專利名稱：一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法
技術領域：
本發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器制備
穩定性好的聚環氧琥珀酸鈉制備方法。
背景技術：
聚環氧琥珀酸鈉(PESA)是20世紀90年代初美國Betz實驗室首先開 發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、應用范圍廣的特點，是一種具有廣泛應用前景的"綠色"環保型多 元阻垢緩蝕劑和洗滌劑中的非磷絡合劑。
合成聚環氧琥珀酸鈉的反應方程式<formula>formula see original document page 3</formula>
于環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，連續加入過氧化氫，用氫氧化鈉保持pH=5-7，生成環氧琥珀酸鈉，再 分批加入氫氧化鈣引發劑，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，在聚合反應時加入氫氧化鈣的量少(環 氧琥珀酸鈉與氫氧化鈣摩爾比《1:0.05)時，轉化率低，產物中含有大量未 反應的環氧琥珀酸鈉。只有在聚合反應時加入氫氧化鈣量大(環氧琥珀酸鈉 與氫氧化鈣摩爾比^1:0.1)時，環氧琥珀酸鈉能轉化完全，產物中11=3-6的 組分達到70%。采用上述方法，在聚合反應時加入大量的氫氧化鈣，使聚合 物中含有大量的鈣離子，不便直接應用，且分離過程復雜。專利公開號CN1683313公開了一種環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1-1.5小時，反應后的溶液冷卻至室溫，然后加入適量丙酮， 環氧琥珀酸鈉呈白色沉淀析出，得純度較高的中間體環氧琥珀酸鈉，將環氧 琥珀酸鈉溶于水中，分批加入引發劑氫氧化鈣，在90-10(TC的溫度下反應， 得到聚環氧琥珀酸鈉。也可以直接用上述反應后的溶液，分批加入引發劑氫 氧化鈣，在90-10(TC下反應4-5小時，得到聚環氧琥珀酸鈉溶液。析出白色 固體，用甲醇洗滌數次，得聚環氧琥珀酸固體，聚環氧琥珀酸溶于去離子水， 在真空下干燥得純凈固體聚氧環琥珀酸鈉。
專利公開號CN1470493公開了一種聚環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氧化合成環氧琥珀酸鈉鹽，再加 入氫氧化鈣，同時用氫氧化鈉調節體系至pH: 10-13聚合成聚環氧琥珀酸鈉 鹽。該鈉鹽經酸化得到聚環氧琥珀酸，產物中鈣離子含量低于0.3%。
專利公開號CN1524893公開了一種聚環氧琥珀酸鹽的合成方法，是將馬 來酸酐在水和堿性環境中水解，加入鉤酸鈉和過氧化氫生成環氧琥珀酸鹽后， 再加入氫氧化鈣或其他堿性鈣鹽,在80-10(TC下反應l-10小時，其特征在于， 環氧琥珀酸鹽的濃度大于3mol/L 。該方法可以有效提高聚環氧琥珀酸鹽在 水處理中的阻標效率。
專利公開號CN1609131公開了一種以硫酸鈣為催化劑的聚環氧琥珀酸制 備方法，包括以下操作步驟(1)將環氧琥珀酸溶解于去離子水中，環氧琥 珀酸與去離子水的質量比為1:1-1:3; (2)加入氫氧化鈉，環氧琥珀酸與氫 氧化鈉的質量比為1:0.1-1:0.2 ;溫度控制在80°C以下經堿化生成環氧琥珀酸鈉；(3)加入催化劑硫酸鈣，環氧琥珀酸與硫酸鈣的質量比為1 : 0.02-1 : 0.3;聚合反應溫度90-105°C，聚合反應時間為3-6h ，即制得聚環氧琥珀酸 粗品，然后經過濾精制得到聚環氧琥珀酸。該方法合成聚環氧琥珀酸反應平 穩，工藝流程短，產品收率高，產品分離容易，相對分子質量較高。
在我們的生產實踐中發現，使用常規的反應釜，容易造成雙氧水的局部 過量而產生的過氧化現象，并產生副產物酒石酸鈉。另外，常規的反應釜間 歇操作，反應體系前期和后期濃度差別大，生產的產品不同批次之間穩定性 差。
管式反應器是一種其長度遠大于直徑(IO倍以上)的一類反應器，由于 反應物在反應器內停留時間相等，所以在反應器內任何一點上的反應物濃度 和化學反應速度都不隨時間而變化，只隨管長變化；管式反應器的單位反應 器體積具有較大的換熱面積，特別適用于熱效應大的反應；由于反應物在管 式反應器中反應速度快、流速快，所以它的生產效率高；管式反應器適用于 大型化和連續化的化工生產；和常規的釜式反應器相比，管式反應器的物料 在反應器內具有嚴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流體類型接近于理想狀態。
因此，本發明公開了一種利用管式反應器制備穩定性好的聚環氧琥珀酸
制備方法。
發明內容
本發明的目的，在于提供一種穩定性的聚環氧琥珀酸鈉的生產方法，該 方法合成的聚環氧琥珀酸鈉產品的穩定性好，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，可實現高 濃縮倍數下的運行。
為達到上述目的，本發明是通過下述技術方案加以實現的一種水處理用聚環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質量份、水200-300質量份加入反應 釜中，在7(TC以下進行攪拌；
(2) 、滴加40%氫氧化鈉500-800質量份，中和溫度小于60。C，調節pH 至5-7;
(3) 、加入5-10質量份鉬酸鈉和鎢酸鈉的混合物；
(4) 、升溫到50-10(TC，開啟循環泵，使釜內物料和200-300質量份濃 度為20-50%的雙氧水等比例進入管式反應器使釜內物料開始循環，環化時間 0.3-1.5小時，滴加完畢用氫氧化鈉調節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質量份左右，分兩次加入， 同時用氫氧化鈉調節pH40-13;將反應混合物用泵打入管式反應器中，在管 式反應器中保溫2-72小時。
上述的一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法，其特征在于管式反 應器管徑(D50-80cm，管長80-120m。
上述的一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法，其特征在于在反應 最終產物中加入脫色劑保溫1.5小時，然后過濾放料。
本發明的優點在于，使用管式反應器，使順丁烯二酸酐和雙氧水等比例
反應，避免了常規釜式間歇操作的雙氧水局部過量造成的過氧化，避免了副
產物酒石酸鈉的產生；常規釜式間歇操作反應體系前期和后期體系濃度差別
大，不同批次之間產品穩定性差，而管式反應前后條件均衡，不同批次之間
產品均勻穩定。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明的反應流程圖。
具體實施方式
實施例1:
將順丁烯二酸酐220公斤、水240公斤加入反應釜中，攪拌；滴加40%
氫氧化鈉560公斤，中和溫度小于6(TC，調節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，使釜內物料和280公斤濃度30%的
雙氧水等比例進入管式反應器使釜內物料開始循環；環化時間1.5小時，環
化完畢在調節釜內用氫氧化鈉調節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，同時用氫氧化鈉調節pH-10.8;將
反應混合物用泵打入管式反應器中，管式反應器管徑①80cm，管長80m，在
管式反應器中保溫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公斤加入反應釜中，攪拌；滴加40% 氫氧化鈉520公斤，中和溫度50'C，調節pH至6.5左右；加入10公斤鉬酸 鈉催化劑；升溫到65"C，開啟循環泵，使釜內物料和300公斤濃度40%的雙 氧水等比例進入管式反應器使釜內物料開始循環；環化時間1.0小時，環化 完畢用氫氧化鈉調節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，同時用氫氧化鈉調節pH-10;將反應混合物 用泵打入管式反應器中，管式反應器管徑O50cm，管長120m，在管式反應 器中保溫60小時。加入脫色劑，保溫1.5小時，過濾放料。得40%聚環氧琥 珀酸1200公斤。
權利要求
1、一種水處理用聚環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質量份、水200-300質量份加入反應釜中，在70℃以下進行攪拌；(2)、滴加40％氫氧化鈉500-800質量份，中和溫度小于60℃，調節pH至5-7；(3)、加入5-10質量份鉬酸鈉和鎢酸鈉的混合物；(4)、升溫到50-100℃，開啟循環泵，使釜內物料和200-300質量份濃度為20-50％的雙氧水等比例進入管式反應器使釜內物料開始循環，環化時間0.3-1.5小時，滴加完畢用氫氧化鈉調節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質量份左右，分兩次加入，同時用氫氧化鈉調節pH＝10-13；將反應混合物用泵打入管式反應器中，在管式反應器中反應2-72小時。
2、 根據權利要求1所述的一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法，其 特征在于管式反應器管徑O50-80cm，管長80-120m。
3、 根據權利要求1或2所述的一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法， 其特征在于在反應最終產物中加入脫色劑保溫1.5小時，然后過濾放料。
全文摘要
一種水處理用聚環氧琥珀酸鈉的制備方法，將順丁烯二酸酐在水和堿性環境中水解，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器生成環氧琥珀酸鈉后，再加入氫氧化鈣，在80-100℃下的管式反應器中反應2-72小時，管式反應器規格為直徑為Φ50-80cm，長度為30-200m，所得的聚環氧琥珀酸鈉產品質量穩定。
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 優先權日2009年7月13日
發明者萬振濤, 劉全華, 孫寶季, 蛟 王, 王忠英, 程終發 申請人:山東省泰和水處理有限公司