前景，使產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的占有率增加。與單 鍋工藝裝置相比，脂肪酸鹽含量大大降低，降低了 50% _75%，產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅提升；反 應(yīng)液經(jīng)過(guò)該循環(huán)管道反應(yīng)器后，混合更充分，轉(zhuǎn)化率增至99%左右；使用該循環(huán)管道反應(yīng) 器后，原料的投料比降低，節(jié)約成本；縮合時(shí)間縮短，提高了生產(chǎn)效率。


圖1是單鍋工藝的N-長(zhǎng)鏈?；“彼猁}縮合反應(yīng)裝置示意圖；圖2本發(fā)明工藝中N-長(zhǎng)鏈?；“彼猁}循環(huán)加料工藝流程示意圖；圖3本發(fā)明循環(huán)加料管道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖3-1為主視圖；圖3-2為俯視圖。符號(hào)說(shuō)明圖1中，4'-反應(yīng)釜，5-氫氧化鈉的滴加管道，6-氨基酸鹽和純水的接入管道， 7-出料管道，8-脂肪酸酰氯的加料管道。圖2中，1-主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器、2-離心泵，3-出料管道，4-儲(chǔ)槽，5_氫氧化 鈉的滴加管道，6-氨基酸鹽和純水的接入管道，7-出料管道，8-脂肪酸酰氯的加料管道， 9-取樣口。圖3-1中，1-1管體、1-2封頭、1_3濾板、1-4填充材料、1-5管體封頭連接螺栓、1-6 保溫板。圖3-2中，1-1管體、1-2封頭、1_3濾板、1_5管體封頭連接螺栓、1_7是泵、封頭法 蘭連接處、1-8是泵、封頭管道接口處。
具體實(shí)施例方式通過(guò)下述實(shí)施例將有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不能限制本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例1用附圖1所示的單鍋反應(yīng)工藝合成月桂酰肌氨酸鈉，過(guò)程如下通過(guò)管道6加入肌 氨酸鈉和純水到反應(yīng)釜4'中(具體用量由反應(yīng)釜4'的容積決定)，使肌氨酸鈉的初始濃 度為12% -15% (w/w)，在10-15°C的溫度條件下，由管道8緩慢滴加酰氯，同時(shí)盡量增加攪 拌速率，在滴加月桂酰氯的過(guò)程中，由管道5滴加氫氧化鈉，維持反應(yīng)液的pH為9. 5-10. 5， 直到酰氯滴加完畢，出料。在整個(gè)單鍋工藝中，肌氨酸鈉和月桂酰氯的摩爾比例為1.05 1.00。570kg的 99%的月桂酰氯平均滴加時(shí)間為8-12，月桂酸鈉平均含量為3%，轉(zhuǎn)化率為90%。(以上數(shù) 據(jù)來(lái)源單體> 10單鍋)。實(shí)施例2用附圖2所示的本發(fā)明工藝生產(chǎn)月桂酰肌氨酸鈉，過(guò)程如下通過(guò)管道6注入一定 量25%的肌氨酸鈉和一定量純水到儲(chǔ)槽4中(具體用量由儲(chǔ)槽4的容積決定)，使肌氨酸鈉水溶液的初始濃度為12% -15% (w/w)，在15-20°C的溫度條件下，開(kāi)啟儲(chǔ)槽4底閥和連 接管道反應(yīng)器的上循環(huán)閥，開(kāi)啟泵，使肌氨酸鈉和水的混合液通過(guò)儲(chǔ)槽4從底閥流出，經(jīng)管 道反應(yīng)器1，進(jìn)入儲(chǔ)槽4內(nèi)，流速為25m3/h。這個(gè)過(guò)程的目的是使肌氨酸鈉和純水混合均勻。 待肌氨酸鈉和純水混合均勻后，月桂酰氯通過(guò)管道8在泵前加入肌氨酸鈉和純水的循環(huán)體 系，控制酰氯流量在45L/H-60L/H，在未加入月桂酰氯以前，肌氨酸鈉、純水的混合液流量為 25m3/h，加入月桂酰氯后，即反應(yīng)混合液和月桂酰氯的流量比為25000 45 60，。在反應(yīng) 前段時(shí)間，酰氯的流量控制在60L/H，在反應(yīng)的后期，流量控制在45L/H。前期和后期的分界 線為月桂酰氯的一半量。反應(yīng)中由管道5導(dǎo)入氫氧化鈉水溶液，滴加后氫氧化鈉和縮合混 合液一同在流量比為25000 45 60下循環(huán)。通過(guò)控制氫氧化鈉的流量來(lái)維持反應(yīng)液的 pH為9. 5-10.5。月桂酰氯導(dǎo)入完畢，循環(huán)反應(yīng)液中含有30%重量的月桂酰肌氨酸鈉。關(guān)閉 泵，關(guān)閉循環(huán)體系上循環(huán)閥、下循環(huán)閥，出料。在本發(fā)明中，肌氨酸鈉和月桂酰氯的投料摩爾比為1.02 1.00。生產(chǎn)周期為 6_8h，月桂酸鈉的平均含量為1%，轉(zhuǎn)化率增至99.4%。(以上數(shù)據(jù)來(lái)源單體> 10批次)。在本發(fā)明的前提下，對(duì)本縮合反應(yīng)進(jìn)行了正交試驗(yàn)，確定了最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件，和 單鍋反應(yīng)工藝相比，具體數(shù)據(jù)對(duì)比如下表2月桂酰肌氨酸鈉單鍋工藝和本發(fā)明工藝數(shù)據(jù)對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種N-長(zhǎng)鏈?；被猁}縮合生產(chǎn)工藝，其特征是采用含有8. 0-25%的氨基酸鹽 水溶液為原料，在10-25°C和控制pH9-13時(shí)，氨基酸鹽和C12^18脂肪酸酰氯進(jìn)行縮合反應(yīng)， 控制氨基酸鹽混合物流量和C12 18脂肪酸酰氯流量，使氨基酸鹽混合物與C12 18脂肪酸酰 氯的流量比為25000 45 60條件下進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)；反應(yīng)后的反應(yīng)液和氨基酸鹽水溶 液混合成為反應(yīng)混合液并調(diào)整PH為9-13，以反應(yīng)混合液的流量和C12^ 18脂肪酸酰氯的流 量比為25000 45 60循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器，直至脂肪酸酰氯加料結(jié)束或循環(huán)反應(yīng)液中含有 20-35%重量的N-長(zhǎng)鏈?；被猁}為止；所述的氨基酸鹽和C12M8脂肪酸酰氯的總摩爾 比為1 1 1. 05。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是所述的氨基酸鹽水溶液是將氨基酸鹽水溶 液或固體用水稀釋到含有12% -15%重量的氨基酸鹽水溶液；所述的C12脂肪酸酰氯為 含有97-99. 5%重量的C12^18脂肪酸酰氯；所述的循環(huán)反應(yīng)直至反應(yīng)液中含有觀-32%重量 的N-長(zhǎng)鏈?；被猁}為止。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)工藝，其特征是所述的氨基酸鹽水溶液或反應(yīng)混合液 調(diào)整 PH 為 9. 5-10. 5。
4.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征是所述的反應(yīng)器是采用主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器。
5.如權(quán)利要求1和2所述的生產(chǎn)工藝，其特征是所述的氨基酸鹽的水溶液或者反應(yīng)后 的反應(yīng)液采用氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)整PH值。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是所述的C12M8酰氯為C12、C14或C18脂肪酸酰氯 或者含一或二個(gè)雙鍵或含有羥基的C18脂肪酸酰氯。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是所述的氨基酸鹽為肌氨酸鈉、甲基?；撬徕c、谷 氨酸鈉或甘氨酸鈉。
8.—種如權(quán)利要求1所述的N-長(zhǎng)鏈酰基氨基酸鹽縮合生產(chǎn)工藝的專(zhuān)用設(shè)備，其特征是 所述的專(zhuān)用設(shè)備是由一個(gè)與離心泵2相連接的主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器1、主浴式循環(huán)的 管道反應(yīng)器1上端有一個(gè)上出料管道3延伸到帶有攪拌裝置的儲(chǔ)槽4中的反應(yīng)液的液面以 下，儲(chǔ)槽4上端還有一個(gè)連接物料氫氧化鈉的滴加管道5、氨基酸鹽和純水的接入管道6，儲(chǔ) 槽4下端的出料管道7連接主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器1的下端，該出料管道7中間連接一 個(gè)脂肪酸酰氯的加料管道8。
9.一種如權(quán)利要求8所述的N-長(zhǎng)鏈酰基氨基酸鹽生產(chǎn)工藝的專(zhuān)用設(shè)備，其特征是所述 的主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器1由管體、封頭、濾板、濾板上的填充材料、連接管體和封頭的 螺栓組成；主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器1外面包裹保溫材料板。
10.如權(quán)利要求9所述裝置，其特征是主浴式循環(huán)的管道反應(yīng)器1中間的填充材料是鮑 爾環(huán)或拉西環(huán)。
11.如權(quán)利要求8所述裝置，其特征是所述的濾板有Φ8mm-Φ IOmm的圓孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及N-長(zhǎng)鏈?；被猁}縮合過(guò)程的生產(chǎn)工藝和專(zhuān)用設(shè)備。采用本發(fā)明工藝和專(zhuān)用設(shè)備，可以使酰基氨基酸類(lèi)表面活性劑在縮合過(guò)程中抑制酰氯的水解來(lái)降低副產(chǎn)品脂肪酸鹽的含量，從而提高表面活性劑的質(zhì)量脂肪酸鹽在產(chǎn)品中的含量比單鍋反應(yīng)降低了50％-75％、轉(zhuǎn)化率增至99％以上、投料比降低，縮合時(shí)間縮短并提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C07C303/32GK102126984SQ20101061936
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者李習(xí)華, 江志潔, 胡敏青, 許君毅 申請(qǐng)人:上海奧利實(shí)業(yè)有限公司