异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于水处理领域，尤其涉及异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐，以及他们的制备方法和在油田注水或锅炉用水中的应用。本发明专利技术所提供的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐，化学稳定性非常优越，能够适应于长期的高硬度、高碱度、高温、高H2S、高硫酸盐细菌、高铁细菌和强氧化性的环境，对水质的适应范围宽；本发明专利技术提供的制备方法简单易操作，制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸及其钠盐在油田注水或锅炉用水中应用阻垢缓蚀效果优异，阻垢率达到85%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理领域，尤其涉及异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐及制备方法和应用。
技术介绍
有机膦酸（盐）阻垢剂是20世纪60年代开始应用的一类磷系水处理药剂，由于其独特的阻垢性能使水处理剂的发展取得突破性进展。经历了几十年的发展，有机膦作为阻垢缓蚀在水处理行业仍然占据主导地位。有机膦类阻垢缓蚀剂主要有甲叉膦酸类和羧酸膦酸（酰）两大类，前者对碳酸钙、硫酸钙和硅酸钙有很强的阻垢能力，并能很好的稳定铁、锌、锰的氧化物，分散能力强，特别适用于高浓缩倍数运行，其合成的主要原料是脂肪多胺和亚磷酸（三氯化磷），而后者在冷却水系统中具有良好的碳酸钙和磷酸钙阻垢能力，又有好的颗粒分散性及一定的缓蚀作用，与氯几乎不起作用，是一种多功能的药剂，其分子量在2000以上，合成的主要原料是含有羧基的聚合物，故认为其是有机膦酸与聚合物的结合体，显然前后二者的合成原料十分昂贵，且合成工艺复杂。申请号为97108420.3的中国专利技术专利公开了一种脲基四甲叉膦酸及其钠盐的制备方法与用途，该方法是以尿素、亚磷酸（三氯化磷）、甲醛为原料合成脲基四甲叉膦酸，由于尿素中的胺是酰胺，而不是真正的氨基，由于羰基的吸电子效应，使得氨基上的电子云密度降低不利于氨基与甲醛上的羰基的亲核取代。因此该反应是不容易进行的。申请号为201510255372.3的中国专利技术专利公开了1,3-环己二甲胺四甲叉膦酸的合成工艺，1,3-环己二甲胺四甲叉膦酸兼有阻垢、缓蚀和杀菌性能，能够耐受一定的高温环境，但是在具有硫酸盐细菌、高铁细菌的环境中容易被这些细菌分解而失去效果，另外由于环己二甲胺有3种同分异构体，3种结构合成的甲叉膦酸阻垢缓蚀剂效果也差别较大，影响了其整体效果。现有的有机膦酸及膦酸聚合物虽然具有优异的阻垢缓蚀和分散性能，能够适应于一定的硬度和高温环境，但是应用于采油、锅炉等酸性较高、富含氧化性细菌、厌氧菌、持续高温等苛刻条件时，容易分解为正磷等低分子量无机物，从而失去阻垢缓蚀等水处理性能。因此开发一种化学稳定性优越，能够长期适应高硬度、高碱度、高温环境，及高H2S、高硫酸盐细菌、高铁细菌和强氧化性的环境，而且阻垢率高的有机膦酸（盐）阻垢剂具有显著的现实意义。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的缺点，本专利技术提供了一种新的脂肪环胺衍生物，即异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐，该化合物化学稳定性非常优越，阻垢效果优异，对水质的适应范围宽。本专利技术还提供上述异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐的制备方法，该制备方法简单易操作；本专利技术还提供了上述异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐的应用。一种脂肪环胺衍生物，分子结构式为：式中R为H时，称为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸，分子式为：C9H16N2（CH2PO3H2）4，分子量为：532，是淡黄色透明溶液；式中R为Na时，称为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐,分子式为：C9H16N2（CH2PO3Na2）4，分子量为708，是淡黄色透明溶液。一种上述异佛尔酮二胺四甲叉膦酸的制备方法，以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中，加盐酸调节pH值至2~5，升温至80~100℃滴加甲醛，滴加完毕提高温度继续反应至终点，蒸发浓缩除去HCL和甲醛得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸溶液；优选地，所述的异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛的摩尔比为1：4~5：5~8；所述滴加甲醛的时间为0.5~3小时；所述的甲醛滴加完毕提高温度至105~120℃，继续反应1~5小时。一种上述异佛尔酮二胺四甲叉膦酸的更优选的制备方法为，以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，三种原料的摩尔比为1：4~5：5~6，将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中，加入盐酸调节pH值至3~4，升温至90~95℃滴加甲醛，滴加时间为1~2h，滴加完毕，升温至110~115℃继续反应2~3小时，减压蒸馏除去HCL和甲醛得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸溶液。一种上述异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐的制备方法，以异佛尔酮二胺四甲叉膦酸溶液和氢氧化钠为原料，在异佛尔酮二胺四甲叉膦酸溶液中加入氢氧化钠，调节溶液pH值至6.0-8.0，过滤，收集沉淀即为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐。一种上述异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐在油田注水或锅炉用水中的应用；其中所述的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐可以单独使用或者与其他水处理药剂复配使用，其用量范围为5-80ppm。有益效果本专利技术所提供的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸或其钠盐，化学稳定性非常优越，能够适应于长期的高硬度、高碱度、高温、高H2S、高硫酸盐细菌、高铁细菌和强氧化性的环境，对水质的适应范围宽；本专利技术提供的制备方法简单易操作，制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸及其钠盐在油田注水或锅炉用水中应用阻垢缓蚀效果优异，阻垢率达到85%以上。具体实施方式结合实施例对本专利技术作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。实施例1以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，按照摩尔比为1：4：5的比例将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中；加热并不断搅拌，控制温度≤50℃，用盐酸调节系统pH值至3，升温至95℃，滴加甲醛，1小时滴加完毕；提高温度至110℃，继续反应3小时；减压蒸馏除去HCL和甲醛，得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸淡黄色透明水溶液。以上述方法制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸和氢氧化钠为原料，用氢氧化钠调节异佛尔酮二胺四甲叉膦酸pH值至7.0，过滤，收集沉淀，得异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐。实施例2以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，按照摩尔比为1：5：8的比例将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中；加热并不断搅拌，控制温度≤50℃，用盐酸调节系统pH值至5；升温至100℃，滴加甲醛，3小时滴加完毕；提高温度至105℃，继续反应5小时；减压蒸馏除去HCL和甲醛，得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸淡黄色透明水溶液。以上述方法制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸和氢氧化钠为原料，用氢氧化钠调节异佛尔酮二胺四甲叉膦酸pH值至8.0，过滤，得异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐。实施例3以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，按照摩尔比为1：4：7的比例将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中；加热并不断搅拌，控制温度≤50℃，用盐酸调节系统pH值至2；升温至80℃，滴加甲醛，0.5小时滴加完毕；提高温度至115℃，继续反应5小时；减压蒸馏除去HCl和甲醛，得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸淡黄色透明水溶液。以上述方法制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸和氢氧化钠为原料，用氢氧化钠调节异佛尔酮二胺四甲叉膦酸pH值至6.0，过滤，即得异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐。实施例4以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，按照摩尔比为1：4.5：8的比例将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中；加热并不断搅拌，控制温度≤50℃，用盐酸调节系统pH值至2.0；升温至80℃，滴加甲醛，3小时滴加完毕；提高温度至120℃，继续反应1小时；减压蒸馏除去HCL和甲醛，得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸淡黄色透明水溶液。以上述方法制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸和氢氧化钠为原料，用氢氧化钠调节异佛尔酮二胺四甲叉膦酸pH值至7.0，过滤，即得异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐。应用举例取上述实施例所制备的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸加入锅炉补充水中，加药量均为30ppm，通过GB/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脂肪环胺衍生物，其特征在于，分子结构式为：式中R为H时，称为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸，分子式为C9H16N2（CH2PO3H2）4，分子量为：532，是淡黄色透明溶液；式中R为Na时，称为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐,分子式为:C9H16N2（CH2PO3Na2）4，分子量为708，是淡黄色透明溶液。

【技术特征摘要】
1.一种脂肪环胺衍生物，其特征在于，分子结构式为：式中R为H时，称为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸，分子式为C9H16N2（CH2PO3H2）4，分子量为：532，是淡黄色透明溶液；式中R为Na时，称为异佛尔酮二胺四甲叉膦酸钠盐,分子式为:C9H16N2（CH2PO3Na2）4，分子量为708，是淡黄色透明溶液。2.一种权利要求1所述的异佛尔酮二胺四甲叉膦酸的制备方法，其特征在于，以异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛为原料，将异佛尔酮二胺和亚磷酸加入到反应釜中，加入盐酸调节pH值至2~5，升温至80~100℃滴加甲醛，滴加完毕提高温度继续反应至终点，蒸发浓缩除去HCL和甲醛得到异佛尔酮二胺四甲叉膦酸溶液。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的异佛尔酮二胺、亚磷酸和甲醛的摩尔比为1：4~5：5~8。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述滴加甲醛的时间为0.5~3小时。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的甲醛滴加完毕提高温度至105~12...

【专利技术属性】
技术研发人员：任泽旭，程终发，宋盟盟，张秀华，
申请(专利权)人：山东泰和水处理科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37