一种烷基季胺盐的水性生产方法及其生产设备的制造方法

文档序号:8406251阅读:508来源:国知局
一种烷基季胺盐的水性生产方法及其生产设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种烷基季胺盐的水性生产方法及其生产设备。
【背景技术】
[0002] 季胺盐作为一个表面活性剂,其在水溶液中很容易吸附在固液或固气界面上,因 此被广泛应用在纺织、膨润±深加工等行业。季锭盐的生产工艺有好多种,但大多数工艺则 W己醇或是异丙醇等有机溶剂作为溶剂。此中类工艺因含有醇类,会大大提高产品使用后 的的污水处理难题,即醇类溶剂的COD问题。有机溶剂类生产工艺对环境不友好,影响生 态,因此限制了其使用。
[0003] 中国专利CN101525295公告了 "一种固体季锭盐的生产工艺"采用的是充满胺味 的尿素作为其溶剂,也因为其残留的气味影响了其推广。中国专利CN102718660A公布了无 有机溶剂的季锭盐生产方法,是可检索的季锭盐生产方法,不过此方法存在着生产周期长, 反应率低的问题,其应用价值也有限。本工艺在W水为溶剂的工艺基础上,经过设备的改 进,选用可W形成混合均相的特制反应蓋,从常压反应到加压反应,大大缩短了反应周期, 将实际反应率提高2倍W上。
[0004] 在设备方面,中国专利化200610049660. 4公开了一种有机粘±的生产方法,该方 法提到了含量为10-30%的季锭盐水溶液生产工艺,反应温度65-75度,气压0. 3MPa W下, 反应产物浓度10-30%,气液相反应,适合低粘度物料,在滴落回到液相前反应,接触反应时 间较短。该方法采用的是密闭的配有循环累和喷淋装置或机械揽拌装置的反应蓋来实现, 但是其设备的构造限制了无溶剂型季锭盐含量的提高,仅能做到上限30%的含量。

【发明内容】

[0005] 为了解决上述的技术问题,本发明的一个目的是提供一种烷基季胺盐的水性生产 方法,本发明的另外一个目的是提供采用上述的方法的生产设备。本发明是一种清洁的生 产工艺,同时能够是有机反应更快发生,提高了生产效率和产率。
[0006] 为了实现上述的第一个目的,本发明采用了 W下的技术方案: 一种烷基季胺盐的水性生产方法,该方法包括W下的步骤: 1) 将烷基化反应前的原料加入到反应蓋,先低速揽拌均匀; 2) 然后通入烷基化试剂,生成乳液后在0. 1~0. 8MPa的压力下,40~110°C的温度下 开动高速揽拌,反应3~10小时即可完成; 所述的反应蓋设置有揽拌浆,揽拌浆的主轴轴向设置有中孔,中孔位于反应蓋液面上 部设置有进气口,在揽拌浆的叶轮所处的位置设置有出气孔;所述的叶轮转动时使附近流 体产生离屯、力,通过出气孔在中孔内产生负压区,通过进气口重新将聚集到蓋内液面上部 的气体吸入液体并均匀的分散开,形成连续不断的两相混合体系。
[0007] 作为优选,所述的烷基化反应前的原料包括200~3500重量份工业用水,1~20 份催化剂,0~250份的乳化剂,100~900份的叔胺;所述的烷基化试剂为10~300份。
[0008] 作为优选,如用与产品相同的季锭盐作为乳化剂的,则不用另外加入该种乳化剂。
[0009] 作为优选,所述的乳化剂为阳离子、阴离子、非离子或两性表面活性剂中的一种或 多种混合。
[0010] 作为优选,所述的催化剂为磯鹤杂多酸、氨氧化钢和纯碱中的一种或多种混合。
[0011] 作为优选,所述的叔胺为碳链C8~C18的烷基叔胺或/和烷基醋叔胺。
[0012] 作为优选,所述的烷基化试剂为氯甲烧或碳酸二甲醋。
[0013] 作为优选,所述的揽拌浆分别在反应蓋底部和中部设置有叶轮,并在两个叶轮所 处的位置设置有出气孔。
[0014] 为了实现上述的第二个目的,本发明采用了 W下的技术方案: 一种烷基季胺盐的水性生产反应蓋,该反应蓋包括蓋体和揽拌器,蓋体外侧设置加热 夹套,蓋体上部设置有加料口和进气管,进气管连接至蓋体底部,所述的揽拌器包括揽拌 浆,揽拌浆的主轴轴向设置有中孔,中孔位于反应蓋液面上部设置有进气口,在揽拌浆的叶 轮所处的位置设置有出气孔;所述的叶轮转动时使附近流体产生离屯、力,通过出气孔在中 孔内产生负压区,通过进气口重新将聚集到蓋内液面上部的气体吸入液体并均匀的分散 开,形成连续不断的两相混合体系。
[0015] 本发明的反应蓋用于生产W叔胺为原料,水为溶剂,合适的催化剂,通入氯甲烧为 烷基化试剂,可制成季胺盐含量为20%-90%的水溶液。此水溶液也可进一步烘干,做成粉末 状的固体。此设备有低速和高速两档速度可W调节。当调到高速档时,叶轮对揽拌器内部 形成负压区,重新将聚集到蓋内上部的气体吸入液体并均匀的分散开,形成连续不断的两 相混合体系;可大幅度提高气含率和气液两相的接触面积。本发明的设备能将含量上限提 高到90%,本设备用来生产无溶剂型季锭盐,不仅提高了活性物含量,而且加快了反应速率。 制成的季锭盐可进一步进行烘干粉碎处理,做成粉体或白色固体,方便运输和使用。
[0016] 作为优选,所述的揽拌浆分别在反应蓋底部和中部设置有叶轮,并在两个叶轮所 处的位置设置有出气孔。
[0017] 本发明的合成原理是,水虽然不能很好地与主要原料叔胺及烷基化剂相溶,但一 但生成乳液,叔胺与烷基化剂在催化剂的作用下,能在乳粒内的微观环境中反应生成季锭 盐,并从乳粒中迁移继而溶解在乳粒外的水中,季锭盐的迁移和溶解于水中的过程,也是一 个不断打破乳粒内季锭盐生成反应平衡的过程,促进加快季锭盐的生成、迁移和溶解的进 程,产品生产效率高。在该个反应过程中,水有=次功能转换,从开始的作催化剂的溶剂转 换成乳液的连续相到最后转换成季锭盐的溶剂。
[0018] 叔胺与氯甲烧的季锭化反应遵循SN2 (双分子亲核取代)反应机理,叔胺N原子 上的孤对电子可作为亲核试剂进攻氯甲烧的甲基基团生成季锭盐,反应过程不仅与季锭化 试剂的活性有关,而且还受反应溶剂、反应条件、亲核试剂空间位阻等因素的影响。其反应 方程式见下式。
【主权项】
1. 一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于该方法包括以下的步骤: 1) 将烷基化反应前的原料加入到反应釜,先低速搅拌均匀; 2) 然后通入烷基化试剂,生成乳液后在0. 1~0.SMPa的压力下,40~IKTC的温度下 开动高速搅拌,反应3~10小时即可完成; 所述的反应釜设置有搅拌浆,搅拌浆的主轴轴向设置有中孔,中孔位于反应釜液面上 部设置有进气口,在搅拌浆的叶轮所处的位置设置有出气孔;所述的叶轮转动时使附近流 体产生离心力,通过出气孔在中孔内产生负压区,通过进气口重新将聚集到釜内液面上部 的气体吸入液体并均匀的分散开,形成连续不断的两相混合体系。
2. 根据权利要求1所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于:烷基化反应 前的原料包括200~3500重量份工业用水,0~20份催化剂,0~250份的乳化剂,100~ 900份的叔胺;所述的烷基化试剂为10~300份。
3. 根据权利要求2所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于:如用与产品 相同的季铵盐作为乳化剂的,则不用另外加入该种乳化剂。
4. 根据权利要求2所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于:乳化剂为阳 离子、阴离子、非离子或两性表面活性剂中的一种或多种混合。
5. 根据权利要求2所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于:催化剂为磷 鹤杂多酸、氢氧化钠和纯碱中的一种或多种混合。
6. 根据权利要求2所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于:叔胺为碳链 C8~C18的烷基叔胺和烷基酯叔胺中的一种或多种混合。
7. 根据权利要求1或2所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特征在于:烷基化 试剂为氯甲烷或碳酸二甲酯。
8. 根据权利要求1~7任意一项权利要求所述的一种烷基季胺盐的水性生产方法,其特 征在于:搅拌浆分别在反应釜底部和中部设置有叶轮,并在两个叶轮所处的位置设置有出 气孔。
9. 一种烷基季胺盐的水性生产反应釜,该反应釜包括釜体和搅拌器,釜体外侧设置加 热夹套,釜体上部设置有加料口和进气管,进气管连接至釜体底部,其特征在于:搅拌器包 括搅拌浆,搅拌浆的主轴轴向设置有中孔,中孔位于反应釜液面上部设置有进气口,在搅拌 浆的叶轮所处的位置设置有出气孔;所述的叶轮转动时使附近流体产生离心力,通过出气 孔在中孔内产生负压区,通过进气口重新将聚集到釜内液面上部的气体吸入液体并均匀的 分散开,形成连续不断的两相混合体系。
10. 根据权利要求9所述的一种烷基季胺盐的水性生产反应釜,其特征在于:搅拌浆分 别在反应釜底部和中部设置有叶轮,并在两个叶轮所处的位置设置有出气孔。
【专利摘要】本发明涉及一种烷基季胺盐的水性生产方法及其生产设备。一种烷基季胺盐的水性生产方法,步骤如下:1)将烷基化反应前的原料加入到反应釜,先低速搅拌均匀;2)然后通入烷基化试剂,生成乳液后开动高速搅拌反应;反应釜设置有搅拌浆,搅拌浆的主轴轴向设置有中孔,中孔位于反应釜液面上部设置有进气口,在搅拌浆的叶轮所处的位置设置有出气孔;叶轮转动时使附近流体产生离心力,通过出气孔在中孔内产生负压区,通过进气口重新将聚集到釜内液面上部的气体吸入液体并均匀的分散开,形成连续不断的两相混合体系。本发明工艺的好处在于能大幅降低有机溶剂对环境造成的影响,是一种清洁的生产工艺。
【IPC分类】C07C227-18, C07C229-12, C07C211-63, B01J19-18, C07C209-22, C07C209-12, C07C229-16
【公开号】CN104725236
【申请号】CN201510044003
【发明人】周泽雄, 王春伟
【申请人】浙江丰虹新材料股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月28日
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