Способ получения водного раствора n,n- диметилдиаллиламмонийхлорида

Способ получения водного раствора n,n- диметилдиаллиламмонийхлорида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к четвертичным аммониевым солям, в частности к получению N,N-диметилдиаллиламмонийхлорида - мономера для синтеза высокоэффективного полиэлектролита. Цель - повышение качества целевого продукта и упрощение процесса. Синтез ведут диспергированием аллилхлорида, водных растворов диметиламина и гидроокиси натрия (лучше при мольном соотношении 2,02-2,10:1:1) до размера частиц 10-100 мкм при 20-35°С с подачей в реакционную зону под давлением 0,08-0,30 МПа. Взаимодействие исходных реагентов при 55-80°С ведут до образования 2,0-4,8 мас.% целевого соединения. Затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и выдерживают ее при 40-45°С в течение 4-5 ч. Полученный из целевого продукта полимер используют в концентрации 0,3-0,4 против 1,2-2,5% для очистки глинистых суспензий с эффективностью 80-82 против 68,3-71,7%. При этом способ позволяет исключить стадию очистки мономера перед полимеризацией. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4394516/23-04 (22) 01.02.88 (46) 30.11.89. Бюл. У 44 (71) Стерлитамакское производственное объединение "Каустик" и Башкирский государственный университет им. 40-летия Октября (72) Я.М. Абдрашитов, З.Г. Расулев, Е.В. Шурупов, С.С. Шаванов и В.В. Лисйцкий (53) 547.233.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1279984, кл. С 07 С 87/30, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОГО PACTBOРА N,N-ДИМЕТИЛДИАЛЛ(ЛАММОНИИХЛОРИДА (57) Изобретение относится к четвертичным аммониевым солям, в частности к получению N N-диметилдиаллиламмонийхлорида — мономера для синтеза высокоэффективного полиэлектролита. Цель — повышение качества цеИзобретение относится к усовершенствованному способу получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмонийхлорида (ДМДААХ), полимеризацией которого получают высокоэффективный полиэлектролит катионного типа, применяющийся в химической, нефтеперерабатывающей, бумажной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества целевого продукта и упрощение процесса.

Пример 1. Хлористый аллил с объемным расходом 0,33 м3 /ч, вод(5D 4 С 07 С 87/30 // С 08 F 12/28

2 левого продукта и упрощение процесса.

Синтез ведут диспергированием аллилхлорида, водных растворов диметиламина и гидроокиси натрия (лучше при молярном соотношении (2, 02-2, 10):

: 1: 1 ) до размера частиц 10-100 мкм при 20-35 (; с подачей в реакционную зону под давлением 0,08-0,30 МПа °

Взаимодействие исходных реагентов при 55-80 С ведут до образования

2,0-4,8 мас.% целевого соединения.

Затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и выдерживают ее при 40-45 С в течение

4-5 ч. Полученный из целевого продукта полимер используют в концентрации 0,3-0,4 против 1,2-2,5 мг/л для очистки глинистых суспензий с эффективностью 80-82 против 68,3-71,7%, При этом способ позволяет исключить стадию очистки мономера перед полимеризацией. 1 з.п., ф-лы, 3 табл. ный 30%-ный раствор диметиламина с объемным расходом 0,30 м /ч и водный 36%-ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом 0,13 м /ч взятые в молярном соотношении хлористый аллил: диметиламин: гидроокись натрия, равном 2, 02: 1: 1, подают в роторно-пульсационный аппарат при 20 С, При числе оборотов электродвигателя роторно-пульсационного аппарата 2800 ob/ìèí степень диспергирования хлористого аллила достигает 10 мкм. Затем реакционную смесь подают под давлением 0,08 МПа

1525146 в реактор, представляющий собой циркуляционный контур, состоящий из теплообменника кожухотрубного типа (ТКТТ), нагретый до 55 С, и проводят процесс в течение 20 мин до образования в реакционной смеси

2,0 мас.l ДИДААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и завершают процесс при 40 С в течение 5 ч.

Содержание диметиламина и хлористого аллила в реакционной смеси оценивают хроматографически. Содержание Д1ЩААХ B водной фазе IlpH ходе из ТКТТ и в продуктах реакции оценивают аналитически. Дисперсность реакционной смеси на выходе из роторно-пульсационного аппарата оценивают микроскопическим методом. 20

Пример 2. Хлористый аллил с объемным расходом 0,36 м /ч, водный

33Х-ный раствор диметиламина с объемным расходом 0,36 мэ /ч и водный

40Х-ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом О, 135 м3 /ч, взятые в молярном соотношении хлористый алллил: диметиламин : гидроокись натрия, равном 2,05: 1: 1, подают в роторно-пульсационный аппарат при о, 35 С. При числе оборотов электродвигателя роторно-пульсационного аппарата 850 об/мин степень диспергирования хлористого аллила достигает

100 мкм. Затем реакционную смесь подают под давлением 0,30 MIIa в реактор ТКТТ, нагретый до 80 С, и проводят процесс в течение 15 мин до образования в реакционной смеси 4,8 мас.7

Д1 ЩААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и завершают процесс при

45оc в течение 4 ч.

Пример 3. Хлористый аллил с объемным расходом 0,36 м /ч, водный ЗОБ-ный раствор диметиламина с 45 объемным расходом 0,30 м /ч и водный

36Х-ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом О, 13 м /ч, взятые в молярном соотношении, равном

2, 10: 1: 1, подают в роторно-пульсационный аппарат при 3U С. При числе оборотов электродвигателя роторнопульсационного аппарата 1800 об/мин степень диспергирования хлористого аллила достигает 50 мкм. Затем реакционную

55 смесь подают под давлением 0,12 МПа о в реактор ТКТТ, нагретый до 65 С, и проводят процесс в течение 15 мин до образования в реакционной смеси

3, 2 мас. Х ДЩ ААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до о, атмосферного и при 40 С завершают процесс в течение 4 ч.

Пример 4 (сравнительный) .

Хлористый аллил с объемным расходом

0,36 м /ч, водный 337-ный раствор диметиламина с объемным расходом

0,36 м /ч, водный 40Е-ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом 0,135 мэ/ч,.взятые в молярном соотношении хлористый аллил: диметиламин : гидроокись натрия, равном 2,05: 1:1, подают в роторно-пульсационный аппарат при 40 С, При числе оборотов электродвигателя роторно-пульсационного аппарата

3200 об/мин степень диспергирования хлористого аллила достигает 5 мкм.

Реакционную смесь подают под давлением 0,32 МПа в реактор ТКТТ,нагрео тый до 85 С, и проводят процесс в течение 5 мин до образования в реакционной смеси 4,5 мас.Х ДИДААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и о завершают процесс при 40 С в течение

4 ч °

Пример 5 (сравнительный).

Процесс проводят в условиях примера

1. Число оборотов электродвигателя роторно-пульсационного аппарата равно 800 об/мин. Степень диспергирования хлористого аллила в реакционной массе составляет 120 мкм, Реакционную смесь подают под давлением

0,06 МПа в реактор ТКТТ, нагретый о до 50 С, и проводят процесс в течение 30 мин до образования в реакционной смеси 1,8 мас.7 ДМДААХ, затем снижают давление до атмосферного о и завершают процесс при 50 С в течение 4 ч.

Пример 6 (сравнительный) °

Хлористый аллил с объемным расходом

О, 33 м /ч, водный ЗЗЕ-ный раствор диметиламина с объемным расходом

0,36 м /ч и водный 407-ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом О, 135 м3 /ч, взятые в молярном соотношении хлористый аллил : диметиламин : гидроокись натрия,равном 2:1:1, подают в роторно-пульсао ционный аппарат при 15 С. При числе оборотов электродвигателя роторнопульсационного аппарата 1000 об/мин степень диспергирования хлористого аллила достигает 100 мкм. Реакцион1525146 ную смесь подают под давлением

0,12 MIla в реактор ТКТТ, нагретый о до 60 С, и проводят процесс в течение 25 мин до образования в реакционной смеси 5,0 мас.Е ДМДААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного о и завершают процесс при 40 С в течение 6 ч.

Пример 7 (сравнительный) .

Хлористый аллил с объемным расходом

0,36 мэ /ч, водный ЗОУ.-ный раствор диметиламина с объемным расходом

0,28 мэ/ч и водный 36 -ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом 0,125 мэ /ч, взятые в молярном соотношении, равном 2,12:1:1, подают в роторно-пульсационный аппарат при о

30 С. При числе оборотов электродвигателя роторно-пульсационного аппарата 2800 об/мин степень диспергирования хлористого аллила достигает

10 мкм. Реакционную смесь подают под давлением О, 12 МПа в реактор

ТКТТ, нагретый до 60 С, и проводят процесс в течение 15 мин до образования в реакционной смеси 4,0 мас.Х

ДМДААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и завершают процесс при

40" С в течение 5 ч.

Пример 8 (сравнительный) .

Хлористый аллил с объемным расходом

0,36 м /ч, водный ЗЗХ-ный раствор диметиламина с объемным расходом

0,36 м3 /ч и водный 40Х-ный раствор гидроокиси натрия с объемным расходом 0,135 м /ч, вэятые в молярном соотношении хлористый аллил диметиламин : гидроокись натрия, равном 2,05: 1:1, подают в роторноо пульсационный аппарат при 35 С, При числе оборотов электродвигателя роторно-пульсационного аппарата

1850 ob/ìèí степень диспергирования хлористого аллила достигает 50 мкм.

Затем реакционную массу под давлением 0,12 МПа подают в реактор ТКТТ, нагретый до 65 С, и проводят процесс о в течение 15 мин до образования

3,6 мас.l ДМПААХ, затем реакционную массу охлаждают, снижают давление до атмосферного и завершают процесс при 35 С в течение 12 ч.

Параметры процесса получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмоний хлорида и его результаты приведены в табл.1.

Как видно из данных, приведенных в табл.1, проведение процесса получения ДМДААХ эа пределами значений

5 интервалов параметров (средний размер частиц, температура и давление в реакторе ТКТТ, содержание ДМДААХ в водной фазе на выходе из реактора

ТЕТТ, температура окончания синтеза) приводит к ухудшению конверсии хлористого аллила и диметиламина. Кроме того, при образовании в реакционной смеси в реакторе ТКТТ ДМДААХ в больших чем в 4,8 мас.X количествах, наблюдается выделение хлористого натрия иэ раствора, забивается трубное пространство теплообменника, что приводит к снижению эффективности процесса. Кроме того, получение

2р в роторно-пульсационном аппарате дисперсии хлористого аллила с размером частиц менее 10 мкм, проведение процесса синтеза в реакторе ТКТТ при давлении и температуре, выше заявляемых, затрудняет поддержание заданного режима, приводит к большим энергозатратам беэ увеличения выхода целевого продукта, С увеличением молекулярной массы флокулирующие свойства водорастворимых полиэлектролитов (ВРП) усиливаются: уменьшается величина оптимальной дозы, увеличивается степень очистки загрязненных вод.

В табл,2 приведены физико-хими35 ческие свойства полимеров, полученных из целевых продуктов мономеров известного и предлагаемого способов.

В табл.З приведены данные, харак40 теризующие влияние вязкости (молекулярной массы) водорастворимого полиэлектролита на его оптимальную дозу в процессе флокуляции на модельной системе (суспензия глины).

Из этих данных видно, что с увеличением молекулярной массы (вязкости от 2 до 5 сСт) оптимальная доза флокулянта снижается в восемь раз, при близкой степени очистки глинистых суспенэий.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышении качества целевого продукта и упрощении процесса (отсутствие стадии очистки перед полимеризацией).

Ф о р р е т е н и я

1. Способ получения водного раствора N,N-диметилдиаллиламмонийхлори1525146 да взаимодействием хлористого аллила с водными растворами диметиламина и гидроокиси натрия при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта и упрощения процесса, хлористый аллил и водные растворы диметиламина и гидроокиси натрия перед подачей в реакционную зону предварительно диспергируют при 2035 С до размера частиц 10-100 мкм, затем подают в реакционную зону под давлением 0,08-0,30 МПа и проводят о, процесс при 55-80 С до образования

1 ример

llapa проц

Сравнительные длагаемые

7 8

Иолярное соотнопение компонен2,!О: 1!!

2,02: 1: 1 2,05: 1: 1! оо !о 50

60 60 65!

2О

50!

00! о

85

65 во

55!

0,32

0,12 0,12 0,12

О, 06

0,!2

0,08 0,30

3,6

S,0 4,0

1,Â

4,5

3,2

4,8

2,0

40 40

40

40

95,0

98,0 97,0

96,0 94,0

9S,О

97,О

96,0

98,0

93,0 99,2

91,0 97,0

92,0

99,0

99,3

99,5

99,0

93,0

90,0

96,0

95 ° О

97,О

95,0

Таблица 2

Способ

Показатели качества Норма по ТУ полимера 6-05-2009-86

Предлагаемый

Известный (прототип) Бесцветная до Желтоватая масса желтого цвета

Внешний вид

Бесцветная масса однородная масса без включений

25,3

26,3

6,2-7,0

5-8

2, 1-2,6

6-7

3,6-5,1 б — 7 тов

Средний размер частиц, мкм

Температура в реакторе ТКТТ, С

Давление на выходе в реактор

ТКТТ, Ина

Содервание

ДИДААХ в водной фазе на выходе нз реактора ТКТТ,мас.Т

Температура окончания синтеза ДИДААХ, С

Конверсия хлористого аллила, мас.Х

Конвеосия диметиламина, мас.Х

Выход ДИДААХ, мас.Х

Массовая доля основного вещества,%, не менее

Массовая доля хлористого натрия, %, не более

Вязкость, мм2/с (сСТ), не менее рН в реакционной смеси 2,0-4,8 мас.% диметилдиаллиламмонийхлорида, затем охлаждают реакционную массу, снижают давление до атмосферного и зао вершают процесс при 40-45 С.

2. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что взаимодействие хлористого аллила с водными растворами диметиламина и гидроокиси натрия проводят при молярном соотношении хлористый аллил:диметиламин гидроокись натрия, равном (2,02 .2,10):1:1 соответственно.

Таблица 1

2,05:1:1 2,02:1:1 2:1:1 2,12:1:1 2,05:1:1

1525146

1О

Таблица 3

Очистка глинистых суспензий

Эффективность очистки, Е

Оптимал ьн ая доз а флокулянта, мг/л

Составитель Л. Иоффе

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор М. Максимишинец

Заказ 7362/17 Тираж 352 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Вязкость раствора (! г ВРИ в 100 мл

0,1 н. МаС1) 2,1

3,0

4,6

5,0

2,5

1,2

0,4

0,3

68,3

71,7

80,0

82,0