способ получения твердой динатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты

Формула изобретения

1. Способ получения твердой динатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ), отличающийся тем, что раствор НТФ- кислоты подвергают нейтрализации гидроокисью натрия до pH раствора 2,5 - 3,4.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация НТФ- кислоты в реакционной массе составляет 30 - 50 мас.%.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при проведении процесса с предварительным получением НТФ-кислоты, например, взаимодействием аммиачной воды, формалина и соединений трехвалентного фосфора перед нейтрализацией НТФ- кислоту выделяют из реакционной среды кристаллизацией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения натриевых солей нитрилотриметилфосфоновой (НТФ) кислоты, применяемых в качестве компонентов синтетических моющих средств, ингибиторов солеотложения и в других областях промышленности.

Известны способы получения натриевых солей НТФ-кислоты (пяти- и шестинатриевых) в виде водных растворов путем нейтрализации едким натром реакционных масс, образующихся при получении НТФ- кислоты взаимодействием соединений фосфора (фосфористой кислоты, треххлористого фосфора или монометилфосфита) с аммиаком и формальдегидом в водной среде (Авт.св. СССР N 992519, МКИ C 07 F 9/38, опубл. 1983 ).

Однако использование натриевых солей НТФ- кислоты в виде водных растворов зачастую является нетехнологичным, например, в тех процессах, где нежелательно введение воды, а также приводит к значительным затратам при транспортировке на дальние расстояния. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения тринатриевой соли НТФ- кислоты в твердом виде, согласно которому продукт взаимодействия аммиачной воды с формалином и треххлористым фосфором обрабатывают едким натром при 70-80^oC до рН среды 3,5-4,5, а целевой продукт выделяют фильтрованием (Патент РФ N 2056428, МКИ C 07 F 9/38, опубл. 1986 ).

Получаемая по указанному способу тринатриевая соль НТФ-кислоты по показателям качества соответствует техническому продукту (ТУ 6-09-20-243-94) и не может быть использована, например, в пищевой промышленности.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение динатриевой соли НТФ- кислоты в твердом виде.

Указанная задача решается тем, что водный раствор НТФ-кислоты нейтрализуют гидроокисью натрия до pH 2,5-3,4, причем для получения целевого продукта с высоким выходом и требуемой частоты концентрация НТФ-кислоты в реакционной массе (раствор кислоты плюс щелочь или ее раствор) должна составлять 30-50мас.%.

При проведении же процесса с предварительным получением НТФ-кислоты, например взаимодействием аммиачной воды, формалина и соединений трехвалентного фосфора, НТФ-кислоту выделяют из реакционной среды кристаллизацией, растворяют в воде и подвергают нейтрализации.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для нейтрализации берут 100 г водного раствора с массовой долей основного вещества 45% и при непрерывном перемешивании небольшими порциями дозируют 12,3 г твердого едкого натра (массовая доля НТФ-кислоты в реакционной массе составляет 40%). Реакция идет с выделением тепла и реакционная смесь нагревается до 50-80^oC. Дозировку едкого натра прекращают, когда после полного растворения последней порции щелочи pH реакционной массы достигнет 3,0. Реакционную массу выдерживают 2 часа при непрерывном перемешивании, охлаждают до 15-20^oC, образовавшуюся суспензию фильтруют. Кристаллический осадок сушат под вакуумом при 40^oC. Получают 42,3 г продукта с показателями качества: массовая доля основного вещества в пересчете на Na₂НТФ. H₂O- 97,4%; массовая доля хлор-иона- 0,16%; кислотное число 448 мг. КОН/г. Полученный продукт по составу соответствует динатриевой соли НТФ-кислоты одноводной (см.табл.1 в конце описания).

По аналитическим данным массовая доля в нем динатриевой соли НТФ-кислоты одноводной составляет 97,4%. Выход 76,1% от теоретического.

Примеры 2-6. Процесс ведут аналогично примеру 1 с изменением условий нейтрализации и массовой доли НТФ-кислоты в реакционной массе. Результаты представлены в табл.2 (см. в конце описания).

Пример 7. В четырехгорлую колбу емкостью 1 дм³, снабженную механической мешалкой, холодильником, соединенным с системой поглощения хлористого водорода, и двумя капельными воронками, помещают 108 г. 36%-ной соляной кислоты, затем при энергичном перемешивании и температуре 40^oC прибавляют одновременно по каплям 192 г треххлористого фосфора (1,4 M PCI₃) и смесь 144 г 37%-ного раствора формалина(1,8 M CH₂O) и 40 г аммиачной воды (0,6 M NH₃), поддерживая температуру скоростью прибавления реагентов и внешним охлаждением. По окончании прибавления реакционную массу нагревают до 100^oC и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч для более полного удаления выделяющегося хлористого водорода. Затем реакционную массу охлаждают до 25-30^oC при перемешивании. Образующийся кристаллический продукт (87,6 г 90,2%-ной НТФ- кислоты) отфильтровывают, растворяют в 70,5 г воды и при энергичном перемешивании прибавляют по каплям 44%-ный раствор едкого натра (расчетная массовая доля НТФ-кислоты в реакционной массе 38%). Дозировку едкого натра прекращают, когда pH достигает 3,0. После этого реакционную массу выдерживают в течение 2 ч при непрерывном перемешивании. Затем реакционную массу охлаждают до 15-20^oC, образовавшуюся суспензию фильтруют. Кристаллический осадок сушат под вакуумом при 40^oC. Полученный в количестве 74,5 г продукт соответствует по составу динатриевой соли НТФ-кислоты одноводной. Выход 43,1% от теоретического в пересчете на PCI₃.

Из приведенных примеров видно, что увеличение концентрации НТФ-кислоты в реакционной массе более 50% приводит к ухудшению показателей качества целевого продукта (массовая доля основного вещества, массовая доля хлор-иона). Кроме того, в этом случае наблюдается загущение суспензии, образующейся в результате кристаллизации реакционной массы. Снижение же концентрации НТФ-кислоты в реакционной массе ниже 30% приводит к уменьшению выхода целевого продукта. Следует отметить, что выбором массовой концентрации НТФ-кислоты в реакционной массе можно регулировать чистоту получаемого продукта.

Проведение процесса нейтрализации раствора НТФ-кислоты при pH ниже 2,5 или выше 3,4 приводит к снижению значения показателей "выход" целевого продукта и "массовая доля основного вещества" в готовом продукте.

Для нейтрализации НТФ-кислоты можно использовать как твердую щелочь, так и ее раствор.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить динатриевую соль НТФ-кислоты в кристаллическом виде с содержанием основного вещества 97-99% и выходом около 75% от теоретического.