CC BY
251
УДК 628.3.34/347; 628.16.04/09
З. Г. Расулев 1, У. Ш. Рысаев 2, Х. С. Вахитов 1, А. А. Адаменко 1, Т. З. Расулев 2, Р. Н. Загидуллин 2
Организация производства диметиламиноэпихлоргидриновой смолы
1 ЗАО «Каустик»
453110, г. Стерлитамак, ул. Техническая, 32; тел.: (3473) 43-97-02 2 Уфимский государственный нефтяной технический университет Стерлитамакский филиал 453120, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел.: (3473) 24-25-90
Изучена реакция сополимеризации диметил-амина и эпихлоргидрина. Разработана и внедрена промышленная технология получения диметиламиноэпихлоргидриновой смолы, используемой для очистки питьевой и сточных вод, а также для выделения синтетических кау-чуков из латексов.
Ключевые слова: диметиламин, эпихлор-гидрин, сополимеризация, смола, каучук.
Катионные поверхностно-активные вещества (КПАВ) представляют собой важный класс промышленных химикатов с широким масштабом промышленного и бытового использования. КПАВ используются как гербициды и фунгициды, в косметических и антисептических препаратах, в качестве мяг-чителей волокон и тканей, флотационных агентов, деэмульгаторов и диспергирующих агентов, ингибиторов коррозии, реагентов для водоподготовки. В связи с тем, что КПАВ играет существенную роль в экономике, освещение вопросов, связанных с их производством и применением, может представлять практический интерес 1-4.
Катионные полиэлектролиты широко используются при водоподготовке и водоочистке. Организовано производство катионного полиэлектролита ВПК-402, который активно
применяется для очистки промышленных
15
сточных вод и питьевой воды 1 5.
Кроме того, в последнее время катионные полиэлектролиты начали использовать для выделения синтетических каучуков из латексов 6 7.
Потребности в катионных полиэлектролитах в настоящее время возрастает. В связи с этим проведены исследования по синтезу полиэлектролитов на основе эпихлоргидрина — аналогов полиаминов серии Floquat, производимых в США и Европе.
Известные способы получения линейных поличетвертичных солей на основе ЭПХГ име-
ют существенные недостатки. Например, в способе получения смолы АЭХГ из эпихлор-гидрина и бифункциональных вторичных аминов полученный продукт имеет низкое качество из-за высокого содержания вредных 1,3 и 2,3-дихлоргидринов глицерина и остаточного ЭПХГ 5
В лабораторных условиях были проведены исследования реакции взаимодействия ДМА и ЭПХГ. Полиэлектролит получали конденсацией диметиламина (ДМА) и эпихлоргидрина (ЭПХГ) в водной среде по реакции:
сн2—СИ— СН2С1 + (СН3)2КН-о
■ Г^(СН3)2СН2СН(ОН)СН^1 С1
1— —1 п
Синтез проводили в четырехгорлой колбе, снабженной обратным холодильником, высокоэффективной мешалкой, капельной воронкой и карманом для термометра. Температуру реакционной массы поддерживали путем погружения колбы в термостатированную жидкость.
Реакционную массу анализировали на следующие показатели качества. Массовую долю активного вещества определяли титрованием азотнокислой ртутью. Динамическую вязкость, водородный показатель рН, плотность и температуру застывания определяли по стандартным методикам. Массовую долю примесей определяли хроматографически, хроматограф серии «Цвет» с пламенно-ионизационным детектором, неподвижная фаза СКТ ФТ-50Х или Е-301, носитель — хроматон N-AW.
Изучено влияние мольного соотношения реагентов, температуры, порядка дозировки реагентов и времени реакции на основные параметры реакции и добавок, повышающих качество полиэлектролита.
Результаты исследований приведены в табл.
Дата поступления 30.03.06
Таблица
Показатели качества смолы АЭХГ
№№ опытов Содержание смолы, % мас. Плотность, г/см3, при 20 оС Динамическая вязкость, сП, при 20 оС ДМА, % мас. Примеси в продукте, мг/кг
ЭПХГ 1,3-дихлор-пропанол-2 2,3-дихлор-пропанол-1
Требования по ТУ* 47-52 1.13-1.18 20-95 - н. б. 20 н. б. 1000 н. б. 500
1 46.0 1.12 24.2 0.66 18.6 180.8 60.6
2 52.0 1.26 68.4 0.74 19.4 70.4 28.6
3 58.0 1.27 114.3 0.52 17.5 65.4 26.2
4 49.8 1.15 97.8 0.88 16.4 68.3 34.2
5 52.2 1.26 116.7 0.48 15.9 44.6 28.9
6 52.0 1.25 118.2 0.58 14.7 42.5 27.8
7 51.4 1.16 108.9 0.44 17.3 66.2 38.4
8 46.8 1.14 112.5 0.49 13.9 65.7 37.7
9 52.1 1.17 136.4 0.33 18.4 160.7 60.4
10 44.4 1.11 17.2 1.58 198.3 3940.1 1050.5
11 40.8 1.09 14.3 1.97 297.5 4456.3 1552.4
* - ТУ 2227-222-00203312-2002
В опытах 1—3 показано влияние мольного соотношения ДМА : ЭПХГ (1 : 1; 1.05 : 1; 1.1 : 1 соответственно), в опытах 4, 5 — количества добавленного этилендиамина (1 и 2% соответственно), опыте 6 — добавления поли-этиленполиамина (0.11%) на основные показатели процесса. В опытах 1—6 эпихлоргидрин дозируют в водный раствор диметиламина. В опытах 7, 8 меняется порядок дозировки. В опытах 9, 10 показывается влияние концентрации водного раствора ДМА на показатели процесса. Опыт 10 проводится при мольном соотношении ЭПХГ : ДМА = 0.9 : 1. В опыте 11 синтез проводится при пониженной концентрации ДМА (22%). В опытах 1—10 концентрация ДМА составляет 25—40 %.
На основании результатов исследований выявлены оптимальные условия синтеза, положенные в основу разработки промышленной технологии получения диметиламиноэпихлор-гидриновой смолы, торговое название — «Каустамин-15».
Технология получения полиэлектролита Каустамин-15
Принципиальная технологическая схема производства полиэлектролита Каустамин-15 представлена на рис.
Синтез проводится в реакторе 1 при ат-
мосферном давлении, температуре 70 ■ 85 оС и мольном соотношении ЭПХГ : ДМА = (1 ■ 1.1) : (1 ■ 1.1).
Реактор 1 представляет собой вертикальной аппарат, выполненный из нержавеющей стали, снабженный якорной мешалкой и рубашкой теплообмена, через которую циркулирует холод 5 оС.
Процесс проводят следующим образом. Раствор ДМА 24—26 % самотеком из мерника 5 подается в реактор. Объем загрузки раствора ДМА в реактор контролируется по уровнемер-ному стеклу мерника. Включается мешалка и производится дозирование ЭПХГ из мерника 4 с такой скоростью, чтобы температура в реакторе, регулируемая клапаном подачи холода в рубашку реактора, поддерживалась 70 ■ 85 оС. Объем загрузки ЭПХГ в реактор контролируется по уровнемерному стеклу мерника 4 и регулируется клапаном, установленном на линии подачи ЭПХГ. Дыхание реактора 1 осуществляется через обратный холодильник 7, охлаждаемый холодом +5 оС, и огнепреградитель 7. Предусмотрена блокировка реактора — при максимальной температуре 90 оС прекращается подача ЭПХГ в реактор. Давление в реакторе контролируется по манометру.
По окончании дозировки эпихлоргидри-на, реакционная масса в реакторе 1 выдержи-
азот
Рис. Принципиальная технологическая схема производства диметиламиноэпихлоргидриновой смолы: 1 — реактор; 2 — емкость ЭХГ; 3 — мерник ЭХГ; 4 — мерник ДМА; 5, 6 — обратный холодильник; 7 — емкость ХОВ; 8 — гидрозатвор; 9,10 — емкость готовой продукции
вается при работающей мешалке без подачи холода +5 оС в рубашку теплообмена. Время выдержки реакционной массы определяется временем снижения температуры с 85 оС до 20 оС. Готовый продукт из реактора 2 анализируется на соответствие показателей ТУ 2227-222-002-3312-2002 и сливается в тару.
Литература
1. Топчиев Д. А., Малкандуев Ю. А. Катионные полиэлектролиты: получение, свойства, применение.— М.: ИКЦ Академкнига, 2004.— 228 с.
2. Иоффе Б. С., Бабаян Е. Л., Злотник Р. Е. Синтез и применение катионных ПАВ. Обзорн. инф., сер. Хлорная промышленность.— М.: НИИТЭХИМ, 1988.- 40 с.
3. Полимерные поверхностно-активные вещества. Обзорн. инф., сер. Синтетические волокна.-М.: НИИТЭХИМ, 1978.- 27 с.
4. Неионогенные поверхностно-активные вещества. Физико-химические основы синтеза, очистка и анализ. Обзорн. инф., сер. Бытовая химия и проблемы ее развития.- М.: НИИТЭХИМ, 1978.- 78 с.
5. Бутова С. А., Гнатюк П. П., Кротов А. П. и др. Флокулянты: Свойства, получение, применение. Справ. пособие.- М.: Стройиздат, 1997.200 с.
6. Никулин С. С., Вережников В. Н. // Химическая промышленность сегодня.- 2004.- №11.26 с.
7. Расулев З. Г., Рысаев В. У., Расулев Т. З., Белова Т. Г. Бессолевой метод коагуляции каучука СКМС-30 АРКМ. // VI конгресс нефтега-зопромышленников России: Материалы конференции.- Уфа, 2005.
8. Патент США №3738945 Четвертичные флокулянты / Панцер Х. //Опубл. 12.06.1973.
