Способ получения аминоэпихлоргидриновой смолы
Изобретение относится к способу получения аминоэпихлоргидриновой смолы, которая может быть использована для очистки питьевой воды от механических и органических примесей, а также сточных вод различных технологических процессов. Способ заключается в том, что к нагретому до 40-49°С 25-40%-ному водному раствору диметиламина дозируют эпихлоргидрин либо к нагретому до 40-49°С эпихлоргидрину дозируют 25-40%-ный водный раствор диметиламина в мольном соотношении 1,0-1,1:1,0. Затем вводят этилендиамин или полиэтиленамин в количестве 0,1-2,0 мас.% от суммарного количества диметиламина и эпихлоргидрина, и реакционную смесь выдерживают при 71-85°С в течение 1,5-2,0 часов. Способ позволяет повысить качество конечного продукта и значительно снизить в нем содержание вредных соединений - эпихлогидрина и 1,3- и 2,3-дихлоргидринов. 1 табл.
Изобретение относится к способу получения аминоэпихлоргидриновой смолы и может быть использовано для очистки литьевой воды от механических и органических примесей, а также сточных вод различных технологических процессов.
Известен способ получения эпихлоргидриновых смол взаимодействием полиалкиленполиаминов с алифатическими кислотами (С3 -C8) в водном растворе с последующим взаимодействием полученного продукта с эпихлоргидрином и обработкой смолы водорастворимой кислотой при рН 2, затем к водному раствору Добавляют 0,25-2,5 экв. NaOH на 1 экв. кислоты [см. пат. СССР №326777]. Недостатком данного способа является ухудшение качества смолы из-за присутствия NаСl или других солей, компонентов и т. д.
Известен способ получения аминоэпихлоргидриновых смол путем взаимодействия дифункциональных эпоксисоединений с вторичными аминами [см. пат. США №3894947]. Недостатком способа является низкое качество аминоэпихлоргидриновых смол, высокое содержанием 1,3-и 2,3-дихлоргидринов и эпихлоргидрина.
Наиболее близким к заявленному по сущности является способ получения линейных поличетвертичных солей с четвертичным азотом путем взаимодействия эпихлоргидрина с бифункциональными вторичными аминами [см. пат. США №3738945 (1973 г.)]. Реакция проходит в две стадии: сначала при 20-30°С амин присоединяет эпихлоргидрин (или наоборот), далее температуру повышают до 50-70°С при мольном соотношении амин:эпихлоргидрин=1:1 (максимальная молекулярная масса). Недостатком способа является низкое качество выпускаемой продукции за счет высокого содержания вредных 1,3 и 2,3-дихлоргидринов и эпихлоргидрина.
Задача изобретения - разработка способа получения аминоэпихлоргидриновых смол, повышение качества продукта со значительным снижением содержания вредных соединений - эпихлоргидрина и 1,3-и 2,3-дихлоргидринов.
Вышеуказанный результат получения аминоэпихлоргидриновых смол на основе эпихлоргидрина и диметиламина достигается особенностью ведения синтеза, заключающейся в том, что 25-40%-ный раствор диметиламина нагревают до 40-49°С и при этой температуре дозируют эпихлоргидрин, либо к нагретому до 40-49°С эпихлоргидрину дозируют 25-40%-ный раствор диметиламина в мольном соотношении 1,0-1,1:1,0, а затем вводят этилендиамин или полиэтиленполиамин в количестве 0,1-2,0% мас. от суммарного количества диметиламина и эпихлоргидрина, после чего реакционную массу выдерживают при 71-85°С в течение 1,5-2,0 час.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. В 4-горлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой загружают 45 г (1 моль) 25%-ного водного раствора (187,5 г) диметиламина, нагревают до 40°С и при этой температуре дозируют 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 3 часов, после чего температуру реакционной смеси поднимают до 71°С и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 часов. Получают 135,3 (98,4%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 2. В условиях примера 1 в реактор загружают 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (157,5 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 3,5 часов, выдерживают при 72-75°С в течение 2 часов. Получают 138,9 г (99,4%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 3. В условиях примера 1 в реактор загружают 49,5 г (1,1 моля) 40%-ного водного раствора диметиламина (123,75 г), дозируют при 45-49°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,1:1) в течение 3 часов, выдерживают при 75-80°С в течение 1,5 часов. Получают 141,29 г (99,5%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 4. В условиях примера 1 в реактор загружают 45 г (1 моль) 27%-ного водного раствора диметиламина (166,6 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 3 часов, после чего загружают 1,375 г (1% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) этилендиамина, выдерживают при 72-75°С в течение 1,5, часов. Получают 138,0 г (99,4%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают 45 г (1 моль) 30%-ного водного раствора диметиламина (150 г), дозируют при 48-49°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 2,5 часов, после чего загружают 2,75 г (2% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) этилендиамина, выдерживают при 71-72°С в течение 2 часов. Получают 139,6 г (99,6%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 6. В условиях примера 1 в реактор загружают 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (157,5 г), дозируют при 48-49°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин: эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 3 часов, после чего загружают 0,14 г (0,11% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) полиэтиленполиаминов (средний молекулярный вес 112,5), выдерживают при 74-75°С в течение 1,5 часов. Получают 138,7 г (99,2%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 7. В условиях примера 1 в реактор загружают 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина, нагревают до 45°С и при этой температуре дозируют 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 2,5 часов, выдерживают при 72-75°С в течение 2 часов. Получают 138,35 г (99,0%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 8. В условиях примера 1 в реактор загружают 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина и дозируют при 48-49°С 45 г (1 моль) 25%-ного водного раствора диметиламина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 3 часов, вводят 2,75 г (2% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) полиэтиленполиаминов (средний молекулярный вес 150), реакционную смесь выдерживают при 75-78°С в течение 1,5 часов. Получают 138,9 г (99,1%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 9. В условиях примера 1 в реактор загружают 47,25 г (1,05 моля)30%-ного водного раствора диметиламина (157,5 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 8 часов, после чего выдерживают при 82-85°С в течение 1,5 часов. Получают 139,2 г (99,6%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 10. В условиях примера 1 в реактор загружают 40,5 г (0,9 моля) 24%-ного водного раствора диметиламина (123,75 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 0,9:1) в течение 3 часов, выдерживают при 70°С в течение 1,5 часов. Получают 130,0 г (97,8%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Пример 11. В условиях примера 1 в реактор загружают 45 г (1 моль) 22%-ного водного раствора диметиламина (204,5 г), дозируют при 35°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 4 часов, выдерживают при 86°С в течение 2,5 часов. Получают 117,7 г (85,6%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.
Примеры 2-9 при условии выдерживания заявляемых параметров процесса получения аминоэпихлоргидриновой смолы подтверждают высокое качество и выход продукта 99-99,6%.
Примеры 10 и 11 при условии отклонения от заявляемых параметров процесса получения аминоэпихлоргидриновой смолы подтверждают снижение качества продукта (см. п.п.10 и 11 таблицы), содержание 1,3-дихлорпропанола увеличивается от 3940,1 до 4456,3 мг/кг основного вещества, а 2,3-дихлорпропанола от 1050,5 до 1252,4 мг/кг основного вещества. В примере 1, где мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1 без добавок этилендиамина или полиаминов, выход продукта несколько ниже - 98,4%, а содержание 1,3- и 2,3-дихлорпропанолов значительно ниже в сравнении с примерами 10 и 11.
| Таблица. - Свойства аминоэпихлоргидриновых смол. | |||||||
| № примера | Содержание смолы, % мас. | Плотность, г/см3 при 20°С | Вязкость динамическая, сП | Диметиламин, %мас. | Примеси | ||
| Эпихлоргидрин, мг/кг основного вещества | 1,3-дихлорпропанол, мг/кг основного вещества | 2,3-дихлорпропанол, мг/кг основного вещества | |||||
| 1* | 50 | 1,13-1,18 | 30 | Не нормируется | 20 | 1000 | 500 |
| 1. | 46,0 | 1,12 | 24,2 | 0,66 | 18,6 | 180,8 | 60,6 |
| 2 | 52,0 | 1,26 | 68,4 | 0,74 | 19,4 | 70,4 | 28,6 |
| 3. | 58,0 | 1,27 | 114,3 | 0,52 | 17,5 | 65,4 | 26,2 |
| 4. | 49,8 | 1,15 | 97,8 | 0,88 | 16,4 | 68,3 | 34,2 |
| 5. | 52,2 | 1,25 | 116,7 | 0,48 | 15,9 | 44,6 | 28,9 |
| 6. | 52,0 | 1,25 | 118,2 | 0,56 | 14,7 | 42,5 | 27,8 |
| 7. | 51,4 | 1,16 | 108,9 | 0,44 | 17,3 | 66,2 | 38,4 |
| 8. | 46,8 | 1,14 | 112,5 | 0,49 | 13,9 | 65,7 | 37,7 |
| 9. | 52,1 | 1,17 | 136,4 | 0,33 | 18,4 | 160,7 | 60,4 |
| 10 | 44,4 | 1,11 | 17,2 | 1,58 | 198,3 | 3940,1 | 1050,5 |
| 11. | 40,8 | 1,09 | 14,3 | 1,97 | 297,5 | 4456,3 | 1252,4 |
| 1* - ТУ 2227-222-00203312-2002 - Полиэлектролит синтетический (по аналогии с прототипом). |
Способ получения аминоэпихлоргидриновой смолы путем взаимодействия вторичного амина с эпихлоргидрином, отличающийся тем, что к нагретому до 40-49°С 25-40%-ному водному раствору диметиламина дозируют эпихлоргидрин, либо к нагретому до 40-49°С эпихлоргидрину дозируют 25-40%-ный раствор диметиламина в мольном соотношении 1,0-1,1:1,0, а затем вводят этилендиамин или полиэтиленполиамин в количестве 0,1-2,0 мас.% от суммарного количества диметиламина и эпихлоргидрина, после чего реакционную смесь выдерживают при 71-85°С в течение 1,5-2,0 ч.
