專利名稱：：鏈烷磺酰氯和相應(yīng)的鏈烷磺酸提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到鏈烷磺酰氯(CAS)提純方法。更具體地講，本發(fā)明的目的是大幅度降低后續(xù)通過(guò)所述鏈烷磺酰氯水解而得到的鏈烷磺酸(AAS)中的硫酸含量?！版溚椤币辉~意指碳原子數(shù)為1-4的低級(jí)烷基，尤其是甲基，乙基，正丙基和正丁基。已知在電化學(xué)領(lǐng)域或甲烷磺酸表面處理領(lǐng)域應(yīng)避免存在硫酸。這一要求的原因是在鉛存在下硫酸鉛會(huì)沉淀并限制甲烷磺酸的操作性能。甲烷磺酸的這種工業(yè)用途的要求是必須使硫酸含量低于350ppm。已知可采用沉淀或蒸餾方法提純甲烷磺酸。在沉淀方法中，應(yīng)用了硫酸鉛和硫酸鋇不溶于甲烷磺酸這一事實(shí)，但處理后甲烷磺酸中殘留的鉛和鋇仍是不符合要求的雜質(zhì)。在蒸餾方法中，應(yīng)用了硫酸沸點(diǎn)高于甲烷磺酸沸點(diǎn)這一事實(shí)。由于這涉及到除去甲烷磺酸中的微量硫酸，所以甲烷磺酸事實(shí)上也會(huì)從甲烷磺酸/硫酸混合物中蒸餾出來(lái)。這種解決方案不僅在經(jīng)濟(jì)上令人不感興趣，而且還要求特殊的裝置(US4938846)以避免甲烷磺酸的熱降解。實(shí)踐證明難于使甲烷磺酸中的硫酸含量低于1000ppm，而對(duì)于水中濃度為70wt％(重量百分比)的甲烷磺酸而言，規(guī)定是350ppm。另一方面，US4549993提出了鏈烷磺酰氯的提純方法，其中采用鹽酸水溶液進(jìn)行洗滌，而該水溶液中按照溶液重量計(jì)含有至少約18wt％的HCl，洗滌后在不高于約70℃的溫度和不高于500乇的減壓下精餾從水溶液中分離出來(lái)的鏈烷磺酰氯，同時(shí)用惰性氣體吹掃。優(yōu)選的是，HCl濃度為30-60wt％，以便明顯減少甲烷磺酰氯(CMS)的水解，該工藝的目的是獲得不含甲烷磺酸的CMS，但是并沒(méi)有解決硫酸鹽，尤其是硫酸的問(wèn)題。本申請(qǐng)人公司現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可解決鏈烷磺酸(AAS)中存在硫酸這一問(wèn)題的方法，其中用水或pH為-0.57-7的酸水溶液處理鏈烷磺酰氯(CAS)，這樣得到提純的CAS，可將后者作為中間產(chǎn)物收集起來(lái)，然后在高溫下用水完全水解而得到提純的鏈烷磺酸(AAS)。在以下的敘述過(guò)程中，硫酸鹽指鏈烷磺酰氯中作為雜質(zhì)存在并且在水存在下可形成硫酸SO42-·2H+的任何化合物。在該定義中例如可包括SO42-化合物，反陽(yáng)離子或?qū)?yīng)陽(yáng)離子，硫酸本身以及硫酸前體，尤其是磺酰氯，SO3和氯磺酸的C1-C4低級(jí)烷基酯。因此，本發(fā)明的目的首先是提出提純鏈烷磺酰氯(CAS)以便降低其中的硫酸鹽含量的方法，其特征在于將所述氯化物進(jìn)行處理，其中將所述氯化物與選自水或pH為-0.57-7的酸水溶液的洗滌液體接觸后將鏈烷磺酰氯與洗滌液體分離，后者已溶解了大部分的硫酸鹽，從而使受處理的鏈烷磺酰氯中的硫酸鹽含量降低，因此使其得以提純。優(yōu)選的是，水的pH為約7或另一方面酸水溶液具有7左右的pH。例如，已溶解了環(huán)境空氣中的二氧化碳(CO2)的水或另一方面含有微量酸的水就屬于這種情況。這一要求的原因是正是采用這樣的洗滌液體才會(huì)觀察到硫酸鹽含量的最大限度降低。有利的是，鏈烷磺酰氯選自甲烷磺酰氯(CMS)，乙烷磺酰氯(CES)，正丙烷磺酰氯(CPS)，正丁基磺酰氯(CBS)。對(duì)本發(fā)明鏈烷磺酰氯的處理可按照間歇或連續(xù)方式進(jìn)行。按照所采用的技術(shù)解決方案，可進(jìn)行例如充分的機(jī)械攪拌操作，從而使基本上不相容或不混溶的鏈烷磺酰氯和水或水溶液充分接觸，或者是另一方面可采用靜態(tài)混合系統(tǒng)如立式塔。在間歇處理情況下，將CAS/水或CAS/水溶液混合物充分?jǐn)嚢枰允箖煞N不相容或不混溶的液相的界面接觸面積瞬時(shí)增大。有利的是，所選擇的這種攪拌的時(shí)間達(dá)到幾秒鐘至1小時(shí)，這取決于進(jìn)行攪拌的介質(zhì)的溫度，在20℃溫度下優(yōu)選為3-5分鐘。在攪拌結(jié)束時(shí)，各相采用沉降方式分開(kāi)，而回收得到由提純的CAS組成的有機(jī)相。在連續(xù)處理情況下，裝置包括可保證CAS/水或CAS/水溶液接觸的混合器以及可使有機(jī)相和水相分離的適當(dāng)尺寸的傾析器或潷析器或者沉降分離器。有利的是，洗滌液體用量為待提純的CAS重量的1-50wt％。優(yōu)選的是，洗滌液體用量為待提純的CAS重量的3-7wt％。有利的是，洗滌液體/CAS的接觸在0-50℃的相溫度下進(jìn)行。該溫度優(yōu)選為10-20℃，從而避免高操作費(fèi)用或避免CAS出現(xiàn)任何明顯的水解。有利的是，酸水溶液包括相對(duì)于該水溶液總重量的濃度低于18wt％的鹽酸，從而保證pH在-0.57以上，而又在7以下。因此，本發(fā)明的目的還包括硫酸含量低的鏈烷磺酸制備方法，其特征在于用預(yù)先按照上述方法提純的鏈烷磺酰氯進(jìn)行完全水解，也可按照上述方法的變化實(shí)施方案提純。硫酸含量低的鏈烷磺酸(AAS)尤其是甲烷磺酸(AMS)，乙烷磺酸(AES)，正丙烷磺酸(APS)或正丁烷磺酸(ABS)。除了上述說(shuō)明而外，下列實(shí)施例詳述本發(fā)明，其中尤其是唯一的一幅圖示意性地說(shuō)明了連續(xù)提純CAS的方法。試驗(yàn)部分CAS中硫酸鹽含量包括硫酸根陰離子本身SO42-以及可通過(guò)水解而形成硫酸根陰離子的任何前體。硫酸鹽含量總是相對(duì)于初始CAS完全水解后和提純的CAS完全水解后得到的SO42-而言的。水解在水(20g)/CAS(0.5g)混合物沸點(diǎn)下進(jìn)行至少3分鐘。這兩種含量值之差表明了與洗滌液體接觸而達(dá)到的提純效果?？捎猛耆馑玫降逆溚榛撬針悠愤M(jìn)行重力分析或離子層析而測(cè)定硫酸根SO42-的含量。實(shí)施例1和2在20℃溫度下將CMS和按CMS/水混合物計(jì)為5或10wt％的雙去離子水(含有的離子總濃度不高于或不等于0.5ppm的純水)引入分離漏斗中并將該混合物充分?jǐn)嚢?分鐘。沉降分離24小時(shí)后將CMS相和水相收集起來(lái)并稱重和分析。所得結(jié)果列在表1中。表1比較例3操作等同于實(shí)施例1，只是5g純水用5g硫酸鹽濃度低于8ppm的33wt％HCl代替，其中該值用上述方法測(cè)定。沉降5小時(shí)而將水相和CMS相分離后，后者中的SO42-含量相對(duì)于CMS為183ppm。如將沉降分離時(shí)間延長(zhǎng)為24小時(shí)，則相對(duì)于CMS的SO42-含量降為130ppm。比較例4操作等同于實(shí)施例1，只是5g純水用5g硫酸鹽濃度低于8ppm的18wt％HCl代替。沉降分離5小時(shí)后提純的CMS中的SO42-含量相對(duì)于CMS為342ppm。如將沉降分離時(shí)間延長(zhǎng)為24小時(shí)，則該含量降為135ppm。實(shí)施例5操作等同于比較例3或4，只是33％或18％的HCl用硫酸鹽濃度低于8ppm的10wt％HCl代替。沉降分離5小時(shí)后提純的CMS中的SO42-含量相對(duì)于CMS為111ppm。如將沉降分離時(shí)間延長(zhǎng)為24小時(shí)，則該含量降為100ppm。實(shí)施例1至5表明水可得到更好的結(jié)果，因?yàn)榕c10％，18％或33％的HCl相比用水達(dá)到的硫酸鹽殘留量更低。與18％或33％的HCl相比用10HCl％可獲得略為好一點(diǎn)的結(jié)果。實(shí)施例6進(jìn)行間隙處理。將100g相對(duì)于SO42-重量當(dāng)量而言含有950ppm硫酸鹽的CMS引入裝有5g蒸餾水的分離漏斗中。將該混合物充分?jǐn)嚢?0秒鐘后將各相沉降分離5小時(shí)。這段時(shí)間結(jié)束時(shí)CMS與水相分離后按照常規(guī)方式分離。AMS中最終SO42-含量相對(duì)于CMS為40ppm。實(shí)施例7操作等同于實(shí)施例1，只是CMS用最初以SO42-重量當(dāng)量計(jì)含有432ppm硫酸鹽的乙烷磺酰氯(CES)代替。沉降分離24小時(shí)后提純的CES的最終SO42-含量相對(duì)于CES為30ppm。實(shí)施例8操作等同于實(shí)施例1，只是CMS用最初以SO42-重量當(dāng)量計(jì)含有650ppm硫酸鹽的正丙烷磺酰氯(CPS)代替。沉降分離24小時(shí)后提純的CPS的最終SO42-含量相對(duì)于CPS為25ppm。實(shí)施例9-14在唯一的附圖所示裝置中連續(xù)進(jìn)行處理。該裝置包括提供水5的計(jì)量泵1和提供CMS6的計(jì)量泵2，其中設(shè)有在作為靜態(tài)混合器的立式塔3的底部連接的通用管7。該塔3高400mm，內(nèi)徑10mm(有效容積19ml)，其中填有外徑為4mm的玻璃環(huán)。CMS和水相的混合物在塔頂部經(jīng)管道8離開(kāi)，其中該管道連入長(zhǎng)350mm和內(nèi)徑100mm的臥式管道傾析器或潷析器4的兩側(cè)端之一中。水相9和CMS在傾析器或潷析器后者沉降分離器4中保持為恒定水平，其中用管道11取出水相，而該管道連入傾析器4的另一端，并且用管道12取出提純的CMS，而該管道連入傾析器或潷析器的下部以取出比水相稠密的CMS。CMS在傾析器或潷析器中停留時(shí)間為4.5-5.5小時(shí)，而水的停留時(shí)間為3-59小時(shí)。所得結(jié)果列在表II中。表II</tables>權(quán)利要求1.將鏈烷磺酰氯(CAS)提純以降低其中的硫酸鹽含量的方法，其特征在于對(duì)所述氯化物進(jìn)行處理，其中將所述氯化物與選自水或pH為-0.57-7的酸水溶液的洗滌液體接觸后將鏈烷磺酰氯與洗滌液體分離，后者已溶解了大部分的硫酸鹽，從而使受處理的鏈烷磺酰氯中的硫酸鹽含量降低，因此使其得以提純。2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于水的pH為約7。3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于酸水溶液的pH為7左右。4.權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于鏈烷磺酰氯選自甲烷磺酰氯(CMS)，乙烷磺酰氯(CES)，正丙烷磺酰氯(CPS)，正丁基磺酰氯(CBS)。5.權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于洗滌液體用量為待提純的鏈烷磺酰氯重量的1-50wt％。6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述用量為待提純的鏈烷磺酰氯重量的3-7wt％。7.權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于洗滌液體/鏈烷磺酰氯的接觸在0℃-50℃的相溫度下進(jìn)行。8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述溫度為10-20℃。9.權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于酸水溶液包括相對(duì)于該水溶液總重量計(jì)的重量濃度低于18wt％，從而保證pH高于-0.57并低于7的鹽酸。10.硫酸含量低的鏈烷磺酸制備方法，其特征在于采用先按照權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的方法提純的鏈烷磺酰氯進(jìn)行完全水解。全文摘要將鏈烷磺酰氯(CAS)提純以降低其中的硫酸鹽含量的方法是用水或pH為-0.57-7的酸水溶液洗滌鏈烷磺酰氯后將這樣提純的鏈烷磺酰氯為水相分離。這樣提純的CAS經(jīng)完全水解后可得到硫酸含量低的鏈烷磺酸。文檔編號(hào)C07C309/04GK1166485SQ9710977公開(kāi)日1997年12月3日申請(qǐng)日期1997年4月24日優(yōu)先權(quán)日1996年4月24日發(fā)明者J·奧利維亞,A·康馬里奧申請(qǐng)人:埃勒夫阿托化學(xué)有限公司