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α-磺基脂肪酸甲酯磺酸盐(α-MES)是一种以天然可再生油脂为原料、易生物降解的环保型洗涤产品,具有可再生性、优良的去污能力、较好的抗硬水性、且对人体皮肤刺激性小、配伍性良好等优点,可以替代烷基磺酸钠(LAS)用于配置洗涤剂、洗发香波等日用化学品,以及用于石油开采、皮革脱脂、塑料加工以及矿石浮选等多种工业领域,作为第3代表面活性剂得到国际的认可。 本文对脂肪酸甲酯的磺化工艺进行了研究,以氢化脂肪酸甲酯为原料,以90-120℃沸程的石油醚为助溶剂,以三氧化硫为磺化剂,取代了以往文献中以氯磺酸、氨基磺酸为磺化剂、氯仿作为助溶剂的间歇釜式磺化,降低了磺化反应的成本;非极性石油醚的加入有助于原料的溶解、降低体系黏度的同时比弱极性、有毒的氯仿更能有利于反应后未磺化甲酯和脂肪酸甲酯磺酸的分离,便于甲酯的回收,提高了甲酯的利用率。采用自行设计的降膜式磺化反应器和微反应器磺化开发合成磺化率高、活性物含量高、副产物二钠盐含量低的MES产品。 本文的主要结论如下: (1)以石油醚为溶剂,采用降膜式磺化反应器磺化脂肪酸甲酯,分别考察了磺化反应器的径高比、剂油质量比、反应停留时间、磺化剂/原料摩尔比、磺化反应温度、气体SO3浓度以及气体流速对ME磺化率,MES含量以及α-磺基脂肪酸二钠(DDS)含量的影响。忽略剂油质量比和气体流速,通过正交试验得到最佳工艺参数,最终得到降膜磺化反应的工艺条件为:停留时间为7min、磺化剂/原料的摩尔比1.3∶1、磺化温度80℃、气体SO3浓度3%、气体流速120 L/min、剂油质量比3∶1,未磺化ME含量为18.65%,活性物MES含量为70.26%,DDS含量为6.22%。 (2)通过对比酸性漂白(漂白在中和前)、中性漂白(漂白在中和后)两种处理过程对MES含量和DDS含量以及产品色泽的影响。结果表明:酸性漂白处理的产品比中性漂白处理的产品质量好,酸性漂白在生产MES工艺中比中性漂白实用。 (3)采用单因素实验和正交试验法优化降膜磺化脂肪酸甲酯的工艺,得到最佳工艺参数,即在t(老化)45 min、T(老化)90℃、醇酯摩尔比20、t(再酯化)4 h、T(再酯化)60℃条件下,ME的磺化率可达82.5%,MES含量66.2%,副产物DDS的含量为5.8%。 (4)以石油醚为助溶剂,采用单因素实验和正交试验法优化微反应磺化脂肪酸甲酯的工艺,得到最佳工艺参数,在剂油质量比3、磺化剂/原料的摩尔比1.3∶1、磺化温度70℃、SO3浓度3%。脂肪酸甲酯的磺化率可达82.91%,MES的活性物含量66.94%,副产物DDS的含量为7.33%。