一種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工產品領域，具體涉及一種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 季銨鹽型陽離子單體（如丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基 氯化銨）是合成陽離子聚丙烯酰胺的關鍵原料之一，廣泛用于合成水處理絮凝劑，在環保、 造紙、采油、土壤改良等方面有重要用途。
[0003] 季銨鹽型陽離子單體的合成反應可以在反應釜中進行，使用水作溶劑，作為反應 原料的不飽和叔胺一次性地加入反應釜，再連續加入鹵代烴，一邊反應一邊除去反應熱，從 而得到季銨鹽型陽離子單體的水溶液，屬于間歇式制造工藝。這種將水和不飽和叔胺一次 性加入反應釜的方式，尤其對于丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯等丙烯酸 系的不飽和叔胺很容易發生水解，水解生成丙烯酸或甲基丙烯酸，使產品收率降低，同時副 產物增多。
[0004] 為此對上述加料方式進行了改進，預先加入不飽和叔胺，再分別連續地加入一定 比例的鹵代烴和水。這種加料方式可以在一定程度上降低不飽和叔胺的水解，但是隨著反 應時間的延長，反應產物會發生聚合，導致產品質量下降。況且，季銨鹽型陽離子單體的合 成是放熱反應，隨著反應的進行，將產生大量的熱。大量的反應熱如果不及時移出反應體 系，會使反應體系的溫度過高，導致不飽和叔胺的大量水解或產物的聚合，副產物增加。如 果季銨鹽型陽離子單體水溶液中存在副產物雜質，聚合反應生產陽離子絮凝劑時，這些雜 質將影響聚合反應，同時引起聚合物性能的降低。
[0005] 同時，間歇式制造工藝是在一個反應器中進行的，因此每次重新生產季銨鹽型陽 離子單體時，都必須加入原料并在反應結束后抽出產品。而且為了穩定反應條件需要較長 時間，生產效率較低。該方法也難以使反應溫度、反應原料的配比等生產條件穩定，產品質 量也容易變得不穩定。
[0006] 日本專利特開平7-206790公開了一種季銨鹽型陽離子單體的合成方法，其合成 反應在薄膜蒸器反應器中進行，大大縮短了反應時間，可降低原料的水解，但是原料轉化率 低，產品的收率低。而且這種薄膜蒸發器反應器結構復雜，生產效率低，價格昂貴，并且需要 攪拌輔助傳質，限制了該工藝在工業上的大規模應用。美國專利US6686203使用了 一個旋 轉盤攪拌的塔中連續地進行反應，但是存在物料停留時間過長的問題。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，實現連續化 生產，工藝簡單、反應時間短、生產效率高，不飽和叔胺的轉化率達到99. 8%以上，副產物丙 烯酸含量< lOOOppm，產物收率高且產品質量穩定。
[0008] -種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，包括以下步驟：
[0009] (1)將不飽和叔胺和阻聚劑的混合物與水經混合器充分混合后得到不飽和叔胺水 溶液，不飽和叔胺水溶液從塔式反應器上部連續地進入塔式反應器。
[0010] (2)氣體鹵代烴從塔式反應器下部連續地通入塔式反應器，在塔式反應器中不飽 和叔胺水溶液與氣體鹵代烴逆流接觸發生反應，反應溫度為35~60°C、反應時間為3~ 15min ;反應結束后，將塔式反應器底部的反應液連續導出；向反應液中通入空氣排出未反 應的氣體鹵代烴原料，然后用甲苯洗滌，脫除未反應的不飽和叔胺后即得到本發明的季銨 鹽型陽離子單體水溶液。
[0011] 進一步，本發明所述不飽和叔胺的化學結構式如下：
[0012]
[0013] 其中，R1是氫或甲基。
【主權項】
1. 一種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，包括以下步驟： 1) 將不飽和叔胺和阻聚劑的混合物與水經混合器充分混合后得到不飽和叔胺水溶液， 不飽和叔胺水溶液從塔式反應器上部連續地進入塔式反應器； 2) 氣體鹵代烴從塔式反應器下部連續地通入塔式反應器，在塔式反應器中不飽和叔胺 水溶液與鹵代烴逆流接觸發生反應，反應溫度為35~60°C、反應時間為3~15min ;反應結 束后，將塔式反應器底部的反應液連續導出，向反應液中通入空氣排出未反應的氣體鹵代 烴，洗滌，脫除未反應的不飽和叔胺后即得到季銨鹽型陽離子單體水溶液。
2. 根據權利要求1所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所述 不飽和叔胺的化學結構式如下：
其中，R1是氫或甲基。
3. 根據權利要求1所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所述 氣體鹵代烴為氯甲烷、氯乙烷、溴甲烷、二氟二氯甲烷、三氟一氯甲烷、一氟二氯甲烷、二氟 一氯甲烷、1，1，2, 2-四氟二氯乙烷或乙烯基氯。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在 于，所述氣體鹵代烴與不飽和叔胺的物質量之比為1~1. 1:1，優選1~1.05:1。
5. 根據權利要求1或2所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所 述水與不飽和叔胺的流通量之比為0. 2~1. 5:1。
6. 根據權利要求1或3所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所 述水與氣體鹵代烴的流通量之比為〇. 2~1. 5:1。
7. 根據權利要求1所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所述 季銨鹽型陽離子單體的化學結構式如下：
其中，R1是氫或甲基，X為鹵素。
8. 根據權利要求1所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所述 阻聚劑為對苯二酚、叔丁基對苯二酚、對羥基苯甲醚、3, 5-二叔丁基-4-羥基甲苯、鄰苯二 酚、氫醌中的一種或多種混合物。
9. 根據權利要求1或8所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，所 述阻聚劑占反應物料總量的0.01~〇.2wt%，優選0.05~0· 15wt%。
10. 根據權利要求1所述的季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，其特征在于，步驟 2)中反應溫度為40~55°C，反應時間為5~IOmin。
【專利摘要】本發明公開了一種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法，包括以下步驟：將不飽和叔胺和阻聚劑的混合物與水經混合器充分混合后從塔式反應器上部連續地進入塔式反應器；氣體鹵代烴從塔式反應器下部連續地通入塔式反應器，在塔式反應器中不飽和叔胺水溶液與氣體鹵代烴逆流接觸發生反應，反應溫度為35～60℃、反應時間為3～15min。本發明實現了連續化生產，反應時間短，不飽和叔胺的轉化率達到99.8％以上，副產物丙烯酸的含量小于1000ppm，副產物含量低、產物收率高且產品質量穩定。
【IPC分類】C07C213-10, C07C219-08, C07C213-02
【公開號】CN104744275
【申請號】CN201510127281
【發明人】楊青波, 馬國林, 金豐富
【申請人】浙江友聯化學工業有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月23日