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

（南風化工集團股份有限公司，山西運城，044000）

隨著我國經濟的快速發展，對能源需求的缺口也逐步加大，能源總量成為制約我國經濟社會發展的一大因素。我國的能源資源總量中，煤炭儲量要遠遠高于石油和天然氣的儲量。將煤以費托合成技術實現液體油品轉化，是緩解人民日益增長的石油能源需求和供應總量矛盾的有效手段。同時，利用費托合成工藝，可以有效擴大石油化工企業的衍生產品，減少對日益短缺的石油資源的依賴[1-2]。基于煤制油中烯烴制備的直鏈烷基苯磺酸鈉（簡稱煤制烷基苯磺酸鈉）是一種使用新原料生產的大宗陰離子表面活性劑，與傳統用石油烷烴制備的直鏈烷基苯磺酸鈉（簡稱石油制烷基苯磺酸鈉）相比，不僅大幅降低了產品成本，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和在洗滌產品中的應用等方面對其性能進行研究，以期為新材料的工業化應用提供技術數據。

1 實驗部分

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%），運城鹽化集團有限公司；AEO-9，撫順洗化廠；4A沸石，中國鋁業有限公司山東分公司；碳酸鈉（98.9%），陜西興平化工廠；SP-Ⅱ（40%），北京誠志永昌股份有限公司；氧化銨，中山科美油脂化學有限公司；檸檬酸鈉（99%），武漢吉業升化工有限公司。

RHLQⅢ型立式去污機、羅氏泡沫儀，中國日用化學研究院有限公司；NDJ-79黏度計，上海昌吉地質儀器有限公司；ColorQuest XE色度儀，美國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 實驗方法

⑴ 去污力 按照GB/T 13174規定方法測定。

⑵ 泡沫性能 依據GB/T 7462-1994《表面活性劑 發泡力的測定 改進Ross-Miles法》進行測定。

⑶ 潤濕力 依據GB/T 11983-2008 《表面活性劑 潤濕力的測定 浸沒法》進行測定。

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，來回搖動40次，靜止并計時，直至具塞量筒中下部分分出水層至10.0mL刻度線為止，所需時間越長乳化力越好，重復3次，取平均值。

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

2 結果與討論

2.1 煤制磺酸用烷基苯性能指標

烷基苯的性能指標在很大程度上決定了磺酸的性能指標。依據國標GB/T5177-2008對煤制烷基苯磺酸所用原料— 烷基苯的主要指標進行了測試，實驗結果見表1。

表1數據表明，煤制烷基苯的色澤、溴價、可磺化物、水分等指標均達到了GB/T5177優等品的要求，說明烷基苯的飽和度高，色澤淺，磺化后活性物含量較高。各種指標中只有平均分子量偏低，達到合格品指標要求，說明烷基苯的烷烴鏈分布偏低，對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到97.3%，說明產品的支鏈率很低。

表1 煤制烷基苯磺酸所用烷基苯理化指標

2.2 兩種烷基苯磺酸的理化性能

國標GB/T 8447-2008規定了直鏈烷基苯磺酸的主要理化指標，表2為兩種烷基苯磺酸的檢測結果。

表2實驗結果表明，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石油制磺酸相當，色澤也比較接近，且符合國標合格品的性能指標要求。所以，從磺酸的理化指標看，煤制磺酸與傳統石油制磺酸沒有明顯差異。

2.3 兩種烷基苯磺酸鈉的應用性能

直鏈烷基苯磺酸鈉的主要應用領域是洗滌行業，作為洗滌劑用表面活性劑，其表面張力、潤濕力、乳化力和去污力等指標是影響產品應用性能的關鍵因素。表3對比了兩種烷基苯磺酸鈉的主要應用性能指標。

由表3兩種烷基苯磺酸鈉的應用性能數據可以看出，二者的鈣皂分散性能和去污力基本相當；煤制磺酸鈉的潤濕力優于石油制磺酸鈉，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，潤濕力較好，同時較短的碳鏈所形成的膠束聚集數較低，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，更有利于發泡，因而起泡能力更高。

2.4 在洗衣粉中的應用性能

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比優勢。在國內洗衣粉配方中，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，表面活性劑對生產工藝和產品性能有很大影響，主要包括料漿黏度、去污力、泡沫性能和產品白度等指標。從表4實驗數據可以看出，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石油制磺酸，所以在傳統高塔噴粉生產工藝中，為保持一定的料漿流動性，料漿濃度應低于石油制磺酸配制的料漿；兩種磺酸在洗衣粉配方中對于國標炭黑污布和皮脂污布的去污力基本相當，說明二者在其他表面活性劑和助劑的協同作用下對各種污垢的去污力相當；在起泡和泡沫穩定性方面，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過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

表3 兩種烷基苯磺酸鈉的應用性能指標

2.5 在洗衣液中的應用性能

在洗衣液產品中，根據產品性能要求的不同，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洗衣液去污力、黏度和泡沫性能的影響。

表5實驗結果表明，在實驗洗衣液配方體系中，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偏小，疏水基團碳鏈較短，增黏性能略低。對于國標3種污布的去污力，兩種烷基苯磺酸鈉在洗衣液配方中沒有明顯區別。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碳鏈分布的影響，但是較高的起泡力和穩定性會影響洗衣液的漂洗性能。

2.6 在餐具洗滌劑中的應用性能

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實驗結果可以看出，在實驗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，對產品去油率沒有明顯影響，但對體系黏度有較大影響，下降趨勢明顯，同時產品的發泡力和泡沫穩定性有一定程度的提高。泡沫的適度提高對手洗餐具洗滌劑的使用沒有影響，因為餐具表面都比較光滑，很容易漂洗干凈，甚至部分消費者希望洗滌過程有一定的泡沫；但對于洗碗機專用餐具洗滌劑產品，較高的泡沫會導致泡沫在洗滌過程中溢出，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用性能

表5 兩種烷基苯磺酸鈉在洗衣液中的應用性能

表6 兩種烷基苯磺酸鈉在餐具洗滌劑中的應用性能

3 結論

基于煤制油制備的烷基苯磺酸鈉的理化性質符合GB/T 8447-2008的要求。應用性能方面，與傳統石油制直鏈烷基苯磺酸鈉相比，潤濕性能較好，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，生產過程中洗衣粉料漿黏度有比較明顯的上升，對國標JB01/JB03兩種污布的去污力和洗衣粉白度沒有影響。

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品的去污力和去油率相當，但煤制烷基苯磺酸鈉配制的產品黏度較低，起泡力和泡沫穩定性較高。