[发明专利]一种综合利用叔丁基丙烯酰胺磺酸生产工艺废渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合利用叔丁基丙烯酰胺磺酸生产工艺废渣的方法，具体涉及一种从生 产叔丁基丙烯酰胺磺酸的废渣中回收叔丁基丙烯酰胺磺酸和N-叔丁基丙烯酰胺的方法。

背景技术

叔丁基丙烯酰胺磺酸(分子式C₇H₁₃NO₄S，以下简称AMPS)是一种多功能水溶性阴离 子单体，由于分子结构具有碳碳双键和对盐不敏感的磺酸基，因此易于聚合。而且其均聚和 共聚物有许多特殊的性质，具有广阔的应用前景，可广泛应用于油田化学、水处理剂、化纤、 塑料、印染、涂料、表面活性剂、抗静电剂、陶瓷、照相、洗涤助剂、离子交换树脂、气体 分离膜、电子工业等领域。

目前最典型的生产AMPS的工艺是以丙烯腈、发烟硫酸和异丁烯为原料，在较温和的条 件下进行反应制备AMPS。美国专利US3544597首先报道了这种制备酰胺基磺酸类化合物的 方法，并得到了纯度较高的单体，但反应条件较为苛刻。日本日东化学公司(DE2904444A1， DE2904465A1)改进了上述方法，并提出了获得更高纯度AMPS的技术方案。该专利所述的 方法是将过量的丙烯腈兼作反应溶剂，在惰性气体气氛中于低温下加入发烟硫酸，在搅拌下 通入异丁烯使其反应。产物AMPS从混合液中析出，得到泥浆状产物。然后加入醋酸升温， 蒸出过量丙烯腈，再加入一定量水，升温至90℃以上使其溶解，再放入冷水中使产物结晶析 出。并用醋酸洗净，再用60℃热风干燥即得到高纯单体。现有工艺经过改进，在得到泥浆状 产物后，进行过滤，进而进行真空干燥，然后将粗产品使用醋酸水溶液进行重结晶提纯，得 到高纯度产品。

在现有的AMPS生产工艺中，粗产品过滤的滤液经过回收后，会产生含有N-叔丁基丙烯 酰胺的副产物。另外在重结晶过程过滤后的母液中也含有大量以N-叔丁基丙烯先磺酸为主的 副产物。在现有技术中，主要采用两种方法进行处理，一是首先使用碱性物质进行中和，然 后送入生化池进行生化，以达到排放要求；第二种方法是采用焚烧的方法进行处理。这两种 方法不但不产生经济效益，而且会增加生产成本。N-叔丁基丙烯酰胺(分子式C₇H₁₃NO，英 文名N-tert-Butylacrylamide)是一种具有酰胺基团的疏水单体，可以用于疏水缔合水溶性聚合 物的合成。其具有独特的流变性能，在许多领域也有广泛应用。因此，需要从生产叔丁基丙 烯酰胺磺酸的废渣中回收叔丁基丙烯酰胺磺酸和N-叔丁基丙烯酰胺。

发明内容

现有技术在生产AMPS过程中会产生大量含有副产物N-叔丁基丙烯酰的废渣，本发明的 目的之一是提供一种从生产AMPS的废渣中回收AMPS和N-叔丁基丙烯酰胺的方法。

本发明的又一目的是提供上述方法所用的回收装置。

本发明所述的方法包括：将生产AMPS的废渣与溶剂混合后过滤，真空加热滤液，待溶 剂蒸发后继续加热剩余固体使其升华，回收升华产物得到N-叔丁基丙烯酰胺，在未升华的剩 余固体中得到AMPS。

根据本发明，所述生产AMPS的废渣主要来源于两部分：一是粗产品滤液，通常滤液中 固体质量百分含量在3％-15％；二是重结晶过滤后的母液，其中固体质量百分含量在5％-30％。 对所述粗产品滤液和母液进行蒸馏可以得到废渣。两种废渣可以混合后采用本发明的方案进 行回收，也可以分别进行回收。

对粗产品滤液和重结晶过滤后的母液进一步说明如下：在现有的AMPS生产工艺中，首 先以异丁烯、硫酸和过量的丙烯腈为原料合成AMPS粗产品。合成工序完成后得到浆状固液 混合物，所述混合物中含有AMPS粗产品、含有N-叔丁基丙烯酰胺的反应副产物和过量的丙 烯腈。将其过滤得到AMPS粗产品和粗产品滤液，然后使用乙酸和水作为重结晶溶剂对粗 AMPS产品进行重结晶操作。在粗产品滤液和重结晶过滤后的母液中均含有AMPS和以N- 叔丁基丙烯酰胺为主的反应副产物。

根据本发明，回收过程使用的装置包括一个可加热的分离容器，用于对生产叔丁基丙烯 酰胺磺酸的废渣进行加热；可调节温度的收集容器，用于收集升华得到的N-叔丁基丙烯酰胺； 以及真空系统，用于为回收和产物干燥过程提供低压。优选连接分离容器和收集容器的管道 带有加热器，防止升华产物在管道上析出。