[发明专利]一种改性醇胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学建材领域，具体涉及一种改性醇胺及其制备方法，该改性醇胺可用作水泥助磨剂。

背景技术

助磨剂是用于水泥熟料粉磨过程中的添加剂，能够显著提高粉磨效率或降低能耗。水泥助磨剂主要以醇胺类物质为主，通常有三乙醇胺（TEA）、三异丙醇胺（TIPA）、甲基二乙醇胺（MEA）、四羟乙基乙二胺（THEED）、二乙醇单异丙醇胺（DEIPA）、二异丙醇单乙醇胺（EDIPA）等等，尤其以DEIPA、EDIPA的助磨和增强性能优异。

专利US2649483A公布了以二乙醇胺为原料与环氧丙烷反应合成DEIPA的制备方法，该方法采用常压工艺，系统与大气相通，通过冷凝器冷却回流蒸发的环氧丙烷，而35℃时环氧丙烷的饱和蒸汽压为103KPa，即反应温度超过35℃系统压力大于大气压，环氧丙烷容易从系统泄漏出来，存在爆炸危险，不适合工业生产，且二乙醇胺熔点为28℃，冬季易结晶，不方便存储和使用。

专利CN102924301A公布了以水为溶剂，仍采用二乙醇胺为原料与环氧丙烷常压反应，反应完成采用减压蒸馏得到DEIPA，但工业生产存在安全隐患，且能耗较高。

专利CN200810124206.X公布了以氨和环氧化物为原料直接合成DEIPA、EDIPA、TIPA和丙二醇等混合物，作为水泥助磨剂，不需要精馏分离降低了能耗。但存在以下缺陷：1）使用了高危险性的环氧乙烷和液氨，不适合小型企业生产；2）流程长，反应时间长，效率低；3）反应压力高，设备要求高、投资大。

为克服上述现有技术中存在工业化生产难度大、原料不便储存和使用、能耗高、投资大等不足，本发明的发明人提供一种改性醇胺的制备方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种全新的改性醇胺制备方法，该方法具有工业化生产安全、难度小，原料便于储存和使用的优点。包括以下步骤：

A、将混合醇胺、催化剂加入反应器，在惰性气氛下加热升温至35～60℃；

B、在1～4小时内连续加入环氧丙烷，控制反应温度和压力，环氧丙烷滴加完继续反应至压力不再降低；

C、加入水调整含水量14～16%，得到改性醇胺。

其中，所述混合醇胺主要来源于生产三乙醇胺过程中的副产物，主要成分为一乙醇胺、二乙醇胺和水，其含量分别为：一乙醇胺15～50%、二乙醇胺30～75%、水10～20%。无需精馏分离一乙醇胺和二乙醇胺，可降低生产能耗。同时含有部分水的混合醇胺在0℃时仍为流动性良好的液体，方便储存和使用。

本发明制备方法所采用的反应器可为带搅拌器（机械密封）的低压反应釜、外循环喷雾反应器、Press乙氧基反应器、Buss乙氧基反应器等，优选带搅拌器（机械密封）的低压反应釜，工业化简单，投资省。

惰性气氛采用的惰性气体可以是氮气、氩气、氦气等，其目的是排除反应器内的氧气，让环氧丙烷在反应器内的浓度在爆炸极限范围外，从使用成本上优选氮气。

所述环氧丙烷与一乙醇胺和二乙醇胺的摩尔比为：

n_环氧丙烷:（2×n_一乙醇胺+n_二乙醇胺）=0.95～1.00；

摩尔比大于1.00时产物中会残留部分环氧丙烷存在安全隐患；摩尔比小于0.95时残留一乙醇胺或二乙醇胺过多，产品经济性变差。故其摩尔比优选0.95～1.00，特别优选0.99。

所述反应温度太低反应速度太慢，温度太高易产生醇醚副产物，温度优选40～80℃。

所述反应压力太低反应速度太慢，压力太高易产生醇醚副产物，压力优选0.1～0.5MPa。

所述加入环氧丙烷的速度以反应器的温度和压力为参照，即温度或压力在控制范围上限时，避免产生副产物应减小加入速度，温度或压力在控制范围下限时，为了缩短反应时间应增大加入速度。

加入催化剂有利于加快反应速度，提高反应的选择性。所述催化剂采用强酸性固体催化剂，避免了常规液体酸易导致醇醚副产物的弊端。

具体地，强酸性固体催化剂可以是强酸性阳离子交换树脂、负载型杂多酸、固体超强酸等类型。强酸性阳离子交换树脂可以是熟知的732氢型阳离子交换树脂。负载型杂多酸可采用以蒙脱土、SiO₂、活性炭等为载体，负载磷钼酸、磷钨酸、硅钨酸等杂多酸。固体超强酸可以是以硫酸盐负载到ZrO₂、Fe₂O₃、TiO₂等金属氧化物表面高温焙烧得到。