一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法

摘要

本发明涉及一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法,包括：（1）向2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产所得釜残中加入水，加片碱调节pH至5～6，后加入有机溶剂，加入0.5～1%的活性炭，搅拌30min后过滤，加入次亚磷酸钠。（2）向反应釜中加入水，将温度升至80℃，开始缓慢匀速滴加过硫酸铵溶液，5～10min后开始分别匀速滴加（1）得到的溶液和丙烯酸，温度85～95℃，滴加时间2h。（3）滴加完后，继续保持反应温度反应1.5～2小时后降温至40℃以下出料，得黄色透明液体。本发明利用釜残制备聚合物阻垢剂，变废为宝，解决了当前2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产釜残的处理问题，经济又环保。

权利要求

1.一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法,包括如下步骤：（1）向2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产所得釜残中加入一定量的水，加片碱调节pH值至5～6，后加入有机溶剂，搅拌溶解30min，加入溶液量0.5～1%的活性炭，搅拌30min后过滤，得釜残混合溶液，加入次亚磷酸钠；

（2）向反应釜中加入一定量水，开动搅拌，将温度升至80℃，开始缓慢匀速滴加过硫酸铵溶液，5～10min后，开始分别匀速滴加（1）中的溶液和丙烯酸，控制反应温度在85～95℃之间；并使（1）中溶液与丙烯酸比过硫酸铵早滴完10～15min，整个滴加时间2h左右；

（3）滴加完后，继续保持反应温度85～95℃之间反应1.5～2小时后降温至40℃以下出料，得到黄色透明液体。

2.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述过硫酸铵溶液早滴加5～10min,与步骤（1）中溶液与丙烯酸比过硫酸铵早滴完10～15min，反应温度85～95℃。

3.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述活性炭加入量为总溶液量的0.5～1%，温度30～60℃。

4.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述釜残加入片碱调节p H值至5～6。

5.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述次亚磷酸钠为分子量调节剂，与釜残液混合溶解后，一同滴加到反应釜中。

6.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述釜残为粗品合成釜残和/或重结晶釜残。

7.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有机溶剂为丙酮，乙酸，丙烯酸等，优选丙烯酸。

8.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述有机溶剂与水的重量比为1:1；

所述有机溶剂和水混合溶剂与釜残的重量比为1.5～2:1。

9.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述次亚磷酸钠、过硫酸铵与（釜残+丙烯酸）的重量比为1:1.25:20。

10.根据权利要求1所述的一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述釜残与丙烯酸的重量比为1:3～5。

说明书

一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工废弃物处理回收技术领域，涉及一种化工蒸馏釜残的处理技术领域，具体涉及一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法。

背景技术

[0002] 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(英文缩写AMPS)分子中具有碳碳双键、羧基和磺酸基团，赋予了其优异的独特性能。碳碳双键可以使分子自身或与其他分子均聚和共聚，形成高聚物；羧基使分子具有优良的吸附性和络合性；磺酸集团使分子具有优良的水溶性和耐盐性，并且有极好的稳定性；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其共聚物或者均聚物对水解，温度及两价阳离子的稳定性，使它在某些领域的应用己成为不可替代的单体及聚合物。现在，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在水泥外添剂、水处理剂、保水剂、填充剂等工业生产中已经得到广泛的应用。

[0003] 目前，AMPS的典型生产工艺是将丙烯腈、硫酸、异丁烯混合反应得到AMPS粗品，然后对粗品进行精制得到高纯度AMPS后，再进行其他加工应用。

[0004] 在AMPS生产中，粗品合成滤液以及重结晶后的滤液经过溶剂回收后，会产生一定量的釜残。现有的技术主要是采取对外付费焚烧的方法进行处理，既增加生产成本，又容易造成环保问题。

[0005] 中国专利CN104250218B,CN105481714A中都有提到对2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理，都是将釜残中的有用物质分别单独提取出来，但是都存在设备复杂，操作繁琐，能耗大，且有机溶剂在使用过后还是要蒸馏回收，存在二次污染。另外提取出产品的纯度都较低，利用率和经济效益不高。

[0006] CN104844757A中为解决釜残问题，公开了一种含磺酸基的阻垢分散剂的合成工艺，不过该工艺的设计具有局限性，产品反应聚合度不好控制，得到的产品性能差不稳定。

发明内容

[0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法。该方法操作简单、成本低、无污染、利用率高，得到的聚合物阻垢剂产品性能稳定，阻垢效果好，变废为宝。解决了当前2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产釜残的处理问题，并有较大的经济效益。

[0008] 本发明的发明人研究发现，粗品合成釜残中主要含有叔丁基丙烯酰胺，AMPS重结晶釜残中主要含有AMPS,叔丁基丙烯酰胺。以及其它很少量的含不饱和键的磺酸基、酰胺基化合物。该类物质都是较为理想的制备阻垢分散剂的单体。

[0009] 但是由于釜残成分较一般的聚合单体成分复杂，其直接参与聚合制备阻垢剂有一定的技术难度，所制备的产品往往存在游离单体超标，聚合度波动大，产品性能差，不稳定等问题。

[0010] 为解决上述技术问题，采用以下技术方案：一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法,包括如下步骤：
（1）向2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产所得釜残中加入一定量的水，加片碱调节pH值至5～6，后加入有机溶剂，搅拌溶解30min，加入溶液量0.5～1%的活性炭，搅拌30min后过滤，得釜残混合溶液，加入次亚磷酸钠。

[0011] （2）向反应釜中加入一定量水，开动搅拌，将温度升至80℃，开始缓慢匀速滴加过硫酸铵溶液，5～10min后，开始分别匀速滴加（1）中的溶液和丙烯酸，控制反应温度在85～95℃之间；并使（1）中溶液与丙烯酸比过硫酸铵早滴完10～15min，整个滴加时间2h左右。

[0012] （3）滴加完后，继续保持反应温度85～95℃之间反应1.5～2小时后降温至40℃以下出料，得到黄色透明液体。作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，所述过硫酸铵溶液早滴加5～10min,与步骤（1）中溶液与丙烯酸比过硫酸铵早滴完10～15min，反应温度85～95℃。

[0013] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1）中，所述活性炭加入量为总溶液量的0.5～1%，温度30～60℃。

[0014] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1）中，所述釜残加入片碱调节pH值至5～6。

[0015] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1）中，所述次亚磷酸钠为分子量调节剂，与釜残液混合溶解后，一同滴加到反应釜中。

[0016] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1）中，所述釜残为粗品合成釜残和/或重结晶釜残。

[0017] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1）中，所述有机溶剂为丙酮，乙酸，丙烯酸等，优选丙烯酸。

[0018] 作为本发明优选的技术方案，步骤（1）中，所述有机溶剂与水的重量比为1:1；所述有机溶剂和水混合溶剂与釜残的重量比为1.5～2:1。

[0019] 作为本发明优选的技术方案，步骤（2）中，所述次亚磷酸钠、过硫酸铵与（釜残、丙烯酸总重量）的重量比为1:1.25:20。

[0020] 作为本发明优选的技术方案，步骤（2）中，所述釜残与丙烯酸的重量比为1:3～5。

[0021] 本发明提供了一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸釜残的处理方法，包括如下：（1）向2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产所得釜残中加入一定量的水，加片碱调节pH至
5～6，后加入有机溶剂，搅拌溶解30min，加入溶液量0.5～1%的活性炭，搅拌30min后过滤，得釜残混合溶液，加入次亚磷酸钠。

[0022] （2）向反应釜中加入一定量水，开动搅拌，将温度升至80℃，开始缓慢匀速滴加过硫酸铵溶液，5～10min后，开始分别匀速滴加（1）中的溶液和丙烯酸，控制反应温度在85～95℃之间。并使（1）中溶液与丙烯酸比过硫酸铵早滴完10～15min，整个滴加时间2h左右。

[0023] （3）滴加完后，继续保持反应温度反应1.5～2小时后降温至40℃以下出料，得到黄色透明液体。所述釜残为粗品合成釜残或重结晶釜残中的一种，或为两者按一定比例组成的混合物。

[0024] 所述有机溶剂为丙酮，乙酸，丙烯酸等，优选丙烯酸。釜残中的叔丁基丙烯酰胺等物质水溶性差，但溶于以上所述溶剂，其它AMPS等易溶于水。优选丙烯酸与水配合使用，增大对釜残物的溶解度，并兼做反应原料。

[0025] 所述有机溶剂与水的重量比为1:1。

[0026] 所述有机溶剂和水混合溶剂与釜残的重量比为1.5～2:1，此配比，釜残液中的有效成分基本可以溶解完全。

[0027] 所述釜残液中加入片碱调节pH值至5～6，釜残中残留一些未反应完全的硫酸以及其它酸性杂质，加碱中和反应成盐，可以避免其对后续反应的影响。另外釜残中一些磺酸单体成分部分中和，便于最终阻垢剂产品的pH调节。

[0028] 所述活性炭，可以吸附少量不溶性杂质，以及其中的油性漂浮物，纯化釜残液。另外吸附一些深颜色的含硫副产物，以避免其在后续高温反应中，颜色进一步加深，影响产品颜色。加量0.5～1%，温度控制在30～60℃。

[0029] 所述次亚磷酸钠为分子量调节剂，溶解于釜残液中，反应时一块滴加到釜中，可以较好地控制整个反应的聚合度。专利CN104844757 中，釜残液是直接投加到釜中高温加热，釜残液中的单体成分很容易发生自聚，影响产品的聚合度，聚合不均导致分子量分布宽，得到的产品性能差，不稳定。

[0030] 所述次亚磷酸钠、过硫酸铵与（釜残+丙烯酸）的重量比为1:1.25:20，釜残与丙烯酸的重量比为1:3～5。

[0031] 所述，过硫酸铵溶液早滴加5～10min,（1）中溶液与丙烯酸比过硫酸铵早滴完10～15min，可以更进一步的保证釜残单体的聚合完全，使反应充分。

[0032] 所述控制反应温度85～95℃。比常规的聚合温度略高，反应效果好。

[0033] 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产釜残中含有的AMPS、叔丁基丙烯酰胺等物质，其中含有强极性的磺酸基团，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著地阻垢作用，防止氧化铁的沉积，尤其对磷酸钙阻垢率高。且磺酸基和酰胺基聚合物耐高温效果好。

[0034] 与现有技术相比，本发明的釜残处理方法的有益效果如下：（1）本发明以廉价的固废釜残为原料，再配合本发明提供的工艺路线制备出的共聚物阻垢剂，具有较好的阻垢效果，产品聚合度适中，质量稳定。较常规的聚丙烯酸阻垢剂有更好的耐温性以及更好的磷酸钙阻垢率。

[0035] （2）本发明的釜残处理方法操作简单、成本低、无污染、利用率高。一是解决了当前2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸生产釜残的处理问题，环保。二是得到了高附加值的成熟产品，具有较大的经济效益。

[0036]

附图说明

[0037] 图1：本发明的设备示意图。

具体实施方式

[0038] 下面通过实施例结合图1对本发明作进一步说明。

[0039] 实施例1步骤（1）：向配制釜内加入48kg合成釜残,48kg重结晶釜残，加入72kg水，开启搅拌，投加片碱，调节釜内pH值至5～6；
后加入72kg丙烯酸；
30min后加入1.5kg活性炭粉末，温度40℃；
30min后，压滤，滤液中加入28kg次亚磷酸钠溶解。转入高位槽1。

[0040] 步骤（2）：将35kg过硫酸铵溶于150kg水中，转入高位槽2。392kg丙烯酸转入高位槽3。

[0041] 步骤（3）：向反应釜中加入1155kg水，开动搅拌，开启蒸汽升温，待将温度升至80℃，停止通蒸汽；开启高位槽2滴加阀，匀速滴加过硫酸铵溶液；
5min后，开启高位槽1和3的滴加阀；
开始匀速滴加，控制反应釜温度在85℃。高位槽1与3比高位槽2早滴完10min。
步骤（4）：滴加完后，保温反应1.5～2小时后，降温至40℃以下出料，得黄色透明液体产品。

[0042] 实施例2步骤（1）：向配制釜内加入48kg合成釜残,48kg重结晶釜残，加入72kg水，开启搅拌，投加片碱，调节釜内pH值至5～6；
后加入72kg丙烯酸；
30min后加入2.5kg活性炭粉末，温度35℃；
30min后，压滤，滤液中加入28kg次亚磷酸钠溶解。转入高位槽1。

[0043] 步骤（2）：将35kg过硫酸铵溶于150kg水中，转入高位槽2。392kg丙烯酸转入高位槽3。

[0044] 步骤（3）：向反应釜中加入1155kg水，开动搅拌，开启蒸汽升温，待将温度升至80℃，停止通蒸汽；开启高位槽2滴加阀，匀速滴加过硫酸铵溶液；
10min后，开启高位槽1和3的滴加阀；
开始匀速滴加，控制反应釜温度在95℃。高位槽1与3比高位槽2早滴完15min。
步骤（4）：滴加完后，保温反应1.5～2小时后，降温至40℃以下出料，得黄色透明液体产品。

[0045] 实施例3步骤（1）：向配制釜内加入63kg合成釜残,77kg重结晶釜残，加入140kg水，开启搅拌，投加片碱，调节釜内pH值至5～6；
后加入140kg丙烯酸；
30min后加入2.5kg活性炭粉末，温度35℃；
30min后，压滤，滤液中加入28kg次亚磷酸钠溶解。转入高位槽1。

[0046] 步骤（2）：将35kg过硫酸铵溶于150kg水中，转入高位槽2。280kg丙烯酸转入高位槽3。

[0047] 步骤（3）：向反应釜中加入1087kg水，开动搅拌，开启蒸汽升温，待将温度升至80℃，停止通蒸汽；开启高位槽2滴加阀，匀速滴加过硫酸铵溶液；
5min后，开启高位槽1和3的滴加阀；
开始匀速滴加，控制反应釜温度在90℃。高位槽1与3比高位槽2早滴完10min。
步骤（4）：滴加完后，保温反应1.5～2小时后，降温至40℃以下出料，得黄色透明液体产品。

[0048] 对比例1（CN104844757实施例）（1）向生产2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸所得釜残混合液中加入次亚磷酸钠，混合液与次亚磷酸钠重量比90:1～2。混合液为釜残加水，重量比为1:0.5～1。

[0049] （2）对（1）的混合液进行加热，温度升高到80～85℃时停止加热。

[0050] （3）向（2）的混合液滴加丙烯酸和过硫酸铵，丙烯酸与过硫酸铵重量比为20: ～12。
（4）保温反应1.5～2小时后，降温至455～5℃。

[0051] （5）向（4）中混合液加入50%的氢氧化钠，调pH至3～4，得到棕红色液体。

[0052] 以下表1为得到的产品指标对比情况（产品指标参考：GB/T 10533-2000），碳酸钙阻垢率参考：GB/T16632-2008，磷酸钙阻垢率参考：GB/T22626-2008。

[0053] 表1以上表1数据对比说明：
本发明所得产品的外观颜色、游离单体、极限粘度等指标基本与市场所购聚丙烯酸阻垢剂在同一水平；碳酸钙阻垢率相差不大；但磷酸钙阻垢率要略高。

[0054] 对比例所得产品颜色较深、游离单体、粘度偏高，阻垢率偏低。

[0055] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。