Способ получения ингибитора отложений минеральных солей

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ(51)М. Кл з С 02 Г 5/14 Государственнай квинтет СССР не делам нэобретеннй я еткрытнй(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРА ОТЛОЖЕНИЙМИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ Изобретение относится к области получения веществ, превятствукщих образованию кристаллов солей и добавляемых в системы оборотного водоснабжения, а также при добыче нефти и5 попутных вод для предотвращения отложения солей в трубопроводах, арматуре, насосах и глубинном оборудовании.Известны способы получения ингибиторов отложений, включающие обычное смешивание веществ, обладающих ингибирующими свойствами и веществ, усиливающИх их ингибирующую способность 1.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 15 по ингибированню отложений сульфата и карбоната кальция является способ получения ингибитора, заключающийся в смешивании полиэтиленполиамина, моноэтаиоламина, карбамида и хлорнда 20 аммония, далее подвергнутых при 98- 100 фС фосфорилированию в присутствии . формальдегида и ортофосфористой кислоты в солянокислой среде с последующей нейтрализацией и охлаждением 25 полученного раствора ингибитора (2.Соотношение компонентов выбирают так, чтобы на каждый атом водорода амино- или амидогруппы приходился 1 моль формальдегида и 1 моль Фосфо ристой кислоты, ПолученНый ингибиторпредставляет собой водный раствор,незамерзающий при температуре минус30 С.Недостатками известного способаявляютс я1. Повышенное содержание в готовом продукте остаточного формальдегида 0,8-2,0 которое придает ингибитору неприятный запах н увеличива"ет его токсичность в воде водоемов( ПДК формальдегида 0,05 мг/л).2. Высокая эффективность ингибиро"вания при оптимальной концентрацииингибитора (3 мг/л), сильно и неэквивалентно снижается при сниженииего концентрации,Цель изобретения - снижение остаточного содержания свободного формальдегида в полученном продукте иповышение эффективности ингибитора,Поставленная цель достигается тем,что проводят двухстадийное фосфорилироваиие .с выносом в заключительнуюстадию фосфорилирования наиболее ак"тивного по отношению к формальдегидукомпонента, содержащего азот, и введением затем в нейтрализованный нохлажденный раствор ингибитора перекисного соединения (перекиси водоро 865851да или перкарбоната натрия) в количестве 0,3-0,5 от массы раствора ингибитораКоличество вводимого Формальдегида должно быть эквимолярно количеству Фосфористой кослоты и количеству атомов водорода при аминогруппах.При нарушении этого соответствия,т.е. при наличии водородов аминогрупп,не замешенных метилфосфоновыми группировками, эффективность ингибитора заметно падает, то же самое происходит и при избытке не вступивших в реакцию фосфористой кислоты и Форм" альдегида. Однако и при соблюдении точных соотношений реакцию Фосфорилирования трудно довести до конца так как скорость реакции убывает с падением концентрации реагирующих ве" ществ и с исчезновением наиболее активно реагирующих аминогрупп. Опыты не с синергической смесью аминов, а 26 с индивидуальными компонентами показали, что при эквимолярных загрузкахи одинаковых условиях реакции наибольше содержание свободного Формальдегида получается при использо- д ванин полиэтиленполиамина (1,94- 2,0), а наименьшее для хлорида амомония (0,3-0,4), карбамид и моноэтаноламин занимают промежуточное положение (0,79-1, 1)В смеси амииов в первую очередь реагируют наиболее активные группы, а менее активные остаются и благодаря своей малой реакционной способности не могут снизить содержание формальдегида ниже 0,7- 0,8. Следовательно, реакцию Фосфори-лирования необходимо вести в 2 стадии,вначале с менее активными аминами, ав конце - с более активными компонентами. Добавка пврекисных соединений(30-ного раствора перекиси водородаили порошка персоли - перкарбонатанатрия) еще более снижает содержаниесвободного Формальдегида в 3-4 разаи, кроме того, повышает эффективностьингибитора при малых его концентрациях. Количество вводимой перекиси водорода рассчитывают для доведенияостаточного содержания Формальдегидадо 0,1-0,15, такое небольшое количество Формальдегида.не оказывает вредного влияния ни на обоняние, нина токсикологические качества, ни на эффективность ингибирования,Способ получения ингибитора осуществляют следущим образом.В эмалированный реактор загружают вначале полиэтиленполиамин, карбамиди моноэтаноламин (амины выполняют дополнительную роль ингибиторов кислотной коррозии), затем воду, соляную кислоту, Фосфористую кислоту и Формальдегид. При этом температура смесиза счет нейтрализации аминов возрастает до 50-60 С, включают обогрев, доводят температуру до 100 С и при работающей мешалке и температуре 98100 С выдерживают 2,5 ч, после чего добавляют хлорид аммония и выдерживают еще 1 ч при той же тепмературе. Затем содержание реактора охлаждают и при охлаждении добавляют 40-45- ный раствор гидроокиси натрия, доводя рН смеси до 3,6-3,9. После этого в раствор ингибитора вносят перекисное соединение (или техническую перекись водорода 30-ной концентрации, или сухой порошок перкарбоната натрия (персоль) состава Иа СО НО 1 с содержанием перекиси водорода 24,3) . Роль перекиси состоит в окислении основной массы свободного Формальдегида, при этом снижается токсичность продукта и повышается эффективность ингибирования при низких концентрациях ингибитора. При внесении перекиси в горячий раствор ингибитора, она полностью расходуется в течение 1 ч, а при 20 С ее действие продолжается в течение суток, в последнем случае данные по эффективности ингибирования выше. При содержании ингибитора 1 мг/л при снижении остаточного формальдегида в нем с 0,78 до 0,1 эффективность ингибирования по карбонату кальция возрастает в 1,5 раза, а по сульфату кальция в 2,3 раза. Такое снижение количества формальдегида достигается (в зависимости от первоначального содержания) при внесении 0,3-0,7 перекиси (считая на 100-ную Н 201). Дальнейшее увеличение количества пе" рекиси хотя и доводит содержание свободного формальдегида до сотых или тысячных долей процента, но мало сказывается на эффективности ингибирования.П р и м е р 1. В реактор с кислотостойким покрытием, снабженнйй обратным холодильником, устройствами для перемешивания, замера температуры, нагрева и охлаждения загружают 37 л воды, 11 кг полиэтиленполиамина (с содержанием азота 31 и средней мо. лекулярной массой 189), 9 кг моноэтаноламина, считая на 100-ный, 4,9 кг карбамида, 77 кг 28-ной соляной кис. лоты или эквивалентное количество кислоты другой концентрации, 82 кг технической ортофосфористой кислоты и 83 кг 37"ного формалина. После перемешивания до получения однородной реакционной массы ее нагревают до 98-100 фС и выдерживают при этой температуре и перемешивании 2,5 ч.После чего загружают 1,7 кг хлорида аммония и выдерживают при 98-100 С еще 1 ч, затем включают охлаждение и при 60-70 С постепенно подают 42- ный раствор .гидроокиси натрия в количестве 130 кг, при этом рН реакционной массы устанавливается в пределах 3,6-3,9. После охлаждения реакционной массы до 20-25 С в нее добавляют 7,3 кг 30-ного раствора перекиси водорода или эквивалентное колиющем чество (0,5 от массы) раствора пере" киси другой концентрации. Получают 440 кг раствора ингибиора с содержанием ингибттора 32.П р и м е р 2. Процесс получения, количество вводимых компонентов, поря док загрузки, температурные и временные параметры всех стадий процесса такие же, как в примере 1. Отличие в количестве вводимой перекиси водорода, Вводят 4,4 кг 30-ной перекиси водорода (0,3 от массы раствора, считая на 100-ную перекись) .П р и м е р 3. Количество вводимых компонентов, порядок загрузки, температурные и временные параметры всех стадий процесса получения такие 15 же, как в примере 1. Отличие в количестве вводимой перекиси водорода. Вводят 10 кг 30-ной перекиси водорода (0,68 от массы раствора, считая на 100. перекись). 20П р и м е р 4. Количество вводимых компонентов, порядок загрузки температурные и временные параметры всех стадий процесса получения такие же, как в примере 1. Отличие в замене перекиси водорода на перкарбонат натрия (персоль). Вводят 7,2 кг перкарбоната натрия (0,4 от массы рас" вора, считая на 100-ную перекись). Получают 438 кг раствора с содержанием ингибитора 32.Возможно осуществление способа по" лучения ингибитора без применения фосфористой кислоты, вместо нее можно брать треххлористый фосфор или диметилфосфит. 35П р и и е р 5. В реактор с кисло" тостойким покрытием, устройствами для перемешизания, интенсивного ох" лаждения и нагрева, трубой с барботером у самого дна реактора и обрат ным холодильником, вслед эа которым идет колонна для поглощения НС 1, заг-ружают 83 кг 37-ного Формалина, 51 кг воды, 11 кг полиэтиленполиамииа, 9 кг моноэтаноламина и 4,2 кг карбамида. Снизив температуру в реакторе до 30 С, через трубу с барботером постепенно, в течение 1 ч, подают 137,5 кг треххлористого Фосфора, охлаждением не давая температуре подниматься выше 40 фС. При этом 75 образующегося НС 1 уходит через обратный холодильник в поглотительную колонну, а 25 остается в зоне реакции. После окончания подачи РС 1 температуру поднимают до 98"100 фС, выдержи вают при этой температуре 2,5 ч, добавляют 1,7 кг хлорида аммония и продолжают выдержку еще 1 ч. Затем вклюо чают охлаждение и при 60-70 С посте" пенно подают 142 кг 42-ного раствора щ гидроокиси натрия, получая рН в пределах 3,6-3,9. После охлаждения до 20-25 С добавляют 7 кг 30-ной перекиси водорода (0,5 от массы раствора считая на 100-ную перекись) и получают 410 кг раствора с содержанием рнгибитора 34.П р и м е р 6. В реактор с кислотостойким покрытием, устройствами для перемешивания, нагрева, охлаждения и замера температуры, снабженный прямым холодильником загружают 15 л воды, 11 кг полиэтиленполиамина, 9 кг моноэтаноламнна, 4,2 кг карбамида, 110 кг диметилфосфита (1 моль), 165 кг 37-ного Формалина (2 моль) и 77 кг 28-ной соляной кислоты. Содержимое реактора нагревают, постепенно отгоняя 80 кг метилаля-сырца, После окончания отгона при перемешивании и 98-100 С массу выдерживают 2,5 ч, добавляют 1,7 кг хлорида аммония и продолжают выдержку при той же температуре еи)е 1 ч, после чего включают охлаждение и при 60-70 С постепенно добавляют 130 кг 42-ного водногораствора гидроокиси натрия, доводятрН массы до 3,6-3,9. После охлаждения.до 20-25 С добавляют 8,5 кг 30 ной перекиси водорода (0,6 от массыраствора, считая на 190-ную перекись)и получают 442 кг раствора с содержанием ингибитора 32.Полученные и сравнительные данные по эффективности и содержанию формальдегида в полученных ингибиторах приведены в таблице. Все образцы ингибиторов, включая известный, при выдержке в течение 48 ч при температуре минус 30 С оставались жидкими.технико-зхономические преимущества предложенного способа по сравнению с известным заключаются в следу 1. Повышение эффективности ингибирования отложений минеральных солейиз растворов, содержащих 1 мг/л ингибитора по сульфату и карбонату кальция более чем в 2 раза,2. Снижение остаточного содержания свободного Формальдегида до 0,1- 015, т,е. более чем в 5 раз, что улучшает токсикологические свойства ингибитора и улучшает его запах, обращение с ним (уменьшение запаха). 3. ПОлучение ингибитора основано на сырье, промышленный выпуск которого отечественной промышленностью освоен в крупных масштабах, процесс получения не имеет отходов производства, кроме соляной кислоты при использовании треххлористого фосфора и метилаля при использовании диметилфосфита.865851 Образецингибитгра ЭфФективность ингибированняотложений при концентрацииингибитора 1 мг/л,%,по сульфатукальция карбонатукальция 16,6 18,8 45,0 43,3 37,7 36,9 46,8 43,0,41,0 40,8 42,8 42,0 43,8 46,0 Формула изобретения Составитель л.АнаньеваРедактор С,Патрушева Техред А, Савка Корректор Ю.Макаренко Заказ 7982/36 Тираж 1010 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиала ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Содержание свободногоформальдегида,%в готовомингибиторе Известный 0,93 По примеру1 0,10 2 0,14 3 0,09 4 0,13 5 0,11 6 0,09 Способ получения ингибитора отложений минеральных солей фосфоролированием в водной соляндкислой среде смеси полиэтиленполиамина, моноэтаноламина, карбамида и хлорида аммония в присутствии формальдегида и ортофосфористой кислоты при 98-100 С с после-,/ дующей нейтрализацией и охлаждением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности ин- гибитора и снижения в нем остаточного содержания формальдегида, сначала фосфорилируют смесь полиэтиленполнамина, моноэтаноламина и карбамида,затем хлорид аммония, а после охлаждения вводят перекись водорода,илиперкарбонат натрия в количестве 0,3 О, 5 от общей массы раствора ингибитора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 610852, кл, С 09 К 7/02, 1976.2. Авторское свидетельство СССР9 719970 кл. С 02 С 5/00, 1978,