ДВУХСТАДИЙНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА 1,3,5-ТРИМЕТИЛГЕКСАГИДРО-1,3,5-ТРИАЗИНА Российский патент 2015 года по МПК C07D251/04 

Область применения, к которой относится изобретение, - химическая промышленность, а именно технология химического синтеза. Основное применение продукта - нефтедобыча и нефтепереработка - для поглощения сероводорода из нефти и нефтепродуктов.

Двухстадийный способ получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина, который может быть использован в составе биоцидов, ингибиторов коррозии или как поглотитель сероводорода и меркаптанов для эффективного снижения содержания сероводорода и меркаптанов в водонефтяных системах и в мазутах, при этом имеющий температуру замерзания до -45°C, не содержащий формальдегида, отличающийся тем, что в качестве сырья для получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина используется газообразный метиламин и смесь параформальдегида и формалина, что позволяет достичь содержания в конечном продукте 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина 63-69 мас. % (в зависимости от процентного содержания формальдегида в используемой марке параформальдегида).

На рисунке 1 изображена формула основного действующего вещества получаемого реагента.

На рисунке 2 приведено уравнение реакции взаимодействия формальдегида с монометиламином.

Известен способ получения ингибитора коррозии-бактерицида (Патент РФ №2259424) из 40% раствора формальдегида (формалина) и смеси из 48% метиламина и 52% диметиламина. Недостатком известного решения является то, что синтез проводится при низких температурах (0-2°C), с добавлением аминов в жидком виде. Учитывая, что температура кипения метиламина составляет -6,3°C, существует риск вскипания добавляемой смеси и соответственно больших потерь метиламина.

Известен способ получения поглотителя сероводорода на основе смеси 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина и 1,3,5-три-(2-гидроксиэтил)-гексагидротриазина из 50% водного раствора монометиламина, 50% формальдегида и моноэтаноламина при 45-60°C (Патент US 7438877). Недостатком данного метода является низкое содержание 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина, высокая стоимость моноэтаноламина по сравнению с метиламином, более низкая поглотительная способность 1,3,5-три-(2-гидроксиэтил)-гексагидротриазина по отношению к сероводороду и меркаптанам по сравнению с поглотительной способностью 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина. Также присутствие в конечном продукте 1,3,5-три-(2-гидроксиэтил)-гексагидротриазина понижает растворимость продукта в углеводородах, соответственно понижая эффективность данного реагента для очистки нефтей и мазутов.

Известен способ получения поглотителя сероводорода на основе смеси 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина и 1,3,5-три-(3-метоксипропил)-гексагидротриазина из 40% водного раствора метиламина, параформальдегида и 3-метоксипропиламина при 65-70°C (Патент US 5347004). Недостатком указанного аналога является низкое содержание 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина, высокая стоимость 3-метоксипропиламина по сравнению с метиламином, более низкая поглотительная способность 1,3,5-три-(3-метоксипропил)-гексагидротриазина по отношению к сероводороду и меркаптанам по сравнению с поглотительной способностью 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина из параформальдегида и водного раствора метиламина при температуре до 60°C с 1,02-кратным мольным избытком монометиламина от стехиометрического (Патент ЕР 0636675). Основным недостатком данного метода является низкая концентрация 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина (45-50%) и, как следствие, - низкая поглотительная способность по отношению к сероводороду (0,49-0,55 г H₂S/г раствора вещества по данным НИЛ «КОЛТЕК Интернешнл»). Низкая концентрация является следствием использования для синтеза водного раствора метиламина.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение поглотительной способности известного соединения по отношению к сероводороду и меркаптанам, повышение биологической и ингибирующей активности за счет повышения концентрации реагента.

Данная задача решается посредством того, что в заявленном изобретении «Двухстадийный способ получения концентрата 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина (l,3,5-trimethylhexahydro-l,3,5-triazine)» в качестве сырья для получения вещества используется смесь параформальдегида и раствора формальдегида (формалина) и газообразный метиламин.

Метод приготовления включает в себя две стадии:

1 стадия

По известным запатентованным технологиям получают 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазин максимально возможной концентрации 45-50%.

2 стадия

I. Реакционную массу или ее часть, образовавшуюся в стадии I, оставляют в реакторе, туда же загружают параформальдегид исходя из соотношения жидкой и твердой фазы от 8 к 2 до 2 к 8 по массе.

II. В полученную смесь при включенном перемешивании осуществляют подачу газообразного метиламина через барботер (количество монометиламина до 1,05-кратного избытка от стехиометрического). Температуру в реакционном узле поддерживают не ниже 30°C и не выше 70°C посредством принудительного охлаждения.

III. После подачи необходимого количества монометиламина производят выдержку реакционной смеси при температуре 40-70°C в течение 2-4 часов для достижения максимального выхода целевого продукта.

Техническим результатом данного процесса является получение в две стадии синтеза реагента, содержащего 63-69% 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина, имеющего температуру замерзания до -45°C, обладающего высокой эффективностью удаления сероводорода из мазутов и водонефтяных смесей, не содержащего остаточного количества формальдегида, что улучшает его экологические характеристики, обладающего бактерицидной активностью, отличающегося тем, что в качестве сырья для получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина используется газообразный метиламин и смесь 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина низкой концентрации и параформальдегида.

Кроме того, проведение процесса в две стадии позволяет увеличить количество жидкой фазы (формалина) за счет твердой фазы (параформальдегида) на первой стадии протекания процесса и избежать потерь в результате проскока метиламина через реакционную смесь в начале проведения реакции.

Пример 1. В 2013 году на промышленной установке в г. Дзержинск на предприятии группы компаний ООО «Синтез ОКА» было проведено несколько синтезов 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина по двухстадийной технологии, указанной в данном патенте. В результате были получены растворы 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина в воде с концентрацией 60-65%. Данные образцы были протестированы в НИЛ «КОЛТЕК Интернешнл». С помощью масс-спетрометрии было найдено, что в полученном растворе действительно содержится вещество, по структуре являющееся 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазином.

Проведено изучение поглотительной способности по отношению к сероводороду, в результате определено, что поглотительная способность данных растворов по отношению

к сероводороду составляет (0,61-0,76 г H₂S/r раствора), что существенно выше, чем аналогичная величина для реагента, получаемого по патенту ЕР 0636675.

Определено, что температура замерзания данных растворов составляет -45 - 50°C.

Технологическая схема процесса получения реагента приведена на рисунке 3 «Описание процесса получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина»:

1 стадия

Из емкости 3 через мерник 4 в реактор 5, снабженный мешалкой, рубашкой, обратным холодильником и барботером, загружается расчетное количество формалина.

Также в реактор 6, снабженный мешалкой, рубашкой и барботером, загружается расчетное количество формалина, используемого для улавливания газообразного метиламина, проскакивающего через основной реактор 5.

Из емкости 2 посредством шнекового транспортера загружается расчетное количество параформа, необходимого для проведения первой стадии синтеза триазина.

Подачу метиламина из емкости 1 через вентиль А начинают при температуре реакционной массы не ниже 30°C. Процесс экзотермичен. В рубашку реактора подают оборотную воду для охлаждения реакционной смеси и поддержания температуры в реакторе 5 40-70°C (на чертеже подача оборотной воды не показана). Дозирование метиламина проводят со скоростью, обеспечивающей указанную температуру.

После окончания подачи метиламина в рубашку реактора 5 подают технологический пар для поддержания температуры в реакторе до 40-70°C и выдерживают реакционную смесь при данной температуре в течение 1-4 ч для окончания химической реакции.

2 стадия

Из емкости 2 посредством шнекового транспортера загружается расчетное количество параформа, необходимого для проведения второй стадии синтеза триазина.

Подачу метиламина из емкости 1 через вентиль А начинают при температуре реакционной массы не ниже 30°C. Процесс экзотермичен. В рубашку реактора подают оборотную воду для охлаждения реакционной смеси и поддержания температуры в реакторе 5 40-70°C (на чертеже подача оборотной воды не показана). Дозирование метиламина проводят со скоростью, обеспечивающей указанную температуру.

После окончания подачи метиламина в рубашку реактора 5 подают технологический пар для поддержания температуры в реакторе до 40-70°C и выдерживают реакционную смесь при данной температуре в течение 2-4 ч для окончания химической реакции.

Несконденсировавшиеся в обратном холодильнике реактора 5 пары, проходя через вентиль Б, промежуточную емкость и вентиль В и реактор 6 ,поступают на утилизацию.

После дозировки расчетного количества метиламина и необходимой выдержки реакционную смесь охлаждают, а затем подают посредством насоса в емкость 7, откуда он может подаваться на дополнительную очистку или приготовление технических составов.

Реакционную смесь из реактора 6 перед началом следующего синтеза можно использовать в качестве источника формальдегида вместо формалина (после предварительного анализа смеси на содержание триазина и свободного формальдегида).

Изобретение относится к способу получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина, с концентрацией 63-69%, имеющего температуру замерзания до -45°С, состоящему из двух стадий синтеза. На 1-й стадии получают 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазин с концентрацией 45-50%; на 2-й стадии происходит взаимодействие газообразного метиламина с параформальдегидом, который находится в смеси с 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазином, полученным на 1-й стадии. Технический результат: получение 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина с концентрацией 63-69%, обладающего высокой эффективностью удаления сероводорода из мазутов и водонефтяных смесей, не содержащего остаточного количества формальдегида. 3 ил., 1 пр.

Способ получения 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина с концентрацией 63-69%, имеющего температуру замерзания до -45°С, состоящий из двух стадий синтеза:
1 стадия - получение 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина с концентрацией 45-50%;
2 стадия - взаимодействие газообразного метиламина с параформальдегидом, который находится в смеси с 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазином, полученным на 1-й стадии.