專利名稱：一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理劑制備方法，具體說是一種利用管式反應(yīng)器制備
穩(wěn)定性好的聚環(huán)氧琥珀酸鈉制備方法。
背景技術(shù)：
聚環(huán)氧琥珀酸鈉(PESA)是20世紀(jì)90年代初美國Betz實驗室首先開 發(fā)出來的一種無磷無氮水處理劑，它兼有緩蝕、阻垢雙重功能，具有生物降 解性好、應(yīng)用范圍廣的特點，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的"綠色"環(huán)保型多 元阻垢緩蝕劑和洗滌劑中的非磷絡(luò)合劑。
合成聚環(huán)氧琥珀酸鈉的反應(yīng)方程式<formula>formula see original document page 3</formula>
于環(huán)氧琥珀酸鈉及其聚合物的制備方法，美國專利US4654159報道，將順 丁烯二酸酐溶解在水中，加入氫氧化鈉生成順丁烯二酸鈉，以鉤酸鈉為催化 劑，連續(xù)加入過氧化氫，用氫氧化鈉保持pH=5-7，生成環(huán)氧琥珀酸鈉，再 分批加入氫氧化鈣引發(fā)劑，得到聚合物的組成分布為n-l-2占8%， n=3-6占 25%， n>6占67%。該專利同時報道，在聚合反應(yīng)時加入氫氧化鈣的量少(環(huán) 氧琥珀酸鈉與氫氧化鈣摩爾比《1:0.05)時，轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)物中含有大量未 反應(yīng)的環(huán)氧琥珀酸鈉。只有在聚合反應(yīng)時加入氫氧化鈣量大(環(huán)氧琥珀酸鈉 與氫氧化鈣摩爾比^1:0.1)時，環(huán)氧琥珀酸鈉能轉(zhuǎn)化完全，產(chǎn)物中11=3-6的 組分達到70%。采用上述方法，在聚合反應(yīng)時加入大量的氫氧化鈣，使聚合 物中含有大量的鈣離子，不便直接應(yīng)用，且分離過程復(fù)雜。專利公開號CN1683313公開了一種環(huán)氧琥珀酸鈉及其聚合物的制備方 法，首先將順丁烯二酸酐溶于水中，加入氫氧化鈉溶液，進行加熱，加入催 化劑，然后連續(xù)加入過氧化氫溶液，同時滴加氫氧化鈉，加熱至65-75。C， 在此溫度下反應(yīng)1-1.5小時，反應(yīng)后的溶液冷卻至室溫，然后加入適量丙酮， 環(huán)氧琥珀酸鈉呈白色沉淀析出，得純度較高的中間體環(huán)氧琥珀酸鈉，將環(huán)氧 琥珀酸鈉溶于水中，分批加入引發(fā)劑氫氧化鈣，在90-10(TC的溫度下反應(yīng)， 得到聚環(huán)氧琥珀酸鈉。也可以直接用上述反應(yīng)后的溶液，分批加入引發(fā)劑氫 氧化鈣，在90-10(TC下反應(yīng)4-5小時，得到聚環(huán)氧琥珀酸鈉溶液。析出白色 固體，用甲醇洗滌數(shù)次，得聚環(huán)氧琥珀酸固體，聚環(huán)氧琥珀酸溶于去離子水， 在真空下干燥得純凈固體聚氧環(huán)琥珀酸鈉。
專利公開號CN1470493公開了一種聚環(huán)氧琥珀酸及其鹽的制備方法。采 用順丁烯二酸酐為原料，制備過程包括順丁烯二酸酐的溶解、以鎢酸鈉為催 化劑，在氫氧化鈉存在下與過氧化氫進行環(huán)氧化合成環(huán)氧琥珀酸鈉鹽，再加 入氫氧化鈣，同時用氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系至pH: 10-13聚合成聚環(huán)氧琥珀酸鈉 鹽。該鈉鹽經(jīng)酸化得到聚環(huán)氧琥珀酸，產(chǎn)物中鈣離子含量低于0.3%。
專利公開號CN1524893公開了一種聚環(huán)氧琥珀酸鹽的合成方法，是將馬 來酸酐在水和堿性環(huán)境中水解，加入鉤酸鈉和過氧化氫生成環(huán)氧琥珀酸鹽后， 再加入氫氧化鈣或其他堿性鈣鹽,在80-10(TC下反應(yīng)l-10小時，其特征在于， 環(huán)氧琥珀酸鹽的濃度大于3mol/L 。該方法可以有效提高聚環(huán)氧琥珀酸鹽在 水處理中的阻標(biāo)效率。
專利公開號CN1609131公開了一種以硫酸鈣為催化劑的聚環(huán)氧琥珀酸制 備方法，包括以下操作步驟(1)將環(huán)氧琥珀酸溶解于去離子水中，環(huán)氧琥 珀酸與去離子水的質(zhì)量比為1:1-1:3; (2)加入氫氧化鈉，環(huán)氧琥珀酸與氫 氧化鈉的質(zhì)量比為1:0.1-1:0.2 ;溫度控制在80°C以下經(jīng)堿化生成環(huán)氧琥珀酸鈉；(3)加入催化劑硫酸鈣，環(huán)氧琥珀酸與硫酸鈣的質(zhì)量比為1 : 0.02-1 : 0.3;聚合反應(yīng)溫度90-105°C，聚合反應(yīng)時間為3-6h ，即制得聚環(huán)氧琥珀酸 粗品，然后經(jīng)過濾精制得到聚環(huán)氧琥珀酸。該方法合成聚環(huán)氧琥珀酸反應(yīng)平 穩(wěn)，工藝流程短，產(chǎn)品收率高，產(chǎn)品分離容易，相對分子質(zhì)量較高。
在我們的生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，使用常規(guī)的反應(yīng)釜，容易造成雙氧水的局部 過量而產(chǎn)生的過氧化現(xiàn)象，并產(chǎn)生副產(chǎn)物酒石酸鈉。另外，常規(guī)的反應(yīng)釜間 歇操作，反應(yīng)體系前期和后期濃度差別大，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同批次之間穩(wěn)定性 差。
管式反應(yīng)器是一種其長度遠大于直徑(IO倍以上)的一類反應(yīng)器，由于 反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)停留時間相等，所以在反應(yīng)器內(nèi)任何一點上的反應(yīng)物濃度 和化學(xué)反應(yīng)速度都不隨時間而變化，只隨管長變化；管式反應(yīng)器的單位反應(yīng) 器體積具有較大的換熱面積，特別適用于熱效應(yīng)大的反應(yīng)；由于反應(yīng)物在管 式反應(yīng)器中反應(yīng)速度快、流速快，所以它的生產(chǎn)效率高；管式反應(yīng)器適用于 大型化和連續(xù)化的化工生產(chǎn)；和常規(guī)的釜式反應(yīng)器相比，管式反應(yīng)器的物料 在反應(yīng)器內(nèi)具有嚴(yán)格均勻的徑向速度分布，象活塞一樣向前流動，返混小， 在流速低的情況下其管內(nèi)流體類型接近于理想狀態(tài)。
因此，本發(fā)明公開了一種利用管式反應(yīng)器制備穩(wěn)定性好的聚環(huán)氧琥珀酸
制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種穩(wěn)定性的聚環(huán)氧琥珀酸鈉的生產(chǎn)方法，該 方法合成的聚環(huán)氧琥珀酸鈉產(chǎn)品的穩(wěn)定性好，對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、硫 酸鋇、氟化鈣和硅垢有良好的阻垢分散性能、阻垢效果優(yōu)于常用的有機膦類 阻垢劑，尤其適用于高堿、高硬、高pH值條件下的冷卻水系統(tǒng)，可實現(xiàn)高 濃縮倍數(shù)下的運行。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法，它包括以下步驟
(1) 、首先將順丁烯二酸酐200-300質(zhì)量份、水200-300質(zhì)量份加入反應(yīng) 釜中，在7(TC以下進行攪拌；
(2) 、滴加40%氫氧化鈉500-800質(zhì)量份，中和溫度小于60。C，調(diào)節(jié)pH 至5-7;
(3) 、加入5-10質(zhì)量份鉬酸鈉和鎢酸鈉的混合物；
(4) 、升溫到50-10(TC，開啟循環(huán)泵，使釜內(nèi)物料和200-300質(zhì)量份濃 度為20-50%的雙氧水等比例進入管式反應(yīng)器使釜內(nèi)物料開始循環(huán)，環(huán)化時間 0.3-1.5小時，滴加完畢用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH在5-7左右；保溫l小時；
(5) 、升溫到80-10(TC，加入氫氧化鈣10-30質(zhì)量份左右，分兩次加入， 同時用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH40-13;將反應(yīng)混合物用泵打入管式反應(yīng)器中，在管 式反應(yīng)器中保溫2-72小時。
上述的一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法，其特征在于管式反 應(yīng)器管徑(D50-80cm，管長80-120m。
上述的一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法，其特征在于在反應(yīng) 最終產(chǎn)物中加入脫色劑保溫1.5小時，然后過濾放料。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，使用管式反應(yīng)器，使順丁烯二酸酐和雙氧水等比例
反應(yīng)，避免了常規(guī)釜式間歇操作的雙氧水局部過量造成的過氧化，避免了副
產(chǎn)物酒石酸鈉的產(chǎn)生；常規(guī)釜式間歇操作反應(yīng)體系前期和后期體系濃度差別
大，不同批次之間產(chǎn)品穩(wěn)定性差，而管式反應(yīng)前后條件均衡，不同批次之間
產(chǎn)品均勻穩(wěn)定。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1為本發(fā)明的反應(yīng)流程圖。
具體實施方式
實施例1:
將順丁烯二酸酐220公斤、水240公斤加入反應(yīng)釜中，攪拌；滴加40%
氫氧化鈉560公斤，中和溫度小于6(TC，調(diào)節(jié)pH至6.5左右；加入5公斤
鉬酸鈉和鎢酸鈉的混合物；升溫到65"C，使釜內(nèi)物料和280公斤濃度30%的
雙氧水等比例進入管式反應(yīng)器使釜內(nèi)物料開始循環(huán)；環(huán)化時間1.5小時，環(huán)
化完畢在調(diào)節(jié)釜內(nèi)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH在6.5左右;保溫1小時;升溫到95°C ，
加入氫氧化鈣15公斤左右，分兩次加入，同時用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH-10.8;將
反應(yīng)混合物用泵打入管式反應(yīng)器中，管式反應(yīng)器管徑①80cm，管長80m，在
管式反應(yīng)器中保溫40小時。加入脫色劑，保溫1.5小時，過濾放料。得40%
的聚環(huán)氧琥珀酸1050公斤。 實施例2:
將順丁烯二酸酐245公斤、水220公斤加入反應(yīng)釜中，攪拌；滴加40% 氫氧化鈉520公斤，中和溫度50'C，調(diào)節(jié)pH至6.5左右；加入10公斤鉬酸 鈉催化劑；升溫到65"C，開啟循環(huán)泵，使釜內(nèi)物料和300公斤濃度40%的雙 氧水等比例進入管式反應(yīng)器使釜內(nèi)物料開始循環(huán)；環(huán)化時間1.0小時，環(huán)化 完畢用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH在6.5左右；保溫1小時；升溫到90°C，加入氫氧 化鈣20公斤左右，分兩次加入，同時用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH-10;將反應(yīng)混合物 用泵打入管式反應(yīng)器中，管式反應(yīng)器管徑O50cm，管長120m，在管式反應(yīng) 器中保溫60小時。加入脫色劑，保溫1.5小時，過濾放料。得40%聚環(huán)氧琥 珀酸1200公斤。
權(quán)利要求
1、一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法，它包括以下步驟(1)、首先將順丁烯二酸酐200-300質(zhì)量份、水200-300質(zhì)量份加入反應(yīng)釜中，在70℃以下進行攪拌；(2)、滴加40％氫氧化鈉500-800質(zhì)量份，中和溫度小于60℃，調(diào)節(jié)pH至5-7；(3)、加入5-10質(zhì)量份鉬酸鈉和鎢酸鈉的混合物；(4)、升溫到50-100℃，開啟循環(huán)泵，使釜內(nèi)物料和200-300質(zhì)量份濃度為20-50％的雙氧水等比例進入管式反應(yīng)器使釜內(nèi)物料開始循環(huán)，環(huán)化時間0.3-1.5小時，滴加完畢用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH在5-7左右；保溫1小時；(5)、升溫到80-100℃，加入氫氧化鈣10-30質(zhì)量份左右，分兩次加入，同時用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH＝10-13；將反應(yīng)混合物用泵打入管式反應(yīng)器中，在管式反應(yīng)器中反應(yīng)2-72小時。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法，其 特征在于管式反應(yīng)器管徑O50-80cm，管長80-120m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法， 其特征在于在反應(yīng)最終產(chǎn)物中加入脫色劑保溫1.5小時，然后過濾放料。
全文摘要
一種水處理用聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備方法，將順丁烯二酸酐在水和堿性環(huán)境中水解，加入鎢酸鈉或鉬酸鈉的其中一種或兩種和過氧化氫通過管式反應(yīng)器生成環(huán)氧琥珀酸鈉后，再加入氫氧化鈣，在80-100℃下的管式反應(yīng)器中反應(yīng)2-72小時，管式反應(yīng)器規(guī)格為直徑為Φ50-80cm，長度為30-200m，所得的聚環(huán)氧琥珀酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號C02F5/10GK101602852SQ200910017218
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者萬振濤, 劉全華, 孫寶季, 蛟 王, 王忠英, 程終發(fā) 申請人:山東省泰和水處理有限公司