磺酸鹽是洗滌劑分散劑家族的重要成員，不僅具有堿性，而且還含有大量的鈣。 這些非凡的屬性使其能夠高效地履行清除油泥的崇高使命。 在其杰出的兄弟中，我們遇到了著名的烯烴磺酸鹽、貴鏈烴磺酸鹽、古老的脂肪酸磺酸鹽和備受推崇的芳基烷烴磺酸鹽。 在這些典范中脫穎而出的是著名的 α-烯基磺酸鹽 (AOS)，由于其對最惡劣的硬水條件的出色抵抗力而受到廣泛贊譽。 除了其頑強的去污力和旺盛的發(fā)泡性能之外，AOS 還擁有深受環(huán)保人士青睞的優(yōu)點：值得稱贊的生物降解性。 人們很難忽視 AOS 的無處不在，它為日用洗滌劑產(chǎn)品的神圣貨架和各個工業(yè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展增光添彩。

磺化反應需要用硫酸分子衍生的磺酸基取代有機化合物中的氫原子。 這些反應分為兩種主要類型：直接磺化和間接磺化。 在直接磺化的情況下，有機化合物用硫酸或其他磺化劑進行磺化。 該反應是可逆的，因為所得磺酸在特定條件下可能發(fā)生水解。 相反，當有機化合物分子中帶有鹵素或硝基的碳原子表現(xiàn)出較高的柔韌性，能夠與亞硫酸鈉相互作用，然后被磺酸基取代時，就會發(fā)生間接磺化。

工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)α-烯烴磺酸鹽（AOS）主要涉及α-烯烴的直接磺化。 常用的直接磺化劑包括硫酸、磺酰氯、發(fā)煙硫酸和酸酐。 其中，SO3作為磺化劑脫穎而出，具有顯著的優(yōu)點。 SO3具有相對穩(wěn)定性和成本效益的特點，表現(xiàn)出優(yōu)異的磺化活性。 值得注意的是，它在磺化反應中的應用導致反應速率加快，從而可以快速達到終點。 此外，該工藝不產(chǎn)生廢水或廢氣，簡化了后期廢酸處理，并且不需要高度專業(yè)的設(shè)備。

然而，在磺化反應中使用 SO3 存在一定的挑戰(zhàn)。 值得注意的是，在十二烷基苯磺化中，產(chǎn)生的熱量高達85.68 Kal/Kg，是使用發(fā)煙硫酸作為磺化劑時的兩倍多。 如此高的熱量會引發(fā)劇烈反應并導致產(chǎn)品炭化。 因此，解決 SO3 磺化過程中產(chǎn)生的熱量變得至關(guān)重要。 即使在反應過程中采取外部冷卻措施，使用未制備的液體SO3作為磺化劑也可能導致副反應，導致產(chǎn)物變黑。 因此，當使用SO3作為磺化劑時，尋找有效的解決方案來控制其反應活性至關(guān)重要。

磺化反應器的類型多種多樣，傳統(tǒng)的磺化反應器主要分為釜式反應器、泵式反應器、膜反應器等，科學家們也一直在探索新型磺化反應器。 翟發(fā)明了一種新型短程多管膜磺化反應器。 該反應器解決了現(xiàn)有單元反應管長度大、管內(nèi)反應速率低、影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題。

在過程強化領(lǐng)域，微化學技術(shù)已成為一項引人注目的創(chuàng)新，在過去二十年中引起了越來越多的關(guān)注。 微反應器通道具有微小的特征尺度，其傳熱傳質(zhì)效率遠遠超過傳統(tǒng)反應器，使其特別適合磺化和硝化等劇烈的放熱化學反應。 在磺化過程中，微通道反應器的特點是其規(guī)模比傳統(tǒng)釜式反應器更小，同時傳熱效率超過傳統(tǒng)反應器幾個數(shù)量級。 此外，微反應器可以更輕松地控制反應溫度，從而促進微環(huán)境內(nèi)物質(zhì)的溫度和濃度分布均勻。

值得注意的是，微反應器的重要性源于其值得稱贊的安全特性及其管理瞬時放熱反應的能力，特別是在磺化情況下。 在 Xu 等人的一項有趣的研究中，連續(xù)攪拌釜微反應器促進了十六烷基苯磺酸的合成。 磺化過程涉及使用SO3溶液磺化劑（用1,2-二氯乙烷適當稀釋）來作用于作為磺化底物的十六烷基苯。 通過對反應過程的巧妙優(yōu)化，生產(chǎn)出了高質(zhì)量的HBSA樣品，其純度超過99wt.%，超出了國家標準要求。 值得注意的是，這種連續(xù)磺化工藝顯著提高了生產(chǎn)效率，減少了反應器內(nèi)的停留時間并消除了老化的需要。 與此同時，耿等人。 深入研究了一項引人入勝的研究，涉及微反應器中的連續(xù)循環(huán)磺化過程，優(yōu)化了稀釋的三氧化硫液體與十二烷基苯的傳統(tǒng)磺化反應。 對這兩種方法進行了仔細的比較和分析。 通過巧妙地優(yōu)化流量、反應物摩爾比、磺化溫度、磺化劑濃度、陳化條件等因素，連續(xù)工藝成功滿足了所有理化指標，符合國家標準，磺酸含量高達97wt.% 。 同樣，陳等人的工作。 事實證明，該方法既具有創(chuàng)新性，又值得關(guān)注[24]。 他們設(shè)計和制造了微反應器間歇裝置，旨在增強使用 SO3 作為磺化劑的硝基苯磺化過程。 值得注意的是，在無溶劑條件下，他們實現(xiàn)了令人印象深刻的硝基苯 (NB) 轉(zhuǎn)化率 94%，間硝基苯磺酸鹽 (m-NBSA) 產(chǎn)率 88%，且停留時間小于 2 秒。 然而，盡管利用微反應器的磺化工藝取得了進步，但仍然缺乏與此類環(huán)境中的烯烴磺化相關(guān)的研究。

本研究以α-烯烴為底物，液相SO3為磺化劑，通過連續(xù)工藝在微通道反應器中高效合成α-烯烴磺酸鹽。 對合成的磺酸鹽產(chǎn)品進行活性物質(zhì)測定、游離油含量測定和顏色分析，探索連續(xù)合成烯烴磺酸鹽的生產(chǎn)方案。

α-烯烴磺酸鈉 (AOS) 因其卓越的性能和在各種工業(yè)應用中的廣泛用途而備受推崇。 這項研究采用創(chuàng)新的微通道連續(xù)磺化裝置，介紹了對烯烴磺化的開創(chuàng)性研究。 主要重點在于通過多級連續(xù)流合成方法強化過程，探索各種過程條件對生成過程影響的基本規(guī)律。 對磺化溫度、原料摩爾比、磺化劑濃度、物料流量、停留時間、水解溫度、水解時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)進行系統(tǒng)檢測，以提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。 通過以1-十四(碳)烯為主要原料，并成功實施微反應微型中試平臺，實現(xiàn)了烯烴磺酸鹽的連續(xù)合成。 值得注意的是，水解后，我們獲得了超過 90% 的活性物質(zhì)含量。 這項研究展示了微化學技術(shù)的成功應用。 通過關(guān)注工藝強化并探索影響因素，我們的研究結(jié)果凸顯了微化學技術(shù)對工藝強化的變革潛力。 所開發(fā)的 AOS 多步級聯(lián)連續(xù)流合成展示了有價值的磺化化合物生產(chǎn)過程強化的廣闊前景。

Multistep cascade continuous flow synthesis of AOS based on microreactor （2023）

https://doi.org/10.1016/j.cep.2023.109505