Способ получения ингибитораотложений минеральных солей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическик

Республик («) 814896 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 213) 279 . (21) 2733314/23-26 с присоединением заявки Нов (23) Г3риоритет

Опубликоваио 230 331.Бюллетень Й3 11

Дете опубликования описания 230381 (Я) м. кл.з

С 02 F 5/12

Государстаеииый комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (З) НЖ 663.632.

° 7 (088.8) Самборский, В.A. Вакуленко, Л.П. Потапенко, (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНГИБИТОРЫ ОТЛОЖЕНИЙ

МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ

Изобретение относится к способам

1 получения веществ, служащих для предотвращения отложений солей в насо- " сах, . трубопроводах и запорной арматуре систем оборотного водоснабжения, а также при добыче нефти °

Для предотвращения образования отложений солей лучшей эффективностью обладают комплексоны с аьыноалкилфосфоновыми 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 треххлористого фосфора. удаление избытка хлористого водорода нз реакционной массы усложняет технологию и предъявляет повыаенные требования к материалу оборудования (желательны графитовые теплообменники).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому по эффективности ингибирования отложений сульфата и карбоната кальция является продукт, полученный в солянокислой среде фосфорилированием формальдегидом и фосфористой кислотой сннергической смеси 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 P3).

2О Недостатком данного способа являЕтся сложность технологии и использование фосфористой кислоты, применеwe которой вызывает серьезные трудности 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- изводством технической фосфористой

814896 кислоты, а ее пока производят н недостаточном количестве.

Цель изобретения — упрощение технологии и удешевление способа при сохранении эфФективности ингибитора и с однонременньм получением товарного продукта - метилаля без применения Фосфористой кислоты.

Постанлечная цель достигается тем, что н известном способе фосфорилиронание синергической смеси амино- и амидосоединений н кислой водной среде

Формальдегидом и соединением фосфора, н качестве соединения фосфора используют сме ь треххлористого фосфора и диметилфосфита н малярном соотношении

1:2,3-5„5. Причем,. предпочтительно ис-15 пользонать следующие соотношения ком— понентон (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 "îåäèíåíèé Фосфора, которые можно использовать для получения ингибитора аминометилфосфононого типа наибо-2 лее дешевым является треххлористый фосфор, однако получение ингибитора на треххлористом фосфоре дает продукт низкой эффективности из-за слишком большого (до 600Ú) избытка НС1, образующегося при. гидролизе (требуемый избыток от 20 до 100%), для повышения эффективности необходимо удаление

НС1, что усложняет технологию и оборудование процесса. Применение диметилФосфита — промежуточного продукта н производстве хлорофоса, экономически оправдано при одновременном получении товарного продукта — метилаля.

СН20+Н20+(СНЗО)Т РН-О СНЗОСНЯОСН+

3 4g

Метилаль может иметь широкое применение н промышленности органического синтеза, лаков и красок как растворитель, н промышленности ионообменных материалов как набухатель н процессах 4 хлорметилиронания 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 (43ОС). Замена части диметилфосфита на треххлористый Фосфор, вопервых, удешевляет сырье, во-вторых, исключает необходимость загрузки соля-55 ной кислоты. Количество внодимого треххлористого фосфора ограничивается потребностью н соляной кислоте. Эта потребность ранна одной молекуле HCl на каждую аминогруппу, введенную н Щ виде основания и от 20-100Ъ избытка

HCl. При получении ингибитора с Высокой эффективностью необходимо строгое соблюдение соотношения компонентов, а именно: на каждый г-атом водорода g$ амино- или амидогруппы необходим m 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 скаынается на эффективность ингибитора.

Допустимы отклонения только н .количестве НС1 (избыток н пределах от 20 до 100%), т.е. н соотношении диметилфосфита и треххлористого фосфора от

2,3 до 5,7 моль/моль или при соблюдении m+n-1, m изменяется от 0,15 до

0,3 а n — 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 н следующем.

В герметичный реактор, снабженный прямым холодильником, устройствами для перемешинания, 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 роли, 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 н реакторе подниматься выше 40 С.

После окончания подачи треххлористого

Фосфора температуру повышают до 6070ОC и отгоняют образовавшийся метилаль-сырец. В составе метилаля-сырца

94-95% метилаля, остальное — вода, меметанол, следы формальдегида и НС l .

По мере отгона метилаля температуру н 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 н широком температурном интервале растворами щелочи различной концентрации, включая твердую, чешуйчатую, однако приведенные выше параметры технологически удобнее.

Пример 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 (О, 78 кг-моля) диметилфосфита

147 кг (1,78 кг-моля) 37%-ного формалина, 10 кг полиэтиленполиамина, 814896 шит экономические показатели производства ионита.

3, Исключена необходимость в загрузке соляной кислоты при осуществлении синтеза.

6 кг моноэтаноламина, 6 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 к г (О, 22 моля ) треххлористого фосфора. После окончания загрузки и

10 мин перемешивания для равномерного распределения образовавшейся соляной кислоты содержимое реактора на- о гревают, постепенно отгоняя 56-58 кг метилаля-сырца. После прекращения отгона и достижения температуры в реакторе 90 С прямой холодильник переключают на обратный и выдерживают реакционную массу 3 ч при 98-101ОС. За- 15 тем охлаждают до 60 С и при интенсивном охлаждении постепенно добавляют

138 кг 42%-ного едкого натра, доводят рН раствора до 3,6-3,9. После охлаждения получают 360 кг водного раство- 20 ра с содержанием ингибитора 38%.

Пример 2. Процесс получения, порядок загрузки, количество загружаемых аминов и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1. Из-р менена загрузка: загружают 93 кг (Î,846 моля) диметилфосфита, 152 кг (1,846 моля) 37%-ного формалина и после загрузки аминов постепенно вводят

21 кг (О, 154 моля) треххлористого фос- О фора. Получают метилаля сырца 6264 кг, на нейтрализацию расходуют

116 кг 42%-ного едкого натра. Выход335 к г водного раств ора с содержанием ингибитора 40%.

Пример 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 (О, 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%.

Пример 4. Процесс получения, порядок загрузки и все режимы температуры и времени такие же, 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%.

Пример 5. Процесс получения, порядок загрузки и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1. Изменена загрузка компонентов.

Загружают диметилфосфита 77 кг (0,7 моля), 37%-ного формалина 128 кг (1,55 моля), полиэтиленполиамина 10 кг, моноэтаноламнна 8,4 KI 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 ингибитора в примерах сведены, в табл. 1 °

Эффективность полученных ингибиторов в сравнении с эффективностью ингибитора в известном приведена в табл. Я, Следовательно, ингибиторы, полученные по описанным примерам, а эффективности ингибирования по солям кальция не уступают прототипу.

Растворы ингибиторов при проверке на замерзание дали следукнцне результаты: температура замерзания по примеру 4 -39ОС, по примерам 2 и 5

40 С, по примеру 3 — 42 С и по примеру 1 — 4 Зо С.

Технико-экономическое преимущество способа получения ингибитора по предлагаемому изобретению заключаются в следующем:

1. Ингибитор получают без применения дефицитной ортофосфористой кислоты на более доступном сырье (треххлористом фосфоре и диметилфосфите); в эффективности по солям кальция он не уступает прототипу 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

Полиэ тиленполиамин

Моноэт аноламин

Хлорид аммония

Карбамид

Диметилфосфит

10 10 б 6

6 б

10

8,4

8,4

4,2

3,2

3,2 3,2

93 77

4,2

Фосфор треххлористый

41,3 34,4 20,7

141 120 128

37%-ный формалин

147

152

Мольное соотношение фосфор треххлористый:диметилилфосфит

3,46 5,54 2,33 2,40 4,65

Т аблица 2

Технология получения

98

В известном

По примеру 1

По примеру 2

По примеру 3

По примеру 4

По примеру 5

96

Формула изобретения

Составитель Л, Ананьева .

Техред A.À÷ Корректор С. Цомак

Редактор B. Данко, Заказ 946/34 Тираж 1007 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения ингибитора отложений минеральных солей путем вза- 4О имодействия смеси полиэтиленполиамина, моноэтаноламина, хлорида аммония и/или карбамида в водной среде с Формальдегидом и соединением Фосфора с последующей нейтрализацией продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и удешевления способа при сохранении эффективности ингибитора и с одновременным получением товарного продукта - метилаля, в качестве соединения вО фосфора используют смесь треххлористого фосфора и диметилфосфита в молярном соотнсшении 1:2,3-5 5.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что используют слв- 55 дующие соотношения компонентов (по массе) полиэтиленполиамин:моноэтанолаиин: хлорид аммония: карбамид: диметилфосфит: треххлористый Фосфор г Формальдегид = 10:6-8,4г0-6: 3,2-4,2:66-93 20-42:44-56.

3. Способпопп. 1и 2, отлич а ю шийся твм, что нейтрализацию проводят до рН 3,6-3,9.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 474509 кл, С 02 8 5/06, 1972.

2, Авторское свидетельство СССР

9 4174 32г кл ° С 07 F 9/38е 1972 °

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2573093, кл. С 02 В 5/00, 19 78.