Способ получения ингибитораотложений минеральных солей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Сфциалистическик Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 219279 . (21) 2733314/23-26с присоединением заявки Нов(Я)м, кл.з С 02 Г 5/12 Госудврствеииый комитет СССР яо Аелви изобретений и открытий(з) НЖ 663.632.7 (088 8) Самборский, В.А. Вакуленко, Л.П. Потапенко,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРЫ ОТЛОЖЕНИЙ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙИзобретение относится к способам 1получения веществ, служащих для предотвращения отложений солей в насо- " сах, трубопроводах и запорной арматуре систем оборотного водоснабжения, а также при добыче нефтиДля предотвращения образования отложений солей лучшей эффективностью обладают комплексоны с аькноалкилфосфоновыми группировками.Известен способ получения ингибитора отложений - аминометилфосфоновых кислот или их солей фосфорилированием аминогрупп формальдегидом и фосфористой кислотой в солянокислой среде. фосфористую кислоту получают отдельно гидролизом треххлористого фосфора 11 .Известен также способ, в котором получение й"(2-оксиэтил)этилендиамино-трис(метилфосфоновой кислоты) проводят непосредственно с использованием треххлористого фосфора 2.Однако эффективность полученного продукта при ингибировании образования осадков невысока, видимо за счет большоГо избытка соляной кислоты, образующейся при гидролизе трех- хлористого фосфора. удаление избытка хлористого водорода нз реакционной массы усложняет технологию ипредъявляет повыаенные требованияк материалу оборудования (желательныграфитовые теплообменники),Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому по эффективности ингибирования отложений сульфата икарбоната кальция является продукт,полученный в солянокислой среде фосфорилированием формальдегидом и фосфористой кислотой сннергическойсмеси амино- и амидосоединений (полизтиленполиамнна, моноэтаноламина,15 карбамнда, и/нли хлорида аммония),и последующей нейтрализацией. Полу.ченный ингибитор в виде водного раствора не замерзает при -35 С 31. 20 Недостатком данного способа являЕтся сложность технологии и использование фосфористой кислоты, применение которой вызывает серьезные труд" ности при организации промышленного производства ннгнбитора. Несмотря на небольшую дозировку ингибитора отложений минеральных солей (3-4 мг/л) потребность в большом количестве зф Фективного ингибитора связана с про- ЗО изводством технической фосфористойкислоты, а ее пока производят в недостаточном количестве.Цель изобретения - упрощение технологии и удешевление способа при сохранении эффективности ингибитора и с одновременньм получением товарного продукта - метилаля без применения Фосфористой кислоты.Поставлечная цель достигается тем, что в известном способе фосфорилирование синергической смеси амино- и амидосоединений в кислой водной среде Формальдегидом и соединением Фосфора, в качестве соединения фосфора используют сме ь треххлористого Фосфора и диметилфосфита в малярном соотношении 1:2,3-55, Причем предпочтительно использовать следующие соотношения ком - понентов (по массе): полиэтиленполиамин:моноэтаноламин:хлорид аммония:карбамид:диметилфосфит:треххлористый Фосфор."Формальдегид=10;6-8,4:0-6: 3,2- Щ -4,2;66-93:20-42:44-56, а нейтрализацию проводить до рН 3,6-3,9.Из соединений Фосфора, которые можно использовать для получения ингибитора аминометилфосфонового типа наиболее дешевым является треххлористый Фосфор, однако получение ингибитора на треххлористом Фосфоре дает продукт низкой эффективности из-за слишком большого (до 600) избытка НС 1, образующегося при гидролизе (требуемый избыток от 20 до 100), для повышения эффективности необходимо удаление НС 1, что усложняет технологию и оборудование процесса, Применение диметилФосфита - промежуточного продукта в производстве хлорофоса, экономически оправдано при одновременном получении товарного продукта - метилаля.СН 20 Н 20+(СНЗО)Т РНСНЗОСНЯОСН++Н РО, 3 4 О Метилаль может иметь широкое применение в промышленности органического синтеза, лаков и красок как раствори- тель, в промышленности ионообменных материалов как набухатель в процессах 4 хлорметилирования и аминирования. При наличии диметилфосфита, формальдегида и соляной кислоты образование метилаля происходит количественно и с большой скоростью, удаление его из реакци-О онной смеси не вызывает затруднений ввиду низкой температуры кипения метилаля (43 С). Замена части диметилфосфита на треххлористый Фосфор, вопервых, удешевляет сырье, во-вторых, исключает необходимость загрузки соля ной кислоты. Количество вводимоготреххлористого фосфора ограничивается потребностью н соляной кислоте. Этапотребность равна одной молекуле НС 1на каждую аминогруппу, введенную в Щ виде основания и от 20-100 избытка НС 1. При получении ингибитора с Высокой эффективностью необходимо строгое соблюдение соотношения компонентов,а именно; на каждый г-атом водорода у амино- или амидогруппы необходим в молей треххлористого фосфора и и молей диметилфосфита, где в+п=1, (1+и) молей формальдегида, причем и молей идет на образование метилаля, отклонение от указанного соотношения в ту ли другую сторону отрицательно скаывается на эффективность ингибитора. Допустимы отклонения только в количестве НС 1 (избыток в пределах от 20 до 100), т.е, в соотношении диметилфосфита и треххлористого фосфора от 2,3 до 5,7 моль/моль или при соблюдении щ+п=1, щ изменяется от 0,15 до 0,3 а и - от 0,7 до 0,85, Установлена также воэможность без снижения эффективности исключить загрузку хлорида аммония, это изменение отражено в примерах исполнения.Способ получения ингибитора заключается в следующем.В герметичный реактор, снабженный прямым холодильником, устройствами для перемешивания, нагрева и охлаждения, трубой по стенке реактора до днища, оканчивающейся барботером, загружают диметилфосфит, 37-ный формалин, полиэтиленполиамин, моноэтаноламин, хлорид аммония и карбамид. Температура при загрузке вышеуказанных компонентов не играет существенной рдли, ее поддерживают около 35-40 С. Затем температуру снижают до 30 С и при полном охлаждении через трубу с барботером начинают подавать треххлористый Фосфор, не давая температуре в реакторе подниматься выше 40 С. После окончания подачи треххлористогоФосфора температуру повышают до 60- 700 С и отгоняют образовавшийся метилаль-сырец. В составе метилаля-сырца94-95 метилаля, остальное - вода, меметанол, следы формальдегида и НС 1, По мере отгона метилаля температуру в реакторе поднимают, переключая прямой холоднильник на обратный, реакционную массу выдерживают 3 часа при 98-101 С или 5 часов при 93-96 С. После выдержки охлаждают, когда температура массы достигает 60 С, продолжая охлаждение, постепенным добавлением 40-45-ного едкого натра доводят рН реакционной массы до 3,6-3,9, после чего выгружают через нижний спуск, Стадию нейтрализации можно проводить в широком температурном интервале растворами щелочи различной концентрации, включая твердую, чешуйчатую,однако приведенные выше параметры технологически удобнее.П р и м е р 1. В эмалированный реактор, снабженный прямым холодильником и трубой с барботером для подачи треххлористого фосфора под слой реакционной массы при включенном охлаждении и перемешивании загружают 86 кг (0,78 кг-моля) диметилфосфита 147 кг (1,78 кг-моля) 37-ного формалина, 10 кг полиэтиленполиамина,шит экономические показатели производства ионита.3, Исключена необходимость в загрузке соляной кислоты при осуществлении синтеза. б кг моноэтаноламина, б кг хлорида аммония и 3,2 кг карбамида. Затем температуру снижают до 35 С и через трубу с барботером постепенно, не давая температуре подниматься выае 40 С, в течение 30-40 мин подают 31 кг (0,22 моля) треххлористого фосфора. После окончания загрузки и 10 мин перемешивания для равномерного распределения образовавшейся соляной кислоты содержимое реактора на гревают, постепенно отгоняя 56-58 кг метилаля-сырца. После прекращения отгона и достижения температуры в реакторе 90 оС прямой холодильник переключают на обратный и выдерживают реакционную массу 3 ч при 98-101 ОС, За" 15 тем охлаждают до 60 С и при интенсивном охлаждении постепенно добавляют 138 кг 42-ного едкого натра, доводят рК раствора до 3,6-3,9. После охлаждения получают 360 кг водного раство ра с содержанием ингибитора 38.П р и м е р 2. Процесс получения, порядок загрузки, количество загружаемых аминов и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1. Изменена загрузка: загружают 93 кг (0,846 моля) диметилфосфита, 152 кг (1,846 моля) 37-ного формалина и после загрузки аминов постепенно вводят 21 кг (0,154 моля) треххлористого Фос- О фора. Получают метилаля сырца 62- 64 кг, на нейтрализацию расходуют 116 кг 42-ного едкого натра. Выход кг водного раствора с содержанием ингибитора 40.35П р и м е р 3, Процесс получения, порядок загрузки, количество загружаемых аминов и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1. Изменена загрузка: загружают 77 кг (0,7 моля) диметилфосфита, 141 кг 40 (1, 7 моля) 37-ного. формалина, после загрузки аминов постепенно вводят 41,3 кг (0,3 моля) треххлористого фосфора. Получают 51-53 кг метилалясырца, на нейтрализацию расходуют 166 кг 42-ного едкого натра, Выход 390 кг водного раствора с содержанием ингибитора 35.П р и м е р 4. Процесс получения, порядок загрузки и все режимы температуры и времени такиефже, как в примере 1, Исключена загрузка хлорида аммония и изменена загрузка других компонентов. Загружают диметилфосфита 66 кг (0,6 моля), 37-ного формалина 120 кг (1,45 моля), полиэтиленполиамина 10 кг, моноэтаноламина 8,4 кг, карбамида 4,2 кг, треххлористого фосфора 34,4 кг (0,25 моля). Получают 43-44 кг метилаля-сырца, на нейтрализацию расходуют 141 кг 42-ного едкого натра. Выход 330 кг водного раствора с содержанием ингибитора 35.П р и м е р 5, Процесс получения, порядок загрузки и все режим температуры и времени такие же, как в примере 1. Изменена загрузка компонентов.Загружают диметилфосфита 77 кг(1,55 моля), полиэтиленполиамина 10 кг,моноэтаноламнна 8,4 кГ, карбамида 4,2 кг треххлористого фосфора 20,7 кг (0,15 моля). Получают 51-53 кг метилаля-сырца, на нейтрализацию расходуют 112 кг 42-ного едкого натра. Выход 300 кг водного раствора с содержанием ингибитора 39. Массовые соотношения компонентов,используемых при синтезе ингибиторав примерах сведены, в табл. 1Эффективность полученных ингибиторов в сравнении с эффективностью ингибитора в известном приведена в табл, 3,Следовательно, ингибиторы, полученные по описанным примерам, а эффективности ингибирования по солям кальция не уступают прототипу.Растворы ингибиторов при проверке на замерзание дали следующне результаты: температура замерзания по примеру 4 -39 ОС, по примерам 2 и 5 40 С, по примеру 3 - 42 оС и по примеру 1 - 43 ОС.Технико-экономическое преимущество способа получения ингибитора по предлагаемому изобретению заключаются в следующем:1. Ингибитор получают без применения дефицитной ортофосфористой кислоты на более доступном сырье ,трех- хлористом фосфоре и диметилфосфите); в эффективности по солям кальция он не уступает прототиггу и другим ингибиторам с использованием Фосфористой кислоты.2. Вместе с ингибитором отложений получают важный для народного хозяйства продукт - метилаль в количестве 680 кг на 1 т израсходованного диметилфосфита, это значительно улуч814896 Таблица,1 10 енполи Моноэтан мин ния Хлорид аммКарбамид 6 Зк 2 4,6 2 93 77 Димет ит Фосфортреххлори 34,4 20120 128 7-ный фор 152 Мольное сние Фосфористый:диФосфит нош еххл тилил 46 5,54,б Таб а ехнология олучения известн о примеру 1 о примеру 2 о примеру 3 о примеру 4 о примеру 5 6 б компонентов олиамин:мон ния: карбами ристый Фосф 4:0-6:3,2-4(поэта дир:Фор 2:66 дующие соотношения массе)полиэтилен нолаиин: хлорид амм метилфосфит:треххл мальдегид = 10:6-8 -9320-4244-56,изобретени Ф гибитора отпутем взаенполиамина аммония с е с оФ рфора содукта,что,и удео т л и- йтрализа ле щ СоставителТехред А Редактор В. Дан Тираж 1007И Государственногделам изобретениМосква, Ж, Ра каз 946/34ВНИИ Подпикомитета СССРи открытийушская наб., д, 4/5 о 13035 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул ктная 1. Способ получения инложений минеральных солей 40 имодействия смеси полиэтилФ моноэтаноламина, хлоридаи/или карбамида в водной редмальдегидом и соединением Фоспоследующей нейтрализацией про т л и ч а ю щ и й с я тем,с целью упрощения технологиишевления способа при сохранении эффективности ингибитора и с одновременным получением товарного продукта - метилаля, в качестве соединения в фосфора используют смесь треххлористого фосфора и диметилфосфита в молярном соотношении 1:2,3-5,5.2. Способ по и. 1, о т л и ч а - ю и й с я тем, что используют с 3. Способ по пп, 1 иа ю щ и й с я тем, чтю проводят до рН 3,6-3 Источники информации,ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 474509, кл. С 02 Э 5/06, 1972,2, Авторское свидетельство СССР 417432 клф С 07 Р 9/38 ф 19723. Авторское свидетельство СССР о заявке В 2573093, кл. С 02 В 5/00,978.