Способ получения ингибитора отложений минеральных солей Советский патент 1980 года по МПК C02F5/12 C02F5/12 C02F101/10 C02F103/02 

Изобретение относится к способам получения BebiecTB, препятствующих oepaaoBaHHio отложений кристаллов минеральных солей и дoбaвляe лыx в сиетемы оборотного водоснабжения, а также при добыче нефти для предотвращения отложений солей в насосах, трубопроводах и запорной арматуре. Известен для предотвращения образе вания отложений солей способ получения ингибиторов, заключающийся в простом смешивании азот- и фосфорсодержащих соединений, например, смесь полиакриламида, персульфата калия и триполифОсфата натрия или смешивание поли.этиленпопиамина и гексаметафосфатя натрия. Однако эти ингибиторы не обладают высокой эффективностью. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту ингибирования является способ получения ингибитора для предотвращения отло жений сульфата и карбоната кальция, где синергическую смесь амино- и ами досоединений(полиэтиленполиамин,мoнo этaнoлaмин,кapбaмид,гeкcaмeтилeнтeтp aмин,xлopид аммония) фосфорилируют формальдегидом и фосфористой кислотой кислой среде с последующей нейтр9лиэ..ацией.В результате реакции получают ингибитор в виде водного раствора, не замерзаихцего при - . Недостатком способа является использование дорогостоящей,дефицитной фосфористой кислоты,предварительной получаемой из треххлористого фосфора.. Стоимость технической фocфopиcтoJй кислоты 1382 р/т, в то время как треххлористого фосфора 372 р/т, т.е. стоимость 1 т фосфора в фосфористой кис; лоте составляет 3670 р, а в треххлористом фосфоре 1648 р или 45% от стоимости фосфора в кислоте. Цель изобретения - удешевление процесса получения при сохранении эффективности ингибитора. Поставленная цель достигается тем, что в качестве соединения фосфора используют треххлористый фосфор, а из реакционной массы после его введения удёшяют 6 5-80% образующегося хлористого водорода, причем треххлористый фосфор вводят после загрузки других компонентов в нижнюю часть реактора. Предпочтительно нейтрализацию проводить 40-45%-ной NaOH до рН 3,7-3,8. Фосфорилирование с образованием групп гининометилфосфоновой кислоты происходит в солянокислой среде, соляная кислота расходуется на нейтрализацию ai/mHorpynn и, кроме.того, дл скорейшаго завершений реакции необходим небольшой избыток соляной кислоты .(20-70%). При использовании тре хлористого фосфора выделяется слишком много например, для этилендиамина, соединения с двумя цервичными аминогруппами необхолимо 4 атома фосфора и 3 молекулы НС (при 50% избытке) при использовании треххлористого фосфора на 4 атома введенного фосфора образуется 12 моль ПС, т.е. избыток 600%. Такой же избыток .для моиоэтаноламина, несколько меньший для лолиэтиленполиамина ,(за счет. .наличия вторичных аминогрупп) и еще Сольиий при использовании карбамида . I хлорида аммония иэ-аа отсутствия расхода НСб на нейтрализацию. Эффективность ингибитора по сульфату кальиия зависит от количества- НСЙ., находящейся в процессе его получения,-а именно эффективность низкая при отсутствии избытка НСй-, при избытке от 20 до 100% эффективность выше 90% при увеличении избытка постепенно снижается; при избытке 200 - 86%, г;ри избытке 400 - 61% и при избытке 650% (сохранение всей НС, образу -. щеися,при гидролизе треххлористого фосфора) эффективность ингибитора все го 44%. Отсюда получается, что 65 образующегося хлористого водорода нужно удалять по мере образоваЁ1ия до реакции фосфорилирования. Количество удаляемого НСвзависит главным образом от количества вводимой в реактор воды вместе с водой входящей в состав формалина. Так, при введении во,цы в количестве 130% от маес.ь; треххлористого фосфора в реакционной массе остается 50% образовавшегося нее, при введении - 90% воды 35% и при введении 58% воды - только 205 образовавмегося IICS- остается в реакции. Ос новной принцип соотношения компонентов: на каждой водород в аминогруппе вводят 1 молекулу формальдегида и 1 молекулу треххлористого фосфора, на капдую аминогруппу в виде . основания 1 молекулу НсЬ и 20-100% избытка. Способ получения ингибитора заключается в следующем: в герметичный реактор снабкенний мешалкой, трубой. ло стенке реактора к днищу, заканчивающуюся барботером, обратным холо1;и.пьником за которым находится колонка для поглощения IICS-, загружают 37% формалина, воду,, полиэтиленполиамин, моноэтаноламин, хлорид аммония и карбамид. Полиэтиленполиамин можно заменить на диэтилентриамин или этилен Лиамнн. Хлорид аммония можно исключить из загрузки, но в каждом- случае замены строго соблюдать указанное соотношение компонентов, так как нал чие неалкилированных аминогрупп, избыток формальдегида или фосфонокой кислоты отрицательно сказывается на эффективности ингибитора. Количество загружаемой воды зависит от заранее определенного количества неё, которое дслхсно остаться в зоне реакции. Температура при загрузке указанных компонентов не играет существенной роли, ее юддерживают около . Затем темпе|эатуру сниэтают до при полном охла)хдении через трубу, заканчивающу: ося барботером, начинают подавать треххлористый фосфор, не давая температуре в реакторе подниматься вьзле . Подача треххлористого фосфора под слой, массы длится около 1 ч,можно подавать его л непосредственно в реакц;оннуга массу без трубы с барботеро;., so -.ри этом значительно увеличипаетсч нагрузка на обратный холодильник .1 может быть нежелательный унос трехх;7ористо-го фосфора с парами НС4. Пос.пе введения всего треххлористого фосфора и .когда необходимое количество НС удалено температуру реакционной мгюсы поднимают и выдерживают при 98-100°С 3 ч или при 93-96 С 5 ч, за это время реакция заканчивается, массу охлаждаю при постепенно нейтрализуют .40-45%-ным раствором гидроокиси натрия до рН З.р.6-3,9. Можно нейтрализацию проводить при другой температуре, растворами другой колцентргщни или твердым едким натром, но технологически предпочтительнее указанные усло.вия. Из более концентрированного раствора ингибитора могут выпадать осадки, а более разбавленные растворы ведут к непроизводительным расходам. Пример 1. При включении охлаждения и перемешивании в реактор загружают 82,5 кг 37%-ного формалина ,51 кг воды,10 кг полиэтиленцолиамина, б кг моноэтанолами.на, б кг хлорида аммония и 3,2 кг карбамида, поддерживая температуру в реакторе около . После окончания загрузки смеси аминов снижают температуру до 30 с и начинают постепенную подачу через трубу с барботером 137,5 кг треххлористого фосфора. Подачу ведут в течение 1 ч не давая температуре в реакторе подниматься выше . При этом 75% образующегося хлористого водорода уходит из реакционной смеси через обратный холодильник в поглотительный скруббер. Оставшихся 25% НСв (27,4 кг) достаточно для нейтрализации аминов и создания требуемого избытка соляной кислоты. Через 5 мин после окончания дозировки треххяористого фосфора температуру смеси поднимают до и выдерживают при температуре 98-101 с в течение 3ч. Реакционную массу ох.па кдают до и при включенном охлаждении постепенно нейтрализуют до рН 3,6-3,9, добавляя 142 кг 42%-ного водного раствора гидроокиси натрия. После охлаждения получают 350 кг водного раствора желто-коричневого цвета с содержанием ингибитора 39%. Пример 2, Процесс получения, порядок, количество загружаемых компо нентов и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1. Изменена загрузка воды: вместо 51 кг воды подают 78 кг, вследствие этого. уходит из реакционной смеси б5.% образующегося хлористого водорода, а 35% КС- (38,3 кг) остается в ней. Для ней трализации до рН 3,6-3,9 вносят 171 кг 42%-ной гидроокиси натрия и после охлаждения получают 415 кг водного раствора с содержанием ингиОитора 33%. Пример 3. Процесс получения, порядок, количество загружаемых компонентов и все режимы температуры и времени такие , как в примере 1. Изменена загрузка воды: вместо 51 кг воды подают 34 кг, вследствие этого уходит из реакционной смеси 80%. образующегося хлористого водорода, а 20% ПС(21,9 кг) остается в ней. Для нейтрализации до рН 3,6-3,9 вносят 123 кг 42%-ной гидроокиси натрия и после охлаждения получают 305 кг водного раствора с содержанием ингибитора 45%. Пример 4. Процесс получения порядок, количество загружаемых компонентов и все режимы температуры и времени, такие в примере 1. Изменена загрузка: вместо 10 кг полиэтилен полиамин а загружают 6,2 кг диэтилентриамина (ТУ 6-05-1363-70, фракция II), других отличий на стадиях загрузки, фосфорилирования и нейтрализации нет. Получают 345 кг водного раствора с содержанием ингибитора 38% . Пример 5. Процесс получения, порядок, количество загружаемых компонентов и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1 Изменена загрузка: вместо 10 кг полиэтиленполиамина загружают 5 кг 90%ного этилендиамина (ТУ 6-02-622-71), других отличий нет. Получают 344 кг водного раствора с содержанием ий- гибитора 38%. П р е р 6. Процесс получения, порядок загрузки и все режимы темпе- . ратуры и времени такие же, как в примере 1. Изменено количество загружаемых компонентов, а именно отменена загрузка хлорида аммония,вместо него .увеличена загрузка моноэтаноламина до 8,6 кг и карбамида до 4,2 кг. Других отличий на стадии загрузки фосфорилирования и нейтрализации нет.Получают 345 кг водного раствора с содержанием ингибитора 39%. Полученные игибиторы обладают следующей эффективностью,определенной в соответствии с ТУ 6-05-211-1153-78 представленной в таблице .

авт.ев прототипу примерам

1

2

3

4

5

6 Следовательно, ингибиторы, получен ные по изложенным в описании примерам по эффективности не уступают прототипу и имеют следующие данные провер.ки на замерзание: по примеру 1 и 3 температуразамерзания минус ,по примеру 4 и 5 - минус 41с, по примеру 2 - минус , по примеру 6 минус . Технико-экономические преимущества способа получения ингибитора заключаются в следующем Ингибитор по эффективности не усту пает ингибиторам на фосфористой кислоте и превосходит другие ингибиторы на треххлористом фосфоре. Д;:я производства ингибитора не нужна техническая фосфористая кислота, по-

95 92

98 96 99

94 96 97 97

95 95 94 лучаемая в виде побочного продукта в недостаточных количествах. Стоимость сырья для получения ингибитора снижается на 43%, не считая стоимости получаемой соляной кислоты (около 2 тонн 28%-ной НС на 1 т треххлористого фосфора). Формула изобретения 1. Способ получения ингибитора отложений Минеральных солей путем взаимодействия полиэтиленполиамина, моноэтаноламина, хлорида аммония и/ ИЛИ карбамида в кислой водной среде с формальдегидом и соединением фосфора, с последующей нейтрализацией, отличающийся тем, что.с целью удешевления способа получения til ; i ; Д V, . , .. 79164 при сохранении эффективности ингибиторЬ, а кг.честве соединения фосфора ирпольэуют треххлористый фосфор причем из реакционной массы после его введейи/ 5 дгшяют 65-80% образ$тощегося хлористого водорода., 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю Pt И и с я тем, что треххлористый 5.8 фосфор вводят После загрхзки других компонентов; в нижнюю часть реактора. 3. Способ по пп. 1-2 о т л и ч аю щ и и с я тем, что нейтрализацию проводят 40-45%-ной гидроокисью натрия до рН 3,7-3,8.