Способ получения ингибитораОТлОжЕНий МиНЕРАльНыХ СОлЕй Советский патент 1981 года по МПК C02F5/12 C02F103/02 C02F103/06 

1

Изобретение относится к способам получения в цеств, служащих для предотвращения отложений солей в насосах, трубопроводах и запорной арматуре систем оборотного водоснабжения, а также при добыче нефти.

Для предотвращения образования отложений солей лучшей эффективностью облсщают комплексоны с атноалкилфосфоновыми группировками.

Известен способ получения ингибитора отложений - с1минометилфосфоновых кислот или их солей фосфорилированием ги шногрупп формальдегидом и фосфористой кислотой в солянокислой среде. Фосфористую кислоту получают отдельно гидролизом треххлористого фосфора 1 ,

Известен также способ, в котором получение N-(2-oкcиэтил)этилeндиaминo-тpиc (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 трехзслористого фосфора. Удаление избытка хлористого водорода из реакционной массы усложняет технологию и предъявляет повыиенные 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,

0 полученный в солянокислой среде фосфорилированием формальдегидом и фосфористой кислотой синергической смеси амино- и амидосоединений (полиэтиленполиамина, моноэтаноламина,

5 карбшлида, и/или хлорида аммония), и последующей нейтрализацией. Полученный ингибитор в виде водного раствора не замерзает при -35°С Гз.

Недостатком данного способа является сложность технологии и использование фосфористой кислоты, применение которой вызывает .серьезные трудности при организации промышленного производства ингибитора. Несмотря на небольшую дозировку и нгибитора отложений минеральных солей (3-4 мг/л) потребность в большом количестве эффективного ингибитора связана с производством технической фосфористой кислоты, а ее пока производят в недостаточном количестве. Цель изобретения - упрощение технологии и удешевление способа при сохранении эффективности ингибитора и с одновременным получением товаркого продукта - метилаля без применения фосфористой кислоты. Поставленная цель дос-тигается тем, что в известном способе фосфорилирование синергической смеси амино- и амидосоединений в кислой водной среде формальдегидом и соединением фосфора, в качестве соединения фосфора используют .смесь треххлористого фосфора и диметилфосфита в молярном соотношении 1; 2, 3-5 ,5. Причем,- предпочтительно использовать следующие соотношения компонентов (по массе); полиэтиленполиамин:моноэтаноламин г хлорид аадлония:ка бамид: диметилфосфит S треххлбристый фосфор:формальдегид 10:6-8,4:0-6:3,2-4 ,2:66-93;20-42:44-56, а нейтрализацию проводить до рН 3,6-3,9. Из соединений фосфора, которые мож но использовать для получения ингибитора аминомет.илфосфонового типа наибо лее дешевым является треххлористый фосфор, однако получение ингибитора на треххлористом фосфоре дает продукт низкой эффективности из-за слишком большого (до 600%) избытка НС), образующегося при гидролизе (требуемый избыток от 20 до 100%), для повышения эффективности необходимо удаление HCi, что усложняет технологию и обору дование процесса. Применение диметилфосфита - промежуточного продукта в производстве хлорофоса, экономически оправдано при одновременном получении товарного продукта - метилаля. (СН,0)о РН 0 - СН-ОСН ОСН + +Н2РО% 3 Метилаль может иметь широкое применение в проь«Л11ленности органического синтеза, лаков -и красок как растворитель, в промьапленности ионообменных материсшов как набухатель в процессах хлорметилирования и aNmнирования. При наличии диметилфосфита, формальдегида и соляной кислоты образование метилаля происходит количественно и с большой скоростью, удаление его из реакци онной смеси не вызывает затруднений ввиду низкой температуры кипения мети лаля {43с). Замена части диметилфосфита на треххлористый фосфор, вопервых, удешевляет сырье, во-вторых, исключает необходимость загрузки соля ной кислоты. Количество вводимого треххлористого фосфора ограничивается потребностью в соляной .кислоте. Эта потребность равна одной молекуле НС1 на аминогруппу, введенную в виде основания и от 20-100% избытка НС. При получении ингибитора с высокой эффективностью необходимо строгое соблюдение соотношения компонентов, а именно: на каждый г-атом водород а амино- или амидогруппы необходим m олей треххлористого фосфора и п моей диметилфосфита, где , (1+п) олей формальдегида, причем п мсшей дет на образование метилаля, отклонение от указанного соотнсянения в ту ли другую сторону отрицательно сказывается на эффективность ингибитора. Допустимы отклонения только в -количестве НС1 (избыток в пределах от 20 до 100%), т.е. в соотнсшении диметилфосфита и треххлористого фосфора от 2,3 до 5,7 моль/моль или при соблюдении , m изменяется от 0,15 до 0,3 а п - от 0,7 до 0,85. Установлена также возможность без снижения эффективности исключить загрузку хлорида аммония,-это изменение отражено в примерах исполнения. Способ получения ингибитора заключается в следующем. В герметичный реактор, снабженный прямым холодильником, устройствами для перемешивания, нагрева и охлаждения, трубой по стенке реактора до днища, оканчивающей.ся барботером, загружают диметилфосфит, 37%-ный формалин, полиэтиленпалиамин, моноэтаноламин, хлорид аммония и карбамид. Температура при загрузке вышеуказанных компонентов не играет существенной рсЗли, 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 в реакторе подниматься выше 40°С. После окончания подачи треххлористого фосфора температуру повышают до 6070 С и отгоняют образовавшийся метилаль-сырец. В составе метилаля-сырца 94-95% метилаля, остальное - вода, меметанол, следы формальдегида и НС1. По мере отгона метилаля температуру в реакторе поднимают, переключая прямой холоднильник на обратный, реакционную массу выдерживают 3 часа при 98-101с или 5 часов при 93-9бс. После вьщержки охлазвдают, 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 в широком температурном интервале растворами щелочи различной концентрации, включая твердую чешуйчатую, однако приведенные выше парамет1ял технологически удобнее. Пример. В эмсшированный реактор, снабженный прямым холодильником и трубой с барботером для подачи треххлористого фосфора под слой реакционной массы при включенном охлаждении и перемешивании загружают 86 кг (0,78 кг-мсшя) диметилфосфита 147 кг (1,78 кг-моля) 37%-ного формалина, 10 кг полиэтиленполиамина. б кг моноэтаноламина, б кг хлорида аммония и 3,2 кг карбамида. Затем температуру снижают до 35°С и через трубу с барботером постепенно, не давая температуре подниматься выше 40°С, в течение 30-40 мин подают 31 кг (0,22 моля) треххлористого фос фора. После окончания загрузки и 10 мин перемешивания для равномерного распределения образовавшейся соляной кислоты содержимое реактора на гревают-, постепенно отгоняя 56-58 кг метилаля-сырца. После прекращения от гона и достижения температуры в реак торе прямой холодильник переклю чают на обратный и выдерживают реакционную массу 3 ч при 98-101с. Затем охлаждают до 60°С и при интенсив ном охлаждении постепенно добавляют 138 кг 42%-ного едкого натра, доводя рН раствора до 3,6-3,9. После охлаждения получают 360 кг водного раство ра с содержанием ингибитора 38%. Пример 2. Процесс получения порядок загрузки, количество загружа мых аминов и все режимы температуры времени такие же, как в примере 1. И менена загрузка: загружают 93 кг (0,846 моля) диметилфосфита, 152 кг (1,846 моля) 37%-ного формалина и по ле загрузки аминов постепенно вводят 21 кг (0,154 моля) треххлористого фос фора. Получают метилаля сырца 6264 кг, на нейтрализацию расходуют 116 кг 42%-ного едкого натра. Выход 335 кг водного раствора с содержанием ингибитора 40%. Пример 3. Процесс получения порядок загрузки, количество загружа мых аминов и все режимы температуры и времени такие же, как в примере 1. Изменена загрузка: загру ают 77 кг (0,7 моля) диметилфосфита, 141 кг (1,7 моля) 37%-ного формалина, после загрузки аминов постепенно вводят 41,3 кг (0,3 моля) треххлористого фосфора. Получают 51-53 кг метилалясьгрца, 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 ам мония 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 П кг (0,7 моля), 37%-ного формалина 128 кг (1,55 моля), полиэтиленполиамина 10 кг, моноэтанолакина 8,4 кг, карбамида 4,2 кг треххлористого фосфора 20,7 кг (0,15 моля). Получают 51-53 кг метилаля-сырца, на нейтрализацию расходу,ют 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 инги битора в известном приведена в табл. 2. Следовательно, ингибиторы, полученные по описаншлм примерам, а эффективности ингибирования по солям кальция не уступаиот прототипу. Растворы ингабиторов при проверке на замерзание дали следующие результаты: температура замерзания по примеру 4 -39С, по примерам 2 и 5 4П°с, по примеру 3 - 42С и по примеру 1 - . 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 кгшьция 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 улучшит экономические показатели производства ионита. 3.Исключена необходимость в загрузке соляной кислоты при осуществлении синтеза.

Таблица.1

Полиэтиленпсшиамин Моноэтаноламин Хлорид.аммония Карбамид Ди мети лф осфит Фосфор треххлористый 37%-ный формалин Мольное соотношение фосфор треххлористый :диметилил3,465,542,33 фосфит 41,3 141

Таблица 2 20,7 34,4 128 20 2,40