本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，具體涉及一種新型異丙醇胺的制備方法。
背景技術(shù)：
醇胺類物質(zhì)是一類重要的有機(jī)化合物，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)及電荷分布，通常被用做表面活性劑，廣泛應(yīng)用于化工原料，顏料、醫(yī)藥、建筑材料等各領(lǐng)域。我國(guó)在20世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。二乙醇單異丙醇胺為眾多醇胺類物質(zhì)中的一種，于20世紀(jì)四五十年代被設(shè)計(jì)研發(fā)。隨著樹枝狀聚合物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域從簡(jiǎn)單的藥物運(yùn)送載體，到復(fù)雜的醫(yī)療成像等多個(gè)方面得到應(yīng)用，其合成所用的重要原料二乙醇單異丙醇胺受到重視。二乙醇單異丙醇胺作為表面活性劑，具有優(yōu)良的助磨及提高水泥早期強(qiáng)度性能，近幾年在水泥行業(yè)中凸顯，而備受關(guān)注。
目前在水泥助磨劑領(lǐng)域，其配方大都是醇類、醇胺類、醋酸鹽類等化工原料單一或復(fù)合的產(chǎn)品，水泥助磨劑的應(yīng)用重點(diǎn)已不僅僅關(guān)注其助磨作用，更關(guān)注其對(duì)水泥的增強(qiáng)作用，因此高助磨性及高強(qiáng)度增強(qiáng)性能的水泥助磨劑的開發(fā)與應(yīng)用越來(lái)越受到重視，與其他同類水泥添加劑產(chǎn)品相比，二乙醇單異丙醇胺(DEIPA)在提高粉磨效率，節(jié)能降耗及改善水泥強(qiáng)度方面對(duì)比對(duì)比其他醇胺類產(chǎn)品有較大優(yōu)勢(shì)。
目前二乙醇單異丙醇胺有多種制備方法，如US2649483A采用二乙醇胺與環(huán)氧丙烷反應(yīng)制備二乙醇單異丙醇胺，該方法采用在1mm汞柱的絕對(duì)壓力下進(jìn)行減壓蒸餾的方式分離反應(yīng)產(chǎn)物，真空度高對(duì)設(shè)備要求較高。專利CN103224453A采用水做為溶劑，以環(huán)氧丙烷及二乙醇胺為原料制備二乙醇單異丙醇胺，該方法的缺陷在于，烷胺比較高，過(guò)量的環(huán)氧丙烷難以回收，同時(shí)過(guò)量的環(huán)氧丙烷會(huì)加速副產(chǎn)物的生成，另外溶劑水的存在使得環(huán)氧丙烷部分水解，降低了環(huán)氧丙烷的利用率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種新型異丙醇胺的制備方法。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種新型異丙醇胺的制備方法，包括以下步驟：(1)催化劑的制備：將80-90份ZSM-5分子篩、5-10份粘結(jié)劑和0.5-2份選自Fe、Ca、La、Ni、Mg、Ba或P中的至少兩種元素的氧化物充分混合后，烘干的到所需的分子篩催化劑；(2)二乙醇胺的制備：將步驟(1)中制得的分子篩催化劑裝入固定床，向所述固定床內(nèi)注入無(wú)水液氨和環(huán)氧乙烷進(jìn)行反應(yīng)，環(huán)氧乙烷和液氨的摩爾比為2-2.5:1；(3)二乙醇單異丙醇胺的合成；往反應(yīng)釜內(nèi)通入惰性氣體置換反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，然后將步驟(2)中得到的反應(yīng)產(chǎn)物注入反應(yīng)釜，再加入適量阻聚劑、水和一定比例的環(huán)氧丙烷，通入惰性氣體維持反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為0.1～0.5Mpa，對(duì)物料進(jìn)行攪拌得到混合液，然后向混合液中滴加環(huán)氧丙烷，控制反應(yīng)溫度在40-60℃，攪拌反應(yīng)2-4h，得二乙醇單異丙醇胺產(chǎn)品。
作為優(yōu)選，所述步驟(2)中固定床的反應(yīng)條件為：溫度為80～120℃，壓力為3～5MPa，體積空速為1～4h-1。
作為優(yōu)選，所述步驟(3)中加入環(huán)氧丙烷的總摩爾量為步驟(2)中液氨的摩爾量的1-1.2倍。
作為優(yōu)選，所述阻聚劑的用量為混合液與環(huán)氧丙烷質(zhì)量之和的0.01％-0.2％。
作為優(yōu)選，所述阻聚劑為對(duì)苯二酚、對(duì)羥基苯甲醚、氯化亞銅或噻吩嗪。
作為優(yōu)選，所述步驟(3)中的加料方式是先在反應(yīng)容器里面入一定比例的環(huán)氧丙烷，其加入量為環(huán)氧丙烷總質(zhì)量的20％～30％。
在步驟(2)中，液氨與環(huán)氧乙烷會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：
NH3+CH2CH2O→NH2CH2CH2OH
NH2CH2CH2OH+CH2CH2O→NH(CH2CH2OH)2
NH(CH2CH2OH)2+CH2CH2O→N(CH2CH2OH)3
固定床中填充的分子篩催化劑的孔徑為0.5～0.7nm，它不妨礙起始反應(yīng)物擴(kuò)散進(jìn)入孔中，不會(huì)降低反應(yīng)活性，同時(shí)這個(gè)孔徑范圍能阻止三乙醇胺在孔內(nèi)生成。通過(guò)控制環(huán)氧乙烷和液氨的摩爾比為2-2.5:1，來(lái)提高二乙醇胺的產(chǎn)率，減少一乙醇胺的生成。
在步驟(3)中，在反應(yīng)釜中發(fā)生以下反應(yīng)：
由于步驟(2)中的產(chǎn)物以二乙醇胺為主，因此在步驟(3)中的反應(yīng)釜內(nèi)主要是二乙醇胺和環(huán)氧丙烷生成二乙醇單異丙醇胺，另外，步驟(2)的產(chǎn)物中含有少量的一乙醇胺，一乙醇胺和環(huán)氧丙烷反應(yīng)生成單乙醇二異丙醇胺。最終產(chǎn)品中的成分以二乙醇單異丙醇胺為主，副產(chǎn)物均為醇胺類物質(zhì)，可直接用于生產(chǎn)水泥助磨劑。當(dāng)需要高純度的二乙醇單異丙醇胺時(shí)，還可以通過(guò)精餾進(jìn)一步分離提純。
本發(fā)明取得的有益效果為：
本發(fā)明采用液氨、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷為原料，分兩步合成二乙醇單異丙醇胺，在用液氨和環(huán)氧乙烷合成二乙醇胺時(shí)，通過(guò)分子篩催化劑，有效抑制了三乙醇胺的生成，通過(guò)提高環(huán)氧乙烷和液氨的摩爾比，減少了一乙醇胺的生產(chǎn)，從而提高了二乙醇胺的產(chǎn)率，進(jìn)而提高了二乙醇單異丙醇胺的產(chǎn)率。由于最終產(chǎn)品中的副產(chǎn)物均為醇胺類物質(zhì)，在生產(chǎn)水泥助磨劑時(shí)可直接使用，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
一種新型異丙醇胺的制備方法，包括以下步驟：
(1)催化劑的制備：將80-90份ZSM-5分子篩、5-10份粘結(jié)劑和0.5-2份選自Fe、Ca、La、Ni、Mg、Ba或P中的至少兩種元素的氧化物充分混合后，烘干的到所需的分子篩催化劑。
(2)二乙醇胺的制備：將步驟(1)中制得的分子篩催化劑裝入固定床，向所述固定床內(nèi)注入無(wú)水液氨和環(huán)氧乙烷進(jìn)行反應(yīng)，環(huán)氧乙烷和液氨的摩爾比為2-2.5:1；固定床的反應(yīng)條件為：溫度為80～120℃，壓力為3～5MPa，體積空速為1～4h-1。
經(jīng)檢測(cè)，步驟(2)的產(chǎn)物中一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的質(zhì)量比例為15:83:2。
(3)二乙醇單異丙醇胺的合成；往反應(yīng)釜內(nèi)通入惰性氣體置換反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，然后將步驟(2)中得到的反應(yīng)產(chǎn)物注入反應(yīng)釜，再加入適量阻聚劑和水，并先在反應(yīng)容器里面入一定比例的環(huán)氧丙烷，其加入量為環(huán)氧丙烷總質(zhì)量的20％～30％。通入惰性氣體維持反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為0.1～0.5Mpa，對(duì)物料進(jìn)行攪拌得到混合液，然后向混合液中滴加環(huán)氧丙烷，加入環(huán)氧丙烷的總摩爾量為步驟(2)中液氨的摩爾量的1-1.2倍。阻聚劑的用量為混合液與環(huán)氧丙烷質(zhì)量之和的0.01％-0.2％?？刂品磻?yīng)溫度在40-60℃，攪拌反應(yīng)2-4h，得二乙醇單異丙醇胺產(chǎn)品。其中，阻聚劑為對(duì)苯二酚、對(duì)羥基苯甲醚、氯化亞銅或噻吩嗪。
經(jīng)檢測(cè)，最終產(chǎn)品中二乙醇單異丙醇胺的含量為80.5％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。