一種季銨鹽型陽離子單體水溶液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工產(chǎn)品領(lǐng)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(shù)】
[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(guān)鍵原料之一，廣泛用于合成水處理絮凝劑，在環(huán)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(yīng)可以在反應(yīng)釜中進行，使用水作溶劑，作為反應(yīng) 原料的不飽和叔胺一次性地加入反應(yīng)釜，再連續(xù)加入鹵代烴，一邊反應(yīng)一邊除去反應(yīng)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(yīng)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(fā)生水解，水解生成丙烯酸或甲基丙烯酸，使產(chǎn)品收率降低，同時副 產(chǎn)物增多。
[0004] 為此對上述加料方式進行了改進，預(yù)先加入不飽和叔胺，再分別連續(xù)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(yīng)時間的延長，反應(yīng)產(chǎn)物會發(fā)生聚合，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。況且，季銨鹽型陽離子單體的合 成是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，將產(chǎn)生大量的熱。大量的反應(yīng)熱如果不及時移出反應(yīng)體 系，會使反應(yīng)體系的溫度過高，導(dǎo)致不飽和叔胺的大量水解或產(chǎn)物的聚合，副產(chǎn)物增加。如 果季銨鹽型陽離子單體水溶液中存在副產(chǎn)物雜質(zhì)，聚合反應(yīng)生產(chǎn)陽離子絮凝劑時，這些雜 質(zhì)將影響聚合反應(yīng)，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(yīng)器中進行的，因此每次重新生產(chǎn)季銨鹽型陽 離子單體時，都必須加入原料并在反應(yīng)結(jié)束后抽出產(chǎn)品。而且為了穩(wěn)定反應(yīng)條件需要較長 時間，生產(chǎn)效率較低。該方法也難以使反應(yīng)溫度、反應(yīng)原料的配比等生產(chǎn)條件穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì) 量也容易變得不穩(wěn)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(yīng)在薄膜蒸器反應(yīng)器中進行，大大縮短了反應(yīng)時間，可降低原料的水解，但是原料轉(zhuǎn)化率 低，產(chǎn)品的收率低。而且這種薄膜蒸發(fā)器反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，價格昂貴，并且需要 攪拌輔助傳質(zhì)，限制了該工藝在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。美國專利US6686203使用了 一個旋 轉(zhuǎn)盤攪拌的塔中連續(xù)地進行反應(yīng)，但是存在物料停留時間過長的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)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(xiàn)連續(xù)化 生產(chǎn)，工藝簡單、反應(yīng)時間短、生產(chǎn)效率高，不飽和叔胺的轉(zhuǎn)化率達到99. 8%以上，副產(chǎn)物丙 烯酸含量< lOOOppm，產(chǎn)物收率高且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)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(jīng)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(yīng)器上部連續(xù)地進入塔式反應(yīng)器。
[0010] (2)氣體鹵代烴從塔式反應(yīng)器下部連續(xù)地通入塔式反應(yīng)器，在塔式反應(yīng)器中不飽 和叔胺水溶液與氣體鹵代烴逆流接觸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35~60°C、反應(yīng)時間為3~ 15min ;反應(yīng)結(jié)束后，將塔式反應(yīng)器底部的反應(yīng)液連續(xù)導(dǎo)出；向反應(yīng)液中通入空氣排出未反 應(yīng)的氣體鹵代烴原料，然后用甲苯洗滌，脫除未反應(yīng)的不飽和叔胺后即得到本發(fā)明的季銨 鹽型陽離子單體水溶液。
[0011] 進一步，本發(fā)明所述不飽和叔胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
[0012]
[0013] 其中，R1是氫或甲基。
【主權(quán)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(jīng)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(yīng)器上部連續(xù)地進入塔式反應(yīng)器； 2) 氣體鹵代烴從塔式反應(yīng)器下部連續(xù)地通入塔式反應(yīng)器，在塔式反應(yīng)器中不飽和叔胺 水溶液與鹵代烴逆流接觸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35~60°C、反應(yīng)時間為3~15min ;反應(yīng)結(jié) 束后，將塔式反應(yīng)器底部的反應(yīng)液連續(xù)導(dǎo)出，向反應(yīng)液中通入空氣排出未反應(yīng)的氣體鹵代 烴，洗滌，脫除未反應(yīng)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(jù)權(quán)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(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
其中，R1是氫或甲基。
3. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)量之比為1~1. 1:1，優(yōu)選1~1.05:1。
5. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
其中，R1是氫或甲基，X為鹵素。
8. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(yīng)物料總量的0.01~〇.2wt%，優(yōu)選0.05~0· 15wt%。
10. 根據(jù)權(quán)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(yīng)溫度為40~55°C，反應(yīng)時間為5~IOmin。
【專利摘要】本發(fā)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(jīng)混合器充分混合后從塔式反應(yīng)器上部連續(xù)地進入塔式反應(yīng)器；氣體鹵代烴從塔式反應(yīng)器下部連續(xù)地通入塔式反應(yīng)器，在塔式反應(yīng)器中不飽和叔胺水溶液與氣體鹵代烴逆流接觸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度為35～60℃、反應(yīng)時間為3～15min。本發(fā)明實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，反應(yīng)時間短，不飽和叔胺的轉(zhuǎn)化率達到99.8％以上，副產(chǎn)物丙烯酸的含量小于1000ppm，副產(chǎn)物含量低、產(chǎn)物收率高且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
【IPC分類】C07C213-10, C07C219-08, C07C213-02
【公開號】CN104744275
【申請?zhí)枴緾N201510127281
【發(fā)明人】楊青波, 馬國林, 金豐富
【申請人】浙江友聯(lián)化學(xué)工業(yè)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月23日