以煤制油烷烯烃制备的烷基苯磺酸钠性能研究

王泽云 邵文竹 任九庆

（南风化工集团股份有限公司，山西运城，044000）

随着我国经济的快速发展，对能源需求的缺口也逐步加大，能源总量成为制约我国经济社会发展的一大因素。我国的能源资源总量中，煤炭储量要远远高于石油和天然气的储量。将煤以费托合成技术实现液体油品转化，是缓解人民日益增长的石油能源需求和供应总量矛盾的有效手段。同时，利用费托合成工艺，可以有效扩大石油化工企业的衍生产品，减少对日益短缺的石油资源的依赖[1-2]。基于煤制油中烯烃制备的直链烷基苯磺酸钠（简称煤制烷基苯磺酸钠）是一种使用新原料生产的大宗阴离子表面活性剂，与传统用石油烷烃制备的直链烷基苯磺酸钠（简称石油制烷基苯磺酸钠）相比，不仅大幅降低了产品成本，而且增加了上游原料的选择性。本文从两种烷基苯磺酸盐的理化指标和在洗涤产品中的应用等方面对其性能进行研究，以期为新材料的工业化应用提供技术数据。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

石油制烷基苯磺酸（96%）、煤制烷基苯磺酸（96%）、AES（70%），运城盐化集团有限公司；AEO-9，抚顺洗化厂；4A沸石，中国铝业有限公司山东分公司；碳酸钠（98.9%），陕西兴平化工厂；SP-Ⅱ（40%），北京诚志永昌股份有限公司；氧化铵，中山科美油脂化学有限公司；柠檬酸钠（99%），武汉吉业升化工有限公司。

RHLQⅢ型立式去污机、罗氏泡沫仪，中国日用化学研究院有限公司；NDJ-79黏度计，上海昌吉地质仪器有限公司；ColorQuest XE色度仪，美国亨特立颜色管理公司；WSD-3U白度仪，北京永康仪器有限公司。

1.2 实验方法

⑴ 去污力 按照GB/T 13174规定方法测定。

⑵ 泡沫性能 依据GB/T 7462-1994《表面活性剂 发泡力的测定 改进Ross-Miles法》进行测定。

⑶ 润湿力 依据GB/T 11983-2008 《表面活性剂 润湿力的测定 浸没法》进行测定。

⑷ 乳化力 在100mL的具塞量筒中加入40mL的0.1moL/L的表面活性剂溶液和40mL的油，来回摇动40次，静止并计时，直至具塞量筒中下部分分出水层至10.0mL刻度线为止，所需时间越长乳化力越好，重复3次，取平均值。

⑸ 钙皂分散力依据GB/T7463-2008《表面活性剂钙皂分散力的测定 酸量滴定法(改进Schoenfeldt法)》进行测定。

2 结果与讨论

2.1 煤制磺酸用烷基苯性能指标

烷基苯的性能指标在很大程度上决定了磺酸的性能指标。依据国标GB/T5177-2008对煤制烷基苯磺酸所用原料— 烷基苯的主要指标进行了测试，实验结果见表1。

表1数据表明，煤制烷基苯的色泽、溴价、可磺化物、水分等指标均达到了GB/T5177优等品的要求，说明烷基苯的饱和度高，色泽浅，磺化后活性物含量较高。各种指标中只有平均分子量偏低，达到合格品指标要求，说明烷基苯的烷烃链分布偏低，对磺酸的性能可能有一定影响。另外，煤制烷基苯中直链烷基苯的含量达到97.3%，说明产品的支链率很低。

表1 煤制烷基苯磺酸所用烷基苯理化指标

2.2 两种烷基苯磺酸的理化性能

国标GB/T 8447-2008规定了直链烷基苯磺酸的主要理化指标，表2为两种烷基苯磺酸的检测结果。

表2实验结果表明，由煤制油制备的烷基苯磺酸的活性物含量、游离油含量和硫酸含量均与传统石油制磺酸相当，色泽也比较接近，且符合国标合格品的性能指标要求。所以，从磺酸的理化指标看，煤制磺酸与传统石油制磺酸没有明显差异。

2.3 两种烷基苯磺酸钠的应用性能

直链烷基苯磺酸钠的主要应用领域是洗涤行业，作为洗涤剂用表面活性剂，其表面张力、润湿力、乳化力和去污力等指标是影响产品应用性能的关键因素。表3对比了两种烷基苯磺酸钠的主要应用性能指标。

由表3两种烷基苯磺酸钠的应用性能数据可以看出，二者的钙皂分散性能和去污力基本相当；煤制磺酸钠的润湿力优于石油制磺酸钠，而乳化力则较差，其原因是由于煤制磺酸钠平均分子量偏低，疏水基碳链比石油制磺酸略短，所以分子迁移速率较高，润湿力较好，同时较短的碳链所形成的胶束聚集数较低，乳化性能较弱。泡沫性能方面，煤制磺酸钠的碳链比石油制磺酸略短，更有利于发泡，因而起泡能力更高。

2.4 在洗衣粉中的应用性能

直链烷基苯磺酸钠不仅具有良好的去污力、乳化力等综合洗涤性能，而且与其他类型表面活性剂相比具有突出的性价比优势。在国内洗衣粉配方中，烷基苯磺酸钠是最主要的表面活性剂，表4研究了两种烷基苯磺酸钠在洗衣粉中的主要性能。

在洗衣粉配方中，表面活性剂对生产工艺和产品性能有很大影响，主要包括料浆黏度、去污力、泡沫性能和产品白度等指标。从表4实验数据可以看出，以煤制磺酸为主要活性成分配制的洗衣粉料浆黏度明显高于传统石油制磺酸，所以在传统高塔喷粉生产工艺中，为保持一定的料浆流动性，料浆浓度应低于石油制磺酸配制的料浆；两种磺酸在洗衣粉配方中对于国标炭黑污布和皮脂污布的去污力基本相当，说明二者在其他表面活性剂和助剂的协同作用下对各种污垢的去污力相当；在起泡和泡沫稳定性方面，煤制磺酸配制的洗衣粉泡沫略高于石油制磺酸；另外，两种磺酸配制的洗衣粉经过高温干燥后粉体白度相近。

表2 两种烷基苯磺酸的理化指标

表3 两种烷基苯磺酸钠的应用性能指标

2.5 在洗衣液中的应用性能

在洗衣液产品中，根据产品性能要求的不同，配方组成有很大差别。烷基苯磺酸钠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研究了两种烷基苯磺酸钠对洗衣液去污力、黏度和泡沫性能的影响。

表5实验结果表明，在实验洗衣液配方体系中，煤制磺酸钠替代石油制磺酸钠后，洗衣液体系黏度有比较明显的下降，其原因主要是由于煤制烷基苯磺酸钠的分子量相对偏小，疏水基团碳链较短，增黏性能略低。对于国标3种污布的去污力，两种烷基苯磺酸钠在洗衣液配方中没有明显区别。泡沫性能方面，煤制磺酸钠配方体系洗衣液的起泡力和泡沫稳定性都明显高于石油制磺酸钠体系，其原因也是由于疏水基团碳链分布的影响，但是较高的起泡力和稳定性会影响洗衣液的漂洗性能。

2.6 在餐具洗涤剂中的应用性能

在餐具洗涤剂配方中，烷基苯磺酸钠是主要的表面活性剂之一，由于加量较大，烷基苯磺酸钠的性能对餐具洗涤剂的去污力、泡沫和黏度等主要性能有很大影响[4]。

从表6实验结果可以看出，在实验餐具洗涤剂配方体系中，煤制烷基苯磺酸钠替代石油制烷基苯磺酸钠后，对产品去油率没有明显影响，但对体系黏度有较大影响，下降趋势明显，同时产品的发泡力和泡沫稳定性有一定程度的提高。泡沫的适度提高对手洗餐具洗涤剂的使用没有影响，因为餐具表面都比较光滑，很容易漂洗干净，甚至部分消费者希望洗涤过程有一定的泡沫；但对于洗碗机专用餐具洗涤剂产品，较高的泡沫会导致泡沫在洗涤过程中溢出，或因漂洗不干净而留下印渍。

表4 两种烷基苯磺酸钠在洗衣粉中的应用性能

表5 两种烷基苯磺酸钠在洗衣液中的应用性能

表6 两种烷基苯磺酸钠在餐具洗涤剂中的应用性能

3 结论

基于煤制油制备的烷基苯磺酸钠的理化性质符合GB/T 8447-2008的要求。应用性能方面，与传统石油制直链烷基苯磺酸钠相比，润湿性能较好，乳化性能略低，泡沫略高。

在洗衣粉配方体系中，煤制磺酸替代烷基苯磺酸后，生产过程中洗衣粉料浆黏度有比较明显的上升，对国标JB01/JB03两种污布的去污力和洗衣粉白度没有影响。

在洗衣液和餐具洗涤配方体系中，两种烷基苯磺酸钠配制产品的去污力和去油率相当，但煤制烷基苯磺酸钠配制的产品黏度较低，起泡力和泡沫稳定性较高。