氨基三甲叉磷酸的生产及应用
1 前言
氨基三甲叉磷酸(缩写ATMP) 通常情况下为白 色颗粒状固体,但作为工业循环冷却水的阻垢剂通 常情况下则为无色或微黄色液体。它具有优良的阻 垢作用,低毒、热稳定性好,阻碳酸钙垢效果尤佳。同时,它的协同与配伍性能好,能与大多数氧化性和 非氧化性杀菌剂协同使用。作为循环冷却水系统及 锅炉的阻垢剂,适用于硬度大、矿化物质高、水质条 件恶劣的环境,能够确保工业循环冷却水系统正常运行。
2 氨基三甲叉磷酸的生产
氨基三甲叉磷酸的质量指标为:活性组分(以 ATMP 计) ,50 % ～ 52 %;亚磷酸(以PO3 - 3 计) , ≤7. 0 %;磷酸(以PO3 - 4 计) ,2. 0 %;氯化物(以Cl - 计) , ≤5. 0 %;pH值(1 %水溶液) ,2. 0 ±0. 5 ;密度(20 ℃) ,1. 33g/ cm3 ±0. 5g/ cm3 。
截至2000 年底,氨基三甲叉磷酸国内生产能力 已经达到约5000t/ a ,并且每年以20 %的速度递增, 其中有80 %用于水处理行业。国内主要生产厂 家有:济源市清源水处理责任有限公司、北京兴华(林桦) 水质稳定剂厂、上海山欣精细化工实业公司、 天津化工研究院、上海桃蒲化工厂、南京化工大学武 进水处理厂、武进精细化工厂、武汉工业水处理剂 厂、漯河市东方化工厂、洛阳石化金达实业公司、河 南省益源水处理责任有限公司、焦作市应用化学研 究所等。目前,氨基三甲叉磷酸的工业生产方法主 要有三氯化磷水解法和副产亚磷酸法。
2. 1 三氯化磷水解法
由氯化铵、甲醛和三氯化磷为原料一步合成氨 基三甲叉磷酸。将氯化铵缓缓溶于盛甲醛和适量水 的、配有加热、冷却夹套和搅拌系统的搪瓷反应釜 内;启动搅拌,升温使氯化铵完全溶解,停止加热;打 开反应釜的冷却水,向反应釜夹套内通冷却水,并开 启盐酸吸收系统;开始滴加三氯化磷,在滴加三氯化 磷的全过程中,控制反应釜温度在25～42 ℃范围 内;滴加完毕,向夹套内通蒸汽,升温至108 ℃,在此之前真空度要大,要求将氯化氢气体全部带走;108～ 110 ℃下保温1. 5h ;绝对压力0. 05MPa 以下,将回流气 体收集在吸收坛内,时间为2h ;排出反应釜夹套内的蒸汽,加200kg 水,自然冷却、放料,即为成品。工艺 流程如图1 所示。
在烷基氯化物的生产过程中,醇与三氯化磷作 用时副产亚磷酸。分离亚磷酸后,按一定比例加入 氯化铵、甲醛,以盐酸作催化剂,将反应釜加温至 85 ℃,反应2h ;继续加温到105～110 ℃,保温2h ;然 后进行汽蒸,蒸出氯化氢气体,至气体pH 值为6～7 时,停止汽蒸,向反应釜内加水降温并调整产品浓 度。
2. 2 副产亚磷酸法
在烷基氯化物的生产过程中,醇与三氯化磷作 用时副产亚磷酸。分离亚磷酸后,按一定比例加入 氯化铵、甲醛,以盐酸作催化剂,将反应釜加温至 85 ℃,反应2h ;继续加温到105～110 ℃,保温2h;然 后进行汽蒸,蒸出氯化氢气体,至气体pH 值为6～7 时,停止汽蒸,向反应釜内加水降温并调整产品浓度。
2.3 氮川三乙酸与亚磷酸反应
3 氨基三甲叉磷酸的应用
3. 1 氨基三甲叉磷酸的用法
氨基三甲叉磷酸作为阻垢分散剂,主要作用是 阻止循环水中的钙、镁离子沉降结晶,形成垢体。它 的分散效果是阻垢效果的5 倍左右。
氨基三甲叉磷酸与苯骈三氮唑复配,对铜合金 设备具有优良的缓蚀效果,多用于电厂循环冷却水 系统中的缓蚀阻垢。
氨基三甲叉磷酸与聚羧酸盐(聚丙烯酸,水解聚马来酸酐等)复配,可在低碱、低硬、高浓缩倍数条件下运行。
氨基三甲叉磷酸与膦羧酸盐( 2 - 膦酸基丁 烷- 1 ,2 ,4 - 三羧酸) 复配,对铁、铝等金属设备有良 好的缓蚀作用,能在高温、高碱、高硬条件下运行,可 作为油田回注水、锅炉用水的缓蚀阻垢剂。
氨基三甲叉磷酸与膦酸盐(2 - 羟基膦基乙酸、 羟基乙叉二膦酸等) 复配,不仅对钙、镁、铁离子有很 好的分散、阻垢作用,还对碳钢设备有很好的缓蚀作 用,可在高温、高碱、高硬、高浓缩倍数下运行,多用 于炼油、化工、化肥、火力发电等循环冷却水系统中。
3. 2 氨基三甲叉磷酸的用量
氨基三甲叉磷酸作为阻垢剂使用,一般浓度≤ 10mg/L ;作为缓蚀剂使用,一般浓度> 100mg/ L ;和 聚羧酸水处理药剂复合使用,一般浓度< 5mg/ L 。曾有人试验,在含有90 mg/ L 钙硬度的水溶液中,投加1mg/ L 的ATMP ,在温度85 ℃下可保持24h 不结垢 。
由于氨基三甲叉磷酸化学性能稳定,耐高温,具 有良好的缓蚀阻垢效果,同时又能与多种缓蚀阻垢 剂进行复配,应用于不同的循环冷却水系统,因此具 有广阔的生产和应用前景。