CN103483380B - 一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法 - Google Patents

一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法 Download PDF

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Abstract

一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，包括将乙二胺、亚磷酸、甲醛按照一定比例加入混料釜，加入一定量的盐酸混合均匀。将混合物料泵入管式反应器加热反应。反应产物由管式反应器进入保温釜保温反应进入气液分离器分离得到目标产物。本发明工艺方法生产周期短、能耗低、产品性能稳定、生产操作简单安全。

Description

一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法
技术领域
本发明属于水处理药剂领域，提供一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法。
背景技术
随着世界水处理缓蚀剂向高技术化方向的发展和全球环保意识的提高，对缓蚀阻垢剂提出了更高的要求。特别是高端水处理药剂方面。20世纪70年代初，有机膦酸类缓蚀阻垢剂应用发展极为迅速，国内循环冷却水处理常用的缓蚀阻垢剂有聚磷酸盐、磷酸酯、有机膦酸和聚合物类等其中，有机膦酸类药剂以其高效的缓蚀与阻垢双重功能而被广泛的应用，该类水处理药剂具有化学性能稳定、能耐较高温度和pH值、有明显的溶限效应和协同效应等特点。
乙二胺四亚甲基膦酸是一类亚甲基膦酸阴极缓蚀剂，较无机磷酸盐有更突出的阴极保护作用，缓蚀率要高7倍左右，在水中能离解成8个正负离子，可以不按化学当量与金属离子螯合和形成立体结构的粘状螯合物，松散的分散在水中破坏钙垢的正常结晶，从而阻止垢体的形成，尤其对硫酸钙、硫酸钡阻垢效果好。乙二胺四亚甲基膦酸与聚马来酸酐复配可以大大降低结构速度，甚至连老垢也可以清除。在金属表面清洗和处理方面，1~5%的乙二胺四亚甲基膦酸的除垢效果与稀盐酸相当。乙二胺四亚甲基膦酸与葡萄糖酸钠复配可以有效洗去金属表面的油脂获得清洁的金属表面。
乙二胺四甲叉膦酸的工业合成方法主要有3种：①乙二胺、甲醛、三氯化磷合成法；②乙二醇、乙胺、甲醛、三氯化磷合成法，反应以乙二醇为中间介质，乙二醇先与三氯化磷反应生成氯化磷酸酯，再与乙二胺和甲醛反应生成乙二胺四亚甲基膦酸DTMP，并释放出乙二醇；③乙二胺四乙酸与三氯化磷合成法。在这几种合成制备方法中，方法②、③的副反应少、产率高、产品较纯，其缺点是原料较贵，产品成本较高：方法①原料易得，生产成本较低，缺点是三氯化磷反应剧烈，生产条件要求严格。单从质量考虑宜采用方法①、②，但考虑到原料和综合经济效益，国内外厂家一般都采用方法①，所用原料为乙二胺、甲醛、三氯化磷及水。上述诸方法中，都用三氯化磷作原料，易得，价廉。但实际反应过程中，三氯化磷仅用来水解成亚磷酸，亚磷酸才是真正的反应物。三氯化磷水解时，反应非常剧烈，有大量热量产生，并逸出大量的HC1气，过程不容易控制和操作。HCI溶于反应体系，产生严重腐蚀。
为了解决现有生产工艺反应过程剧烈不易控制，副产物多，能耗大，产能低的局限性。本发明提供了一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，直接采用亚磷酸作原料，与乙二胺、甲醛反应一步直接制取乙二胺四甲叉膦酸，反应过程不用三氯化磷，反应不剧烈，不产生HCI，操作容易。产品质量高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，此发明工艺采用管式反应器连续进料连续出料，提高了生产效率，同时降低能耗节约成本，采用半封闭式反应系统减少操作工人与物料的接触，提高了操作安全性，并且所得产品性能更稳定。
为了实现上述目的，本发明所采取的具体的方法步骤为：
(1)将乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，加热反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，保温充分反应。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
上述步骤(1)所述的乙二胺、亚磷酸和甲醛的摩尔比为1:4~6:4~6，优选的是1:4.2~4.8:4.2~5。
上述步骤(1)所述的混合物料体系的PH值为≤2.0。
上述步骤(2)所述的管式反应器为单根的或并列几根的水平管式反应器、单根的或并列几根的立管式反应器、盘管式反应器、U型管式反应器。
上述步骤(2)所述的管式反应器的长径比为100~10000。
上述步骤(2)所述的混合物料泵入管式反应器的进口压力为0.2~0.5MPa。
上述步骤(2)所述的管式反应器的反应温度为90~125℃，优选的是110~120℃。
上述步骤(3)所述的保温釜的保温温度为100~120℃。
上述步骤(3)所述的保温反应的时间为3~6h。
本发明的实质性优异创新内容为：本发明采用管式反应器的连续化生产方法，缩短了生产周期，提高生产效率，降低能耗，节约成本；本发明的反应系统采用半封闭式减少了操作工人与物料的接触，增加了生产操作的安全性；本发明连续化生产工艺提高了产品的性能稳定性。
具体实施例
为了更好的诠释本发明的优异效益，现对本发明具体举例如下，但本发明的生产办法不只仅限于所列实施例。
实施例1
(1)将摩尔比为1:4.0:4.2的乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值为2.0，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料以0.2MPa的入口压力泵入管式反应器，加热至110℃反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，100℃保温反应4h。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
实施例2
(1)将摩尔比为1:4.2:4.2的乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值为1.8，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料以0.2MPa的入口压力泵入管式反应器，加热至110℃反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，100℃保温反应4h。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
实施例3（最佳实施例）
(1)将摩尔比为1:4.2:4.4的乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值为1.8，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料以0.2MPa的入口压力泵入管式反应器，加热至110℃反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，110℃保温反应3h。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
实施例4
(1)将摩尔比为1:4.4:4.6的乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值为1.5，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料以0.2MPa的入口压力泵入管式反应器，加热至115℃反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，110℃保温反应4h。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
实施例5
(1)将摩尔比为1:4.4:4.6的乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值为1.5，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料以0.2MPa的入口压力泵入管式反应器，加热至110℃反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，110℃保温反应5h。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
实施例6
(1)将摩尔比为1:4.5:4.6的乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值为1.5，35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料以0.2MPa的入口压力泵入管式反应器，加热至115℃反应。
(3)反应后的物料加入保温釜，110℃保温反应5h。
(4)将保温反应后的产物泵入气液分离器分离。
(5)液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。

Claims (10)

1.一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其采取的具体的步骤为：
将乙二胺、亚磷酸、甲醛水溶液加入混料釜，加入盐酸调节体系PH值，35℃以下混合均匀；
将混合好的物料泵入管式反应器，加热反应；
反应后的物料加入保温釜，保温充分反应；
将保温反应后的产物泵入气液分离器分离；
液相产物乙二胺四亚甲基膦酸加入反渗透水调节活性物含量，气相甲醛与盐酸冷凝收集后循环进入混料釜继续参加反应。
2.根据权利要求1所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(1)所述的乙二胺、亚磷酸和甲醛的摩尔比为1:4~6:4~6。
3.根据权利要求2所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(1)所述的乙二胺、亚磷酸和甲醛的摩尔比优选的是1:4.2~4.8:4.2~5。
4.根据权利要求1所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于步骤(1)所述的混合物料体系的PH值为≤2.0。
5.根据权利要求1所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(2)所述的管式反应器为单根的或并列几根的水平管式反应器、单根的或并列几根的立管式反应器、盘管式反应器、U型管式反应器。
6.根据权利要求5所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：所述的管式反应器的长径比为100~10000。
7.根据权利要求1所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(2)所述的混合物料泵入管式反应器的进口压力为0.2~0.5MPa。
8.根据权利要求1所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(2)所述的管式反应器的反应温度为90~125℃。
9.根据权利要求8所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(2)所述的管式反应器的反应温度优选的是110~120℃。
10.根据权利要求1所述的一种乙二胺四亚甲基膦酸连续化生产方法，其特征在于：步骤(3)所述的保温釜的保温温度为100~120℃；保温反应的时间为3~6h。
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