以煤制油烷烯烴制備的烷基苯磺酸鈉性能研究

王澤云 邵文竹 任九慶

（南風(fēng)化工集團(tuán)股份有限公司，山西運(yùn)城，044000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源需求的缺口也逐步加大，能源總量成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一大因素。我國(guó)的能源資源總量中，煤炭?jī)?chǔ)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油和天然氣的儲(chǔ)量。將煤以費(fèi)托合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)液體油品轉(zhuǎn)化，是緩解人民日益增長(zhǎng)的石油能源需求和供應(yīng)總量矛盾的有效手段。同時(shí)，利用費(fèi)托合成工藝，可以有效擴(kuò)大石油化工企業(yè)的衍生產(chǎn)品，減少對(duì)日益短缺的石油資源的依賴[1-2]?；诿褐朴椭邢N制備的直鏈烷基苯磺酸鈉（簡(jiǎn)稱煤制烷基苯磺酸鈉）是一種使用新原料生產(chǎn)的大宗陰離子表面活性劑，與傳統(tǒng)用石油烷烴制備的直鏈烷基苯磺酸鈉（簡(jiǎn)稱石油制烷基苯磺酸鈉）相比，不僅大幅降低了產(chǎn)品成本，而且增加了上游原料的選擇性。本文從兩種烷基苯磺酸鹽的理化指標(biāo)和在洗滌產(chǎn)品中的應(yīng)用等方面對(duì)其性能進(jìn)行研究，以期為新材料的工業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

石油制烷基苯磺酸（96%）、煤制烷基苯磺酸（96%）、AES（70%），運(yùn)城鹽化集團(tuán)有限公司；AEO-9，撫順洗化廠；4A沸石，中國(guó)鋁業(yè)有限公司山東分公司；碳酸鈉（98.9%），陜西興平化工廠；SP-Ⅱ（40%），北京誠(chéng)志永昌股份有限公司；氧化銨，中山科美油脂化學(xué)有限公司；檸檬酸鈉（99%），武漢吉業(yè)升化工有限公司。

RHLQⅢ型立式去污機(jī)、羅氏泡沫儀，中國(guó)日用化學(xué)研究院有限公司；NDJ-79黏度計(jì)，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；ColorQuest XE色度儀，美國(guó)亨特立顏色管理公司；WSD-3U白度儀，北京永康儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

⑴ 去污力 按照GB/T 13174規(guī)定方法測(cè)定。

⑵ 泡沫性能 依據(jù)GB/T 7462-1994《表面活性劑 發(fā)泡力的測(cè)定 改進(jìn)Ross-Miles法》進(jìn)行測(cè)定。

⑶ 潤(rùn)濕力 依據(jù)GB/T 11983-2008 《表面活性劑 潤(rùn)濕力的測(cè)定 浸沒(méi)法》進(jìn)行測(cè)定。

⑷ 乳化力 在100mL的具塞量筒中加入40mL的0.1moL/L的表面活性劑溶液和40mL的油，來(lái)回?fù)u動(dòng)40次，靜止并計(jì)時(shí)，直至具塞量筒中下部分分出水層至10.0mL刻度線為止，所需時(shí)間越長(zhǎng)乳化力越好，重復(fù)3次，取平均值。

⑸ 鈣皂分散力依據(jù)GB/T7463-2008《表面活性劑鈣皂分散力的測(cè)定 酸量滴定法(改進(jìn)Schoenfeldt法)》進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 煤制磺酸用烷基苯性能指標(biāo)

烷基苯的性能指標(biāo)在很大程度上決定了磺酸的性能指標(biāo)。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T5177-2008對(duì)煤制烷基苯磺酸所用原料— 烷基苯的主要指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1數(shù)據(jù)表明，煤制烷基苯的色澤、溴價(jià)、可磺化物、水分等指標(biāo)均達(dá)到了GB/T5177優(yōu)等品的要求，說(shuō)明烷基苯的飽和度高，色澤淺，磺化后活性物含量較高。各種指標(biāo)中只有平均分子量偏低，達(dá)到合格品指標(biāo)要求，說(shuō)明烷基苯的烷烴鏈分布偏低，對(duì)磺酸的性能可能有一定影響。另外，煤制烷基苯中直鏈烷基苯的含量達(dá)到97.3%，說(shuō)明產(chǎn)品的支鏈率很低。

表1 煤制烷基苯磺酸所用烷基苯理化指標(biāo)

2.2 兩種烷基苯磺酸的理化性能

國(guó)標(biāo)GB/T 8447-2008規(guī)定了直鏈烷基苯磺酸的主要理化指標(biāo)，表2為兩種烷基苯磺酸的檢測(cè)結(jié)果。

表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由煤制油制備的烷基苯磺酸的活性物含量、游離油含量和硫酸含量均與傳統(tǒng)石油制磺酸相當(dāng)，色澤也比較接近，且符合國(guó)標(biāo)合格品的性能指標(biāo)要求。所以，從磺酸的理化指標(biāo)看，煤制磺酸與傳統(tǒng)石油制磺酸沒(méi)有明顯差異。

2.3 兩種烷基苯磺酸鈉的應(yīng)用性能

直鏈烷基苯磺酸鈉的主要應(yīng)用領(lǐng)域是洗滌行業(yè)，作為洗滌劑用表面活性劑，其表面張力、潤(rùn)濕力、乳化力和去污力等指標(biāo)是影響產(chǎn)品應(yīng)用性能的關(guān)鍵因素。表3對(duì)比了兩種烷基苯磺酸鈉的主要應(yīng)用性能指標(biāo)。

由表3兩種烷基苯磺酸鈉的應(yīng)用性能數(shù)據(jù)可以看出，二者的鈣皂分散性能和去污力基本相當(dāng)；煤制磺酸鈉的潤(rùn)濕力優(yōu)于石油制磺酸鈉，而乳化力則較差，其原因是由于煤制磺酸鈉平均分子量偏低，疏水基碳鏈比石油制磺酸略短，所以分子遷移速率較高，潤(rùn)濕力較好，同時(shí)較短的碳鏈所形成的膠束聚集數(shù)較低，乳化性能較弱。泡沫性能方面，煤制磺酸鈉的碳鏈比石油制磺酸略短，更有利于發(fā)泡，因而起泡能力更高。

2.4 在洗衣粉中的應(yīng)用性能

直鏈烷基苯磺酸鈉不僅具有良好的去污力、乳化力等綜合洗滌性能，而且與其他類型表面活性劑相比具有突出的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。在國(guó)內(nèi)洗衣粉配方中，烷基苯磺酸鈉是最主要的表面活性劑，表4研究了兩種烷基苯磺酸鈉在洗衣粉中的主要性能。

在洗衣粉配方中，表面活性劑對(duì)生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能有很大影響，主要包括料漿黏度、去污力、泡沫性能和產(chǎn)品白度等指標(biāo)。從表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，以煤制磺酸為主要活性成分配制的洗衣粉料漿黏度明顯高于傳統(tǒng)石油制磺酸，所以在傳統(tǒng)高塔噴粉生產(chǎn)工藝中，為保持一定的料漿流動(dòng)性，料漿濃度應(yīng)低于石油制磺酸配制的料漿；兩種磺酸在洗衣粉配方中對(duì)于國(guó)標(biāo)炭黑污布和皮脂污布的去污力基本相當(dāng)，說(shuō)明二者在其他表面活性劑和助劑的協(xié)同作用下對(duì)各種污垢的去污力相當(dāng)；在起泡和泡沫穩(wěn)定性方面，煤制磺酸配制的洗衣粉泡沫略高于石油制磺酸；另外，兩種磺酸配制的洗衣粉經(jīng)過(guò)高溫干燥后粉體白度相近。

表2 兩種烷基苯磺酸的理化指標(biāo)

表3 兩種烷基苯磺酸鈉的應(yīng)用性能指標(biāo)

2.5 在洗衣液中的應(yīng)用性能

在洗衣液產(chǎn)品中，根據(jù)產(chǎn)品性能要求的不同，配方組成有很大差別。烷基苯磺酸鈉由于具有良好的去污性能和增黏性能，在洗衣液配方中通常也是主要的活性成分之一[3]。表5研究了兩種烷基苯磺酸鈉對(duì)洗衣液去污力、黏度和泡沫性能的影響。

表5實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)洗衣液配方體系中，煤制磺酸鈉替代石油制磺酸鈉后，洗衣液體系黏度有比較明顯的下降，其原因主要是由于煤制烷基苯磺酸鈉的分子量相對(duì)偏小，疏水基團(tuán)碳鏈較短，增黏性能略低。對(duì)于國(guó)標(biāo)3種污布的去污力，兩種烷基苯磺酸鈉在洗衣液配方中沒(méi)有明顯區(qū)別。泡沫性能方面，煤制磺酸鈉配方體系洗衣液的起泡力和泡沫穩(wěn)定性都明顯高于石油制磺酸鈉體系，其原因也是由于疏水基團(tuán)碳鏈分布的影響，但是較高的起泡力和穩(wěn)定性會(huì)影響洗衣液的漂洗性能。

2.6 在餐具洗滌劑中的應(yīng)用性能

在餐具洗滌劑配方中，烷基苯磺酸鈉是主要的表面活性劑之一，由于加量較大，烷基苯磺酸鈉的性能對(duì)餐具洗滌劑的去污力、泡沫和黏度等主要性能有很大影響[4]。

從表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在實(shí)驗(yàn)餐具洗滌劑配方體系中，煤制烷基苯磺酸鈉替代石油制烷基苯磺酸鈉后，對(duì)產(chǎn)品去油率沒(méi)有明顯影響，但對(duì)體系黏度有較大影響，下降趨勢(shì)明顯，同時(shí)產(chǎn)品的發(fā)泡力和泡沫穩(wěn)定性有一定程度的提高。泡沫的適度提高對(duì)手洗餐具洗滌劑的使用沒(méi)有影響，因?yàn)椴途弑砻娑急容^光滑，很容易漂洗干凈，甚至部分消費(fèi)者希望洗滌過(guò)程有一定的泡沫；但對(duì)于洗碗機(jī)專用餐具洗滌劑產(chǎn)品，較高的泡沫會(huì)導(dǎo)致泡沫在洗滌過(guò)程中溢出，或因漂洗不干凈而留下印漬。

表4 兩種烷基苯磺酸鈉在洗衣粉中的應(yīng)用性能

表5 兩種烷基苯磺酸鈉在洗衣液中的應(yīng)用性能

表6 兩種烷基苯磺酸鈉在餐具洗滌劑中的應(yīng)用性能

3 結(jié)論

基于煤制油制備的烷基苯磺酸鈉的理化性質(zhì)符合GB/T 8447-2008的要求。應(yīng)用性能方面，與傳統(tǒng)石油制直鏈烷基苯磺酸鈉相比，潤(rùn)濕性能較好，乳化性能略低，泡沫略高。

在洗衣粉配方體系中，煤制磺酸替代烷基苯磺酸后，生產(chǎn)過(guò)程中洗衣粉料漿黏度有比較明顯的上升，對(duì)國(guó)標(biāo)JB01/JB03兩種污布的去污力和洗衣粉白度沒(méi)有影響。

在洗衣液和餐具洗滌配方體系中，兩種烷基苯磺酸鈉配制產(chǎn)品的去污力和去油率相當(dāng)，但煤制烷基苯磺酸鈉配制的產(chǎn)品黏度較低，起泡力和泡沫穩(wěn)定性較高。