羟基亚乙基二膦酸的制备方法及工业应用的企业商业计划书

第一节 羟基亚乙基二膦酸的简介

羟基亚乙基二膦酸具有阻垢缓蚀效果好，并具有耐高温，抗氧化性好，低毒等特点，主要用于工业循环冷却水的阻垢和缓蚀，由于本品能同铁、铜、铝、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，所以可以用于清洗锅炉和管道中铁锈，无机盐垢。（立项申请）

第二节 羟基亚乙基二膦酸的制备方法

由三氯化磷与冰醋酸混合后，加热、蒸馏，得乙酰氯（见00510），再与亚磷酸反应制得。市售品为以水稀释为含量50%的粘稠液体。每吨产品消耗三氯化磷（95%）931kg，冰醋酸591kg。

工业制备法

工业上通常采用冰醋酸与三氯化磷酰期货，再由酰基化产物与三氯化磷水解产物缩合法。将计量的水，冰醋酸加入反应釜中，搅拌均匀。在冷却下滴加三氯化磷，控制反应温度在40～80℃。反应副产物氯化氢气体经冷凝后送入吸收塔，回收盐酸。溢出的乙酰氯和醋酸经冷凝仍回反应器。滴完三氯化磷后，升温至100～130℃，回流4～5h。反应结束后，通水蒸气水解，蒸出残留的醋酸及低沸点物。得产品。

通过二乙烯三胺与甲醛的亲核加成，加成产物与三氯化磷水解产物酯化，中和得产品。详见EDTMP。

改良工艺

羟基亚乙基二膦酸(1-Hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid)简称HEDPA,结构式为:OHO POHCCH3OHPOOHOHHEDPA具有极稳定的C-P键,键能为246 kJ·mol-1,其抗氧化性较氨基三亚甲基磷酸(ATMP)、乙二胺四亚甲基磷酸钠(EDTMP)好,在250℃才分解。

以冰醋酸和三氯化磷为原料制备了羟基亚乙基二膦酸,讨论了影响羟基亚乙基二膦酸产率及产品中磷酸、亚磷酸残留率的主要因素,优化了合成工艺。

第三节 羟基亚乙基二膦酸的工业应用

电镀涂饰

通过赫尔槽试验和方槽试验， 研究 了不同主盐对 HEDP (羟基亚乙基二膦酸)体系电镀铜沉积速率、电流效率、镀层外观、厚度、结合力等的影响。镀液组成为：HEDP 160 g/L，Cu2+10 g/L，K2CO360 g/L，pH 9.0。结果表明，由于阴离子不同，铜盐种类会影响电镀过程和镀层性能。HEDP 体系镀铜液的最佳主盐为CuSO4·5H2O。以CuSO4·5H2O为主盐时，电流效率为92.5%，镀速为0.18μm/min，所得铜镀层表面平整、致密，与钢铁基体的结合力良好。

材料保护

为了提高钢铁基体上羟基亚乙基二膦酸(HEDP)镀铜层的结合强度,采用电化学工作站进行阴极极化曲线和恒电流电位-时间曲线的测定,应用弯曲折断法进行临界起始电流密度(即保证镀层结合强度的最小初始电流)的测定和镀层结合强度的定量测定,探讨了辅助配位剂及相关工艺参数对镀层结合强度的影响。结果表明:辅助配位剂的加入提高了铜析出时的阴极极化,降低了临界起始电流密度,当用1A/dm2的电流密度进行起始电镀时,可使铁的表面在铜沉积前得到更充分的活化,使铜镀层与铁基体的结合强度提高到6416.38N/cm2,已接近铜上电镀铜的水平。介绍了电镀层结合强度的定量测定方法,探讨了提高镀层结合强度的电位活化机理。

从常用水处理药剂中选择3种有机膦药剂PBTCA(2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸)、HEDP(羟基亚乙基二膦酸)、ATMP(氨基三亚甲基膦酸)与ClO2、ZnSO4复配,通过正交试验确定了最佳配方,并利用从头计算法对该配方进行了量子化学计算, 分析 了缓蚀性能和分子结构的关系.结果表明:P原子净电荷QP、电荷密度、分子的最低空轨道能E LUMO与缓蚀率有较好的相关性.同时,计算了Fe和ClO2的最高占有轨道能E HOMO和最低空轨道能E LUMO以及二者的差值△E,说明缓蚀剂供出电子与Fe作用的趋势要大于接受电子与Fe作用的趋势,而且PBTCA、HEDP和ATMP耐二氧化氯氧化的能力与缓蚀剂最低空轨道能与二氧化氯最高占有轨道能的差值(LUMOinhib-HOMOClO2值)有较好的相关性。

废水处理

采用静态阻垢法测定不同浓度的HEDP药剂对碳酸钙垢的阻垢效果.测定阻垢试验的溶液中实际残留的HEDP药剂浓度,考察了不同Ca2+浓度与HEDP的沉积效应, 研究 结果表明,在低Ca2+浓度时.HEDP药剂对碳酸钙有良好的阻垢效果;在高Ca2+浓度的溶液中,HEDP药剂与溶液中大量的Ca2+结合,形成不溶性有机膦酸盐-钙复合体而沉积,而影响HEDP药效的发挥.

日用化学

对适用于孤东六区稠油冷采条件的无碱超低界面张力两亲聚合物强化泡沫驱油体系,通过电导率、界面张力及黏度等手段 研究 了羟基亚乙基二膦酸四钠(HEDP-Na4)对石油磺酸盐/两亲聚合物体系界面张力及黏度的影响。HEDP-Na4一方面能够通过盐效应调节石油磺酸盐的亲水亲油平衡,促进石油磺酸盐在油/水界面上的吸附,另一方面能够鳌合溶液中的Ca2+和Mg2+,减小高价金属离子对石油磺酸盐和Ⅰ型两亲聚合物的影响,从而使得体系界面张力大幅降低和黏度小幅升高;并且HEDP-Na4对石油磺酸盐与Ⅰ型两亲聚合物之间的相互作用影响不大。

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