[发明专利]一种催化氧化制备脂肪醇聚醚羧酸的系统及方法

说明书

本发明涉及表面活性剂技术领域的一种催化氧化制备脂肪醇聚醚羧酸的系统及方法。所述催化氧化制备脂肪醇聚醚羧酸的系统，包括微通道反应器，所述微通道反应器包括原料罐、催化剂装填管、微管反应器；所述原料罐依次连接催化剂装填管、微管反应器；所述原料罐中装有原料，所述原料包含反应底物脂肪醇聚醚、助催化剂、溶剂在内的混合物。本发明将脂肪醇聚醚的氧化反应放在微通道反应器中进行，利用微通道反应器受限的空间来减少双氧水分解的程度，使其达到作为氧化剂的高效利用，同时利用超高的传热特性和超高的传质特性，来大幅提高反应温度的稳定性物料混合的效率，以提高催化氧化的合成效率，同时实现了连续式反应制备脂肪醇聚醚羧酸。

技术领域

本发明涉及表面活性剂技术领域，更进一步说，涉及一种催化氧化制备脂肪醇聚醚羧酸的系统及方法。

背景技术

脂肪醇聚醚羧酸盐是一类新型的阴离子表面活性剂(AEnC)。其化学结构式为:

R(OCH₂CH₂)_nCOOM  (碱式)

R(OCH₂CH₂)_nCOOH  (酸式)

其中R为直连烷基、支链烷基或环烷基，n为大于等于2的整数。碱式分子中M可以是锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、铁、锰、锌等金属元素，酸式分子为相应的脂肪醇聚醚羧酸。碱式分子可由相应的酸式分子碱化得到。

此类表面活性剂在疏水基和亲水基之间存在一定数量的环氧基团，因此具有其他阴离子表面活性剂不同的特性，如强耐温抗盐性能、低毒性、生物易降解、低表面张力等特点，是一类多功能的绿色表面活性剂。聚醚羧酸盐类的表面活性剂在化妆品、洗涤剂、生物化学、塑料、皮革、制药、食品加工和石油工业等领域有着广泛的应用。

目前制备脂肪醇聚醚羧酸盐的最常用方法是羧甲基化法，该法为在碱性条件下对原料脂肪醇聚醚进行亲核取代反应，可以高效率制备脂肪醇聚醚羧酸。但该方法原子经济性效益较差，产生的废酸副产物也需要处理。伴随该反应同时放出大量热量，反应温度较难控制，容易发生副反应进而影响产物的纯度。

另一条常用路线为贵金属非均相催化氧化法。该方法以负载有钯、铂、金等贵金属的碳或金属氧化物为催化剂，在加热条件下，对相应的脂肪醇聚醚进行氧气氧化(CN101357333 A和WO2017/066901 A1等)。氧化法可以缩短工艺流程并进行连续化生产，具有生产效率高的特点。但仍面临着氧化效率偏低、贵金属脱附以及间歇式反应效率低等问题。

CN 101905158 A报道了利用铂金属催化剂催化的用双氧水将醇醚氧化制羧酸的途径，但由于双氧水遇到金属或其离子在反应开始前会立刻剧烈分解，因而导致在釜式反应的方法产率低，效果差。

CN 108659213 A公开了一种采用微流场反应技术制备聚醚羧酸盐的方法，以TEMPO为催化剂，次氯酸钠和亚氯酸钠为氧化剂，在微流场反应器中实现了聚醚羧酸盐的制备。但该法需要使用相应的缓冲液体系，所产生的盐类废液量大，而且制备流程复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种催化氧化制备脂肪醇聚醚羧酸的系统。具体地说涉及一种催化氧化制备脂肪醇聚醚羧酸的系统及制备方法。本发明将脂肪醇聚醚的氧化反应放在微通道反应器中进行，利用微通道反应器受限的空间来减少双氧水分解的程度，使其达到作为氧化剂的高效利用，同时利用超高的传热特性和超高的传质特性，来大幅提高反应温度的稳定性物料混合的效率，以提高催化氧化的合成效率。同时实现了连续式反应制备脂肪醇聚醚羧酸。本发明提供了一种在微通道反应器中高效氧化脂肪醇聚醚制备脂肪醇聚醚羧酸的系统及方法。