Способ получения ингибитора отложений минеральных солей Советский патент 1982 года по МПК C02F5/10 C23F11/04 

1

Изобретение относится к получению веществ, добавляемых в системы обороткого водоснабжения, нагрева и охлаждения для предотвращения отложения минеральных солей в насосах, тpyiбoпpoвoдax и арматуре.

Известен способ получения ингибитора отложений минеральных солей путем фосфорилирования аммиака, этилендиамина, дйэтаноламина и других моно- и шьаминов С1 3 , для предотвращения осаждений солей кальция из водных растворов предложено добавлять соли полиалкиленполиаминопояиметиленфосфоновой кислоты С21 .

Известен также способ получетш ингибитора отложения карбонатных и сульфатных солей калышя взаимодействием в солянокислой среде формальдегида и ортофосфорисРой кислоты со смесью полиэтипейполиамина, моноэтаноламина, карбамида, хлорида аммония и гексаметилентетрамина СЗ .

Недостатком известных сйособов является низкая эффективность ингибирования продуктов при концентрациях менее 5 мг/л.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ингибитора отложений минеральных солей взаимодействием фосфористой кислоты, формальдегида и смеси полиэтиленпопиа- мина, этилендиамина и гексаметилендиамина или хлоргидратов этих аминов, являющихся отходом в производстве анионитов АН-19, АН-22 и АН-21 С4 .

Недостатками этого способа являются низкая эффективность ингибирования при концентрациях менее 5 мг/л и необходимость строгого регулирования соотношения различных аминов, в то время как

20 аниониты вьшускаются разовыми партиями.

Цель изобретения - поьышение эффективности ингибирования отложезтй минеральных солей при малых концентрациях тггибитора (1 мг/п). Поставленная цель достигается приме нением фосфористой кислоты, формальдегида, а в качестве аминосоединеиия, под вергаемого алкилфосфорилированшо ксипилендиамтша, содержащего смесь метаи пара-изомеров ксилилендиамина при молярном соотношении ксшшлендиамин: фосфористая кис лота: форм альдегид-1: : (3,9-4,1):(3,9-6,2) с последующей нейтрализацией дорн 3,5. Процесс фосфоришфования проводят в водной солянокислой среде взаимодействием формальдегида и фосфористой кис- ЛОТЫ С 5{йоргидратамй ксвлилеидиамина,образуюшимися в этой среде. После проведения реакции фосфорилирования полученный продукт нейтрализуют добавление едкого натра, и образовавшийся водный раствор, содержаший ЗО-38% ингибитора 7-9% хлорида натрия и доли процента не встутагоших в реакцию продуктов, охлажд ют до нормальной температуры. При исНЬль зований технического ксилклендиамина, фосфористой кислоты и формальдегтида лучшие результаты получают при мольном соотношении ксилилендиамин:соляная кислота:фосфористая кислотагформальдегид « 1:2,5:4:4. Поскольку промышленный вьшуск фоофористой кислоты ограничен, разработан способ получения ингибитора с заменой фосфористой кислоты на треххлорист ый фосфор, дающий при гидролизе фосфористую кислоту. Для предотврашення сниже.. ния эффективности ингибирования иэ-за избытка соляной кислоты 65-80% образующегося хлористого водорода следует удалять из зоны реакции, что достигается строшм регулированием количества I вводимой в реактор воды. Разработана также технология получе ния ингибитора отложений с заменой фос фористой кислоты на отход производства диметилфосфита -.кубовый остаток после вакуумной отгонки, содержавши монометилфосф нт, диметилфосфит, фосфористую кислоту, фосфорную кислоту. Средний состав кубового остатка, %: фосфорная кис лота 1-2; фосфористая кислота 15-18; монометилфосфит 58-62; диметилфосфит 20-25. При использовании кубового,остатка одновременно с ингибитором отложений получают технический метипаль продукт, используемый в производстве ионообменных смол. Для получения метилаля дополнительно расходуется формальдегид, поэтому при использовании метиловых эфиров фосфористой кислоты соотношение формальдегида повьш1ается до 6, 2 моль на 1 моль ксилипендиамина. Загрузку соляной кислоты при этом не производят, оставляя в реакционной смеси ее избыток от 25-1ОО%. Пример. В эмалированный реактор, снабженный прямым и обратным холодильником, загружают при охлаждении и перемешивании 138 кг (l кг/моль) технического ксилилендиамина, 325 кг (2,5 кг/моля) технической 28%-ной со ляной кислоты, 328 кг (4,моля) фосфористой кислоты и 330 кг {4 моль) 37%ного водного раствора формальдегида, температуру смеси постепенно поднимают до 100°С и выдерживают при 3 ч. После этого дают полное охлаждение и при 60-70С постепенно вводят 600 л 42%-ного раствора гидроокиси натрия. При охлаждении получают 1990кг водного раствора с содержанием ингибитора 30,4% и рН 3,85. Пример 2. В кодзозионностойкий реактор загружают 138 кг (1 моль) технического ксилилендиамина, 325 кг (2,5 моль) технической 28%-ной соляной кислоты, 507 кг (б, 15 моль) 37%ного водного раствора формальдегида к 400 кг кубового остатка производства диметипфосфита, содержащего 6,4 кг ортофосфорной кислоты, 65,6 кг (0,8моль) фосфористой кислоты, 240 кг (2,5 моль) монометилфосфита, 88 кг .(О, 8 моль) дй«-г метилфосфита, причем вместе с метилоными эфирами содержание фосфористой кислоты составляет 4,1 моль. При загрузке охлаждением поддерживают температуру ниже 35 С, затем температуру в реакторе поднимают и через прямой холодильник в температурных пределах 42-61 С отгоняют 160 кг метилаля сырца. После прекращения отгона содержимое вьщержквают 3 ч при 10О±2РС;, при охлаждений постепенно добавляют 500 л 42%-ного водного раствора гидроокиси натрия и получают 1935 кг водного раствора с содержанием ингибитора 32% и рН 3,65. П р и м е р 3. В эмалированный реактор, дополнительно снабженный трубой для подачи трёххлористого фосфора, которая заканчивается барбатером у самого дна реактора, и скуббером для поглощения хлористого водорода, присоединенным за обратным ХОЛОДИЛЬНИКОМ, загружают 138 кг (1 моль) технического ксилилендиамина, 322 кг (3,9 моль) 37%-ного водного раствора формальдегида и 197 кг

воды. Температуру в реакторе снижают охлаждением до 20-2 5° С и через трубу с барботером начинают постепенна подачу 536 кг (3,9 моль) треххлористого фосфора, причем во избежание его потерь не дают температуре в реакторе подниматся выше ЗО-35°С. При юггенсивном охлаждений время подачи занимает 1-2 ч, при этом 75% образующегося хлористого водорода уходит в поглотительный скруббер, оставшиеся 25% НС& составляют 143 кг (2,93 моль) и расходуются на нейтрализацию и создание небольшого

избытка соляной кислоты. Через 5 мин .после окончания дозировки содержимое реактора нагревают и выдерживают при 98-102С 3 ч. При охлаждении постепенно добавляют 725 кг 42%-ного раствора гидроокиси натрия и получают 1500 кг раствора с содержанием ингибитора 38% и рН 3,9.

Свойства полученных ингибиторов отложехшй минеральных солей представлень1 в таблице. Эффективность ингибиров ния отложений солей калыгая определена в соответствии с ТУ 6тЮ5-211-1159-80

Эффективность ингибирования средняя из 5 определений, % при концентрации ингибитора 5 мг/л по Са5О4 по CaCOj при концентрашш инги- бированяя 1 мг/л по CaSO4 по CaCQj Температура замерзания,°С Содержание свободного формальдегида, % Использование в качестве ингибитора отложений минеральных солей продукта взаимодействия ксилилендиамина с форма лином и технической фосфористой кислото в солянокислой среде позволяет повысить при малой концентрации ингибитора эффективностъ ингнбирования по сопям ка/вь ция в 4-8 раз и понизить осгаточное со- держание непрореагвровавших веществ, например количество не вступившего в реакцию формальдегида снижается в 10 раз. Кроме того, значительно упрсшается технология получения за счет уменьшения котичества исходных компонентов с 7-8 . Формула и-3 обретения Способ получения ингибитора отложений минеральных солей взаимодействием в водной солянокислой среде аминосоединешга, формальдегида и фосфористой кислоты или соединений фосфора, выделяющих при гидролизе фосфористую кислоту, с последующей нейтрализацией раствора до рН вьшге 3,5, отличающийс я тем, что, с целью повьшхения эффективности ингибирования при малых ко центрациях ингибитора, в качестве аминосоединения используют ксилилендиамин, содержащий смесь мета- и пара-изомеров ксилилечдиамина, при следующем

молярном соотношении: ксилипендиамин :2. Патент США № 3619427,

: фосфористая кислота : формальдегид кл. 210-58, 1970.

li(3,9-4,l):{3,9-6, 2).3. Авторское свидетельство СССР

Источники информацнн,№ 719970, кл, С О2 В 5/00, 1978,

принятые во внимание при экспертизе$ 1 Патент США Кг 339315О,4. Авторское свидетельство СССР

кл. 210-58, 1967 .I 703545, кл. С 08 G 73/О2, 1977.