精细化工生产技术课件.ppt

1、精细化工生产技术（优选）精细化工生产技术（优选）精细化工生产技术第2章表面活性剂阳离子型表面活性阳离子型表面活性剂的生产剂的生产32.52.5两性表面活性剂的合成两性表面活性剂的合成特殊类型表面活性剂特殊类型表面活性剂32.62.632.72.7表面活性剂的分类表面活性剂的分类表面活性剂的特点表面活性剂的特点2.1 2.1 特点及分类特点及分类表面活性剂的特点1.双亲性2.溶解性3.表面吸附性4.界面定向排列5.形成胶束6.多功能性表面活性剂的分类1.阴离子型表面活性剂（1）羧酸盐类化学结构通式为（2）磺酸盐类化学结构通式为（3）硫酸酯盐类化学结构通式为表面活性剂的分类（4）磷酸酯盐化学结构式

2、为表面活性剂的分类2.阳离子型表面活性剂（1）胺盐类化学结构通式为（2）季铵盐类化学结构通式为表面活性剂的分类3.两性离子型表面活性剂（1）氨基酸类化学结构通式为（2）甜菜碱类化学结构通式为（3）咪唑啉类化学结构通式为（4）氧化胺类化学结构通式为表面活性剂的分类4.非离子型表面活性剂（1）聚氧乙烯醚类化学结构通式为（2）多元醇酯类化学结构通式为脂肪醇是合成醇系表面活性剂的主要原料。直链烷基苯是合成阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸钠的重要原料，其合成根据烷基化剂的不同有两种工艺路线；（三）脂肪酸聚氧乙烯酯的生产（1）氨基酸类化学结构通式为5 阳离子型表面活性剂的生产在反应产物中留有较多的原料，其相

3、对分子质量分布较宽。失水山梨醇脂肪酸酯是羟酸酯表面活性剂中的重要类；也是轻垢洗涤剂、重垢洗涤剂、餐具洗涤剂、硬表面清洁剂等洗涤剂配方的重要组分。其生产工艺流程见图27。两性表面活性剂具有良好的去污、起泡和乳化能力，耐硬水性好，对酸碱和各种金属离子都比较稳定，毒性和皮肤刺激性低，生物降解性好，并具有抗静电和杀菌等特殊性能。因此，深入研究和讨论含活泼氢的化合物与环氧乙烷间的乙氧基化反应（也称加成聚合反应）具有极为重要的意义。脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂（2）磺化反应影响因素阴离子表面活性剂生产技术季铵盐阳离子表面活性剂脂肪胺盐型阳离子表面活性剂表面活性剂的分类（3）醚酯类为多元醇脂肪酸酯的氧乙

4、烯醚化学结构通式为（4）醇酰胺类化学结构通式为表面活性剂的分类5.特殊类型表面活性剂（1）元素表面活性剂主要为含氟表面活性剂、含硅表面活性剂、含硫表面活性剂和含硼表面活性剂（2）聚合物表面活性剂聚合物表面活性剂的特点是分子中含有重复的亲水基和亲油基结构单元（3）生物表面活性剂生物表面活性剂可分为糖脂系、酰基肽系、脂肪酸系、磷脂系、高分子系表面活性剂的分类（4）冠醚表面活性剂冠醚表面活性剂的化学结构特点是亲油基上连接有环状聚醚（5）反应性表面活性剂反应性表面活性剂的化学结构特点是一端为反应性基团，如乙烯基或烯丙基；另一端为亲水基。脂肪胺脂肪胺脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯脂肪醇脂肪醇2.2 表面活性剂的亲

5、油基原料脂肪酸脂肪酸烷基苯酚烷基苯酚环氧乙烷环氧乙烷直链烷基苯直链烷基苯2.2 表面活性剂的亲油基原料环氧丙烷环氧丙烷脂肪醇 脂肪醇是合成醇系表面活性剂的主要原料。按原料来源不同又可分为合成醇和天然醇；天然醇也叫还原醇，由油脂或脂肪酸还原所得，现在从天然资源生产脂肪醇最好的方法是酯交换法。酯交换指的是将一种容易制得的醇与酯或与酸相反应制得所需的酯。最常用的酯交换是酯醇交换法，其次是酯酸交换法。1、用搅拌器混合的间歇操作法（三）乙氧基化的影响因素脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂3 磺化和硫酸化与阴离子表面活性剂的生产技术其通式可表示为ROSO3M。脂肪胺盐型阳离子表面活性剂季铵盐阳离子表面活性剂

6、脂肪醇硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，由于其优良的洗涤、发泡、钙皂分散、润湿和生物降解等性能，在香波、合成香皂、浴液、牙膏、剃须膏等化妆品配方中是重要的组分；也是轻垢洗涤剂、重垢洗涤剂、餐具洗涤剂、硬表面清洁剂等洗涤剂配方的重要组分。此类产品生产的主要操作过程为芳核上的磺化及芳烃磺酸和甲醛的缩合,现以商品分散剂NNO为例,其生产操作条件如下:伯醇硫酸化机理包含一步瞬间完成和强烈放热的初级反应和一步速度稍慢的次级反应；（2）磺化反应影响因素4、反应生成的产品质量高，杂质少；（二）胺盐型阳离子表面活性剂3、连续管式乙氧基化生产以天然脂肪酸为原料生产高碳脂肪胺，反应条件为伯胺收率达85%，反应是如下

7、（2）磺酸盐类化学结构通式为脂肪醇硫酸盐（AS）脂肪醇硫酸盐（AS）是硫酸的半酯盐,其通式是ROSO3M。阴离子表面活性剂生产技术脂肪胺 以天然脂肪酸为原料生产高碳脂肪胺，反应条件为伯胺收率达85%，反应是如下脂肪酸甲酯 脂肪酸甲酯可由脂肪酸与甲醇直接酯化或天然油脂与甲醇交换而得，这两种反应都是平衡反应。采用过量甲醇有利于甲酯产物的生成。然而，脂肪酸的直接酯化只有在无法获得相应的脂肪酸甘油三酯的情况下才使用。脂肪酸甲酯主要用于生产脂肪醇、酯同系物、烷醇酰胺、磺基脂肪酸甲酯、糖酯及其他衍生物。脂肪酸 脂肪酸也是合成表面活性剂的主要原料，其中以12C18的脂肪酸最为重要。合成脂肪酸的特征是含有奇碳

8、脂肪酸和支链脂肪酸，但无不饱和脂肪酸。油脂水解反应式直链烷基苯 直链烷基苯是合成阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸钠的重要原料，其合成根据烷基化剂的不同有两种工艺路线；一二烷基苯酚 烷基苯酚可以由丙烯、丁烯的齐聚物与酚反应来制取，其中最主要的是壬基苯酚。目前，国内外生产壬基酚使用的催化剂主要有分子筛、活性白土、三氟化硼、阳离子交换树脂催化剂。环氧乙烷 环氧乙烷是生产聚醚型表面活性剂的主要原料。目前，工业上主要采用在银催化剂上的直接氧化法，其反应式如下环氧丙烷工业上采用空气液相氧化法，将异丁烷氧化得到叔丁基过氧化氢和叔丁醇，然后用过氧化氢作环氧化剂，将丙烯环氧化转变成环氧丙烷，反应式如下:硫酸化硫酸

9、化主要品种及生产工艺主要品种及生产工艺磺化反应磺化反应2.3 磺化和硫酸化与阴离子表面活性剂的生产技术阴离子表面活性剂生产技术阴离子表面活性剂生产技术如果不含羟基的脂肪酸酯类（如油酸丁酯）与硫酸的反应，也属烯烃的硫酸化反应，也能制取性能优异的阴离子表面活性剂。(二)烷基酚聚氧乙烯醚的生产生产净洗剂209的主要原料为油酸、三氯化磷、甲胺、环氧乙烷及亚硫酸氢钠，其化学反应式如下脂肪酸甲酯主要用于生产脂肪醇、酯同系物、烷醇酰胺、磺基脂肪酸甲酯、糖酯及其他衍生物。生产净洗剂209的主要原料为油酸、三氯化磷、甲胺、环氧乙烷及亚硫酸氢钠，其化学反应式如下季铵盐阳离子表面活性剂咪唑啉季铵盐在阳离子表面活性剂

10、中仅次于长碳链季铵盐占第二位，它的功能与长碳链季铵盐相似；（一）脂肪醇聚氧乙烯醚的生产阴离子表面活性剂生产技术（一）含硅非离子表面活性剂的合成生产蔗糖酯的原料是蔗糖和脂肪酸酯。脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂（一）乙氧基化的反应机理阴离子表面活性剂生产技术目前，工业上烷基多糖苷的生产主要是以脂肪醇和葡萄糖为原料，利用直接法制得。用得比较多的是二甲基烷胺或双长链烷基仲胺与卤甲烷或硫酸二甲酯进行季铵化反应；（2）磺酸盐类化学结构通式为1）浴式外循环连续中和其装置是由循环泵、均化泵（中和泵）和冷却器组成的。4）反应温度和时间的影响生产工艺过程如图28所示2、循环混合的间歇操作2.3 磺化和硫酸化与阴

11、离子表面活性剂的生产技术 阴离子表面活性剂中亲水基的引入方法有直接连接和间接连接两种。所谓直接连接就是用亲油基物料与无机试剂直接反应，例如，烷基苯、烯烃、脂肪酸的三氧化硫磺化、烷烃的磺化、氯化或磺氧化，油脂的皂化，烯烃和硫酸、亚硫酸、亚硫酸二酯的加成、脂肪酸、硫酸和磷酸的酯化等。所谓间接连接就是利用两个官能团以上的多功能，高反应性化合物使亲油基与亲水基相连接。磺化反应向有机化合物分子中的碳原子上引入磺基（SO3H）的反应称作“磺化”，生成的产物是磺酸（RSO3H，R表示烃基），磺酸盐（RSO3M，M表示NH4或金属离子）或磺酰氯（RSO2CL）磺化产物中最重要的是阴离子表面活性剂，特别是洗涤剂

12、，例如十二烷基苯磺酸钠。磺化反应磺化产物:一磺化剂，工业生产中常用的磺化剂是硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸，有时也用到亚硫酸盐等二芳环上的取代磺化（1）反应历程芳烃的磺化主要是用硫酸、发烟硫酸或三氧化硫来进行，用这些磺化剂进行的磺化反应是典型的亲电取代反应。磺化反应磺化反应（2）磺化反应影响因素 1）被磺化物结构的影响 2）磺化剂的影响表21不同磺化剂对反应的影响磺化反应3）磺化物的水解以硫酸为磺化剂的反应是一个可逆反应，即磺化产物在较稀的硫酸存在下，又可以发生水解反应 Ar+H2SO4ArSO3H+H2O磺化反应4）反应温度和时间的影响 反应温度的高低直接影响磺化反应的速度。5）

13、搅拌的影响 在磺化反应中，良好地搅拌可以加速有机物在酸相中的溶解，提高传热，传质效率，防止局部过热，提高反应速率，有利于反应的顺利进行。磺化反应（3）磺化生产工艺1）用过量硫酸磺化以硫酸为反应介质，反应在液相进行，在生产上常称“液相磺化。2）三氧化硫磺化法以三氧化硫为磺化剂，有以下几个特点1、不生成水，无大量废酸；2、磺化能力强，反应快；3、用量省，接近理论量，成本低。有资料表明，在烷基苯的磺化过程中，用三氧化硫为磺化剂比用硫酸为磺化剂，成本几乎可以降低一半；4、反应生成的产品质量高，杂质少；5、由于反应速度快、磺化能在几秒内迅速完成，所以反应设备的生产效率高。磺化反应 工业上采用的三氧化硫磺

14、化法主要有三种，即液态三氧化硫磺化法、三氧化硫溶剂磺化法和三氧化硫空气混合物磺化法用三氧化硫空气混合物磺化法生产十二烷基苯磺酸，其反应历程包括磺化和老化两步反应。磺化反应 磺化反应的特点是强烈放热，反应速度极快，可在几秒钟内完成，有可能发生多磺化，生成砜、氧化、树脂化等副反应。硫酸化 在有机分子中的氧原子上引入SO3H或在碳原子上引入OSO3H的反应叫“硫酸化”烯烃的硫酸化长链烯烃（C12C18）的硫酸化可以制取性能良好的硫酸酯型表面活性剂。硫酸化 一些不饱和的脂肪酸酯如果含有醇羟基（如蓖麻油），在与硫酸反应时，主要是醇羟基的硫酸化反应。如果不含羟基的脂肪酸酯类（如油酸丁酯）与硫酸的反应，也属

15、烯烃的硫酸化反应，也能制取性能优异的阴离子表面活性剂。硫酸化硫酸化2.脂肪醇的硫酸化高碳醇硫酸化的反应剂可以是硫酸、氯磺酸、氨基磺酸或三氧化硫。现在工业上都采用三氧化硫空气混合物作反应剂，其反应历程包括两个步骤硫酸化3.聚氧乙烯醚的硫酸化 所用聚氧乙烯醚是由高碳醇或高碳烷基酚与环氧乙烷的O烷化制得的，它们都含有伯醇基，它们的硫酸化的化学反应和工艺过程与高碳脂肪醇的硫酸化基本相似。反应如下R代表高碳烷基或高碳烷基芳基；一般为13。硫酸化主要品种及生产工艺（一）脂肪醇聚烷氧基醚羧酸盐 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的制备是在粉状NaOH的存在下,将等摩尔的氯乙酸加至脂肪醇聚氧乙烯醚内,在5055下搅拌进行

16、反应:主要品种及生产工艺（二）酰基氨基酸盐 酰基氨基酸盐主要是酰基肌氨酸盐与酰基多肽制取N酰基肌氨酸钠反应方程式主要品种及生产工艺（三）磺酸盐1、烷基苯磺酸盐2、a烯烃磺酸盐（AOS）的生产AOS工业生产有a高碳烯烃磺化和水解两个主要反应过程，反应式如下主要品种及生产工艺用得比较多的是二甲基烷胺或双长链烷基仲胺与卤甲烷或硫酸二甲酯进行季铵化反应；反应温度的高低直接影响磺化反应的速度。脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂按原料来源不同又可分为合成醇和天然醇；6）磺酸中有机杂质的影响（2）中和生产工艺及设备（四）乙氧基化工艺过程3）三氧化硫磺化的工艺流程与设备(二)烷基酚聚氧乙烯醚的生产阴离子表面活性

17、剂生产技术氟碳表面活性剂的合成包括含氟疏水链的合成及亲水基团的引入；目前，工业上烷基多糖苷的生产主要是以脂肪醇和葡萄糖为原料，利用直接法制得。脂肪醇硫酸盐（AS）脂肪醇硫酸盐（AS）是硫酸的半酯盐,其通式是ROSO3M。两性表面活性剂具有良好的去污、起泡和乳化能力，耐硬水性好，对酸碱和各种金属离子都比较稳定，毒性和皮肤刺激性低，生物降解性好，并具有抗静电和杀菌等特殊性能。脂肪醇硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，由于其优良的洗涤、发泡、钙皂分散、润湿和生物降解等性能，在香波、合成香皂、浴液、牙膏、剃须膏等化妆品配方中是重要的组分；烷基酚聚氧乙烯醚的结构式为脂肪胺盐型阳离子表面活性剂目前，国内外生产

18、壬基酚使用的催化剂主要有分子筛、活性白土、三氟化硼、阳离子交换树脂催化剂。反应温度的高低直接影响磺化反应的速度。2 表面活性剂的亲油基原料主要品种及生产工艺3、脂肪酰胺磺酸盐 脂肪酰胺磺酸盐分子式可表示为RCONHSO3Na。生产净洗剂209的主要原料为油酸、三氯化磷、甲胺、环氧乙烷及亚硫酸氢钠，其化学反应式如下主要品种及生产工艺主要品种及生产工艺其生产操流程图如下:主要品种及生产工艺4、烷基萘磺酸盐丁醇与萘和硫酸可以同时发生烷基化和磺化反应5、萘系磺酸甲醛缩合物该类产品的结构通式如下主要品种及生产工艺 此类产品生产的主要操作过程为芳核上的磺化及芳烃磺酸和甲醛的缩合,现以商品分散剂NNO为例,

19、其生产操作条件如下:（1）磺化（2）缩合主要品种及生产工艺（四）硫酸酯盐 硫酸酯盐类是由醇或烯烃与硫酸、发烟硫酸、三氧化硫或氯磺酸作用，再经中和得到的一类阴离子表面活性剂。其通式可表示为ROSO3M。1.脂肪醇硫酸盐（AS）脂肪醇硫酸盐（AS）是硫酸的半酯盐,其通式是ROSO3M。脂肪醇硫酸盐有良好的去污、乳化、分散、润湿、泡沫性能，在硬水中稳定，是生产合成洗涤剂、洗发香波、地毯香波，化妆品的主要表面活性剂，也可以作纺织工业用助剂和聚合反应的乳化剂。主要品种及生产工艺2.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）结构通式为 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐大量用于制备液体洗涤剂、洗发香波、餐具洗涤剂，也可用于乳胶

20、发泡剂、纺织工业助剂与聚合反应的乳化剂。阴离子表面活性剂生产技术（一）直链烷基苯磺酸钠直链烷基苯的磺化（1）用发烟硫酸生产直链烷基苯生产操作过程图如下阴离子表面活性剂生产技术阴离子表面活性剂生产技术（2）用三氧化硫磺化生产直链烷基苯磺酸 与发烟硫酸磺化比较，三氧化硫磺化具有反应不生成水、无废酸产生、反应速度快、装置适应性强、产品质量高等优点，故应用日益增多。三氧化硫连续磺化生产过程主要包括空气干燥、三氧化硫制取和三氧化硫磺化的工艺流程与设备3个大部分。阴离子表面活性剂生产技术1）空气干燥2）三氧化硫制取过程3）三氧化硫磺化的工艺流程与设备 用于三氧化硫磺化的设备及工艺流程有多釜串联及膜式反应器

21、两种。多釜串联的连续化工工艺流程如下图阴离子表面活性剂生产技术阴离子表面活性剂生产技术膜式反应器工艺流程如下图脂肪醇硫酸盐（AS）脂肪醇硫酸盐（AS）是硫酸的半酯盐,其通式是ROSO3M。目前，工业上烷基多糖苷的生产主要是以脂肪醇和葡萄糖为原料，利用直接法制得。脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂（四）乙氧基化工艺过程因此，深入研究和讨论含活泼氢的化合物与环氧乙烷间的乙氧基化反应（也称加成聚合反应）具有极为重要的意义。脂肪胺可以与亚硝酸作用，但是伯胺、仲胺、叔胺的作用结果各不相同。（3）醚酯类为多元醇脂肪酸酯的氧乙烯醚化学结构通式为阴离子表面活性剂生产技术聚氧乙烯类非离子表面活性剂（2）磺酸盐类化

22、学结构通式为脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂与发烟硫酸磺化比较，三氧化硫磺化具有反应不生成水、无废酸产生、反应速度快、装置适应性强、产品质量高等优点，故应用日益增多。（一）高级脂肪胺的性质脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的制备是在粉状NaOH的存在下,将等摩尔的氯乙酸加至脂肪醇聚氧乙烯醚内,在5055下搅拌进行反应:阴离子表面活性剂生产技术脂肪醇硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，由于其优良的洗涤、发泡、钙皂分散、润湿和生物降解等性能，在香波、合成香皂、浴液、牙膏、剃须膏等化妆品配方中是重要的组分；酰基氨基酸盐主要是酰基肌氨酸盐与酰基多肽制取N酰基肌氨酸钠反应方程式(二)烷基酚聚氧乙烯醚的生产合成蔗糖酯主要

23、为酯交换反应，生产方法则很多，有溶剂法、微乳化法及无溶剂法等。直链烷基苯磺酸中和的操作方式有间歇中和、半连续中和及连续中和三种；脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂阴离子表面活性剂生产技术2.直链烷基苯磺酸的中和直链烷基苯磺酸中和部分包含如下两个反应阴离子表面活性剂生产技术（1）影响中和工序及单体质量的因素1）中和温度2）pH值的影响3）工艺水的加入量4）搅拌的作用5）无机盐的影响6）磺酸中有机杂质的影响阴离子表面活性剂生产技术（2）中和生产工艺及设备 直链烷基苯磺酸中和的操作方式有间歇中和、半连续中和及连续中和三种；根据循环方式又可分为外循环和内循环两种1）浴式外循环连续中和其装置是由循环泵、均

24、化泵（中和泵）和冷却器组成的。2）主浴式内循环连续中和也称塔式中和，或称闪激式中和；其生产工艺流程见图27。阴离子表面活性剂生产技术阴离子表面活性剂生产技术（二）硫酸酯盐 脂肪醇硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，由于其优良的洗涤、发泡、钙皂分散、润湿和生物降解等性能，在香波、合成香皂、浴液、牙膏、剃须膏等化妆品配方中是重要的组分；也是轻垢洗涤剂、重垢洗涤剂、餐具洗涤剂、硬表面清洁剂等洗涤剂配方的重要组分。阴离子表面活性剂生产技术1.影响因素 用三氧化硫作硫酸化试剂，可对伯醇和脂肪醇聚氧乙烯醚进行硫酸化制取硫酸酯盐类阴离子表面活性剂。伯醇硫酸化机理包含一步瞬间完成和强烈放热的初级反应和一步速度稍慢

25、的次级反应；阴离子表面活性剂生产技术SO3与脂肪醇的摩尔比和转化率及色泽间的关系见表22。阴离子表面活性剂生产技术 在工业Ballestra多管膜式反应中得到的收率数据见表23阴离子表面活性剂生产技术2.烷基硫酸酯盐生产流程 十二烷基硫酸酯盐是一种阴离子表面活性剂。现今的工业生产，广泛使用三氧化硫与十二醇进行硫酸化。生产工艺过程如图28所示阴离子表面活性剂生产技术聚氧乙烯类非离子表面活性剂聚氧乙烯类非离子表面活性剂脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂乙氧基化反应乙氧基化反应2.4 乙氧基化与非离子表面活性剂的生产技术蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯烷基糖苷（烷基糖苷（APG

26、APG）脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂两性表面活性剂具有良好的去污、起泡和乳化能力，耐硬水性好，对酸碱和各种金属离子都比较稳定，毒性和皮肤刺激性低，生物降解性好，并具有抗静电和杀菌等特殊性能。（3）咪唑啉类化学结构通式为脂肪胺为弱碱，其碱性可用离解常数Kb来表示脂肪酰胺磺酸盐分子式可表示为RCONHSO3Na。阳离子型表面活性剂的最大特征是其表面吸附力在表面活性剂中最强，具有杀菌消毒性，对织物、染料、金属有强吸附作用。脂肪醇硫酸盐（AS）脂肪醇硫酸盐（AS）是硫酸的半酯盐,其通式是ROSO3M。(二)烷基酚聚氧乙烯醚的生产一磺化剂，工业生产中常用的磺化剂是硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨

27、基磺酸，有时也用到亚硫酸盐等一磺化剂，工业生产中常用的磺化剂是硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸，有时也用到亚硫酸盐等乙氧基化可在碱性或酸性催化剂存在下进行，工业上常用的是碱性催化剂，反应分两步，首先是环氧乙烷与具有酸性羟基的脂肪醇、烷基酚、脂肪酸形成单氧乙烯加成物，然后进一步与环氧乙烷反应生成聚氧乙烯加成物。各种不同的聚氧乙烯类非离子表面活性剂的乙氧基化工艺过程大致相同，目前采用的工艺过程有用搅拌器混合的间歇操作法、循环混合的间歇操作法和Press乙氧基化操作法。3 磺化和硫酸化与阴离子表面活性剂的生产技术该类产品的结构通式如下所用聚氧乙烯醚是由高碳醇或高碳烷基酚与环氧乙烷的O烷化制

28、得的，它们都含有伯醇基，它们的硫酸化的化学反应和工艺过程与高碳脂肪醇的硫酸化基本相似。阴离子表面活性剂生产技术阴离子表面活性剂生产技术季铵盐是阳离子型表面活性剂中最重要的一类，有强碱性，它使表面活性剂有强亲水性，能溶于水与碱液。脂肪醇是合成醇系表面活性剂的主要原料。乙氧基化反应一、乙氧基化反应 非离子表面活性剂中最主要的类别为聚氧乙烯型。因此，深入研究和讨论含活泼氢的化合物与环氧乙烷间的乙氧基化反应（也称加成聚合反应）具有极为重要的意义。（一）乙氧基化的反应机理乙氧基化反应 乙氧基化可在碱性或酸性催化剂存在下进行，工业上常用的是碱性催化剂，反应分两步，首先是环氧乙烷与具有酸性羟基的脂肪醇、烷基

29、酚、脂肪酸形成单氧乙烯加成物，然后进一步与环氧乙烷反应生成聚氧乙烯加成物。，其反应式如下乙氧基化反应乙氧基化反应（二）环氧乙烷加成物的聚合度分布酚类、羧酸与环氧乙烷加成物的分布在碱催化条件下，反应按如下平衡其平衡常数乙氧基化反应2.醇类与环氧乙烷加成物的分布 在碱催化条件下,也有如下的平衡:在反应产物中留有较多的原料，其相对分子质量分布较宽。采用碱性较弱的碱或碱土氢氧化物作催化剂，可以得到分布窄得多的产物。目前，用得较多的碱土金属有钡、钙、锶、镁等。乙氧基化反应（三）乙氧基化的影响因素1.反应物结构的影响2.催化剂的影响3.温度4.压力乙氧基化反应（四）乙氧基化工艺过程 各种不同的聚氧乙烯类非

30、离子表面活性剂的乙氧基化工艺过程大致相同，目前采用的工艺过程有用搅拌器混合的间歇操作法、循环混合的间歇操作法和Press乙氧基化操作法。1、用搅拌器混合的间歇操作法2、循环混合的间歇操作用反应物料的循环来取代搅拌器，其工艺流程如图29所示3.Press乙氧基化操作法乙氧基化反应聚氧乙烯类非离子表面活性剂聚氧乙烯类非离子表面活性剂（一）脂肪醇聚氧乙烯醚的生产 脂肪醇聚氧乙烯醚具有低泡，能用于低温洗涤及有较好的生物降解性。脂肪醇聚氧乙烯醚的通式为聚氧乙烯类非离子表面活性剂 脂肪醇聚氧乙烯醚粗略地可以认为是由如下两个反应阶段完成的聚氧乙烯类非离子表面活性剂1、间歇搅拌釜式生产2、间歇循环式生产 采用

31、间歇循环式乙氧基化装置生产脂肪醇聚氧乙烯醚或酚醚产品的带控制点生产工艺流程图见图210。聚氧乙烯类非离子表面活性剂聚氧乙烯类非离子表面活性剂3、连续管式乙氧基化生产 连续管式乙氧基化生产脂肪醇聚氧乙烯醚带控制点工艺流程见图211。脂肪醇聚氧乙烯醚有良好的乳化、润湿、分散、增溶、去污性能，大量用于合成洗涤剂制备，是配制洗衣粉、液体洗涤剂的重要原料，也广泛用于纺织品加工、化妆品配制、金属清洗、乳液聚合等方面。聚氧乙烯类非离子表面活性剂聚氧乙烯类非离子表面活性剂(二)烷基酚聚氧乙烯醚的生产 烷基酚聚氧乙烯醚的结构式为 烷基酚聚氧乙烯醚的合成可以分为两个阶段,第一阶段为烷基酚与等摩尔环氧乙烷的加成,直

32、至烷基酚全部转化成单一的加成物后,才开始第二阶段即环氧乙烷的聚合反应。聚氧乙烯类非离子表面活性剂其反应过程如下聚氧乙烯类非离子表面活性剂（三）脂肪酸聚氧乙烯酯的生产 由于脂肪酸来源广而丰富，成本较低，并且脂肪酸聚氧乙烯酯具有低泡和生物降解性好的特点，而得到广泛的使用。脂肪酸聚氧乙烯酯的结构式为脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂 脂肪酸多元醇酯简称羟酸酯,是多元酸的部分脂肪酸酯;脂肪酸多元醇酯具有良好乳化性、分散性、润滑性和增溶性，因而广泛用于食品、医药、化妆品、纺织印染、金属加工等工业。脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂（一）脂肪酸甘油酯1、酯交换法生产 脂肪酸甘油酯工业上常用油脂和甘油的酯交换反

33、应来制取，其化学反应式如下脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂2.直接酯化法生产 脂肪酸甘油酯也可用脂肪酸和甘油直接酯化来生产,其化学反应式如下:脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂3.间歇式酯化装置（212）脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂（二）失水山梨醇脂肪酸酯及其衍生物1.失水山梨醇脂肪酸酯 失水山梨醇脂肪酸酯是羟酸酯表面活性剂中的重要类；山梨醇在少量硫酸，生成何种产物，取决于加热持续的时间。反应式如下脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂2.失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚 失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚是乳化剂、增溶剂、抗静电剂、润滑剂，应用于纺织工业、食品加工和化妆品制

34、备，与脂肪酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯混合使用，可以改善HLB值，使其具有良好的乳化性能。蔗糖脂肪酸酯 糖脂肪酸酯是糖基脂肪酸酯（简称糖酯）的一种。生产蔗糖酯的原料是蔗糖和脂肪酸酯。合成蔗糖酯主要为酯交换反应，生产方法则很多，有溶剂法、微乳化法及无溶剂法等。酯交换反应可以是蔗糖与脂肪酸甘油酯的酯交换，也可以是与脂肪酸低碳醇酯的酯交换。酯交换反应通常以下式来表示蔗糖脂肪酸酯1.溶剂法2.微乳化法（丙二醇乳化法、水乳化法）3.无溶剂法烷基糖苷（APG）烷基糖苷（APG）是糖类化合物和高级醇的缩合反应产物,其较典型的结构式为:烷基糖苷（APG）1.转糖苷化法生产原理2.直接法生产原理（利用长链脂肪醇

35、在酸性催化剂存在下直接与葡萄糖反应，生成烷基糖苷和水，利用真空和氮气尽快地除去反应生成的水。）烷基糖苷（APG）3.生产工艺 目前，工业上烷基多糖苷的生产主要是以脂肪醇和葡萄糖为原料，利用直接法制得。图213为Henkel公司采用直接法生产烷基多糖苷的生产工艺示意图:2.5 阳离子型表面活性剂的生产 阳离子型表面活性剂的最大特征是其表面吸附力在表面活性剂中最强，具有杀菌消毒性，对织物、染料、金属有强吸附作用。它可以用作织物的柔软剂、抗静电剂、染料固定剂、金属防锈剂、矿石浮选剂和沥青乳化剂。季铵盐阳离子表面活性剂季铵盐阳离子表面活性剂氧化叔胺氧化叔胺脂肪胺盐型阳离子表面活性剂脂肪胺盐型阳离子表面

36、活性剂2.5 阳离子型表面活性剂的生产脂肪胺盐型阳离子表面活性剂（一）高级脂肪胺的性质 脂肪胺与氨相似，在水溶液中呈碱性，与酸作用形成盐，这是因为氮原子上具有未共用电子时，能形成胺正离子的结果。脂肪胺盐型阳离子表面活性剂脂肪胺为弱碱，其碱性可用离解常数Kb来表示脂肪胺盐型阳离子表面活性剂 脂肪胺可以与亚硝酸作用，但是伯胺、仲胺、叔胺的作用结果各不相同。伯胺与亚硝酸反应生成醇，并有氮气散出，因而可以通过氮气的测定来确定伯氨基。脂肪胺盐型阳离子表面活性剂（二）胺盐型阳离子表面活性剂 高酸伯、仲、叔胺与酸中和便成为胺盐型阳离子表面活性剂。通常是将脂肪胺加热成液体后，在搅拌下加入计量的醋酸，即可得脂肪

37、胺醋酸盐。反应式如下季铵盐阳离子表面活性剂 季铵盐是阳离子型表面活性剂中最重要的一类，有强碱性，它使表面活性剂有强亲水性，能溶于水与碱液。它的结构式是季铵盐阳离子表面活性剂（一）长碳链季铵盐 这类表面活性剂的合成方法主要有两种1）由碳脂肪胺和低碳烷基化剂合成。用得比较多的是二甲基烷胺或双长链烷基仲胺与卤甲烷或硫酸二甲酯进行季铵化反应；2）高碳卤化物和低碳胺合成季铵盐，如溴代烷和三甲胺或苄基二甲胺反应得季铵盐。季铵盐阳离子表面活性剂1.生产原理季铵盐阳离子表面活性剂2.生产操作过程季铵盐阳离子表面活性剂（二）咪唑啉季铵盐 咪唑啉季铵盐在阳离子表面活性剂中仅次于长碳链季铵盐占第二位，它的功能与长碳

38、链季铵盐相似；与长碳链季铵盐不同，咪唑啉季铵盐中最常用的负离子是甲基硫酸盐负离子。氧化叔胺氧化叔胺其通式为 工业上氧化叔胺由烷基二甲基叔胺、烷基二羟乙基叔胺氧化制得，过氧化氢是常用的氧化剂，叔胺在与略过量的过氧化氢反应时，反应式如下氧化叔胺 氧化叔胺具有优良的发泡与泡沫稳定性，用于洗发香波、液体洗涤剂、手洗餐具洗涤剂。它的润湿、柔软、乳化、增稠、去污作用，除用于洗涤剂制备外，还用于工业洗净、纺织品加工、电镀加工。2.6 两性表面活性剂的合成概述 两性表面活性剂具有良好的去污、起泡和乳化能力，耐硬水性好，对酸碱和各种金属离子都比较稳定，毒性和皮肤刺激性低，生物降解性好，并具有抗静电和杀菌等特殊性

39、能。烷基甜菜碱烷基甜菜碱咪唑啉羟酸盐咪唑啉羟酸盐2.6 两性表面活性剂的合成咪唑啉羟酸盐 咪唑啉羟酸盐的典型代表是2烷基1（2羟乙基）2咪唑啉乙酸盐，它的制备方法是烷基甜菜碱烷基甜菜碱的结构式是烷基羟酸甜菜碱常用的制备方法含硅表面活性剂含硅表面活性剂氟碳表面活性剂氟碳表面活性剂2.7 特殊类型表面活性剂氟碳表面活性剂 氟碳表面活性剂是由亲水基团和疏水基团两部分所组成，但以氟碳链代替通常的疏水基团碳氢链。由于氟碳链具有极强的疏水性及比较低的分子内聚力，因而其表面活性剂水溶液在很低浓度下呈现高的表面活性。氟碳表面活性剂 氟碳表面活性剂的合成包括含氟疏水链的合成及亲水基团的引入；工业上制取氟碳链主要有电解氟化法、调聚法和全氟烃齐聚法，此处简要介绍一下电解氟化法含硅表面活性剂 以硅烷基链或硅氧烷基链的亲油基，聚氧乙烯链、羧基、磺酸基或其他极性基团为亲水基所构成的表面活性剂为含硅的表面活性剂。它是除含氟碳表面活性剂外的优良表面活性剂类型。含硅表面活性剂（一）含硅非离子表面活性剂的合成1.羟代甲基衍生物与环氧乙烷的反应