CN103665033A - 一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，包括将一定摩尔比的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛、盐酸加入混料釜，35℃以下混合均匀。泵入管式反应器，反应后进入保温釜进行保温充分反应。检测亚磷含量合格后减压外蒸甲醛。最后滴加盐酸降温稀释至需求活性物含量。本发明采用连续投料，连续出料的生产工艺，改变了现有间歇式单釜混料生产工艺产率低，能好大等缺点，增加了设备利用率，生产周期缩短，产能提高，综合能耗降低，容易实现大型工业化规模生产。
Description
技术领域
本发明属于工业水处理技术领域，具体涉及一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺。
背景技术
二乙烯三胺五亚甲基膦酸二乙烯三胺五亚甲基膦酸MPA无毒，易溶于酸性溶液中，是一种阴极性缓蚀剂，在水中能离解成10个正负离子，并能与金属离子形成多元环螯合物，且具有晶格畸变和低限抑制的作用。阻垢缓蚀效果俱佳且耐温性好，可抑制碳酸盐、硫酸盐垢的生成，在碱性环境和高温下(210℃以上)阻垢缓蚀性能较其它有机磷好。使用浓度小于3mg/L，且与聚羧酸盐、亚硝酸盐有良好的协同能力，阻垢率达95%以上，特别是在碱性溶液中(PH值为10~15)对碳酸钙仍有良好的阻垢性能，此时的阻钙效果较羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸高2~3倍。二乙烯三胺五亚甲基膦酸的缓蚀性能也较羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸高。因此该产品可用于碱性循环冷却水中作为宽PH值范围内运行的缓蚀阻垢剂，也可在电厂冲灰水闭路循环水中使用。当该产品单独使用或复配使用时一般不需要添加分散剂。
二乙烯三胺五亚甲基膦酸还可用于双氧水稳定剂，纺织印染用螯合剂、颜料的分散剂、氧脱木素稳定剂、化肥中微量元素携带剂、混凝土添加剂。此外，在造纸、电镀、金属酸洗和化妆品等方面也得到了广泛应用。还可作氧化性杀菌剂的稳定剂。
到目前为止，国内外厂家一般都采用二乙烯三胺、甲醛、三氯化磷合成法生产二乙烯三胺五甲叉膦酸，所用原料为二乙烯三胺、甲醛、三氯化磷及水，将三氯化磷滴加入二乙烯三胺、甲醛和水的体系，先水解然后经过曼尼斯反应得到目标产物。该方法原料易得，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。在实际反应过程中，三氯化磷仅用来水解成亚磷酸，亚磷酸是真正的反应物。三氯化磷水解时，反应非常剧烈，有大量热量产生，并逸出大量的氯化氢气体，过程不易控制和操作。同时，氯化氢溶于反应体系，很难从反应液中全部除去，会产生严重腐蚀。
沈国良、赵文凯等在《二乙烯三胺五甲叉膦酸合成新工艺及产品应用研究》中提出了利用二乙烯三胺、甲醛和亚磷酸直接一步合成二乙烯三胺五甲叉膦酸的工艺，但此工艺为间歇式釜式反应，虽然解决了三氯化磷剧烈水解的问题，使反应条件温和。但是仍然存在产能低，不同批次产品间质量性能差别大的问题。
为了解决现有工艺技术的缺点，本发明提供一种环保、经济，操作安全简单，生产效率高的新工艺一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺。实现了二乙烯三胺五亚甲基膦酸的连续化稳定生产工艺，该方法改变了传统的间歇式生产方法，实现了连续投料，连续生产的管式反应器连续化生产工艺，缩短了生产周期，降低了能耗，产品质量稳定，是一种工艺先进、操作安全、经济效益高、节能环保的的生产方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺。此工艺方法实现了二乙烯三胺五亚甲基膦酸的连续化生产，本发明公开的方法采用管式连续化生产工艺，改变了现有传统的反应釜式混料反应的间歇式操作模式，缩短了生产周期，提高产能；降低能耗。
为了实现上述目的，本发明一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，提供了包括以下步骤的生产方法：
(1)将二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛、盐酸加入混料釜， 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)反应产物由管式反应器进入保温釜，进行保温充分反应；
(4)保温完成后，减压外蒸；
(5)滴加盐酸进行降温稀释至所需活性物含量。
上述(1)所述的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛的摩尔比为1:5.0~6.0:5.0~8.0,优选的是1:5.0~5.4:5.5~7.0。
上述(1)所述的盐酸的加入量（折算成氯化氢）为二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的5~25%。
上述(1)所述的甲醛为20%~50%的甲醛水溶液，盐酸浓度为20%~40%。
上述(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(2)所述的泵入混合物料，使物料流经管式反应器的时间为10~100min。
上述(2)所述的管式反应器反应的温度为60~120℃，优选的是95~110℃。
上述(3)所述的保温釜的保温温度为90~120℃；保温反应时间为0.5~2h。
上述(4)所述的减压外蒸的压力为-0.07~-0.095MPa，外蒸温度为80~110℃；减压外蒸的时间为1~5h。
上述(5)所述的稀释用盐酸的浓度为33.5%。
本发明的突出效益是，该方法生产二乙烯三胺五亚甲基膦酸时，实现了原料连续投料和产品连续出料，其优点是：产能大，能耗少，设备投入少，设备利用率高，生产周期短，产品质量稳定，是一种工艺先进、操作安全、经济效益高、节能环保的的生产方法。根据测算，生产周期将缩短25%。
具体实施方式
为更好的展现本发明的工艺优点，现对本工艺的具体实施举例如下，本发明的权限不仅限于以下实施例。
实施例1
(1)将摩尔比为1:5.0:5.5的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛加入混料釜，加入二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的7%盐酸(折算成氯化氢量)， 35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，使其流经反应器的时间为40min，加热至95±2℃反应。
(3)反应产物由管式反应器进入保温釜，100℃进行保温充分反应。
(4)保温反应1h，压力-0.08MPa，温度80℃，减压外蒸2h。
(5)滴加33.5%盐酸，降温稀释至所需活性物含量50.2~50.8%。
实施例2
(1)将摩尔比为1:5.0:5.5的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛加入混料釜，加入二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的7.5%盐酸(折算成氯化氢量)， 35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，使其流经反应器的时间为25min，加热至95±2℃反应。
(3)反应产物由管式反应器进入保温釜，100℃进行保温充分反应。
(4)保温反应1.5h，压力-0.08MPa，温度80℃，减压外蒸2h。
(5)滴加33.5%盐酸，降温稀释至所需活性物含量50.2~50.8%。
实施例3
(1)将摩尔比为1:5.2:5.8的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛加入混料釜，加入二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的10.0%盐酸(折算成氯化氢量)， 35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，使其流经反应器的时间为80min，加热至95±2℃反应。
(3)反应产物由管式反应器进入保温釜，100℃进行保温充分反应。
(4)保温反应0.5h，压力-0.08MPa，温度80℃，减压外蒸2h。
(5)滴加盐酸33.5%，降温稀释至所需活性物含量50.2~50.8%。
实施例4
(1)将摩尔比为1:5.2:5.8的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛加入混料釜，加入二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的10.0%盐酸(折算成氯化氢量)， 35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，使其流经反应器的时间为20min，加热至105±2℃反应。
(3)反应产物由管式反应器进入保温釜，100℃进行保温充分反应。
(4)保温反应2h，压力-0.08MPa，温度80℃，减压外蒸2h。
(5)滴加33.5%盐酸，降温稀释至所需活性物含量50.2~50.8%。
实施例5
(1)将摩尔比为1:5.4:6.0的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛加入混料釜，加入二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的15.0%盐酸(折算成氯化氢量)， 35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，使其流经反应器的时间为50min，加热至95±2℃反应。
(3)反应产物由管式反应器进入保温釜，100℃进行保温充分反应。
(4)保温反应1h，压力-0.08MPa，温度80℃，减压外蒸2h。
(5)滴加33.5%盐酸，降温稀释至所需活性物含量50.2~50.8%。
实施例6
(1)将摩尔比为1:5.4:6.0的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛加入混料釜，加入二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的15.0%盐酸(折算成氯化氢量)， 35℃以下混合均匀。
(2)将混合好的物料泵入管式反应器，使其流经反应器的时间为30min，加热至100±2℃反应。
(3)反应产物由管式反应器进入保温釜，100℃进行保温充分反应。
(4)保温反应1h，压力-0.08MPa，温度80℃，减压外蒸2h。
滴加33.5%盐酸，降温稀释至所需活性物含量50.2~50.8%。
Claims (10)
1. 一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，提供了包括以下步骤的生产方法：
（1）将二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛、盐酸加入混料釜， 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）反应产物由管式反应器进入保温釜，进行保温充分反应；
（4）保温完成后，减压外蒸；
（5）滴加盐酸进行降温稀释至所需活性物含量。
2. 根据权利要求1所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(1)所述的二乙烯三胺、亚磷酸、甲醛的摩尔比为1:5.0~6.0:5.0~8.0,优选的是1:5.0~5.4:5.5~7.0。
3. 根据权利要求2所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(1)所述的盐酸的加入量（折算成氯化氢）为二乙烯三胺、亚磷酸和甲醛总质量的5~25%。
4. 根据权利要求3所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(1)所述的甲醛为20%~50%的甲醛水溶液，盐酸浓度为20%~40%。
5. 根据权利要求1所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：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。
6. 根据权利要求5所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(2)所述的泵入混合物料，使物料流经管式反应器的时间为10~100min。
7. 根据权利要求6所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(2)所述的管式反应器反应的温度为60~120℃，优选的是95~110℃。
8. 根据权利要求1所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(3)所述的保温釜的保温温度为90~120℃；保温反应时间为0.5~2h。
9. 根据权利要求1所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(4)所述的减压外蒸的压力为-0.07~-0.095MPa，外蒸温度为80~110℃；减压外蒸的时间为1~5h。
10. 根据权利要求1所述的一种二乙烯三胺五亚甲基膦酸连续化生产工艺，其特征在于：上述步骤(5)所述的稀释用盐酸的浓度为33.5%。
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