脂肪酸甲酯磺酸盐生产技术进展
张广煜 郭业升 刘守涛
性 能 及 应 用
1.基于天然原料,可再生资源,生物降解性好,属环保型绿色产品;
2.性能温和,对皮肤的刺激性低于直链烷基苯磺酸盐(LAS),与脂肪醇硫酸盐(AS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸
盐(AES)相当;
3.低毒性与AS、AES相当,无口服毒性,对水生物无毒;
4.洗涤性好,在冷水和硬水中都能保持良好的洗涤性能,即使在软水中C16~C18的MES去污力也高于LAS和
AS,在硬水中差距更加明显,这正是LAS的主要弱点;
5.配伍性好,可与多种常用表面活性剂、酶制剂等配伍,并有增效特性,对碱性脂肪酶和蛋白酶的活性影响较
小;
6.泡沫性好,C12~C14的MES适用于液洗剂,洗发膏等;
7.钙皂分散性好,与肥皂配伍可以弥补肥皂不耐硬水、易形成皂垢的缺点,从而提高去污能力;
8.无磷特性优于LAS,在没有碱、缺少三聚磷酸钠(STTP)的情况下,LAS去污能力大打折扣,MES却减效很
少,所以特别适合于生产无磷/低磷环保型洗涤剂;
9.C14~C16的MES在较低的浓度下表现出较高浓度的LAS同等的污力,这一点有利于降低成本和减少洗涤污
水对环境的影响。
基于上述优良性能,MES可用作复合皂、牙膏、洗衣粉、香波、丝毛清洗、印染、皮革脱脂、矿物浮选,并用
作农产品润湿剂和分散剂。
生 产 工 艺
脂肪酸甲酯与SO3进行磺化反应生成脂肪酸甲酯磺酸,中和后生成MES,SO3气浓度为6%~7%(体积比)。
1.氯化物漂白工艺
以普通甲酯为原料生成的甲酯磺酸经过老化首先与< 5% 的甲醇反应, 以促使中间体完全反应。然后用NaOH 部
分中和,加入H2O2 漂白完成后, 将体系pH调高, 加入氯系漂白剂完成漂白。后一步漂白在贮存过程中完成, 一
般需要24~48h。
2.过氧化氢漂白工艺
采用超纯甲酯生成的甲酯磺酸漂白前的色泽比普通甲酯浅得多, 但色泽仍在1000klett 以上,因此仍需漂白。
随着H2O2、漂白活化剂及碱的加入, 漂白在中和器中进行, 此漂白反应约需24~48h。
生产中存在的问题
1.磺化反应控制
磺化率低、未磺化油多,MES去污力降低。老化对提高磺化率的作用远比烷基苯的磺化重要,老化可提高7%
以上的磺化率。另外,提高磺化温度及SO3/甲酯摩尔比也可提高磺化率。但过强的反应条件也会影响磺化产物的
色泽,因此磺化反应条件的控制是MES生产中的关键问题之一。
2.二钠盐含量与漂白温度
在磺化反应中未转化的磺酸酐在中和时会产生二钠盐。在漂白、中和过程中酯钠盐水解生成二钠盐,甲酯的碘
价、酸价过高也会促使二钠盐的生成。漂白温度低的产品色泽好,漂白温度低于60℃,漂白时间需要24~72h。如
果在80~90℃下漂白,虽然时间缩短,但二钠盐含量大幅度提高,在低温50℃左右漂白,二钠盐仅提高3%~8%。
因此低温漂白有利于降低二钠盐的含量。
技 术 进 展
由于MES在生产过程中易产生较高含量的副产物α-磺基脂肪酸二钠盐,且颜色深,影响了MES在民用和工业
洗涤剂中的应用,使得MES的生产和应用难以工业化。
近几年,国外研究者针对MES易生成二钠盐和色泽深的问题做了大量研究,已解决了上述问题。美国Stepan、
Huish、日本狮子油脂公司等几家公司均实现了商业化生产MES。2002年5月美国洗涤剂公司(Huish Detergent inc.)
投资约1亿美元,采用德国鲁奇公司的技术制造甲酯(ME)、美国开米松公司的甲酯磺化技术,在德克萨斯州休斯
顿市建成8.2万t/a MES生产装置。其以MES为原料生产的各种洗涤剂和护肤品,已通过全球最大的连锁店Wal-Mart
和Costco联合上市。此外,Stepan公司生产的MES已成功应用于液体洗涤剂中,日本狮子油脂公司生产的MES也
已应用于浓缩洗衣粉中。
经济效益分析
目前烷基苯在美国的成本是1400美元/t,在欧洲是1000美元/t。相应地,作为原料之一的精炼棕榈硬脂正处
于其历史最高价位485美元/t,将棕榈硬脂加工成适于生产MES的氢化脂肪酸甲酯的费用约为200美元/t。扣除副
产甘油的收益163美元/t后,原料甲酯的成本是521美元/t,尽管生产MES的费用高于LAS,但因脂肪酸甲酯价格
低廉,MES生产成本比LAS低220美元/t。
我国MES产业化任重道远
90年代末,常州合力集团有限公司采用液体SO3为磺化剂,运用降膜式磺化装置,经磺化、漂白和中和,制
得浆状MES产品,经喷雾干燥制得粉状MES产品,成为国内第一个开发出MES商品的生产厂家。国内一些企业或因
试产不成功而转产其他产品,或因工艺问题致使产品的色泽与二钠盐含量偏高,导致目前虽已投入大量资金却仅有
少量产品。但仍有相关企业和研究单位在进行MES工业化生产应用研究,如成都蓝风集团2001年建成1万t/a MES
生产装置;山东金轮工贸公司2003年6月在济南建成0.5万t/a生产装置;金路德清洁有限公司2004年1月在江
苏金坛建成0.3万t/a生产装置;中轻物产浙江化工有限公司目前也在积极投入进行MES的中试。
我国虽已建成一批MES工业化生产装置,但其技术不过关,产业质量不稳定。建议企业和科研机构加强合作,
争取在技术上取得突破,使我国MES的生产和应用迈上一个新的台阶。
