多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法
【专利摘要】用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，具体包括以亚磷酸、氯化铵和多聚甲醛为原料，首先将亚磷酸和氯化铵加入反应釜加热，然后分次加入多聚甲醛，提高温度反应至终点，负压外蒸，吸收尾气，加水稀释至所需活性物含量。本发明工艺具有附图所示工艺流程。本发明工艺方法用多聚甲醛代替液体甲醛溶液减少产品后处理过程和废水生产，同时解决了液体甲醛容易自聚不宜储存的问题。
【专利说明】多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理药剂领域，提供一种用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济建设的迅速发展，水资源短缺和水环境污染的问题日益显现，已经严重制约了我国经济建设的发展。长期以来人们认为水是取之不尽用之不竭的，然而水资源赤字在我国不断扩大，包括地下水过度开采、水位不断下降，地面水调蓄能力减少，地表水污染严重，江、河、湖、海水体严重污染。污染物含量超过了水体的自然净化能力。据统计，我国617个城市中，有300个城市缺水，50多个城市严重缺水，有180个城市平均日缺水1200万m3，全国废水量为450亿m3，其中工业废水为250亿m3，生活废水为200亿m3，工业废水的处理率为78.9%，达标率为55%，而生活废水处理率仅为20%。全国约有1/3的工业废水和4/5的生活废水未经过处理直接排入江、河、湖、海，使水资源环境遭到严重污染。
[0003]工业企业属于耗水及污水排放的大户，如何降低工业企业的水耗和污水外排量，已成为整个社会日益关注的焦点。其中对占工业用水量70~80%的冷却水进行重复循环使用是一项节水、减排、节能、降耗的有效措施。由于水在重复使用过程中存在结垢、腐蚀设备及管道、粘泥、菌藻等一系列问题，如果不能很好的解决，则循环水根本无法运行。开发先进可靠的水处理化学品和应用技术，不但能够显著降低工业企业的水耗和污水外排，而且能够充分保证生产装置安全、高效、长周期的运行，使企业在获得明显的社会效益的同时获得十分可观的经济效益。因此，工业水处理化学品和应用技术的开发已成为社会和经济发展的热点，越来越引起国家各个部门的高度重视。
[0004]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。特别是高端水处理方面给水处理药剂提出更高的要求，如海水淡化、膜处理水处理药剂等。
[0005]研究高端水处理药剂是我们当前的研究方向之一，氨基三亚甲基膦酸(ATMP)是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。ATMP 一般用作循环冷却水、油田注水和印染用水的防垢剂，锅炉水设备中的缓蚀剂、阻垢剂。另外，可与多种缓冲剂、阻垢剂配合使用。与聚羧酸盐等有协同作用，可增加缓蚀阻垢效果，也可作为清洗剂，除去金属表面油脂。还可作为洗涤剂的添加剂，金属离子的掩蔽剂、无氰电镀添加剂和稀有金属萃取剂等。
[0006]它的耐酸碱性、耐氯氧化性能较其它有机膦酸(盐)好。可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，因而具较好的阻垢效果并具明显的溶限效应。在轻纺工业中，可以作金属和非金属的清洗剂，漂染工业的过氧化物稳定剂和固色剂，无氰电镀工业的络合剂。此外，由于ATMP较好的阻垢作用，在民用洗涤剂及化妆品行业也有一定的应用。在电子行业，ATMP由于具有较好的缓蚀效果、防垢效果以及对金属表面的钝化效果，可用于电路版的清洗及金属表面处理等。[0007]另外，随着全球环保意识的日益增强，对水处理剂特别是高端水处理剂的开发提出了更新、更高的要求。然而目前氨基三甲叉膦酸的生产多采用亚磷酸(或三氯化磷)与铵盐、甲醛在酸性介质中合成，其过程产生大量的HCl气体和低酸废水，尾气、废液处理成本闻。
【发明内容】
[0008]为了解决现行工艺的缺点本发明提供一种用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，改变原料和增加HCl气体的吸收装置，使HCl气体完全吸收，生成30%以上的副产盐酸，达到无三废生成。
[0009]为实现上述目的本发明所采取的工艺是以亚磷酸、氯化铵和多聚甲醛为原料，首先将亚磷酸和 氯化铵加入反应釜加热，然后分次加入多聚甲醛，提高温度反应至终点，负压外蒸，吸收尾气，加水稀释至所需活性物含量。
[0010]具体的工艺操作步骤是:
(1)将亚磷酸和氯化铵加入反应釜，搅拌加热混合均匀；
(2)分次加入多聚甲醛，加热反应；
(3)加料完毕，保持温度继续反应；
(4)保温反应结束，负压外蒸，降膜吸收氯化氢；
(5)加水稀释至所需活性物含量。
[0011]通过上述工艺所得的多聚甲醛具有结构HO (CH2O)nOH,其中n=10_100。
[0012]上述的氯化铵、多聚甲醛与亚磷酸的摩尔量关系，其中m为氯化铵摩尔量，P为亚磷酸摩尔量，q为多聚甲醒摩尔量，m=0.3~0.45 P ; qXn=l.0-l.5 P。
[0013]上述(1)所述的亚磷酸有效含量为70-80%，氯化铵为99%以上的固体粉末。
[0014]上述⑴所述的加热温度为90-l00°C。
[0015]上述(2)所述的多聚甲醛分:3-5次0.5~2h内加入完毕，具体以控制反应产生热量不会使反应体系温度急剧上升为标准。
[0016]上述(2)所述的反应体系的温度为100-l30°C，优选的是110-120°C。
[0017]上述(3)所述的保温反应的温度为100-12(TC，保温反应时间为2~5h。
[0018]上述(4)所述的负压外蒸至固含80-95%。
[0019]本发明的实质性优异效益是:本发明工艺利用固体多聚甲醛反应合成，解决了液体甲醛容易自聚的问题，减少了反应体系中水的量，从而减少了工业废水的产生，节约了废水处理成本。所得产品性能优异，亚磷含量低。降膜吸收塔吸收氯化氢得高质量的30%盐酸可作为产品出售。
具体实施例
[0020]实施例1
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步骤如下:
(I)将含量77.5%的亚磷酸1000kg和含量95%的氯化铵375kg加入反应釜，加热至95 °C，搅拌混合均匀。
[0021](2)分3次加入多聚甲醛2118kg，所用多聚甲醛具有结构HO(CH2O)nOH,式中n=30-50，l.5h加完，控制反应体系温度110±2°C。
[0022](3)加料完毕，保持温度100°C，继续保温反应2h。
[0023](4)保温反应结束，负压外蒸至固含82%，降膜吸收氯化氢。
[0024](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
[0025]实施例2
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步骤如下:
(I)将含量78%的亚磷酸1000kg和含量95%的氯化铵380kg加入反应釜，加热至95°C，搅拌混合均匀。
[0026](2)分3次加入多聚甲醛2132kg，所用多聚甲醛具有结构HO(CH2O)nOH,式中n=60-80，l.5h加完，控制反应体系温度110±2°C。
[0027](3)加料完毕，保持温度105 °C，继续保温反应2h。
[0028](4)保温反应结束，负压外蒸至固含82%，降膜吸收氯化氢。
[0029](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
[0030]实施例3
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步`骤如下:
(I)将含量78%的亚磷酸1000kg和含量95%的氯化铵394kg加入反应釜，加热至95°C，搅拌混合均匀。
[0031](2)分3次加入多聚甲醛2132kg，所用多聚甲醛具有结构HO(CH2O)nOH,式中n=10-50，l.5h加完，控制反应体系温度110±2°C。
[0032](3)加料完毕，保持温度105 °C，继续保温反应2h。
[0033](4)保温反应结束，负压外蒸至固含82%，降膜吸收氯化氢。
[0034](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
[0035]实施例4
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步骤如下:
(I)将含量78%的亚磷酸1000kg和含量95%的氯化铵394kg加入反应釜，加热至95°C，搅拌混合均匀。
[0036](2)分3次加入多聚甲醛2340kg，所用多聚甲醛具有结构HO (CH2O) n0H,式中n=40-70，l.5h加完，控制反应体系温度115±2°C。
[0037](3)加料完毕，保持温度105 °C，继续保温反应2h。
[0038](4)保温反应结束，负压外蒸至固含82%，降膜吸收氯化氢。
[0039](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
[0040]实施例5
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步骤如下:
(I)将含量78%的亚磷酸1000kg和含量95%的氯化铵394kg加入反应釜，加热至95°C，搅拌混合均匀。
[0041](2)分4次加入多聚甲醛2340kg，所用多聚甲醛具有结构HO(CH2O)nOH,式中n=10-80，l.5h加完，控制反应体系温度115±2°C。
[0042](3)加料完毕，保持温度105 °C，继续保温反应2h。
[0043](4)保温反应结束，负压外蒸至固含82%，降膜吸收氯化氢。[0044](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
[0045]实施例6
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步骤如下:
(I)将含量78%的亚磷酸1000kg和含量98%的氯化铵394kg加入反应釜，加热至95°C，搅拌混合均匀。
[0046](2)分4次加入多聚甲醛2340kg，所用多聚甲醛具有结构HO (CH2O) n0H,式中n=30-50，l.5h加完，控制反应体系温度115±2°C。
[0047](3)加料完毕，保持温度105°C，继续保温反应4h。
[0048](4)保温反应结束，负压外蒸至固含90%，降膜吸收氯化氢。
[0049](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
[0050]实施例7
用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸，具体采用的工艺操作步骤如下:
(I)将含量78%的亚磷酸1000kg和含量98%的氯化铵394kg加入反应釜，加热至95°C，搅拌混合均匀。
[0051](2)分4次加入多聚甲醛2730kg，所用多聚甲醛具有结构HO(CH2O)nOH,式中n=40-50，l.5h加完，控制反应体系温度115±2°C。
[0052](3)加料完毕，保持温度105 °C，继续保温反应4h。
[0053](4)保温反应结束，负压外蒸至固含90%，降膜吸收氯化氢。
[0054](5)加水稀释至50 土 2%活性物含量。
【权利要求】
1.用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，具体的工艺操作步骤是: (1)将亚磷酸和氯化铵加入反应釜，搅拌加热混合均匀； (2)分次加入多聚甲醛，加热反应； (3)加料完毕，保持温度继续反应； (4)保温反应结束，负压外蒸，降膜吸收氯化氢； (5)加水稀释至所需活性物含量。
2.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:氯化铵、多聚甲醛与亚磷酸的摩尔量关系，其中m为氯化铵摩尔量，P为亚磷酸摩尔量，q为多聚甲醒摩尔量，m=0.3~0.45 P; qXn=1.0~1.5 p。
3.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:步骤(I)所述的亚磷酸有效含量为70-80%，氯化铵为99%以上的固体粉末。
4.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:步骤(I)所述的加热温度为90-100°C。
5.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:步骤(2)所述的多聚甲醛分:3~5次0.5~2h内加入完毕，具体以控制反应产生热量不会使反应体系温度急剧上升为标准。
6.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:步骤⑵所述的反应体系的温度为100~l30°C，优选的是110~120°C。
7.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:步骤(3)所述的保温反应的温度为100~l20°C，保温反应时间为2~5h。
8.根据权利要求1所述的用多聚甲醛生产氨基三亚甲基膦酸的方法，其特征在于:步骤(4)所述的负压外蒸指负压外蒸至固含80、5%。
【文档编号】C07F9/38GK103724373SQ201410000709
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】万振涛, 程终发, 刘全华, 齐晓婧, 宋盟盟, 张秀华 申请人:山东省泰和水处理有限公司