一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，包括將乙二胺、亞磷酸、甲醛按照一定比例加入混料釜，加入一定量的鹽酸混合均勻。將混合物料泵入管式反應(yīng)器加熱反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物由管式反應(yīng)器進(jìn)入保溫釜保溫反應(yīng)進(jìn)入氣液分離器分離得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明工藝方法生產(chǎn)周期短、能耗低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、生產(chǎn)操作簡單安全。
【專利說明】—種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理藥劑領(lǐng)域，提供一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】[0002]隨著世界水處理緩蝕劑向高技術(shù)化方向的發(fā)展和全球環(huán)保意識的提高，對緩蝕阻垢劑提出了更高的要求。特別是高端水處理藥劑方面。20世紀(jì)70年代初，有機(jī)膦酸類緩蝕阻垢劑應(yīng)用發(fā)展極為迅速，國內(nèi)循環(huán)冷卻水處理常用的緩蝕阻垢劑有聚磷酸鹽、磷酸酯、有機(jī)膦酸和聚合物類等其中，有機(jī)膦酸類藥劑以其高效的緩蝕與阻垢雙重功能而被廣泛的應(yīng)用，該類水處理藥劑具有化學(xué)性能穩(wěn)定、能耐較高溫度和PH值、有明顯的溶限效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)等特點(diǎn)。
[0003]乙二胺四亞甲基膦酸是一類亞甲基膦酸陰極緩蝕劑，較無機(jī)磷酸鹽有更突出的陰極保護(hù)作用，緩蝕率要高7倍左右，在水中能離解成8個(gè)正負(fù)離子，可以不按化學(xué)當(dāng)量與金屬離子螯合和形成立體結(jié)構(gòu)的粘狀螯合物，松散的分散在水中破壞鈣垢的正常結(jié)晶，從而阻止垢體的形成，尤其對硫酸鈣、硫酸鋇阻垢效果好。乙二胺四亞甲基膦酸與聚馬來酸酐復(fù)配可以大大降低結(jié)構(gòu)速度，甚至連老垢也可以清除。在金屬表面清洗和處理方面，廣5%的乙二胺四亞甲基膦酸的除垢效果與稀鹽酸相當(dāng)。乙二胺四亞甲基膦酸與葡萄糖酸鈉復(fù)配可以有效洗去金屬表面的油脂獲得清潔的金屬表面。
[0004]乙二胺四甲叉膦酸的工業(yè)合成方法主要有3種:①乙二胺、甲醛、三氯化磷合成法乙二醇、乙胺、甲醛、三氯化磷合成法，反應(yīng)以乙二醇為中間介質(zhì)，乙二醇先與三氯化磷反應(yīng)生成氯化磷酸酯，再與乙二胺和甲醛反應(yīng)生成乙二胺四亞甲基膦酸DTMP，并釋放出乙二醇；③乙二胺四乙酸與三氯化磷合成法。在這幾種合成制備方法中，方法②、③的副反應(yīng)少、產(chǎn)率高、產(chǎn)品較純，其缺點(diǎn)是原料較貴，產(chǎn)品成本較高:方法①原料易得，生產(chǎn)成本較低，缺點(diǎn)是三氯化磷反應(yīng)劇烈，生產(chǎn)條件要求嚴(yán)格。單從質(zhì)量考慮宜采用方法①、②，但考慮到原料和綜合經(jīng)濟(jì)效益，國內(nèi)外廠家一般都采用方法①，所用原料為乙二胺、甲醛、三氯化磷及水。上述諸方法中，都用三氯化磷作原料，易得，價(jià)廉。但實(shí)際反應(yīng)過程中，三氯化磷僅用來水解成亞磷酸，亞磷酸才是真正的反應(yīng)物。三氯化磷水解時(shí)，反應(yīng)非常劇烈，有大量熱量產(chǎn)生，并逸出大量的HCl氣，過程不容易控制和操作。HCI溶于反應(yīng)體系，產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。
[0005]為了解決現(xiàn)有生產(chǎn)工藝反應(yīng)過程劇烈不易控制，副產(chǎn)物多，能耗大，產(chǎn)能低的局限性。本發(fā)明提供了一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，直接采用亞磷酸作原料，與乙二胺、甲醛反應(yīng)一步直接制取乙二胺四甲叉膦酸，反應(yīng)過程不用三氯化磷，反應(yīng)不劇烈，不產(chǎn)生HCI，操作容易。產(chǎn)品質(zhì)量高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，此發(fā)明工藝采用管式反應(yīng)器連續(xù)進(jìn)料連續(xù)出料，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低能耗節(jié)約成本，采用半封閉式反應(yīng)系統(tǒng)減少操作工人與物料的接觸，提高了操作安全性，并且所得產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的具體的方法步驟為:
(I)將乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值，350C以下混合均勻。
[0008](2)將混合好的物料泵入管式反應(yīng)器，加熱反應(yīng)。
[0009](3)反應(yīng)后的物料加入保溫釜，保溫充分反應(yīng)。
[0010](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。 [0011](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
[0012]上述步驟(1)所述的乙二胺、亞磷酸和甲醛的摩爾比為1:4-6:4-6，優(yōu)選的是1:4.2^4.8:4.2~5。
[0013]上述步驟(1)所述的混合物料體系的PH值為≤2.0。
[0014]上述步驟(2)所述的管式反應(yīng)器為單根的或并列幾根的水平管式反應(yīng)器、單根的或并列幾根的立管式反應(yīng)器、盤管式反應(yīng)器、U型管式反應(yīng)器。
[0015]上述步驟(2)所述的管式反應(yīng)器的長徑比為100-10000。
[0016]上述步驟(2)所述的混合物料泵入管式反應(yīng)器的進(jìn)口壓力為0.2^0.5MPa。
[0017]上述步驟(2)所述的管式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為9(T125°C，優(yōu)選的是ll(Tl2(rC。
[0018]上述步驟(3)所述的保溫釜的保溫溫度為100-l20℃。
[0019]上述步驟(3)所述的保溫反應(yīng)的時(shí)間為3-6h。
[0020]本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性優(yōu)異創(chuàng)新內(nèi)容為:本發(fā)明采用管式反應(yīng)器的連續(xù)化生產(chǎn)方法，縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，節(jié)約成本；本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)采用半封閉式減少了操作工人與物料的接觸，增加了生產(chǎn)操作的安全性；本發(fā)明連續(xù)化生產(chǎn)工藝提高了產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性。
具體實(shí)施例
[0021]為了更好的詮釋本發(fā)明的優(yōu)異效益，現(xiàn)對本發(fā)明具體舉例如下，但本發(fā)明的生產(chǎn)辦法不只僅限于所列實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
(I)將摩爾比為1:4.0:4.2的乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值為2.0，35°C以下混合均勻。
[0023](2)將混合好的物料以0.2MPa的入口壓力泵入管式反應(yīng)器，加熱至110°C反應(yīng)。
[0024](3)反應(yīng)后的物料加入保溫釜，100°C保溫反應(yīng)4h。
[0025](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。
[0026](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
[0027]實(shí)施例2
(I)將摩爾比為1:4.2:4.2的乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值為1.8，35°C以下混合均勻。
[0028](2)將混合好的物料以0.2MPa的入口壓力泵入管式反應(yīng)器，加熱至110°C反應(yīng)。
[0029](3)反應(yīng)后的物料加入保溫釜，100°C保溫反應(yīng)4h。[0030](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。
[0031](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
[0032]實(shí)施例3 (最佳實(shí)施例)
(I)將摩爾比為1:4.2:4.4的乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值為1.8，35°C以下混合均勻。
[0033](2)將混合好的物料以0.2MPa的入口壓力泵入管式反應(yīng)器，加熱至110°C反應(yīng)。
[0034](3)反應(yīng)后的物料加入保溫釜，110°C保溫反應(yīng)3h。
[0035](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。
[0036](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
[0037]實(shí)施例4
(I)將摩爾比為1:4.4:4.6的乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值為1.5，35°C以下混合均勻。
[0038](2)將混合好的物料以0.2MPa的入口壓力泵入管式反應(yīng)器，加熱至115°C反應(yīng)。
[0039](3)反應(yīng)后的物料加入保溫爸，110°C保溫反應(yīng)4h。
`[0040](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。
[0041](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
[0042]實(shí)施例5
(I)將摩爾比為1:4.4:4.6的乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值為1.5，35°C以下混合均勻。
[0043](2)將混合好的物料以0.2MPa的入口壓力泵入管式反應(yīng)器，加熱至110°C反應(yīng)。
[0044](3)反應(yīng)后的物料加入保溫釜，110°C保溫反應(yīng)5h。
[0045](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。
[0046](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
[0047]實(shí)施例6
(I)將摩爾比為1:4.5:4.6的乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值為1.5，35°C以下混合均勻。
[0048](2)將混合好的物料以0.2MPa的入口壓力泵入管式反應(yīng)器，加熱至115°C反應(yīng)。
[0049](3)反應(yīng)后的物料加入保溫釜，110°C保溫反應(yīng)5h。
[0050](4)將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離。
[0051](5)液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料釜繼續(xù)參加反應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其采取的具體的步驟為: 將乙二胺、亞磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入鹽酸調(diào)節(jié)體系PH值，35 °C以下混合均勻； 將混合好的物料泵入管式反應(yīng) 器，加熱反應(yīng)； 反應(yīng)后的物料加入保溫釜，保溫充分反應(yīng)； 將保溫反應(yīng)后的產(chǎn)物泵入氣液分離器分離； 液相產(chǎn)物乙二胺四亞甲基膦酸加入反滲透水調(diào)節(jié)活性物含量，氣相甲醛與鹽酸冷凝收集后循環(huán)進(jìn)入混料爸繼續(xù)參加反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(I)所述的乙二胺、亞磷酸和甲醛的摩爾比為1:4飛:4飛。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(I)所述的乙二胺、亞磷酸和甲醛的摩爾比優(yōu)選的是1:4.21.8:4.2~5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(I)所述的混合物料體系的PH值為2.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(2)所述的管式反應(yīng)器為單根的或并列幾根的水平管式反應(yīng)器、單根的或并列幾根的立管式反應(yīng)器、盤管式反應(yīng)器、U型管式反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的管式反應(yīng)器的長徑比為100-10000。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(2)所述的混合物料泵入管式反應(yīng)器的進(jìn)口壓力為0.2^0.5MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(2)所述的管式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為9(T125°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(2)所述的管式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度優(yōu)選的是11(T120°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乙二胺四亞甲基膦酸連續(xù)化生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)所述的保溫釜的保溫溫度為10(Tl2(rC ;保溫反應(yīng)的時(shí)間為3飛h。
【文檔編號】C07F9/38GK103483380SQ201310405008
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】劉全華, 程終發(fā), 萬振濤, 張秀華, 齊曉婧, 王燕平 申請人:山東省泰和水處理有限公司