一种二乙醇单异丙醇胺的低温高压制备方法
阅读说明：本技术 一种二乙醇单异丙醇胺的低温高压制备方法 (Low-temperature high-pressure preparation method of diethanolisopropanolamine ) 是由 王笑平 董海波 邓运辉 赵光赫 周雪平 陈长兴 王贺 裴俊鹏 周大鹏 张彩凤 于 2019-01-30 设计创作，主要内容包括：一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法,步骤如下：用氮气置换排尽釜内空气后向反应釜内加入40℃的二乙醇胺,然后向反应釜内充氮增压至0.5MPa-0.6MPa；分三阶段向反应釜加入环氧丙烷,开启搅拌将反应釜内物料混合均匀,控制反应温度为40℃-55℃,压力为0.5MPa-0.8MPa；加料结束后控制反应温度升高至55-60℃时进行熟化反应30-180min,微开真空脱除残余环氧丙烷,冷却得到产品二乙醇单异丙醇胺。本发明摒弃常规用水为溶剂,采用低温高压方法,提高环氧丙烷的反应速度,降低副反应和提高二乙醇胺的转化率,制备纯度高品质优的产品。(A method for preparing diethanol monoisopropanolamine comprises the following steps: replacing the air in the reaction kettle with nitrogen, adding diethanolamine at 40 ℃ into the reaction kettle, filling nitrogen into the reaction kettle, and pressurizing to 0.5-0.6 MPa; adding propylene oxide into the reaction kettle in three stages, starting stirring to uniformly mix the materials in the reaction kettle, and controlling the reaction temperature to be 40-55 ℃ and the pressure to be 0.5-0.8 MPa; and after the feeding is finished, controlling the reaction temperature to be raised to 55-60 ℃, carrying out curing reaction for 30-180min, slightly opening vacuum to remove residual propylene oxide, and cooling to obtain the product of diethanol monoisopropanolamine. The invention abandons the conventional water as a solvent, adopts a low-temperature high-pressure method, improves the reaction speed of the propylene oxide, reduces the side reaction, improves the conversion rate of the diethanol amine, and prepares the product with high purity and good quality.)
技术领域
本发明涉及化学建材领域，特别是一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法。
背景技术
二乙醇单异丙醇胺（DEIPA）是一种低毒、对环境友好的醇胺类精细化工产品，主要用于水泥助磨剂、纺织物柔顺剂等行业中应用；其生产过程中无三废产生，绿色环保。由于其可提高水泥粉磨效率节能降耗和增强水泥的早期及后期强度等优异的性能优势，在水泥助磨剂和混凝土应用中用量取得爆发式增长。由其制备的DEIPA二酯季铵盐是迄今为止在生物降解性、柔顺性及制造成本方面最优的。
此产品目前市场年需求量16万吨，且逐年增多。生产厂家大部分采用以二乙醇胺（DEA）与环氧丙烷（PO）为原料，合成路线。常规用水为溶剂，采用控温40-100滴加环氧丙烷合成方式，后期体系温度高且二乙醇胺含量逐渐减少，产品含量不断增加，导致二乙醇胺难转换和副反应逐渐增多。作为大宗产品，提高有效含量一个百分点，则会给企业带来更大的利益。目前市场上色谱含量在96%左右，如何降低二乙醇胺和三个重组分含量，将是各大科研院校和企业研究方向。
专利CN107556205A公布了采用二乙醇胺、水和酸为底料，室温通入环氧丙烷30-80反应制备二乙醇单异丙醇胺的方法。该方法的中采用水相反应，产量低和无法提供无水产品，以及酸性环境，导致异构体副产含量较多。
专利CN104230724B公布了采用物料30-40度二乙醇胺和-8-8度环氧丙烷预混合，环氧丙烷与二乙醇胺的摩尔比例为0.1-1:1，保温40-100度，制备二乙醇单异丙醇胺。该方法的中预混合阶段已经发生反应难控制；当环氧丙烷用量较低时采用减压精馏分离二乙醇胺，塔釜液为二乙醇单异丙醇胺产品过程中，增加了能耗和工艺的繁琐性且釜内高温会引起产品色度提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法，该方法工艺简单、反应速度快，所生产的二乙醇单异丙醇胺纯度高。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法，其特点是，包括如下步骤：
（1）用氮气置换排尽反应釜内空气后，向反应釜内加入38℃-42℃的二乙醇胺，然后向反应釜内充氮增压至0.5 MPa -0.6MPa；
（2）向反应釜加入纯度为99.95%的环氧丙烷，开启搅拌桨将反应釜内物料混合均匀，控制反应温度为40℃-55℃，压力为0.5 MPa -0.8 MPa；反应分三个阶段进行：
第一阶段为预反应阶段，预反应阶段持续8 min -12min，在预反应阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的2%-4%，预反应阶段结束后，静置4 min -6min后进入第二阶段；
第二阶段为反应前期阶段，反应前期阶段持续20 min -120min，在反应前期阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的5%-30%；反应前期阶段结束后进入第三阶段；
第三阶段为反应后期阶段，反应前期阶段持续40 min -240min，在反应后期阶段均匀缓慢加入余量环氧丙烷；
（3）环氧丙烷加料结束后，将反应温度升高至55℃-60℃，熟化反应30min-180 min，开真空脱除残余环氧丙烷，真空度为0.02 MPa-0.04MPa，冷却得到产品二乙醇单异丙醇胺。
本发明所述的多段引发聚合制备吸水性树脂的方法，其进一步优选的技术方案如下：环氧丙烷与二乙醇胺的摩尔比为0.95-1.05:1。
本发明所述的多段引发聚合制备吸水性树脂的方法，其进一步优选的技术方案如下：所述的反应釜采用Press-5代双循环喷雾聚合反应釜。
本发明所述的多段引发聚合制备吸水性树脂的方法，其进一步优选的技术方案如下：步骤（1）中，用氮气置换排尽反应釜内空气后，向反应釜内加入40℃的二乙醇胺，然后向反应釜内充氮增压至0.55MPa。
本发明所述的多段引发聚合制备吸水性树脂的方法，其进一步优选的技术方案如下：步骤（2）中，向反应釜加入纯度为99.95%的环氧丙烷，开启搅拌桨将反应釜内物料混合均匀，控制反应温度为45℃-50℃，压力为0.6MPa -0.7 MPa；反应分三个阶段进行：
第一阶段为预反应阶段，预反应阶段持续10min，在预反应阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的3%，预反应阶段结束后，静置5后进入第二阶段；
第二阶段为反应前期阶段，反应前期阶段持续90min，在反应前期阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的20%；反应前期阶段结束后进入第三阶段；
第三阶段为反应后期阶段，反应后期阶段持续180min，在反应后期阶段均匀缓慢加入余量环氧丙烷。
本发明所述的多段引发聚合制备吸水性树脂的方法，其进一步优选的技术方案如下：步骤（3）中，环氧丙烷加料结束后，将反应温度升高至58℃，熟化反应120min，开真空脱除残余环氧丙烷，真空度为0.03MPa，冷却得到产品二乙醇单异丙醇胺。
与现有技术相比，本发明摒弃常规用水为溶剂，采用低温高压的方法，提高环氧丙烷的反应速度，降低副反应和提高二乙醇胺的转化率，制备纯度高品质优的产品；分三阶段加入环氧丙烷，通过观察第一阶段压力变化判定反应是否进行，解决第二阶段反应初期放热较快难控制的问题，第三阶段反应平稳加速反应。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法，包括如下步骤：
（1）采用Press-5代双循环喷雾聚合反应釜，用氮气置换3次排尽反应釜内空气后，向反应釜内加入40℃的二乙醇胺，然后向反应釜内充氮增压至0.55 MPa；
（2）向反应釜加入纯度为99.95%的环氧丙烷，环氧丙烷与二乙醇胺的摩尔比为1:1，开启搅拌桨将反应釜内物料混合均匀，控制反应温度为50℃，压力为0.6MPa；反应分三个阶段进行：
第一阶段为预反应阶段，预反应阶段持续10min，在预反应阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的2%，预反应阶段结束后，静置5min后进入第二阶段；
第二阶段为反应前期阶段，反应前期阶段持续60min，在反应前期阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的25%；反应前期阶段结束后进入第三阶段；
第三阶段为反应后期阶段，反应后期阶段持续180min，在反应后期阶段均匀缓慢加入余量环氧丙烷；
（3）环氧丙烷加料结束后，将反应温度升高至58℃，熟化反应120min，开真空脱除残余环氧丙烷，真空度为00.03MPa，冷却得到产品二乙醇单异丙醇胺，纯度为98.7%。
实施例2，一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法，包括如下步骤：
（1）采用Press-5代双循环喷雾聚合反应釜，用氮气置换3次排尽反应釜内空气后，向反应釜内加入38℃的二乙醇胺，然后向反应釜内充氮增压至0.5 MPa；
（2）向反应釜加入纯度为99.95%的环氧丙烷，环氧丙烷与二乙醇胺的摩尔比为0.95:1，开启搅拌桨将反应釜内物料混合均匀，控制反应温度为40℃，压力为0.5MPa；反应分三个阶段进行：
第一阶段为预反应阶段，预反应阶段持续8min，在预反应阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的3%，预反应阶段结束后，静置6min后进入第二阶段；
第二阶段为反应前期阶段，反应前期阶段持续20min，在反应前期阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的5%；反应前期阶段结束后进入第三阶段；
第三阶段为反应后期阶段，反应后期阶段持续240min，在反应后期阶段均匀缓慢加入余量环氧丙烷；
（3）环氧丙烷加料结束后，将反应温度升高至60℃，熟化反应30min，开真空脱除残余环氧丙烷，真空度为0.04MPa，冷却得到产品二乙醇单异丙醇胺，纯度为98.3%。
实施例3，一种二乙醇单异丙醇胺的制备方法，包括如下步骤：
（1）采用Press-5代双循环喷雾聚合反应釜，用氮气置换3次排尽反应釜内空气后，向反应釜内加入42℃的二乙醇胺，然后向反应釜内充氮增压至0.4 MPa；
（2）向反应釜加入纯度为99.95%的环氧丙烷，环氧丙烷与二乙醇胺的摩尔比为1.05:1，开启搅拌桨将反应釜内物料混合均匀，控制反应温度为50℃，压力为0.5MPa；反应分三个阶段进行：
第一阶段为预反应阶段，预反应阶段持续12min，在预反应阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的4%，预反应阶段结束后，静置4min后进入第二阶段；
第二阶段为反应前期阶段，反应前期阶段持续120min，在反应前期阶段所加入的环氧丙烷质量占反应加入环氧丙烷总量的30%；反应前期阶段结束后进入第三阶段；
第三阶段为反应后期阶段，反应后期阶段持续40min，在反应后期阶段均匀缓慢加入余量环氧丙烷；
（3）环氧丙烷加料结束后，将反应温度升高至55℃，熟化反应180min，开真空脱除残余环氧丙烷，真空度为0.02MPa，冷却得到产品二乙醇单异丙醇胺，纯度为98.5%。
Press-5代双循环喷雾聚合反应釜采用意大利Desmet Ballestra公司press第五代烷氧基化技术，即增强型循环喷雾式反应器。