Патент на изобретение №2228925

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения полиамина общей формулы

где n=0; l, m=1; 2, n+m=1-3. Полиамины получают путем нагревания 20-40%-ной аммиачной воды и формальдегидсодержащего соединения, взятых в мольном отношении в расчете на аммиак и формальдегид, равном 1. В качестве формальдегидсодержащего соединения используют карбамидоформальдегидный концентрат состава, мас.%: карбамид во всех формах – 20-25, формальдегид во всех формах – 50-60, вода – остальное. Изобретение позволяет получить полиамин, обладающий стойкостью к воздействию сильной минеральной кислоты.

Изобретение относится к способам получения водных растворов аминов и может быть использовано в производстве различных смол, ингибиторов коррозии, в промышленном органическом синтезе.

Известен [И.И.Юкельсон. Технология основного органического синтеза. М.: Химия, 1968, с. 467] способ получения гексаметилентетрамина путем конденсации 37%-ного формалина с 25%-ной аммиачной водой при интенсивном охлаждении, упаривании раствора и кристаллизации.

К его недостаткам следует отнести образование большого количества высокотоксичных сточных вод и многостадийность технологического процесса. Полученный продукт легко гидролизуется при воздействии сильных минеральных кислот и разлагается при температурах выше 50С с выделением исходного формальдегида.

Технической задачей изобретения является способ получения водного раствора аминопроизводного мочевины, обладающего высокой гидролитической устойчивостью к действию сильных минеральных кислот.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе вместо 37%-ного формалина берут карбамидоформальдегидный концентрат, который представляет собой водный раствор формальдегида и смеси ди-, три- и тетраметилолмочевин общей формулы

где n=0; 1 и m=1; 2,

при весовом соотношении ди-:три-:тетраметилолмочевин=1:4,2:2,5.

Взаимодействие смеси метилолмочевин и аммиака на начальной стадии процесса сопровождается образованием ди-, три- и тетрааминопроизводных мочевины,

а их дальнейшая конденсация в жидкой фазе с молекулами формальдегида и аммиака приводит к смеси различных метиленаминов, основными компонентами которой являются соединения, объединенные общей структурной формулой

где n=0; 1, m=1; 2, n+m=1-3.

В соответствии с практикой, принятой в патентной и технической литературе, указанная смесевая композиция может быть названа полиамином.

Сущностью предлагаемого решения является синтез водного раствора полиамина общей формулы

где n=0, 1; m=1, 2; n+m=1-3,

из аммиачной воды и формальдегидсодержащего соединения, взятых в мольном отношении в расчете на аммиак и формальдегид, равном 1, причем в качестве формальдегидсодержащего соединения используется карбамидоформальдегидный концентрат состава, мас.%:

Карбамид во всех формах 20-25

Формальдегид во всех формах 50-60

Вода Остальное

Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что в роли формальдегидсодержащего соединения выступает карбамидоформальдегидный концентрат, являющийся водным раствором формальдегида и ди-, три- и тетраметилолмочевин состава, мас.%:

Карбамид во всех формах 20-25

Формальдегид во всех формах 50-60

Вода Остальное

конденсация которого с аммиачной водой приводит к образованию водного раствора смеси метиленаминов, объединенных общей структурной формулой и названием

где n=0; 1, m=1; 2, n+m=1-3.

Разработанный способ удовлетворяет условию изобретательского уровня, так как не выявлены решения, совпадающие с его отличительными признаками, и, соответственно, не известно их влияние на достигаемый технический результат.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Для синтеза водного раствора полиамина использовали аммиачную воду с концентрацией аммиака свыше 20 мас.%.

В качестве карбамидоформальдегидного концентрата применяли продукт, отвечающий требованиям ТУ 2223-009-00206492-98.

Глубину конденсации контролировали физико-химическими методами.

Гидролитическую способность полиамина к действию сильных кислот оценивали путем добавления к 10 см³ продукта 2 см³ 77%-ной ортофосфорной кислоты.

Пример 1

В реактор емкостью 5 м³ загружают 1902 кг 25%-ной аммиачной воды и 1500 кг карбамидоформальдегидного концентрата, содержащего, мас.%:

Карбамид во всех формах 22,4

Формальдегид во всех формах 56,0

Вода Оостальное

Смешение обоих компонентов проводят с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси в результате протекания экзотермических процессов поднялась до 60-65С. Содержимое реактора нагревают до 80±2С и выдерживают при данной температуре в течение часа.

После этого полученный раствор охлаждают до 23±2С и перекачивают в емкость на хранение.

Синтезированный продукт имеет следующие показатели качества.

Массовая доля полиамина, % 30,8

рН 11,2

Коэффициент рефракции 1,3903

Плотность, г/см³ 1,071

Гидролиз в кислой среде Отсутствует

Пример 2

Условия синтеза по примеру 1. Вместо 25%-ной используют 30%-ную аммиачную воду, взятую в количестве 1600 кг.

Водный раствор полиамина характеризуется следующими показателями.

Массовая доля полиамина, % 35,4

рН 11,4

Коэффициент рефракции 1,3911

Плотность, г/см³ 1,065

Гидролиз в кислой среде Отсутствует

Пример 3

Условия синтеза по примеру 1. Температура синтеза снижена до 70С, а время прогрева смеси увеличено до 2,0 ч.

Полученный продукт имеет показатели.

Массовая доля полиамина, % 32,1

рН 11,3

Коэффициент рефракции 1,3915

Плотность, г/см³ 1,068

Гидролиз в кислой среде Отсутствует

Образование полиамина подтверждено различными методами: химическими – на содержание функциональных групп и спектральным – с использованием ЯМР-спектрометра “Брукер” АМ-500 с рабочей частотой ¹³С 125 мГц. Спектры снимали при комнатной температуре с накоплением (несколько тысяч) и задержкой 20 с для ослабления эффекта Оверхаузера.

Совокупность полученных данных свидетельствует о том, что при прогреве карбамидоформальдегидного концентрата с аммиачной водой снижается содержание метилольных групп и формальдегида, присутствующего в форме мономерного метиленгликоля, его димера и тримера и наблюдается рост числа метиленовых звеньев и вторичных аминогрупп.

Из описания изобретения видно, что по заявленному техническому решению удается получить полиамин, стойкий к воздействию сильной минеральной кислоты.

Формула изобретения

Способ получения полиамина общей формулы

где n=0, 1; m=1, 2; n+m=1-3,

в виде водного раствора путем нагревания 20-40%-ной аммиачной воды и формальдегидсодержащего соединения, взятых в мольном отношении в расчете на аммиак и формальдегид? равном 1, отличающийся тем, что в качестве формальдегидсодержащего соединения используют карбамидоформальдегидный концентрат состава, мас.%:

Карбамид во всех формах 20-25

Формальдегид во всех формах 50-60

Вода Остальное