表面活性剂

第二章 表面活性剂的合成 第一节 阴离子表面活性剂 第二节 阳离子表面活性剂 第三节 两性离子表面活性剂 第四节 非离子表面活性剂 第一节 阴离子表面活性剂 第二节 阳离子表面活性剂 第三节 两性离子表面活性剂 第四节 非离子表面活性剂 第五节 表面活性剂典型工艺及设备

第一节 阴离子表面活性剂 阴离子表面活性剂溶于水时，能解离出发挥表面活性部分的带负电基团（阴离子或称负离子）。阴离子表面活性剂按亲水基团分为脂肪羧酸酯类R-COONa，脂肪醇硫酸酯类R-OSO3Na，磺酸盐类R-SO3Na，磷酸酯类R-OPO3Na。 阴离子表面活性剂亲水基团的种类有局限，而疏水基团可由多种基团构成，故种类很多。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，用作洗涤剂有良好的去污能力。 一、羧酸盐型阴离子表面活性剂 羧酸盐型阴离子表面活性剂俗称皂类，是使用最多的表面活性剂之一。 1. 脂肪酸盐 (1)肥皂 肥皂即属高级脂肪酸盐。

结构类型：化学式为RCOOM，这里R为烃基，可以是饱和的，也可以是不饱和的，其碳数在8～12之间，M为金属原子，一般为钠，也可以是钾或铵。 合成路线：油脂与碱的水溶液加热起皂化反应制得肥皂。 肥皂的生产是表面活性剂最古老的生产工艺之一，设备简单，制备容易。工业制皂有盐析法、中和法和直接法。从原理上讲，盐析法和直接法都是油脂皂化法。目前比较先进的工艺是中和法和连续皂化法。国内制皂工厂大多采用盐析法。

盐析法的主要工艺过程为： ①皂化 将油脂与碱液放入皂化釜，加热煮沸。在开口皂化釜中，先加入熔融态油脂，在慢慢加入碱液。空锅时先加入易皂化的油脂如椰子油，先皂化作乳化剂。反复进行反应时，留下锅底作乳化剂即可。皂化第一阶段要形成稳定胶体；第二阶段加浓碱液后皂化速率快，要防止结块；第三阶段由于未皂化的油脂浓度低，皂化速率很慢，需要很长时间皂化。皂化率可达95%～98%，游离碱小于0.5以下。脂肪皂化后形成皂胶。 ②盐析 在皂胶中加入电解质食盐，使皂胶中过量的水和杂质分离出来，得到纯的皂胶。杂质包括水解生成的甘油、色素、磷脂、动植物纤维、机械杂质等。将有害杂质出去，可从废液中回收甘油。为使分离的干净，盐析、碱析可进行多次。

③碱析 在皂胶中加入一定的碱，使未完全皂化的油脂进一步皂化，并降低皂胶中氯化钠等无机盐的含量，进一步出去杂质，净化皂胶。 ④整理 皂胶经碱析后结晶比较粗糙，电解质含量比较高(NaOH0.6～1%；CI-0.4～0.8%；Na2CO3L；Na2SO4等)。整理过程中进一步加电解质，补充皂化和排出皂胶中的杂质，使皂胶结晶细致。补充何种电解质，视皂胶的组成和对肥皂的要求而定。如果皂胶中含氯较高，或需要加入较多的填充物，应加烧碱处理；如含氯较少，填充物加入量少，需要氯化钠整理。一般来说，洗涤皂多用碱整理（氯含量高时影响洗涤力）；香皂多用盐整理（游离碱含量要低），经整理后皂胶的脂肪含量达60%以上。整理就是在净化皂胶的同时进一步皂化。

⑤调和 通过搅拌或碾磨将填料加入皂胶中，是控制肥皂质量的最后一道工序。直接影响肥皂的硬度、晶型、脂肪酸含量、外观、气味、洗涤力、保存性等。填料中有硅酸钠（水玻璃）、碳酸钠、滑石粉等。硅酸钠、碳酸钠可以提高肥皂的洗涤性能和防止肥皂酸败。滑石粉可增加肥皂中的固体物，防止肥皂收缩变形，使肥皂有良好的外观。填料亦有软化硬水的作用。调和中，有时加入皂用香精，如香草油、松油醇、β-萘甲醚等，以掩盖肥皂的不良气味。 总之，制皂中最重要的一步是皂化，盐析、碱析、整理都是为除去杂质，减少水分，提高脂肪酸含量得到符合工艺要求的纯净皂基。皂基经调和加入肥皂配方的复料即可成型。

此法生产周期至少一天有时甚至需几天时间。这是传统工艺的主要缺点。为了缩短皂化时间可采用催化剂如：氧化锌、石灰石等。先将油脂高压水解，再加碱中和。先进的连续化皂化法是利用油脂在高温高压（200℃，20～30MPa）下快速皂化的原理，4分钟就可得到40～80%的肥皂，产品质优价廉。具体生产方法可查阅有关资料。 性能与用途：油脂可以是动物油脂如牛油，也可以是植物油脂如椰子油、棕榈油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油等。由于所用天然油脂不同，得到的肥皂性质也不同。如适用的温度范围：含C12～C14为主的椰子油皂常温下即可使用；含C18的硬脂酸皂温度至70～80℃才行；含双键的油酸皂，虽也是C18，却因双键的存在而适用范围较宽。皂化所用的碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵。用氢氧化钠皂化油脂得到的肥皂称为钠皂，用氢氧化钾或氢氧化铵皂化油脂得到的肥皂称为钾皂和铵皂，钠皂质地较钾皂硬，铵皂最软。脂肪酸钠是香皂和肥皂的主要成分；脂肪酸钾是液体皂的主要成分；金属皂和有机碱皂主要用作工业表面活性剂。

(2)多羧酸皂 多羧酸皂使用不多，较典型的是作润滑油添加剂、防锈剂用的烷基琥珀酸系制品，琥珀酸学名丁二酸，其上带有一个长碳链后便成为有亲油基的二羧酸。 结构类型：此系列产品一般是利用C3～C24的烯烃与顺丁烯二酸酐共热，在200℃下直接加成为烷基琥珀酸酐而制得。其中较常见的是十二烷基琥珀酸（D表面活性剂）。 合成路线：

性能与用途：一般来说，亲油基上带有两个亲水基的产物，其表面活性不会优良。因而，此系列产品常将两个羧基中的一个用丁醇或戊醇加以酯化，生成单羧酸盐，即变为润湿、洗净、乳化作用良好的表面活性剂。 (3)松香皂 松香皂是一种天然植物树脂酸用碱中和的产物。 结构类型：分子式为C19H29COOH。它本身没有洗涤作用，但却有优良的乳化力和起泡力。 合成路线： RCOOH + MOH → RCOOM M：K+、Na+ 等

性能与用途：松香酸钠盐广泛应用于洗衣皂生产中，它能改变肥皂泡沫性能，防止酸败，增加边缘透明性。用松香皂、聚硅氧烷及其它非离子表面活性剂配成的一种低泡沫洗涤剂，特别适用于自动洗衣机在高温（85℃）下洗涤。松香皂溶液与已二醇、乙酸、水、乙酸乙酯等配成清洗剂可以用于清洗金属表面。与乙二醇、乙二胺复配可以作为润滑剂、颜料分散剂。松香及改性松香皂也可以作为混凝土起泡剂，制造轻质混凝土构件。 松香酸皂另一个重要用途是作为造纸施胶剂。近来，这种施胶剂不断发展和改进。如松香与马来酸酐（或富马酸）加成，再经甲醛改性，最后制成钾皂，可作强化施胶剂使用。 歧化松香钠（钾）特别适用于烯烃的乳液聚合反应，用它们制成的乳化剂可以使丁二烯-苯乙烯，丁二烯-苯乙烯-丙烯酸体系进行乳液聚合。

R-CONH(CONHR’’)nCOONa 当前世界上表面活性剂行业有两个明显的发展趋势，一是从环境保护考虑，合成生态性能优良的产品；二是由于石油价格不断上涨及其资源危机，迫使人们寻求新的原料来源。松香是一种来源丰富、价格便宜的再生型天然化工原料。我国有着丰富的松脂资源，目前年产量50万吨，松香产量40万吨/年，居世界第一位。在当前表面活性剂原料短缺，价格上涨，环保要求更高的情况下，开发利用松香类合成表面活性剂，无疑具有资源优势。 2.N-酰基氨基羧酸盐 N-酰基氨基羧酸盐是脂肪酰氯与氨基酸的反应产物 结构类型：随着碳链的长度和氨基酸种类的不同，可以有多种同系产品生成。N-酰基氨基羧酸盐的结构为： R-CONH(CONHR’’)nCOONa

R’ ,R为长碳链烷基，R/和R//为蛋白质分解产物带有的低碳烷基。常用的氨基酸原料是肌氨酸和蛋白质水解物。较著名的是N-油酰基多缩氨基酸钠（商品名为雷米邦）。 （1）蛋白质的水解 将动物皮屑（也可用脱脂蚕蛹）脱臭，加入10～14%的石灰和适量的水，以蒸气直接加热，并保持0.35Mpa左右的压力，搅拌两小时，过滤后即可得到含多缩氨基酸钙的滤液，加纯碱使钙盐沉淀，再过滤，将滤液蒸发浓缩，便可用于和油酰氯的缩合。 （2）油酰氯的制备 油酸经干燥脱水后放入搪瓷釜，加热至50℃，搅拌下加入约油酸量20～25%的三氯化磷。55℃下保温搅拌30分钟，放置分层，得到相对密度0.93的褐色油状产物。

（3）油酰氯与蛋白质的缩合 于搪瓷釜中放入多缩氨基酸溶液，60℃下搅拌加入油酰氯，保持碱性反应条件，最后加少量保险粉，升温至80℃，并将pH值调至8～9。为了分解水层，先将产物用稀酸沉淀，分水后着加氢氧化钠溶解，即得到产品。当用于洗发和沐浴香波时，中和可用氢氧化钾。 性能与用途：此类产品除具有表面活性外，其突出优点是低毒、低刺激性。因而广泛用于人体洗涤品、化妆品和牙膏、食品等。

3.聚醚羧酸盐 结构类型：聚醚羧酸盐其分子式如下： R-(OC2H4)nOCH2COONa 合成路线：聚醚羧酸盐是聚乙二醇型非离子表面活性剂进行阴离子化后的产品。以高级醇聚氧乙烯醚这种非离子表面活性剂为原料，与氯乙酸钠反应或与丙烯酸酯反应，均可制备这种产品。 R-(OCH2CH2)nOH+ClCH2COONa→ R-(OCH2CH2)nOCH2COONa R-(OCH2CH2)nOH+CH2=CHCOOR/→R-OCH2CH2)nCH2CH2COONa 性能与用途：聚醚羧酸盐主要用于润湿剂、钙皂分散剂及化妆品，

二、硫酸酯盐型阴离子表面活性剂 硫酸酯盐表面活性剂的化学通式为ROSO3M[式中M为Na、K、N（CH2CH2OH）、碳链中碳数为8～18。主要包含脂肪醇硫酸盐（FAS）、不饱和醇的硫酸酯盐、仲烷基硫酸盐、脂肪酸衍生物的硫酸酯盐等。 1．脂肪醇硫酸酯盐 性能：脂肪醇硫酸酯盐简称AS，与肥皂比较，脂肪醇硫酸酯盐溶解性大，即使在高浓度水溶液中也不会形成象肥皂那样的凝胶，而保持液体状态，水溶液呈中性，耐硬水，在碱性至弱酸性条件下不水解，性能稳定。 合成路线：脂肪醇硫酸酯盐的制法是将脂肪醇经硫酸化后用碱中和。 R-OH + H2SO4 → R-OSO3H + H2O R-OSO3H + NaOH → R-OSO3Na + H2O

在工业生产中难以使脂肪醇100%硫酸化，制得的硫酸化物一般为80%～90%，所以脂肪醇硫酸酯盐常含有未反应的脂肪醇，还含有副产物水合硫酸钠。如以三氧化硫或氯磺酸作硫酸化剂，产物中几乎不含副产物。 原料制备：制备脂肪醇硫酸酯盐的原料——脂肪醇是表面活性剂工业的一种重要亲油基原料，在多种表面活性剂的合成中有所应用，包括阴离子、非离子和阳离子等等。脂肪醇的工业生产方法有脂肪酸、脂肪酸酯还原生产脂肪醇；动植物蜡中提取脂肪醇；利用脂肪酸工业副产的二级不皂化物提取脂肪醇。 以上三种方法都是天然油脂为原料的加工生产方法。这种再生性原料不受贮量、能源的影响，制得的醇都是直链醇，特别适用于表面活性剂工业，因而一直受到重视，特别是椰子油制十二醇，一些国家已建立了稳定的供应基地。但是，天然油脂必竟来源有限，远不能满足需要。随着石油化工的发展，合成醇已形成较成熟的大吨位生产工艺。

脂肪醇的硫酸化：所用硫酸化剂有浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸等多种。浓硫酸是最简单的硫酸化剂，随着浓度的增加，反应速率及转化率均提高。发烟硫酸结合反应生成水的能力更强，反应也将更快、更完全，但与三氧化硫和氯磺酸比较，高级醇的转化率较低。氯磺酸硫酸化的反应几乎是定量反应，脂肪醇转化率可达90%以上。但这一方法成本较高，反应中排出的氯化氢较难处理，因而，常用于小规模硫酸化生产，如牙膏、化妆品用月桂醇硫酸钠的制取等。。对于大规模生产，三氧化硫是更具优势的硫酸化剂，没有氯化氢副产物，脂肪醇转化率高，产品含盐量低，质量好，成本也最低。其缺点是三氧化硫反应能力强，容易产生副反应，需使用合适的反应器及严格控制工艺条件。

用途：脂肪醇硫酸酯盐具有良好的洗净力、乳化力、泡沫丰富，易于生物降解。其水溶性和去污力均比肥皂好，又由于溶液呈中性、不损织物，且在硬水中不产生沉淀，因而广泛、应用于家庭及工业洗涤剂，还用于香波、化妆品等。其缺点是亲水基和亲油基由酯键相联接，与磺酸盐型表面活性剂比较，热稳定性较差，在强酸或强碱介质中易于水解。高级醇硫酸酯盐作洗涤剂时会受硬水影响而降低效能，需添加相当量的整合剂才行。

(1)硫酸化烯烃 长链不饱和烯烃的硫酸化产物也称脂肪仲醇硫酸酯盐或仲烷基硫酸盐。 2．其它硫酸化产物 (1)硫酸化烯烃 长链不饱和烯烃的硫酸化产物也称脂肪仲醇硫酸酯盐或仲烷基硫酸盐。 性能与用途：其优点是具有优良的渗透力，在纺织工业中占有一定的地位。它们的性质随碳链结构和亲水基的位置不同而有所不同，链长较短带有支链和亲水基位于亲油基中部的渗透力、润湿性好，但洗净力差。链长增加洗净力增加，而溶解性下降。这些规律也适用于其它表面活性剂。 合成路线：硫酸化烯烃中最重要的品种是商品名为梯波尔的α-烯烃硫酸酯盐。它的原料烯烃采自于油页岩、石油、低温煤焦油等，常见加工方法有如下几种。

①齐格勒法制取α-烯烃 齐格勒法是德国化学家齐格勒发现的。齐格勒聚合得到的中间体——高级三烷基铝在催化剂作用下与乙烯发生置换反应，便得到长链α-烯烃和三乙基铝，反应式如下： 齐格勒聚合得到的α-烯烃质量较好，正构烯含量可达94.9%左右，二烯烃等杂质很少，但烯烃碳数分布广，需经蒸馏切取合适的馏分，其中目的馏分的得率极低。为了解决这些问题，在工艺方法上采取了许多措施，出现了一些新的技术发明，现已能够有效提高产品收率。过轻或过重的组分可经异构化、歧化制成目的内烯烃，用作合成表面活性剂原料高级醇。

②石蜡裂解法制取α-烯烃 此法是将C21～C25(目的 烯烃碳数的两倍)的石蜡进行热裂解。得到较低碳数的烯烃。反应式如下： RCH2CH2 CH2 CH2R’ → RCH=CH2 + R’CH=CH2 RCH2CH2CH2CH2R’ → RCH=CH2 + R’CH2CH3 石蜡裂解得到的烯烃纯度较低，仅为87%左右，含有7%二烯烃及相当量的多烯烃，还会有二次副反应生成的裂化残油和高聚物。由其制备的表面活性剂色泽较差，性能也不理想，不如齐格勒法生产的α-烯烃好。 ③长链高碳烷烃脱氢制烯烃 此方法主要生产内烯烃，由美国UOP公司开发并实现工业化。产品质量好，含量90%以上，更适合作烷基苯生产中的烷基化剂。

(2)硫酸化油 天然不饱和油脂或不饱和蜡经硫酸化再中和的产物通称为硫酸化油。常用的油脂为蓖麻油、橄榄油，有时也使用花生、棉籽、菜籽油和牛脚油等。这些产品均结合硫酸量较低，仅有微弱亲水性，可勉强溶于水或成为乳状液。因此，完全不适宜做洗涤剂。一般多用作纺纱油剂、纤维整理剂等的复配原料，较少单独作为商品出售。 硫酸化反应需在低温下进行，以避免分解、聚合、氧化等副反应过多。反应生成物中含有原料油脂和副产物，组成较为复杂。以土尔其红油为例，原料油为蓖麻油，经硫酸化后，含有未反应的蓖麻油、蓖麻油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸硫酸酯、硫酸化蓖麻油脂肪酸硫酸酯、二羟基硬酯酸硫酸酯、二羟基硬酯酸、二蓖麻醇酸、多蓖麻醇酸、多蓖麻醇酸硫酸酯和其它内酯等。中和以后成为结合硫酸量5～10%，浓度40%左右的市售土尔其红油。这种产品虽硫酸化程度很低，但水溶性却很大，这是因为副产的大量皂类起作用的结果。红油具有优良的乳化力，耐硬水性较肥皂强，润湿渗透力好，但几乎无洗净力，用作纤维染色助剂、乳化剂或皮革柔软剂。

为了改进低度硫酸化油对酸的稳定性，已有一系列高度硫酸化油产品出现。结合硫酸量可达15～20%，例如玛瑙皂、阿维罗KM等。 硫酸酸化脂肪酸酯 硫酸化脂肪酸酯是不饱和脂肪酸的低级醇酯经硫酸化、再中和的产物。常用原料为油酸丁酯、蓖麻酸丁酯等。这些产品属于红油的改良品种，性能有所提高，结合硫酸量为12.5～20%，渗透力强，常作低泡染色助剂。 硫酸化脂肪酸盐 为不饱和脂肪酸盐经硫酸化、再中和的产物，分子上同时有两个亲水基，因而较肥皂洗涤性下降，润湿、渗透性提高。

三、磺酸盐型阴离子表面活性剂 1．烷基苯磺酸盐 性能与用途：烷基苯磺酸钠是黄色油状体，经纯化可以形成六角形或斜方形薄片状结晶，具有微毒性，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常出色的表面活性剂。烷基苯磺酸钠对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显着的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富。但烷基苯磺酸钠存在两个缺点，一是耐硬水较差，去污性能可随水的硬度而降低，因此以其为主活性剂的洗涤剂必须与适量整合剂配用。二是脱脂力较强，手洗时对皮肤有一定的刺激性，洗后衣服手感较差，宜用阳离子表面活性剂作柔软剂漂洗。近年来为了获得更好的综合洗涤效果，LAS常与AEO等非离子表面活性剂复配使用。LAS最主要用途是配制各种类型的液体、粉状飞粒状洗涤剂，擦净剂和清洁剂等。

合成路线：烷基苯磺酸钠的生产路线有多种，如图2-1所示。 图 2-1 烷基苯磺酸钠生产工艺路线

生产过程可分为三步分：烷基苯的制备，烷基苯的磺化和烷基苯磺酸的中和。 （1）烷基苯的制备 性能与用途：烷基苯的四条原料路线中以煤油路线应用最多。煤油来源方便，成本较低，工艺成熟，产品质量也好。石蜡裂解和乙烯齐聚都是制取高碳醇和α-烯烃的方法。α-烯烃作为烷基化剂与苯反应得到烷基苯。这样生产的烷基苯多为2-苯基烷，作洗涤剂时性能不理想。丙烯齐聚制得的四聚丙烯支链化程度高，由其生产的烷基苯不易生物降解，会造成公害，60年代已被正构烷基苯所代替，现只有少量生产以供农药乳化剂配用。 合成路线：天然煤油中正构烷烃仅占30%左右，将其提取出来的方法有两种，尿素络合法和分子筛提蜡法。

①尿素络合法 尿素络合法是利用尿素能和直链烷烃及其衍生物形成结晶络合物的特性而将正构烷与支链异构物分离的方法。在有直链烷烃和其衍生物存在时，尿素可以由四面晶体转化形成直径为0.55nm，内壁为六方晶格的孔道。直链烃烷，例如C3-C14正构烷烃的横向尺寸约在0.49nm，如果增加一个甲基支链，它的横向尺寸就增加到0.56nm，分支链越大，横向尺寸越大，苯环或环烷环的尺寸更大，如苯的直径达0.59nmo这样一来煤油中只有小于尿素晶格的正构烷烃分子才能被尿素吸附入晶格中，而比尿素晶格大的支链烃、芳烃、环烷烃就被阻挡在尿素晶格之外。然后再将这些不溶性固体加合物用过滤或沉降的办法将它们从原料油中分离出来。将加合物加热分解，即可得到正构烷烃，而尿素可以重复使用。

②分子筛提蜡法 应用分子筛吸附和脱附的原理，将煤油馏分中的正构烷烃与其它非正构烷烃分离提纯的方法称为分子筛提蜡。这是制备洗涤剂轻蜡的主要工艺。分子筛也称人造沸石，是一种高效能高选择性的超微孔型吸附剂。它能选择性地吸附小于分子筛空穴直径的物质，即临界分子直径小于分子筛孔径的物质才能被吸附。在分子筛脱蜡工艺中选用5A分子筛就是基于此点。5A分子筛的孔径为0.5～0.55nm，因此它只能吸附正构烷烃，而不能吸附非正构烷烃。吸附了正构烷烃的分子筛经脱附得到正构烷烃。表2-1为两种提蜡用分子筛的性质。

由上述方法得到的正构烷烃可经两条途经制得烷基苯：一为氯化法，一为脱氢法。 氯化法 此法是将正构烷烃用氯气进行氯化，生成氯代烷。氯代烷在催化剂三氯化铝存在下与苯发生烷基化反应而制得烷基苯。流程简图见图2-2。

反应混合物经分离净制除去催化剂络合物和重烃组成的褐色油泥状物质(泥脚)。再分离出来反应的苯和未反应的正构烷烃，分别循环利用，便得到粗烷基苯。粗烷基苯虽已可以使用，但为了提高产品质量，仍需精制处理，以除去大部分不饱和杂质。这样产品可避免着色和异味。

脱氢法 脱氢法生产烷基苯是美国环球油品公司(UOP)开发并于1970年实现工业化的一种生产洗涤剂烷基苯的方法。由于其生产的烷基苯内在质量比氯化法的好，又不存在使用氯气和副产盐酸的处理与利用问题，因此这一技术较快地在许多国家被采用和推广。生产过程大致如图2-3所示。 图 2-3 脱氢法生产烷基苯流程简图 

煤油通过选择性加氢精制，除去所含的S、N、O、双键、金属、卤素、芳烃等杂质，以使分子筛提蜡和脱氢催化剂的效率及活性更高。高纯度正构烷烃提出后，经催化脱氢制取相应的单烯烃，单烯烃作为烷基化剂在HF催化下与苯进行烷基化反应，制得烷基苯。精馏回收未反应的笨和烷烃，使其循环利用。此时，便得到品质优良的精烷基苯。 （2）烷基苯的磺化 磺化是个重要而广泛使用的有机化工单元反应，磺化这一步对烷基苯磺酸钠洗涤剂的质量的影响很大。单体中活性物的高低、颜色的深浅以及不皂化物的含量都与磺化工艺有密切关系。生产过程随烷基苯原料的质量和组成及磺化剂的种类不同而异。常用磺化剂有浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫等。 以浓硫酸作磺化剂，酸耗量大、产品质量差，生成的废酸多，效果很差，国内已很少利用。

长期以来，烷基苯的磺化一直采用发烟硫酸作为磺化剂。当硫酸浓度降至一定数值时磺化反应就终止，因而其用量必须大大过量。它的有效利用率仅为32%，且产生废酸。但其工艺成熟，产品质量较为稳定，工艺操作易于控制，所以至今仍有采用。 近年来，三氧化硫磺化在我国已逐步采用，而国外60年代就已发展。这是因为三氧化硫磺化得到的单体含盐量低，可用于多种产品的配制(如用于配制液体洗涤剂、乳化剂、纺织助剂等)；又能以化学计量与烷基苯反应，无废酸生成，节约烧碱，降低成本，三氧化硫来源丰富等优点。因此，三氧化硫替代发烟硫酸作为磺化剂已成趋势。 三氧化硫磺化生产过程主要包括：空气干燥及三氧化硫制取，尾气三个部分。

（3）烷基苯磺酸的中和 中和部分含如下两个反应： 烷基苯磺酸与碱中和的反应与一般的酸碱中和反应有所不同，它是一个复杂的胶体化学反应。由于烷基苯磺酸黏度很大，在强烈的搅拌下，磺酸被粉碎成微粒，反应是在粒子界面上进行的。生成物在搅拌作用下移去，新的碱分子在新的磺酸粒子表面进行中和，照此下去，磺酸粒子逐步减少，直至磺酸和碱全部作用，成为均相的胶体。中和产物，工业上俗称单体，它是由烷基苯磺酸钠(称为活性物或有效物)、无机盐(如芒硝、氯化钠等)、不皂化物和大量水组成。单体中除水以外的物质含量称为总固体

含量。不皂化物是指不与烧碱反应的物质，主要是不溶于水、无洗涤能力的油类，如石蜡烃、高级烷基苯及其衍生物、砜等。中和工艺的影响因素主要有：工艺水的加入量，电解质加入量，中和温度和pH的控制，此外，两相能否充分混合也是一个重要条件。中和的方式分间歇式，半连续式和连续式三种。间歇中和是在一个耐腐蚀的中和锅中进行，中和锅为一敞开式的反应锅，内有搅拌器，导流筒，冷却盘管，、冷却夹套等。操作时，先在中和锅中放入一定数量的碱和水，在不断搅拌的情况下逐步分散加入磺酸，当温度升至30℃后，以冷却水冷却；pH值至7～8时放料，反应温度控制在30℃左右。间歇中和时，前锅要为后锅留部分单体，以使反应加快均匀。所谓半连续中和是指进料中和为连续，pH调整和出料是间歇的。它是由一个中和锅和1～2个调整锅组成，磺酸和烧碱在中和锅内反应，然后溢流至调整锅，在调整锅内将单体pH值调至7～8后放料。连续中和是目前较先进的一种方式。连续中和的形式很多，但大部分是采取主浴(泵)式连续中和。中和反应是在泵中进行的，以大量的物料循环使系统内各点均质化。

正构烷烃在引发剂作用下与SO2、O2反应得到仲烷基磺酸盐（表面活性剂S）（混合物）。其在水中的溶解性好于伯烷基磺酸盐。 2．烷基磺酸盐 性能与结构：烷基磺酸盐的通式为RSO3-M+（1/n），M+为碱金属或碱土金属离子，n为离子的价数。烷基的碳数应在C12～C20范围内，以C13～C17为佳。在其同系物中以十六烷基磺酸盐的性能最好。烷基磺酸盐的性质已有详细的研究。由于其价格较高，实用性质并不比价格较低的烷基苯磺酸钠优越多少，而且高碳化合物在水中的溶解度也低，抗硬水性也稍差，故在工业上产量也较小。 与羧酸盐和硫酸酯盐相比，烷基磺酸盐Krafft点高，水溶性差，但其抗硬水性能优于羧酸盐和硫酸酯盐。研究表明，虽然烷基磺酸盐的水溶性比烷基硫酸盐差，但当与阳离子表面活性剂复配时，混合体系的水溶性次序正好相反，即烷基磺酸盐-烷基季铵盐的水溶液高于烷基硫酸盐-烷基季铵盐。 正构烷烃在引发剂作用下与SO2、O2反应得到仲烷基磺酸盐（表面活性剂S）（混合物）。其在水中的溶解性好于伯烷基磺酸盐。

3．烯基磺酸盐(AOS) 性能与结构：烯基磺酸盐是近二十年来开发的阴离子型表面活性剂。它的去污性能好，可完全生物降解，对皮肤刺激性较小，原料供应充足。因此，受到洗涤行业的重视。 AOS的各种性质都与碳链的长度、双键位置、产品中烯基磺酸、羟基酸、二磺酸的比例及其它杂质含量有关。在水中溶解度以C12AOS为最高。表面活性随碳数增加而增强，以C15～C17AOS最好。去污力以C14～C16AOS最好，而且在硬度较高的水中有较高的去污力。起泡性以C12～C13AOS起泡性较好。润湿性以C12AOS最强。AOS是一种很有发展前途的洗涤剂用表面活性剂，它的生物降解性接近100%，对酸碱性稳定，有优良的水溶性，对水的硬度也不敏感。AOS在诸多表面活性剂中毒性很低， AOS涂抹在皮肤上，对皮肤的刺激性比LAS和AES低。

用途：AOS已开始用于低磷或无磷洗涤剂中。AOS与酶有良好的协同作用，是制造加酶粉状洗涤剂的良好原料，以其配制的洗衣粉具有优良的性能，易保存，不吸潮，流动性好。例如，日本洗衣粉配方中，除含有LAS、AES外，还含有5%的AOS。美国也有一种完全用AOS与其它无机助剂配制的重垢洗衣粉商品。AOS与非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂都有良好的配伍性能。适用于配制各种重垢液体洗涤剂和中性液体洗涤剂，还适用于LAS和FAS不能适用的浴液和化妆品领域，可生产合成皂和复合皂等。

四、磷酸盐型阴离子表面活性剂 结构类型：磷酸酯盐与硫酸酯盐相似，但结构上可以有单酯盐和双酯盐两种。常见的磷酸酯盐包括烷基磷酸单、双酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸单、双酯盐和烷基酚氧乙烯醚单、双酯盐。它们的结构式如下：

烷基磷酸双酯盐的表面活性高于烷基磷酸单酯盐。如双酯钠盐的cmc大大低于单酯盐，双酯盐的表面张力也比单酯盐低。此外，职酯盐也比单酯盐有更好的去污能力。两种磷酸酯盐起泡性均很差。实际使用的产品都为两者的混合物。 合成路线：工业上采用脂肪醇和五氧化二磷反应制取烷基磷酸酯，反应式如下： P2O5 + 4ROH → 2 (RO)2PO(OH) + H2O P2O5 + 2ROH + H2O → 2RORO(OH2) P2O5 + 3ROH → (RO)2PO(OH) + ROPO(OH2)

反应产物是单酪和双酯的混合物。单酯和双酯的比例与原料中的水分含量以及反应中生成的水量有关，水量增加，产物中的单酯含量增多，脂肪醇碳数较高，单酯生成量也较多。醇和P2O5的摩尔比对产物组成也有影响，二者的摩尔比从2﹕l改变到4﹕l，产物中双酯的含量可从35%增加到65%。用这种方法制得的产品成本较低。焦磷酸和脂肪醇用苯作溶剂，在20℃进行反应，可制得单烷基酯。用三氯化磷和过量的脂肪醇反应，可制得纯双烷基酯。脂肪醇和POCI，(亚磷卤氧化物)反应，也可制得单酯或双酯。 性能与用途：磷酸酯盐表面活性剂一般较少单独使用，大多数是作为各种用途的配合成分使用。由于磷酸酯盐对硬表面有极好的洗涤性能，故可用于金属洗净和电镀；又由于它易溶于有机溶剂，故还可与溶剂配合用作干洗涤剂；还可用作乳化剂、增容剂、抗静电剂和抗蚀剂和合成树脂、涂料等的分散剂等。

第二节 阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂最初是作为杀菌剂出现的。60年代产量有了较大的增长，应用范围也日益扩大。例如，可用作天然或合成纤维的柔软剂，抗静电剂和纺织助染剂，肥料的抗结块剂，农作物除莠剂，沥青和石子的黏结促进剂，金属防腐剂，颜料分散剂，塑料抗静电剂，头发调理剂，化妆品用乳化剂，矿石浮选剂和杀菌剂。 阳离于表面活性剂在水溶液中或某些有机溶剂中可形成胶束，降低溶掖的表面张力，具有乳化、润湿、去污等性能．在弱酸性溶液中能洗去织物(像丝毛类)上带正电荷的污垢，但日常生活中却很少使用，这是因为一般纤维织物和固体表面均带负电荷，且不用酸性介质洗涤．当使用阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水的界面上。由于表面活性剂和基质间具有强烈的静电引力，亲油基朝向水相，使基质疏水，因此不适用于洗涤。但当其吸附在纤维表面形成定向吸附膜后，中和了纤维表面带有的负电荷，减少了固摩擦产生的自由电子，因而具有较好的抗静电性能。此外，它还能显着降低纤维表面的静摩擦系数，具有良好的柔软平滑性能，故广泛用作纤维的柔软整理剂。

在使用阳高子表面活性剂时应注意：它不能与肥皂或其它阳离子表面活性剂共享，否则将引起阳离子活性物沉淀而失效；同样，遇到偏硅酸钠、硝酸盐、蛋白质、大部分生物碱羧甲基纤维素也会发生作用而失效；阳离子活性剂能与直接染料或萤光染料发生作用，使织物退色，使用时也要注意。 市售的阳离子表面活性剂的种类很多，但工业上有重要作用的都是含氮化合物。此外，还有铺盐类化合物，主要用作杀菌剂，但种类很少。含氮化合物阳离子表面活性剂主要分为两大类：胺盐和季铵盐。

一、胺盐型阳离子表面活性剂 结构类型：胺盐为伯胺、仲胺或叔胺与酸的反应产物。常见的胺盐主要有脂肪胺盐RNH3X(X=Cl，Br，I，CH3COO，NO3、CH3SO4等，下同)，N-烷基单乙醇胺盐[RNH2CH2CH2OH]X，N-烷基二乙醇胺盐[RNH(CH2CH2OH)2]X以及聚乙烯多胺盐等。 性能与用途：胺盐是弱碱的盐。在酸性条件下具有表面活性，在碱性条件下．胺游离出来而失去表面活性。简单有机胺的盐酸盐或醋酸盐可在酸性介质中用作乳化散、润湿剂，也常用作浮选剂以及作为颜料粉末表面的憎水剂。 合成路线： 1．高级伯胺的制取 常用高级伯胺的合成方法有脂肪酸法和高级醇法。 （1）脂肪酸法 脂肪酸与氨在0.4～0.6MPa、300～320℃下反应生成脂肪酰胺： RCOOH + NH2 RCONH2 + H2O

然后用铝土矿石作催化剂，进行高温催化脱水，得到脂肪腈； RCONH RCN + H2O 脂肪腈用金属镍作催化剂，加氢还原，可得到伯胺，仲胺和叔胺， RCN + 2H2 RCH2NH2 2RCN + 4H2 (RCH2)2NH + NH3 3RCN + 6H2 (RCH2)3N + 2NH3 反应过程中如有氨存在，再加入一种合适的添加剂(氢氧化钾或氢氧化钠)，即能抑制仲胺的生成。业生产上的反应压力为2.94～6.87MPa、温度为120～150℃。如果碱的用量达到0.5%反应可在1.22～1.42Mpa下进行。如果需制取不饱和碳链的脂肪胺（如十八烯胺），则氢化反应可在有氢饱和的醇中进行。脂肪酸、氨和氢直接在催化剂上反应制取胺的新工艺如下：

脂肪醇和氨在380～400℃和12.16～17.23MPa下反应，可制得伯胺。 ROH + NH3 → RNH2 + H2O RCOOH + NH3 +2H2 → RCH2NH2 + 2H2O 脂肪酸甘油酯(或甲酯)与氨及氢反应也可制取伯胺，所用催化剂正在不断改进提高用脂肪酸法，可由椰子油制取以十二胺为主的椰子胺，用牛脂制取十八胺为主的牛脂胺，可由松香酸制取廉价的松香胺。 (2)脂肪醇法 脂肪醇和氨在380～400℃和12.16～17.23MPa下反应，可制得伯胺。 ROH + NH3 → RNH2 + H2O 高碳醇与氨在氢气和催化剂存在下，也能发生上述反应，使用催化剂，可将反应温度和压力降至150℃和10.13Mpa。伯胺大量用于浮游选矿剂和纤维柔软剂。如C8～C18伯胺，椰子油、棉子油，牛脂等制得的混合胺以及它们的醋酸盐均为优良的浮选剂。用作纤维柔软剂的伯胺结构复杂一些，多为含酰胺键的亚乙基多胺化合物。

高碳醇和氨在镍、钴等催化剂存在下生成仲胺。 2ROH + NH3 R2NH +2H2O （2）脂肪腈法 2．高级仲胺的制取 仲胺盐阳离于的合成方法主要有如下几种。 （1）脂肪醇法 高碳醇和氨在镍、钴等催化剂存在下生成仲胺。 2ROH + NH3 R2NH +2H2O （2）脂肪腈法 首先，节脂肪腈在低温下转化为伯胺，然后在铜铬催化剂存在下脱氨，制得仲胺。 2RNH2 R2NH + NH3 （3）卤代烷法 卤代烷和氨在密封的反应器中反应，主要产物为仲胺，仲胺盐的价值相对于伯胺尤其是叔胺而言，明显低些。市售产品主要是高级卤代烷与乙醇胺或高级胺与环氧乙烷的反应产物，品种较少。

3．高级叔胺的制取 叔胺盐是胺盐型阳离子表面活性剂中的一个大类，用途较广。叔胺又是制取季胺盐的主要原料。其合成方法及原料路线有许多，应用较多的有如下几种 （1）伯胺与环氧乙烷或环氧丙烷反应制叔胺 这一方法是工业上制取叔胺的重要方法，应用很广，反应式如下：

在碱性催化剂存在下可进一步反应，生成聚醚链，如下式所示： 分子中随聚氧乙烯含量的增加，产物的非离子性质也增加；但在水中的溶解度却不随pH值的变化而改变，并且具有较好的表面活性。有人称其为阳离子进行非离子化的产品。 （2）脂肪酸与低级胺反应制取叔胺 由这类叔胺制得的胺盐成本较低，性能较好，大都用作纤维柔软整理剂。例如，硬脂酸和三乙醇胺加热缩合酯化，形成叔胺，再用甲酸中和，生成索罗明(Soromine)A型阳离子表面活性剂。

用硬脂酸和氨基乙醇胺或亚乙基三胺加热缩合后再与尿素作用，经醋酸中和后，可制得优良的纤维柔软剂阿柯维尔（Ancovel)A，分子式如下：

非对称叔胺是合成季铵盐的中间体。通常它是由一个C8以上长碳链和两个短碳链（如甲基、乙基、苄基等)构成。其合成路线有以下几条。 （3）非对称高级叔胺的制取 非对称叔胺是合成季铵盐的中间体。通常它是由一个C8以上长碳链和两个短碳链（如甲基、乙基、苄基等)构成。其合成路线有以下几条。 ①长碳链氯代烷与低碳的烷基仲胺(如二甲基胺)生成叔胺 反应温度130～170℃，压力1.01～4.05MPa，制得的叔胺需蒸馏提纯，否则色泽很深。 RCI + NH(CH3)2 RN(CH3)2 + NaCI + H2O ②α-烯烃制取叔胺 α-烯烃在过氧化物存在下与溴化氢进行反应，生成1-溴代烷，1-溴代烷与二甲胺反应生成二甲基胺溴酸盐，然后，在氢氧化钠作用下生成目的产物叔胺。 ③脂肪腈与二甲胺、氢在镍催化剂存在下反应制叔胺 RCN + (CH3)2NH + 2H2 RCH2N(CH3)2 + NH3

④脂肪伯胺与甲酸、甲醛混合物反应制烷基二甲基叔胺 RNH2 + 2HCHO + 2HCOOHRN(CH3)2 + 2CO2 + 2H2O ⑤脂肪伯胺(或仲胺)在甲醛存在下进行加氢制得叔胺 RNH2 + 2HCHO + 2H2 RN(CH3)2 + 2H2O ⑥脂肪醇与二甲基胺制叔胺 在铜铬催化剂存在下，于250～300℃、20.27～25.33MPa进行反应。 ROH + HN(CH3)2 RN(CH3)2 + H2O 上述以α-烯烃为原料的路线成本较低，虽使用了昂贵的溴化氢，但已解决其回收问题，是目前认为较先进的方法。 用途:叔胺盐产品多用作柔软剂、纤维整理剂，也可用作杀菌剂、皮革增色剂、印染助剂等。

二、季铵盐阳离子表面活性剂 结构类型：季铵盐是最重要的阳离子表面活性剂，主要有以下品种： ①烷基季铵盐(RNR1R2R3X，R=长链烃基、对烷基苯乙基等；R1、R2、R3=C1～C4的烷基、苄基、羟乙基等。R1、R2、R3可以相同，也可以不同；X=CI、Br、I、CH3SO4等，下同)。其中最常用的是C12～C18烷基三甲基氯(溴)化铵，以及十二烷基二甲基苄基氯化铵(沽尔灭)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)等。 ②双烷基季铵盐(RRNR1R2X)。 ③亲水部分和疏水部分通过酰胺、酯、醚等基团来连接的铵盐，如RCONH(CH2)。NR1R2R3X(pamine类表面活性剂)，RO(CH2)nNR1R2R3X，RCOO(CH2)nNR1R2R3X等。 ④其它如双季铵盐和多季铵盐等，如迪恩普(DNP)1[N+R2－(R3OH)2]n·nA－。

季铵盐与伯胺、仲胺、叔胺的盐不同, 胺盐遇碱会生成不溶于水的胺，而季铵盐不受pH值变化的影响．不论在酸性、中性或碱性介质中，季铵离子均无变化。 阳离子表面活性剂迪恩普(DNP)的结构为R1[N+R2－(R3OH)2]n·nA－，它属于低聚型的季铵盐型阳离子表面活性剂。在结构中含有多个羟基，因此亲水性较好，与阴离子 表面活性剂有较好的配伍性。它具有阳离子表面活性剂的基本特性，且在“二合一”香波中具有增稠效果。表面活性剂pamine类表面活性剂可用做染料固色剂、柔软剂等。 合成路线：常用的季铵盐合成方法有如下几种。

合成路线：常用的季铵盐合成方法有如下几种。 1．从伯、仲、叔胺制取季胺盐 烷基三甲基季铵甲基硫酸酯  烷基三甲基氯化铵

这是一种应用最广的方法。反应在极性溶剂(如水或酒精)中进行得较为迅速。为了提高产率，必须保证反应物不呈酸性，因此要加入Na2CO3或K2CO3。例如，十二烷基三甲基氯化铵(防黏剂DT)，从十二胺或N，N–二甲基十二胺制取。 C12H25NH3 + 3CH3CI C12H25N(CH3)2•CI C12H25N(CH3)2 + CH3CI C12H25N(CH3)3CI 这一产品能溶于水，呈透明状，具有优良的表面活性，常用作黏胶凝固液的添加剂。

2．低级叔胺与卤代烷反应制取季铵盐 如需在分子中引入芳基化合物，则可将伯胺通过甲基化反应制得叔胺后，与氧化苄反应，即可得含有苄基的季铵盐。

性能与用途：当烷基为十二碳时，便是十二烷基二甲基苄基氯化铵，国内商品名为“洁而灭”。它是消毒杀苗剂，也可用作聚丙烯腈染色的缓染剂．当烷基为十二烷基、阴离子为溴化物时，即为“新洁而灭”(十二烷基二甲基苄基季铵澳化物)。这是一种很强的阳离子杀菌剂，在我国使用比较普遍．应用时如掺入少许非离子活性物．如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，杀菌作用将更强。当烷基为硬脂酰胺次乙基、阴离子为氯根时，即为匀染剂Pc(上海助剂厂出产)，分子式为：

叔胺或胺盐与环氧乙烷或环氧丙烷作用制取季铵盐。叔胺与环氧乙烷缩合后的硝酸盐，过氧酸盐都是应用较广的抗静电剂。例如，胶片抗静电剂Pc的制取如下式所示： 此外，高速胶辊抗静电剂ＬＡ使用于纺织橡胶辊时，可防止纱面与辊磨摩擦产生静电，避免纱断头。这一产品是叔胺与酸反应后通入环氧乙烷所得，其化学结构为：

另一有效抗静电剂的结构为： 可以将其视为非离子化的阳离子。

三、其它阳离子表面活性剂 1．含氮原子环型胺盐 除直链含氮化合物外，一些环状含氮化合物也可制成优良的阳离子表面活性剂，这里主要介绍一下应用较多的吡啶盐和咪唑啉盐。 　　 （1）吡啶型胺盐 吡啶与C2～18卤代烷，在130～150℃下反应，蒸馏除去水及未反应的吡啶，即得到吡啶型胺盐。 例如，十六烷基氯化吡啶，十六烷基溴化吡啶，可用作染色助剂和杀菌剂，十八酰胺甲基氯化吡啶是常用的纤维防水剂，它是吡啶氯化物与十八酰胺反应后再接甲醛的产物。

（2）咪唑啉型胺盐 用氨乙基单乙醇胺或聚乙烯多胺与脂肪酸（硬脂酸、油酸）160～200℃下反应，则生成咪唑啉型化合物。它们的醋酸盐、磷酸盐广泛应用于纺织柔软剂、破乳剂、防锈剂等方面。 例如，用油酸与氨乙基单乙醇胺反应，脱水，可生成α-十七烯基羟乙基咪唑啉（即Amine220）。

2．双季胺盐 在阳离子表面活性剂的活性基上带有两个正电荷的季胺盐称为双季胺盐。如以叔胺与β-二氯乙醚反应，可以制取双季胺盐，反应如下： 同样，如以叔胺与对苯二甲基二氯反应，可生成如下的双季胺盐。 这些化合物都是很好的纺织柔顺剂。

第三节 两性离子表面活性剂 一、氨基酸型两性表面活性剂 氨基酸兼有羧基和氨基，本身就是两性化合物。当氨基上氢原子被长链烷基取代就成为具有表面活性的氨基酸表面活性剂。 1．结构类型 氨基酸型两性表面活性剂的种类很多，常见的有如下几类。 (1)羧酸型 ①长链烷基氨基酸 如RNH(CH2)nCOOH，RN[(CH2)nCOOH]2，n=2，3 ②N-烷基多氨乙基甘氨酸 如R(NHCH2CH2)nNHCH2COOH ③烷基多胺多氨基酸 如R(NHCH2CH2CH2)nNHCH2CH2COOH ④烷基低聚氨基酸 如 R–[N(CH2)n]m–N–(CH2COONa)2 CH2COONa n=2，3；m=1～4 ⑤酰基低聚氨基酸 用酰基取代烷基低聚氨基酸中的烷基即得酰基低聚氨基酸。 (2)磺酸型 如RNHC2H4SO3H

C12H25NH2+CH2 == CHCOOCH3 → C12H25NHCH2CH2COOCH3 2. 合成路线 氨基酸型两性表面活性剂是在一个分子中具有胺盐型的阳离子部分和羧酸型的阴离子部分的两性表面活性剂。现在使用的氨基酸型两性表面活性剂主要是丙氨酸型的和甘氨酸型的两类。 (1)丙氨酸型两性表面活性剂 丙氨酸型两性表面活性剂是指早丙氨酸上的氢为长链烷基取代的取代物，其制法是将烷基胺(如月桂基胺)与丙烯酸甲酯在加热下反应生成月桂基氨基丙酸甲酯，然后以碱处理。 C12H25NH2+CH2 == CHCOOCH3 → C12H25NHCH2CH2COOCH3 C12H25NHCH2CH2COOCH3 + NaOH C12H25NHCH2CH2COONa + CH3OH 此外，由烷基胺与2mol丙烯酸甲酯在加热下反应生成烷基亚氨二丙酸甲酯，再以碱处理得烷基亚氨二丙酯钠：

丙氨酸型两性表面活性剂具有良好的去污力、起泡力，性温和，对皮肤刺激性小，可用于生产香波和金属清洗剂，还可用作染色助剂等。 丙氨酸型两性表面活性剂易溶于水，偏酸性时呈阳离子活性；偏碱性时呈阴离子活性。在微酸性等电点时，溶解度最小，表面张力和渗透力低，去污力差；在偏碱性时去污力强。 丙氨酸型两性表面活性剂具有良好的去污力、起泡力，性温和，对皮肤刺激性小，可用于生产香波和金属清洗剂，还可用作染色助剂等。

(2)甘氨酸型两性表面活性剂 甘氨酸型两性表面活性剂是指甘氨酸上的氢为长链烷基取代的类型物，其制法是将烷基胺(如月桂基胺)与一氯乙酸钠水溶液反应： 此外，将十二烷基氯与二亚乙基三胺反应，然后与一氯乙酸反应可制得十二烷基二（氨乙基）甘氨酸（C12H25NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2COOH）。如在二亚乙基三胺上引入2个辛基，然后与一氯乙酸反应可制得双(辛氨基乙基)甘氨酸。

甘氨酸型两性表面活性剂性温和、刺激性和毒性小、杀菌力强，为广谱性杀菌剂，可用于家庭、食品工业、发酵工业和乳制品业中，也可用作特殊洗涤剂。 3．性能与用途 氨基酸型两性表面活性剂的性质随pH值而变。随着pH值的改变可转为阴离子型或阳离子型。

在等电点时，阴离子与阳离子在同一分子内相互平衡，此时溶解度最小，润湿力最小，泡沫性亦最低。 在正常pH值范围内有些氨基酸表面活性剂具有很低的表面张力与界面张力。例如N-椰油基-β-氨基丙酸钠(Deriphat 151)及N-十二酰／豆蔻酰-β-氨基丙酸(Deriphat 170C)的表面张力在pH=7.0，0.01%浓度时分别为28.7 mN／m及27.3 mN／m，油水界面张力为1.2mN／m及2.2 mN／m，发泡性及泡沫稳定性较强，并随pH值的变化而改变，润湿性亦好，亦随pH值的大小而变动。 氨基酸表面活性剂可用于洗涤剂、香波的配方。它的刺激性很小，还可用于杀菌剂、去臭剂、锅炉除锈剂、防锈剂、纺织匀染剂及其它工业用途。

二、甜菜碱型两性表面活性剂 甜菜碱是由Sheihler早期从甜菜中提取出来的天然含氮化合物，其化学名为三甲基乙酸铵。目前“甜菜碱(Betaines)”一词已冠于所有类似此结构的化合物，并已扩展到含硫及含磷的类似化合物。 天然甜菜碱不具有表面活性，只有当其中一个CH3被长链烷基取代后才具有表面活性，人们称该类物质为甜菜碱型表面活性剂。 1. 结构类型 按其阴离子种类，甜菜碱型表面活性剂可分为以下几种类型。 (1)羧基甜菜碱 常见的为RN+(CH3)2(CH2)mCOO-，m一般为1～3， 以m=1最为常见，如十二烷基甜菜碱C12H25N+(CH3)2CH2COO-。

一类改进型的羧基甜菜碱是将上述结构中的两个甲基部分或全部用聚氧乙烯基–(C2H4O)nH或羟乙基–C2H4OH取代。 另一类新型结构的羧基甜菜碱是α–长链烷基甜菜碱，如RCH(COO-)N+(CH3)3。 (2)磺基甜菜碱 RN+(CH3)2(CH2)mSO3-，m一般为1～3，以m=2最为常见。 另一类常见的磺基甜菜碱是羟基磺丙基甜菜碱RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-。 (3)硫酸基和亚硫酸基甜菜碱 分别具有下列结构： RN+(CH3)2(CH2)mOSO3-，RN+ (CH3)2(CH2)mOSO2-。 (4)其它 如亚磷酸基和磷酸基甜菜碱、亚膦酸基和膦酸基甜菜碱等。 上述甜菜碱型表面活性剂的疏水链中也可引入酰胺基得到烷基酰胺甜菜碱，也可引入聚氧乙烯链等。

2. 合成路线 甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以羧基作为阴离子部分的化合物，其中最有代表性的是烷基二甲基甜菜碱两性表面活性剂，工业上它由烷基二甲基叔胺与卤代乙酸盐进行反应制得： 式中的烷基的碳数一般为12～18。碳数为12的月桂基二甲基甜菜碱易溶于水，是透明状溶液，具有良好的起泡力和洗涤力，对皮肤刺激性小，耐硬水，可用作香波起泡剂，也可用作染色助剂。碳数为18的硬脂基二甲基甜菜碱有柔软、润滑、抗静电性能，可用作纤维的柔软剂和润滑剂，提高手感性能，也可用作护发剂和家庭用柔软剂的成分。

如以月桂基二羟乙基叔胺与卤代乙酸盐进行反应可制得月桂基二羟乙基甜菜碱 其性质与月桂基二甲基甜菜碱相似，在纺织工业中用作缩绒剂、染色助剂、柔软剂和抗静电剂，也用作洗涤剂。 甜菜碱型两性表面活性剂的长链也可以不在氮原子上，而在羧基的α碳原子上，其制法是：长链脂肪酸与溴反应生成α–溴代脂肪酸，然后与三甲胺反应：

此外，还有在分子内有磷酸基或磺酸基的甜菜碱型两性表面活性剂，有磷酸基者称为磷酸甜菜碱，卵磷脂即属于此类： 有磺酸基者称为磺基甜菜碱：

(1)甜菜碱型两性表面活性剂属内盐，等电点范围较宽，pH值及电解质对其表面活性的影响一般都很小。 3. 性能 (1)甜菜碱型两性表面活性剂属内盐，等电点范围较宽，pH值及电解质对其表面活性的影响一般都很小。 (2)与其它两性表面活性剂不同，甜菜碱两性表面活性剂在碱性溶液中不具有阴离子性质，在其等电点时也不会降低其水溶性而沉淀，它们在较宽pH值范围内水溶性都很好，与其它阴离子表面活性剂的混溶性亦不差。 (3)羧基甜菜碱型也可与盐酸构成外盐，这在分离及提纯操作时很有用。相反，磺基甜菜碱型磺酸基酸性强，不易形成外盐。硫酸基甜菜碱型在碱溶液中沉淀而在酸性范围内则溶解很好。羟基及磺基甜菜碱在强电解质溶液中都有较好的溶解度，且能耐硬水，其中后者最强。

(4)磺基甜菜碱具有较强的钙皂分散性能，尤其是带酰胺键的更佳，并随其功能团结构的变化而有差异。 (5)对下面结构的甜菜碱两性表面活性剂 式中各功能团的结构与cmc间的关系为： ①如果X原子或功能团Y的尺寸增大，则cmc减小，亦即 ②R/基增大，则cmc亦降低； ③在A处为OH基取代时，因氢键效应cmc值亦将降低。

(1)羧基甜菜碱广泛用于化妆品、乳化剂、皮革及低刺激香波制品中。磺基甜菜碱以其优良的钙皂分散力，常用于洗涤剂及纺织制品的配方中。 4. 用途 (1)羧基甜菜碱广泛用于化妆品、乳化剂、皮革及低刺激香波制品中。磺基甜菜碱以其优良的钙皂分散力，常用于洗涤剂及纺织制品的配方中。 (2)在洗涤剂配方中使用少量磺基甜菜碱，由于它与配方中的一些组分具有协同效应，可提高产品的润湿、起泡和去污等性能，特别适合于在硬水和海水中使用。 (3)磺基甜菜碱与阴离子表面活性剂混合，可使其混合物对皮肤的刺激性大为降低。因此，适用于液体香波和液体洗涤剂的配制。 (4)甜菜碱两性表面活性剂的抗静电性能优良，羧基甜菜碱加到聚丙烯纤维中，能产生历久而不退的抗静电作用，广泛用于纺织、塑料等工业。 (5)甜菜碱型两性表面活性剂还可用做杀菌消毒剂、织物干洗剂、胶卷助剂、双氧水稳定剂及三次采油助剂等。

三、咪唑啉型两性表面活性剂 1. 结构类型 咪唑啉型两性表面活性剂主要是含脂肪烃咪唑啉的羧基两性表面活性剂，目前已占两性表面活性剂中的一大类。常见的结构类型如下。 （1）单羧基结构 典型例子如下 （2）双羧基结构 典型例子如下

（3）无盐产物(丙烯酸化)结构 典型例子如下 （4）其它结构 除了上述含脂肪烃咪唑啉的羧基两性表面活性剂，还有含磺酸基、硫酸基的咪唑啉。更新的还有含磷和含氟的眯唑啉两性表面活性剂。

2. 合成路线 咪唑啉型两性表面活性剂的制法是使脂肪酸与氨乙基乙醇胺进行反应，生成咪唑啉中间体，然后与一氯乙酸钠在强碱溶液中进行反应： 式中R可以是C11H23–、C9H19–等。

3. 性能与用途 咪唑啉两性表面活性剂最主要的性能是无毒，性能柔和无刺激。因此常用于香波、浴液及其它化妆品调理剂中。 咪唑啉季胺盐的主要用途是用作柔软剂。 羧基咪唑啉两性表面活性剂由于其混溶性好，可以调节到所需的各种pH值，使呈阴离子型或阳离子型使用。羧酸型在pH值中性情况下是离子平衡的，但磺酸型则在所有pH条件下均带有阴离子型性质。

第四节 非离子表面活性剂 一、聚乙二醇型非离子表面活性剂 1. 结构类型 聚乙二醇型非离子表面活性剂品种多、产量大，是非离子中的大类。凡有活性氢的化合物均可与环氧乙烷缩合制成聚乙二醇型非离子表面活性剂。这类表面活性剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物而具有的。聚聚乙二醇链有两种状态，在无水状态时为锯齿型，而在水溶液中主要是曲折型。 无水时的状态 水溶液中的状态

当它一旦在水中成为曲折型时，亲水性的氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-CH2-基位于里面，因而链周围就变得容易与水结合。此结构虽然很大，但其整体恰似一个亲水基。因此，聚乙二醇链显示出较大的亲水性。分子中环氧乙烷的聚合度越大，即醚键-O-越多，亲水性越大。 2. 合成路线 （1）聚乙二醇型非离子表面活性剂 聚乙二醇型非离子表面活性剂品种多、产量大，是非离子中的大类。凡有活性氢的化合物均可与环氧乙烷缩合制成聚乙二醇型非离子表面活性剂。这类表面活性剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物而具有的。聚乙二醇型非离子表面活性剂水溶液加热至一定温度，水溶液会变成白色混浊状。这种现象是由于温度升高使聚乙二醇链与水分子之间形成的氢键被切断，致使表面活性剂分子不能在水中溶解，这是聚乙二醇型非离子表面活性剂所特有的性质。使聚乙二醇型非离子表面活性剂溶解性发生突变的温度为浊点。浊点随环氧乙烷加成摩尔数增多而升高，它可作为这类表面活性剂的亲水性指标。

聚乙二醇型非离子表面活性剂根据疏水基的种类可分为长链脂肪醇聚氧乙烯、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺等。 聚乙二醇型非离子表面活性剂是用具有活泼氢原子的疏水性原料，在酸或碱催化剂参与下与环氧乙烷起加成反应制得的。 ①长链脂肪醇聚氧乙烯醚 长链脂肪醇分子中羟基上的氢是活泼氢原子?环氧乙烷是能取代氢原子的活泼化合物，它们很容易发生反应而加成聚合为醚

实际上环氧乙烷的加成是逐渐进行的，首先加成1个环氧乙烷分子，继而加成上第2个、第3个……当加成上10～15个后，则显现出最佳的洗涤能力。常用的长链脂肪醇有月桂醇、油醇、棕榈醇、硬脂醇、环己醇、萜烯醇等。 这类表面活性剂稳定性高，生物降解性和水溶性均较好，具有良好的乳化、润湿、渗透、分散和增溶的能力。常用于衣料用洗涤剂、洗发香波、浴用香波中。 ②烷基酚聚氧乙烯醚 烷基酚与环氧乙烷起加成反应，则得到烷基酚聚氧乙烯醚，常用的酚有辛基酚、壬基酚等。如采用壬基酚时，与4分子环氧乙烷加成的产物不能溶于水；与6、7分子环氧乙烷加成的产物在室温下即可完全溶于水；与8～12分子环氧乙烷加成的产物具有良好的润湿，、渗透和洗涤能力，乳化力也较好，可用作洗涤剂和渗透剂；与15以上分子环氧乙烷加成的产物无渗透、洗涤的能力，而乳化、分散力较好，可用作乳化分散剂、均染剂和缓染剂

烷基酚聚氧乙烯醚的制法与长链脂肪醇聚氧乙烯相似，其反应式如下 烷基酚聚氧乙烯醚的化学稳定性高，即使在高温下也不易被强酸、强碱破坏，且其生物降解性差。因此它的需要量呈逐渐减少的趋势，目前在家用洗涤用品中已较少使用，主要用在金属的酸性洗涤剂和碱性洗涤剂中。 ③脂肪酸聚氧乙烯酯 脂肪酸与环氧乙烷在催化剂存在下起加成反应生成脂肪酸聚氧乙烯酯，反应式如下：

另一种方法是用脂肪酸与聚乙二醇进行酯化反应制得： 此反应中，聚乙二醇有2个羟基，如无特殊催化控制，酯化所得的非离子酯总会有一定比例的双酯，此外，通过酯交换亦形成双酯：

这种酯的性质与所用的脂肪酸种类和所加成的环氧乙烷数目有关。一般说来，脂肪酸的碳原子数越多，溶解度越小，浊点越高，但是含羟基或是不饱和的脂肪酸则属例外。所加成上的环氧乙烷分子数目对酯的影响与脂肪醇聚氧乙烯醚时的情形相似，如碳原子数为12～18的脂肪酸接上12～15个分子的环氧乙烷有很好的洗涤力；而低于此数如接上5～6个分子的环氧乙烷则具有油溶性乳化力。 这种表面活性剂的渗透力、洗涤力较脂肪醇和烷基酚的聚氧乙烯醚类差，主要用作乳化剂、分散剂、纤维油剂和染色助剂等。此外，它还易受酸、碱溶液水解而形成原脂肪酸和聚乙二醇，所以在强酸溶液中失去洗涤力，而在强碱溶液中其洗涤力远不及由同样脂肪酸制成的肥皂，但还是可以用作家庭用洗衣粉的成分。

将橄榄油与聚乙二醇在碱催化下进行酯交换反应，可得到聚乙二醇油酸和油酸单甘油酯的混合物，反应过程如下： 这种混合物是具有特殊性能的油溶性乳化剂，具有广泛用途。

④聚氧乙烯烷基胺 烷基胺与环氧乙烷起加成反应可生成2种反应产物： 在后一反应中，最终产物实际上是同系物和异构体的混合物。

与上述3种非离子表面活性剂相似，当聚氧乙烯烷基胺分子中环氧乙烷的加成数少时，则不溶于水而溶于油，但由于它具有有机胺的结构，故可溶于酸性水溶液中。所以聚氧乙烯烷基胺同时具有非离子和阳离子表面活性剂的一些特性，如耐酸不耐碱，具有杀菌性能等。当环氧乙烷加成数多时，其非离子性增大，在碱性溶液中不析出，即在碱性溶液中也表现出良好的活性。由于非离子性增大，阳离子性相对减小，而表现出与阴离子表面活性剂的相容性，故可与之复配使用。 由这种表面活性剂兼有非离子和阳离子的性质，故常用作染色助剂，也常用于人造丝生产中以增强再生纤维丝的强度，还可保持喷丝孔的清洁，防止污垢沉积。

⑤聚氧乙烯烷基醇酰胺 烷基醇酰胺与环氧乙烷起加成，反应生成聚氧乙烯烷基醇酰胺，反应式如下：

这类较早的产品是月桂酰二乙醇胺，它是由月桂酸和二乙醇胺在氮气流保护下加热进行缩合反应制得的： 这种非离子表面活性剂具有较强的起泡和稳泡作用，故常用作泡沫促进剂和泡沫稳定剂，其中有的具有良好的洗涤力、增溶力和增稠作用。 这类较早的产品是月桂酰二乙醇胺，它是由月桂酸和二乙醇胺在氮气流保护下加热进行缩合反应制得的： 月桂酰二乙醇胺不溶于水，当再与1分子二乙醇胺结合成复合物 时，才具有良好的水溶 性和洗涤力，可用作洗涤剂中的稳泡剂，也可用作乳化剂和防锈剂及干洗皂等。 这种表面活性剂的稳定性和耐水解性优于脂肪酸聚氧乙烯酯。

⑥聚醚类 聚醚类产品主要是以丙二醇为起始剂接以各种不同分子量的聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚而成的一系列产品的总称，其中有代表性的为美国Wyandott公司开发的Pluronic型表面活性剂，其分子式如下： CH3 式中(CH2CHO)b是聚氧丙烯段，在分子中呈现疏水性质，(CH2CH2O)a和(CH2CH2O)c是聚氧乙烯段，在分子中呈现亲水性质；a、b、c代表分子数目，改变分子数目可以得到亲水性不同的产物。

3. 性能与用途 聚醚的分子量可达数千以上，显著地高于普通的表面活性剂的分子量，因此也可将归属于高分子表面活性剂中。聚醚具有独特的性能，一般不吸湿，溶解性在冷水中比在热水中好，浓溶液呈胶状，也溶于芳香烃和含氯有机溶剂中。聚醚的毒性和起泡力均较低，分子量为2000～3000的聚醚有良好的去污力；分子量更高的分散力较好。此外，聚醚还具有强乳化力。故可用于低泡洗涤剂、乳化剂，消泡剂以及织物匀染剂、抗静剂、金属切削冷却液、润滑剂和黏结剂中。在一些特殊领域将会有更广泛应用。

二、多元醇型非离子表面活性剂 1. 结构类型 多元醇型非离子表面活性剂是指由含多个羟基的多元醇与脂肪酸进行酯化反应而生成的酯类，此外，还包括由带有NH2或NH基的氨基醇以及带有-CHO基的糖类与脂肪酸或酯进行反应制得的非离子表面活性剂。由于它们在性质上很相似，故统称之为多元醇型非离子表面活性剂。除此之外，通常还将多元醇与脂肪酸形成的酯类再与环氧乙烷加成的产物也归为此类。 多元醇型非离子表面活性剂按多元醇的种类可分为甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯和烷基醇酰胺等非离子表面活性剂。

2. 合成路线 此类化合物一般采用酯化方法来合成。如在lmol甘油或季戊四醇中，加入1mol月桂酸或棕榈酸之类的脂肪酸，加氢氧化钠0.5～1%，在不断搅拌下于200℃左右反应3～4h，即可完成酯化反应生成非离子表面活性剂。

实际上，在甘油和季戊四醇分子中，每个羟基具有相同的反应能力，所以除了生成单酯还生成大量的双酯和少量的三酯，产物是复杂的。 工业上更常见的是采用酯交换的办法，特点是工艺简单，成本低廉。如： 其它的多元醇型非离子表面活性剂的合成与上述类似。

(1)是表面活性剂家族第二大类，产量仅次于阴离子表面活性剂。 3. 性能与用途 非离子表面活性剂有以下特征： (1)是表面活性剂家族第二大类，产量仅次于阴离子表面活性剂。 (2)由于非离子表面活性剂不能在水溶液中离解为离子，因此，稳定性高，不受酸、碱、盐所影响，耐硬水性强。 (3)与其它表面活性剂及添加剂相容性较好，可与阴、阳、两性离子型表面活性剂混合使用。 (4)由于在溶液中不电离，故在一般固体表面上不易发生强烈 吸附。 (5)聚氧乙烯型非离子表面活性剂的物理化学性质强烈依赖于温度，随温度升高，在水中变得不溶(浊点现象)。但糖基非离子表面活性剂的性质具有正常的温度依赖性，如溶解性随温度升高而增加。

(6)非离子表面活性剂具有高表面活性，其水溶液的表面张力低，临界胶团浓度低，胶团聚集数大，增溶作用强，具有良好的乳化力和去污力。 (7)与离子型表面活性剂相比，非离子表面活性剂一般来讲起泡性能较差，因此适合于配制低泡型洗涤剂和其它低泡型配方产品。 (8)非离子表面活性剂在溶液中不带电荷，不会与蛋白质结合，因而毒性低，对皮肤刺激性也较小。 (9)非离子表面活性剂产品，大部分呈液态或浆状，这是与离子型表面活性剂不同之处。

非离子表面活性剂大多为液态或浆状态物质，在水中的溶解度随温度升高而降低。非离子表面活性剂具有良好的洗涤、分散、乳化、增溶、润湿、发泡、抗静电、杀菌和保护胶体等多种性能，广泛地应用于纺织工业、造纸工业、食品工业、化妆品工业、洗涤工业、橡胶工业、塑料工业、涂料工业、医药和农药工业上、化学肥料工业、金属加工工业、矿业、建构和环境保护等方面。随着脂肪醇自给能力的提高和环氧乙烷商品量的增加及其质量的提高，非离子表面活性剂发展极为迅速，我国非离子表面活性剂的生产将会得到更快的发展。

三、其他类型非离子表面活性剂 1．烷基硫醇聚氧乙烯醚 叔烷基硫醇与环氧乙烷起加成反应生成烷基硫醇聚氧乙烯醚，其中具有良好表面活性的为叔己基硫醇聚氧乙烯(11～12)醚和叔壬基硫醇聚氧乙烯(17)醚。它们在较高温度的中性和碱性溶液中稳定。叔壬基硫醇与环氧乙烷的加成反应如下： 此表面活性剂具有良好的表面活性。

2．亚砜表面活性剂 烷基硫化物经氧化即得亚砜： 式中R为长碳链；R/为甲基，也可以是其他烷基。这种表面活性剂具有良好的表面活性，能显著降低水的表面张力，其浓度为2l0–4mol／L时，表面张力下降至25mN／m。 此外，亚砜基也可以是2个，这种表面活性剂具有良好洗涤力。 3．α-烯烃与环氧乙烷的加成物 长链α-烯烃与聚乙二醇，在有机过氧化物存在下，发生加成反应，生成在分子链中间有烃基的加成物，如α-十二烯烃与六聚乙醇的加成反应如下：

反应后得到六聚乙二醇-1-十二碳烯与环氧乙烷为1∶1的加成物。 相似地，短链二醇与长链α-烯烃也可以进行加成反应。例如，在二叔丁基过氧化物存在下，1，4-丁二醇与1-十二碳烯进行加成反应，得到如下产物： 当以碱做催化剂，对链烷二醇进行乙氧基化，也可得到该种非离子表面活性剂。 这种表面活性剂是有良好的洗涤性能，有的适合做棉织物洗涤剂，有的适合做毛织物轻垢洗涤剂。

第五节 表面活性剂典型工艺及设备 一、烷基磺酸盐(SAS)表面活性剂生产工艺 1．磺氯化法 正构烷烃在紫外线的照射下和二氧化硫、氯气反应，生成烷基磺酰氯，反应方程式为； RH+SO2+C12 → RSO2C1+HCl 除去反应产物中溶解的气体，用碱皂化，然后脱除皂化混合物中的盐及未反应的烷烃，即可得到产品烷基磺酸钠。 RSO2C1+2NaOH → RSO3Na + H2O + NaCl

磺氯化法的主要工艺过程包括：原油处理、磺氯化反应、脱气、皂化、脱盐脱油和活性物调整等步骤。 (1)原油处理：为减少副反应和加速反应速率，对原料要有一定的要求：正构烷烃>98%，碳数以C13～C17为宜，芳烃含量≤0.06%，碘价<5，水分<0.03%。采用尿素脱蜡制得的重蜡油中，芳烃含量>0.6%，烯烃含量较高，并含有部分异构烃、环烷烃、含氧化合物、含氮化合物等，需经发烟硫酸预处理，分去酸渣，除去可磺化物。如果需要的话，还可以进行碱中和、水洗和干燥，得到合乎质量要求的正构烷烃。 除对原料油需要处理外，对于氯气和SO2气体也有一定的要求，这些气体中的氧含量<0.2%，因为烷基的氧化反应速率比氯化速率快100倍以上，所以反应过程中需要避免空气漏入。

(2)磺氯化反应：磺氯化反应通常采用组罐武装置，反应器内装有紫外灯引发反应。新鲜重油与回收重油按一定比例混合进料，SO2和C12按1 (2)磺氯化反应：磺氯化反应通常采用组罐武装置，反应器内装有紫外灯引发反应。新鲜重油与回收重油按一定比例混合进料，SO2和C12按1.1∶l在气体混合器内混合，通入反应器。该反应是一个放热反应，反应热13千卡／摩尔。除反应热外，紫外灯管也会放出一定的热量。为除去反应热可采用内冷却方式，也可以采用外冷却方式。内冷却是在反应器内装冷却管，这种方法冷却效果好，反应温度较稳定，但反应液搅动情况差。外冷却方式是采用循环泵和外冷却器，将一部分物料冷却后循环。这种方式物料循环好，反应液充分混合，设备维修也方便，缺点是反应在冷却前后温差较大，冷却过程中物料不受紫外光照，对反应不利。反应温度控制在30±2℃为宜，低于15℃时反应速率变慢，温度高时SO2和C12在重油中的溶解度降低，于反应不利。反应生成的氯化氢气体进入盐酸吸收装置，反应混合物进入脱气器。

(3)脱气和皂化：磺氯化反应产物中溶解一部分HCl，并溶解一些未反应的C12和SO2，利用压缩空气，将这些气体吹脱，至反应混合物中的游离酸含量<0.1%之后，进入皂化釜，与NaOH中和，生成烷基磺酸钠。整个皂化过程中，反应液始终保持微碱性，中和温度保持在98～100℃，游离碱的含量为0.3～0.5%。磺酰氯产物不同，皂化所用的碱的浓度也不一样。 依重蜡的磺酰氯化反应程度不同，可将产物分为三种：磺酰氯含量70～80%的，称为M-80，反应时间长，副产物较多，质量较差。中和M-80时，NaOH浓度为30%。该产品在纺织印染中用作洗涤剂。磺酰氯含量为50%的产物，称为M-50，中和时用16.5%的NaOH溶液。M-50质量比M-80好，可与苯酚酯化作成增塑剂或制成乳化剂、匀染剂等。磺酰氯含量为30%的称为M-30，中和时用l0%NaOH溶液。M-30反应深度浅，副反应少，单磺酰氯含量高，质量好。一般用作聚氯乙烯乳液聚合的乳化剂、泡沫剂，也可以作为质量较好的洗涤剂使用。表2-1给出了不同磺氯化产品的组成。

(4)脱油脱盐：磺酰氯化产物皂化后得到的活性物溶液中，含有未反应的蜡油，这些蜡油必须回收利用。这一方面提高原料的利用率，降低成本，另一方面是为了保证成品质量，降低不皂化物的含量。磺氯化产物虽然经过脱气，不可避免地仍含有HCl、Cl2、SO2等，中和后产生一定量的无机盐，也需除去。磺酰氯化程度不同，脱油的方法也不同。 对M-80产物，皂化后静止分层，下层浆状物用离心分离的方法脱盐。上层清液用加热、保温和加水稀释的方法，使大部分加溶在活性物中的未反应的重蜡油释放出来。加水量—般为皂液量的40～50%，温度在102～105℃，pH值维持8～9之间。利用重蜡油与活性物溶解的比重差，使它们互相分离，油浮在上层。除去重蜡油后，根据活性物的含量，加水稀释，使成品中的活性物含量达到25%左右，产品中的不皂化物可降到10%以下。为了降低成品中的不皂化物含量，并得到浓缩型产品，可将M-80的皂化清液用水稀释到活性物含量为20～25%，然后加热急骤蒸发，产品中的活性物含量可达65%，不皂化物含量可降到5%以下。

1-反应器；2-脱气塔；3-气体吸收塔；4-中间贮罐；5-皂化器； M-50皂化后，先静置分层，除去部分未反应的蜡油。然后冷却，除去含有少量活性物的氯化钠溶液，再于65℃下用甲醇和水萃取，除去重蜡油。也可以采取稀碱皂化，先静止脱油，然后蒸发脱油。 磺氯化工艺流程见图2-4。 图2-4 磺氯化法制取烷基磺酸钠的工艺流程图 1-反应器；2-脱气塔；3-气体吸收塔；4-中间贮罐；5-皂化器； 6-分离器；7-分离器；8-蒸发器；9-磺酸盐分离器；10-油水分离器

经处理的原料蜡进入反应器1，在紫外线照射下，由底部引入氯气和二氧化硫。反应后的物料部分经冷却后返回反应器，使反应温度保持在30℃，其它部分磺氯化物进入脱气塔2，脱气后的磺氯化物送入中间贮罐4，再在皂化器5中与氢氧化钠反应，然后在分离器6中分开残留的石蜡，下层进入分离器7，在此脱盐后，进入蒸发器8。然后在磺酸盐分离器9中分出磺酸盐。蒸出的部分在分离器l0中分离石蜡和水。由1和2放出的氯化氢气体进入气体吸收塔3用水吸收。 在生产中，一般用反应液的相对密度来控制磺氯化深度。M-80的反应液相对密度为1.02～1.025时，含氯量<15.5%，其中水解氯(-SO2C1上的氯)含量>10.5%，键上氯(与烷 烃碳原子上直接相连的氯)<3.5%。皂化过程中，反应液应始终保持微碱性，游离碱含量为0.3～0.5%，反应温度保持在98～100℃，不能忽高忽低。如果反应液呈酸性或反应温度过高，会造成溢锅事故。液碱的加入要均匀，反应液的搅动要充分，这样可防止中和后泛酸。皂化所用碱液的浓度不同，磺氯化产物也不一样。M-80，M-50和M-30产物皂化时分别采用30%、16.5%和10%氢氧化钠的碱液。碱液浓度的选择与后面的脱盐、脱油工艺有关。磺氯化产物皂化后得到的活性物溶液中含有未反应的烃也称重蜡油，需回收利用。

1-反应器；2-分离器；3-气体分离器；4-蒸发器；5-分离器；6-中和釜；7-蒸发器；8-分离器；9-油水分离器 2．磺氧化法 将正构烷烃在紫外线照射下，与SO2，O2作用生成烷基磺酸。 RH + SO2 + O2 RSO3H 紫外线是引发剂，在反应器中加入水，水-光磺氧化可制取SAS，此法目前最常使用，其工艺流程见图2-5。 图2-5 水-光磺氧化法生产烷基磺酸盐的工艺流程图 1-反应器；2-分离器；3-气体分离器；4-蒸发器；5-分离器；6-中和釜；7-蒸发器；8-分离器；9-油水分离器

二氧化硫和氧由反应器1底部的气体分布器进入，并很好地分布在由正构烷烃和水组成的液相中。反应器内装高压汞灯，液体物料在反应器中的停留时间为6～7min，反应温度≤40℃，反应物料经反应器下部进入分离器2，分出的油相经冷却器回入反应器再次反应。由于一次通过反应器的SO2和O2转化率不高，大量未反应气体由反应器顶部排出后，经升压也返回反应器。由分离器2分出的磺酸液(含有19～23%磺酸，30～38%烷烃，6～9%硫酸及水等)在3中脱去SO2后进入蒸发器4，从4的下部流出的物料进入分离器5，从下层分出60%左右的硫酸，上层为磺酸相并打入中和釜6，用50%氢氧化钠中和。中和后的浆料约含有45%SAS和部分正构烷烃。然后料浆进入蒸发器7，再打入分离器8。从8底部分出高浓度的SAS，可制得含量为60%或30%的SAS产品。从8的上部出来的物料经冷凝后，在油水分离器9中分出油相(残余的正构烷烃)及水相。用此工艺制得的高浓度SAS的典型组成如下： 链烷单磺酸盐 85%～87% 硫酸钠 5% 链烷二磺酸盐 7%～9% 未反应烷烃 1%

反应速率与杂质的浓度成反比，因此为了增加反应速率，提高产物质量，必须除去原料中的杂质，故芳烃含量必须控制在50ppm以下。磺酸的生成速率与光的辐射强度成增函数关系，增加辐射强度，可提高反应速率，采用波长254～420nm的高压汞灯较合适。磺氧化反应温度以30～40℃为宜，温度太低，磺酸生成量减小；温度太高，气体在烷烃中的溶解度降低，磺酸生成量也会降低，且副反应增加。磺氧化反应是气液两相间的反应，增加气体空速有利于传质，气体通入量以3.5～5.5L／h·cm2为宜，高于这一数值，对产率影响不大。一次不能全部参与反应的SO２和O２，大部分循环回用，最终的利用率可达95%以上。烷烃的单程转化率高，副反应会增多，二磺酸含量增加，使产品质量下降，而且由于反应器中磺酸浓度增加，使反应速率下降，影响到磺酸产率。水一光法磺氧化由于在反应过程中加入水，可将烷烃相中的反应物立即萃取出来，然后在分离器中分出磺酸；烷烃回到反应器继续进行反应，这样有效地控制了反应器中烷烃的一次转化率，提高了产品的质量。反应过程中的加水量可根据磺酸产率来确定，一般应为磺酸产率的2～2.5倍。加水太多，反应器中物料乳化严重，黏度增加，物料泵送困难，磺酸难于从烷烃相中分出；加水量太少，反应混合物呈透明状，磺酸亦不易分出，且磺酸色泽加深，产率降低。

磺化反应的引发剂除了紫外线外，还可采用γ-射线，O3，或在紫外线、γ-射线照射下加入O3、醋酐或含氮、含氯化合物。 二、表面活性剂生产的主要设备 表面活性剂是以近代技术为基础，生产精细化学品的工业。它的生产合成不但要沿用传统的石油化工生产技术与设备，而且它具有小批量与高纯度，对于合成技术有自己的某些特殊需要的特点。其基本要求是技术先进，生产效率高，运行安全可靠，经济合理。 本节简要介绍表面活性剂生产中常用的主要生产设备的类型、特点、适用条件与选用原则。 1. 一般的化学反应设备 许多表面活性剂产品，由于其特定的用途，社会需求量很小，对纯度要求又很高，有时可以采用实验室的设备进行生产。在工业上则要根据各自的条件采用各种化学反应设备。

(1)化学反应设备的分类 表面活性剂生产中的反应设备种类很多，大致有如下几种分类方法。 按照操作方法分类可以分为间歇法、连续法和半连续法。 按照反应物的相状态分类，可以分为均相反应设备、各种异相反应设备等。 按照传热方式分类，可以分为绝热型、自热交换型和外部热交换型反应设备等。 按照反应物的混合状态分类，可以分为完全混合反应设备，挤压排出混合反应设备等。 （2）化学反应设备的结构和形式 化学反应设备的结构与形式和化学反应的类型与性质密切相关，但是不论什么样的设备，都应满足如下基本要求：反应物在反应设备内要有适当的停留时间；具有传热的特性；能进行相与相之间的混合和搅拌。

常用的化学反应设备有搅拌式、塔板式、填充式、滚筒式和喷射式等反应器。 搅拌式反应设备是最适合于小型、间歇操作的表面活性剂产品生产使用的一种反应器。这是一种在反应器内装有搅拌器，供反应物在搅拌下能充分接触并进行反应的设备。 共重要组成部分是搅拌器。搅拌器的选择对化学反应的进程和产物的产率有很大的影响。常用的搅拌器有桨式和涡轮式等。图2-6所示的搅拌式反应罐是最常见的一种反应设备。多数搅拌式反应罐的外部有加热或冷却用夹套，或者在反应罐的内部装置蛇管，在夹套或蛇管内通入水蒸气或其他载热体进行加热交换。也可以直接用火加热，但这种方法的温度不易控制。还可以用热交换器把反应物在反应罐外加热或冷却后再送入反应罐内。

塔板式反应设备的用途也很广，不仅可以用作气体和液体的物料反应器，最主要是用于气体的吸收、吸附、蒸馏和萃取等过程，还可用于气体的冷却、除尘与净化。在塔体内部有多层舱塔板。塔板有不同的结构，主要有筛板、浮阀板和泡罩塔板等。不论哪种塔设备，其作用都是使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体能充分接触，以促进其相互作用。为此，有的塔板上装有搅拌叶轮，或使塔板转动。 填充塔型反应设备的内部堆放填料，以增加液体和气体的接触面积，提高反应速率与传质能力。当化学反应要有催化剂作用时，可以填充催化剂以进行催化反应。塔内液体一般从上往下流动，由于反应过程伴随着放热或吸热，因此应采取适当的热交换方法以控制温度。图2-7是一种有外部热交换器的填充塔，反应流体由塔上进入第一段填料，再进入外设热交换器，与管内的热媒进行热交换，然后进入下一段填料继续反应。除此之外，还可以用塔内热交换，经多次热交换以保证反应所需的温度。

流化床式反应设备是用参加反应的流体使颗粒状的固体反应物(通常在10～100目之间)产生流动，从而进行液-固相或气-固相之间的反应。如图2-8所示，固体随气流进入反应器内，反应后，反应物与生成物一起由下而上，从塔顶排出，再分离。另一种是反应生成物从塔顶排出，固体粒子由排出管从下面排出。

化学反应设备还有许多其它形式。例如滚筒式：反应物料借回转的滚筒进行充分混合与反应；液柱式：参加反应的液体物料，借塔底进入的气体流而得到搅动，进行气—液之间反应；喷射式：反应物在反应器内通过喷嘴喷射而进行充分接触与反应。

在设计与选择反应设备时应考虑高效、安全和经济的原则。主要应考虑到如下问题： ①参加反应的物相是什么状态； （3）设计与选择反应设备的出发点 在设计与选择反应设备时应考虑高效、安全和经济的原则。主要应考虑到如下问题： ①参加反应的物相是什么状态； ②反应的温度要求，应该用什么方法进行热交换，如何控制所需要的温度； ③反应的压力多大为宜； ④反应时间，反应物停留的时间及空间速率； ⑤生产能力，连续或间歇操作； ⑥搅拌的形式； ⑦对产品的质量要求； ⑧经济条件，投资的大小。 在表面活性剂生产中一般生产量较小，品种多，宜采用间歇式生产设备。

2. 物料的输送 表面活性剂的生产中有固体、液体和气体物料，其输送设备一般也分为固体输送设备、液体输送设备和气体输送设备。 （1）固体物料的输送设备 根据生产中物料的形状，可采用不同的输送方法与设备，在生产中常用的有带式输送机、螺旋输送机，吊链式输送机和斗式提升机等。在表面活性剂生产中最常见的是带式输送机、螺旋输送机与斗式提升机。 带式输送机，适用于输送细散的物料和包装好的产品。有金属链条式与橡胶皮带式的输送机。其优点是输送能力强，操作连续，动作平稳，摩擦损失小，动力消耗较低，对物料的损伤小，安装维修比较方便。图2-9是带式输送机的外观。

图2-9 带式输送机的结构 螺旋输送机是利用螺旋的旋转以推动运送固体物料。适用于输送硬度不太大，摩擦力较卜的粉状或块状物料。其优点是容易密闭运行，防止粉尘污染，占地面积小，便于操作与管理。缺点是运行阻力大，设备的磨损快，耗能较大。

吊链式输送机，它是由装有滚轮的吊挂式的工字梁轨道组成的，其占地面积很小，适用性广，尤其在需要浸入溶液中操作的生产中特别方便。斗式提升输送机是由立式输送带与数目不等的装料斗所组成。主要用于在垂直方向上或大坡度的方向上输送颗粒状和粉状的物料。例如输送煤粉和小矿石。 气流输送设备是利用高速的空气流在经过管内时，把粉状物料带走。输送管有真空式与压送式。其优点是物料输送过程全密闭，可以避免物料对环境的污染；缺点是设备较复杂，耗能大，对粉料的密度和粒度有一定要求。易产生静电的粉料有爆炸的危险则不宜选用这种设备。 （2）液体物料的输送设备 根据生产中液体物料的黏度，所含固体颗粒的大小，腐蚀性的强弱，温度与压力的高低等，应选择相应类型与材质的液体输送设备——泵。各种泵可以大致归纳为两大类：旋转泵(包括离心泵、轴流泵、齿轮泵)和往复泵。

（3）气体输送没备 气体输送设备的主要作用有三种，一是不改变其压力，由A处输送到B处，采用吹风机，排凤机和抽风机等。二是提高气体的压力，如气体压缩机。三是减小气体的压力，如真空泵，抽气机等，用于蒸发和干燥上。 气体输送设备与液体输送设备的原理相似，也有离心式，轴流式，往复式之分。此外还有一种罗茨鼓风机，其原理与齿轮泵相似，优点是风量较均匀，易于变速。一般适合子输送0.08MPa(表压)以下的气体。缺点是制造与安装精度要求很高，否则会产生刺耳的噪音并磨损机件。

3. 物料的破碎研磨与混合 在生产中，为了配料，有利于进行化学反应，常常需要把固体物料，进行破碎与研磨。有的产品要求以一定大小的颗粒状或粉末状出厂，也要粉碎与研磨，有的膏状产品如洗涤膏、雪花膏、油墨等，要求质地均匀细腻，则要充分混合与研磨。在实验室条件下，常用各种玻璃，玛瑙的研钵进行破碎，研磨与混合。在生产中，要根据物料的物理化学性质及工艺要求，选择合适的破碎，研磨与混合设备。 （1）破碎与研磨设备 按被粉碎物料的大小及所获得的成品粒度的大小可把固体物料的粉碎设备分为粗粉碎、中粉碎、细粉碎和超级粉碎几类。选择设备时应力求满足如下要求：产品大小均匀，可立即从轧压部位排出，可调整粉碎度，操作方便，易磨损部位可以更换，有保险及防爆装置，粉尘污染少，耗能小。常用的破碎机有颚式、锥式、滚筒式、锤式及球磨机。

颚式破碎机 主要由活动牙板对固定牙板作周期性的往复运动而把物料破碎，离开时已破碎的物料因重力作用而下落。主要用于粗碎与中碎。例如，用在粗碎石灰石，粗食盐块及其它矿石。它的优点是构造简单，管理与维修方便，连续运转的时间长，生产能力大。缺点是它的摆动惯性，零件所承受的负荷以及能量消耗都很大，粉碎度小，对设备的基础要求较高。 锥形破碎机 由两个镶有硬质合金钢轧板的圆锥体所组成，是一种粗碎设备，利用一直立的内圆锥体(轧头)在另一个固定的外圆锥体的轧面(轧臼)中作偏心转动，而将物料轧碎。物料进入机内的轧压空间后，轧头在轧臼中作偏心转动，产生挤压力，将小物体轧碎，同时又产生挤压弯曲力把大物块轧碎。物料从上部加入，破碎后自由地通过两锥体下部的缝隙问下落。它与颚式破碎机相比，噪音小，消耗能量低，生产能力大，适合于坚硬脆性的物料的破碎与混合，在许多小化工厂广泛使用。图2-10是这种机器的示意图。

滚筒轧碎机 主要由两个起着挤压作用的滚筒所组成。两个滚筒作相反方向的转动。适用于某些中等硬度的物料，如煤的轧碎。共优点是结构简单，制造容易，运转可靠，尺寸小．重量轻，易于调节粉碎度。缺点是产品的颗粒不匀，而且可能压成扁块。有一种和滚筒轧碎机相似的滚筒研磨机也广泛用于表面活性剂生产中。例如烧煮成的牙膏块要用滚筒磨碎机进行研磨才能得到成品。 锤式破碎机 利用机壳内的重锤对物料进行猛烈迅速的冲击而使之粉碎。主轴上装有钢质圆盘，圆盘上又装有固定的或可摆动的硬钢锤头。主轴转动时，锤头在各种不同位置上以很大的离心力锤击，把物料击碎。如果遇到太硬的物料，可摆动的锤头可以让开，留待下一次再冲击。已经破碎的物料通过机壳上的格栅缝隙间排出。此机可用于中碎，也可用于粗碎与细碎。其优点是磨损件可以更换，结构简单，操作安全，粉碎度很高，生产能力大。缺点是锤头的磨损快，格栅易堵塞，不适于击碎水分超过10%的黏性物料，粉尘较多。常用来粉碎石灰石，煤，石膏、油页岩、白垩和石棉矿石等。见图2-11。

球磨机 利用下落的钢球、鹅卵石等研磨体的冲击作用以及研磨体与球磨机内壁的研磨作用将物料粉碎、研磨和混合。当机器转动时，由于研磨体和内壁的摩擦作用，将研磨体顺旋转方向带上而后下落，使物料不断被粉碎，其优点是可用于干磨和湿磨，可密闭操作，无粉尘，运转可靠，研磨体便宜易于更换。缺点是体积庞大，振动与噪音大，能耗高，研磨件的磨耗大，会污染产品。一般用于坚硬物料的粉碎，例如矿石，涂布纸张用的碳酸钙和高岭土等的研磨。 此外还有利用高压气体从喷嘴中射出以形成高流速，使粉碎室内的物料急速转动，互相撞击而被粉碎，这种机械称为气流粉碎机。它可以把物料粉碎到几个，适用于二氧化钛、农药等的超细粉碎。

（2）物料的混合 进行化学生产的原料混合得愈好，反应愈快。许多产品是多种原料的混合物，混合状态的好坏直接影响到产品的质量。因此，混合设备是表面活性剂生产所不可缺少的。混合对象的物理化学性质不同，应采用不同类型的混合设备。 滚筒型混合机是通过滚筒的转动而把筒内的干粉状物料混合。V型混合机是由两个圆形筒组成V型混合筒(见图2-12)，由于V型混合筒不断地迥转，产生重力和离心力的作用，被混合的物料沿着交叉的两个圆筒移动，在V型筒的尖端处反复冲撞与混合，这种设备也适于干粉的混合。螺旋叶片型混合机是在一个固定的U型混合槽内，装上两个方向相反的叶片，固定在同一旋转轴上，随轴旋转，使物料作双向流动，以达到混合的目的。这种设备既适合于干粉也适合于湿润粉体的混合。例如用碳酸钠与磺酸中和生产洗涤剂的活性物时，把二者投加到螺旋叶片混合机中，边混合边推进。

固体物料和黏稠性的液体物料，或者黏稠性的液体和液体的混合，则要采用专门的捏和设备。例如把合成树脂粉、颜料等分散到溶媒中制成黏稠状制品，把黏土，油灰、橡胶和动物胶等制成糊状制品都采用捏和设备。捏合过程是对物料不断进行强有力的压延、压缩、剪断和折合，使混合物料连续变形以达到混合的目的。捏合的过程有时也伴随着化学反应或加热熔解的发生。 捏和机械的结构比较复杂，主要是借助旋转方向相反的特殊形状的叶片，在箱体内的不断运动，以达到捏合的目的。图2-13表示一种双腕式捏和机的叶片形状，箱体内两个腕形叶片，旋转方向相反，适合于半干燥、半塑性的物料或膏状物料的捏和，也适用于有化学反应产生的物料的捏和。

在表面活性剂生产中，许多产品常常以乳液或膏状的形态在市场上销售，并要求质地均匀细腻，为此，除了可以使用适当的化学助剂和乳化剂以外，还需要有适当的乳化和均质设备。 乳化和均质的设备很多，常用的有叶片式均质搅拌机，不同的叶片形式可以适应于不同物料的均质和乳化。 图2-14是几种桨型均质搅拌机的桨板形式，适合于低黏度物料的混合搅拌。图2-15是一种装有气流管的螺旋型的搅拌机，适合于固体物料的溶解搅拌和低黏度液体的搅拌。

胶体磨适用于液体、固体和胶体物料的研磨和混合。胶体磨是由固定的磨盘和高速旋转的磨盘所组成。物料由上加人，经过固定磨盘与旋转磨盘之间的微小间隙时，由于高速旋转的磨盘，使物料进行充分的剪切、研磨与混合，它适合于液体、固体和胶体物料的研磨与混合。

(1)沉降分离设备 沉降分离设备大致可以分为澄清设备和沉淀浓缩设备两大类。 4. 物料与产品的分离 在表面活性剂生产中，时常需要把不同形态的物料与产品分离开。例如把固体悬浮物从液体中除去，把固体中的水分分离掉等等。在工业生产中，用于物料与产品分离的设备很多。这里介绍几种常用的分离设备。它们也分别借助沉降、过滤，离心分离和结晶，以及用分子筛等方法使物料中的固液分离。 (1)沉降分离设备 沉降分离设备大致可以分为澄清设备和沉淀浓缩设备两大类。 ①澄清没备 澄清设备是使团体浓度比较小的料液中的悬浮粒子沉降下去，从而得到澄清的液体，其主要设备是沉降槽，它有不同的形状。按流体流动的方向可以分为水平流动型、垂直流动型和倾斜流动型三种沉降槽。图2-16是水平流动型沉降槽，要澄清的液桨进入沉降槽，再注入絮凝药剂，经过充分混合，使固体颗粒在凝集部凝集变大，从排泥孔排出。液体中的浮渣从撇浮渣槽除去，澄清液从上面流出。

图 2-16 水平流动型沉降槽 ②沉淀浓缩设备 这种设备又称为增稠器，主要作用是使浓度比较大的桨液中的固体物沉淀下来，成为浓缩状态的物料。有一种连续式的沉淀浓缩设备，原桨液由上面不断注入，集泥耙子在转动，加上重力的作用使浓缩的料桨由底部集中排出，较清的溶液由溢流糟排出。

此外，还有利用真空泵进行抽吸过滤的，例如真空叶滤机和转筒真空过滤机。后者可以连续地处理各种悬浮液，但不适合于处理阻力过大的膏状悬浮液。 (2)过滤分离设备 这是表面活性剂生产中常用的设备。其原理是利用多孔的过滤介质，把悬浮液中的固体颗粒挡住，让液体通过，从而使固液分离。 常用的板框式压滤机，是由多个滤板、滤布和滤框交替排列所组成的。这些滤阪、滤布和滤框的数量随滤桨与生产能力的大小而定，可有10至60组。这种设备适合于黏稠的、需要加热到100℃以上，表压大于19.8066510帕(1大气压)的悬浮物的分离。欲压滤的悬浮液用离心泵或其它可以产生液体压力的设备打入压滤机送行过滤。 此外，还有利用真空泵进行抽吸过滤的，例如真空叶滤机和转筒真空过滤机。后者可以连续地处理各种悬浮液，但不适合于处理阻力过大的膏状悬浮液。 (3)离心分离设备 离心分离设备大致分为两类，一类是离心过滤分离设备，另一类是离心沉降分离设备。二者那是借助离心力把固-液、固-气分离。