二乙醇单异丙醇胺合成实用工艺研究.docx

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二乙醇单异丙醇胺合成实用工艺研究

声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。

研究生签名：

黝眵＼年月日ｌ学位论文使用授权声明理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部容。

对于论文，按的有关规定和程序处理。

研究生签名：

１呷年月摘要本文以一异丙醇胺（ＭＩＰＡ）、二乙醇胺（ＤＥＡ）、环氧乙烷（ＥＯ）、环氧丙烷（ＰＯ）为原料合成二乙醇单异丙醇胺（简称ＤＥＩＰＡ），通过小试实验获得最佳的合成工艺条件，研究容如下：

（１）通过单因素实验研究了时间、胺烷比、温度三因素对合成产率及纯度的影响规律，实验结果表明，ＤＥＡ路线中，当胺烷比为１：

１．，反应时间为８０ｍｉｎ，反应温度为５０℃时，ＤＥＩＰＡ产品纯度达到市售标准；在ＭＩＰＡ路线中，当胺烷比为ｌ：

２，反应时间为４０ｍｉｎ，反应温度为５０℃所得ＤＥＩＰＡ产品中副产物较少，可以通过后处理工艺较为方便地取得符合标准的ＤＥＩＰＡ产品。

‘．（２）为取得高纯度的ＤＥＩＰＡ产品，则必须控制合成过程中产生的副产物含量，本文通过实验研究高沸点副产物的含量随时间、温度、胺烷比的变化规律，结果表明，高胺烷比及高温有利于高沸点副产物的生成，当ＤＥＡ及ＭＩＰＡ路线中的胺烷比为１：

１，ｌ：

２时，温度为５０℃时，ＤＥＩＰＡ产品中的副产物含量能控制在合适的围。

（３）以小试实验选取的合成工艺条件进行放大实验，放大实验结果表明，ＤＥＩＰＡ产品的纯度及副产物的含量都能控制在合理的围之，因此小试实验工艺条件是可靠的。

ｊｊ（４）ＭＩＰＡ路线合成的ＤＥＩＰＡ产品中含有２０％ＤＥＡ，这部分需通过精馏去除，。

本文设计了间歇精馏实验，研究了真空度及回流比等因素对ＤＥＩＰＡ的纯度的影响规律，实验结果表明。

，在真空度Ｏ．０９９ＭＰａ，回流比为２：

１，精馏操作时间为１６０ｍｉｎ的条件下，ＤＥＩＰＡ产品符合市售标准。

关键词：

二乙醇单异丙醇胺、一异丙醇胺、二乙醇胺、间歇精馏ｂｙ—ｐｒｏｄｕｃｔｃｏｕｌｄｂｅ髓ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｉｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｒａＩｌｇｅａｔｔｈｅｒｅａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ：

ｔｌｌｅｒａｔｅｏｆＤＥＡａＩｌｄＰＯｉｓ１：

１ａ１１ｄｔｈｅＭＩＰＡ锄ｄＥ０ｉｓ１：

２，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｒｅａｃｔｉｏｎ５０℃．．３．Ｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗ够ｃ删ｅｄｏｕｔ、析出ｔｈｅｃｈｏｏｓｅｎｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｂｙｓｍａｎｓｃａｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｍ．ＴｈｅｒｅｓＩｉｌｔｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｌｌａｔｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ、Ⅳｅｒｅｒｅｌｉａｂｌｅ，锄ｄⅡｌｅｂ硒ｉｃ№ｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔ：

ｈｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．．４．Ｔｈｅｂａｔｃｈｆ｝ａｃｔｉｏｎａｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａＳｅｘｅｃｕｔｅｄ晰ｔｈｃｍｄｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆＤＥＩＰＡｗｈｉｃｈｃｏｍａｉｎｅｄ２０％ＤＥＡ，ｗｈｉｃｈｗａＬｓｓｙｍｈｅｓｉｚｅｄｂｙｔｌｌｅｒｏｕｔｅｏｆＭＩＰＡ．Ｔｈｅｌｉｇｈｔ丘．ａｃｔｉｏｎｏｆｃｒｕｄｅｐｒｏｄｕｃｔｗａＳｓｅｐａｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｉｎｎｕｅｎｃｅｏｆｐ埘ｔ）ｒｆｏｒＤＥＩＰＡ、）、ｒａＳｓｔｕｄｉｅｄ诵ｔｈｔｈｅｆ．ａＣｔｏｒｓｏｆｄｅｇｒｅｅｏｆＶａｃｕｕｍａＪｌｄｒｅｆｌｕＸｒａｔｉｏ．Ｔｌｌｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｔｌａｔｔｈｅｐｕｒｉ够ｏｆＤＥＩＰＡｈａＳｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｓｔａｌｌｄａｒｄｏｆｍａｒｋｅｔａｔｔｈｅｒｅｃｔｉ匆ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔｄｅｇｒｅｅｏｆｖａｃｕｕｍｒａｔｅｉｓ０．０９９ＭＰａ，ｒｅｎｕｘｒａｔｉｏｉｓ２：

ｌａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓ１６０ｍｉｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

Ｎ－Ｎ－ｂｉｓ（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌａｍｉｎｅ；ＭＩＰＡ；ｂａｔｃｈｆ．ｒａｃｔｉｏｎａｔｉｎｇ；ＤＦＡＩｌ摘ＡＢ．２………．……．…．…………．…．．．．……．…．．１９………．………．………．…．……．…．．……．：

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；１工程硕士论文１绪论１．１醇胺类物质的应用及发展醇胺类物质主要包括乙醇胺、异丙醇胺、ＤＥＩＰＡ、ＥＤＩＰＡ等，是一种重要基础性化工原料，这类物质的分子结构中包含有醇和胺的官能团，同时具有醇和胺的化学特性．，使其在许多的合成应用中显示出非常有用的协调性【ｌ】，能与酸反’．应生成酯，．与酰卤反应生成酰胺基化合物。

由于此类物质分子具有较大的极性，因此可以作为表面活性剂的原料｛２Ｊ，以及纤维工业精炼剂ｊ抗静电剂、染色助剂和纤维湿润剂。

还可用于合成洗涤剂、化妆品、。

润滑油、切削油、增塑剂、乳化剂等产品的制备。

目前醇胺类物质应用领域最为广泛的表面活性剂及脱硫剂。

１．１．１醇胺类物质在表面活性剂中的应用．．．．’．。

‘－ｊ．．．。

·。

．一·‘表面活性剂是醇胺类物质应用较多的领域之一，在日用化学品和石油化工、水泥等工业中有非常广泛的应用。

如乙醇胺类物质主要作为化妆品中的保湿剂或与月桂酸等反应作为化妆品中的乳化剂和分散剂使用１３１；烷基醇胺能与长链脂肪酸稳定反应生成表面活性皂【ｌ】有很重要的商品实用性，在纺织、润滑剂、磨光、清洁剂、农药和个人护理品如手洗液、剃须膏和洗发精中作乳化添加剂。

表面活．．性剂烷基醇胺皂一般用硬脂酸制成，用于清洗和擦洗纺织品。

当与氯化溶剂结合，‘这些皂类就成为润湿剂。

矿物油中加入烷基醇胺皂可制成作润滑的乳化油、石油水破乳剂和油乳化剂。

有研究表明醇胺类有机缓蚀剂对钢筋混凝土中的金属材料’有很好的保护作用。

而且醇胺类有机缓蚀剂具有对人类环境无毒、无公害、优异。

·’的抗氯离子点蚀能力等特点ｆ４】．在水泥助磨剂领域，醇胺类物质的应用也非常广泛。

由于醇胺类物质大多极．性很强【５】，＋且水溶液呈碱性，能够螯合水泥中的金属离子与矿物质相互作用，通常使用时与多元醇等复配，能够显著地提高水泥熟料的粉磨效率，同时也能改善水泥的性能。

Ｋａｔｓｉｏｔ【６】等人的研究发现三乙醇胺，三异丙醇胺（ＴＩＰＡ），它们的使用都增大了水泥比表面积和易磨系数。

含ＴＥＡ的助磨剂加速了Ｃ３Ａ的水化进程使水泥凝结时间稍微变短；含ＴＩＰＡ的助磨剂则使得凝结时间延缓，在水化初期有缓凝作用，提高了浆体的施工性能；含２种成分的助磨剂都使水泥抗压强度得到提高，含ＴＩＰＡ的助磨剂效果明显，２ｄ抗压强度提高１８．５％，２８ｄ抗压强度提高１５％。

１．１．２醇胺类物质在脱硫脱碳中的应用目前国外处理天然气伴生气及电厂、钢厂尾气中的Ｈ２Ｓ的方法主要有干法、湿式吸收法和生物方法三大类１７｛】。

其中干法和生物方法在应用技术还诸多问题工程硕士论文 二乙醇单异丙醇胺合成工艺研究需解决…０１，因此湿式吸收法，特别是以有机醇胺溶液为吸收剂的湿法吸收工艺一直是该领域的热门课题，是现今应用最为广泛的脱硫方法【１１１。

有机醇胺化合物的烷基碳链上同时存在至少一个胺基和一个羟基，其中的胺基使得醇胺化合物的水溶液呈现碱性，是吸收酸性气体的活性基团。

羟基能够增大醇胺化合物的水溶性，并与水分子形成氢键，降低有机蒸汽分压【１２１。

醇胺溶液与酸性气体的吸收反应为可逆反应，同时由于有机醇胺溶液兼有物理溶剂和化学溶剂双重性能，当酸性组分分压高，温度低是有利于吸收原料气中的Ｈ２Ｓ气体，且以物理吸收为主；反之在高温低压的条件下，醇胺溶液吸收的酸性组分解析分离出来，使得醇胺溶液得到再生。

此外，‘有机醇胺溶液吸收工艺工艺可处理不同浓度的酸气，可同时脱硫脱碳，也可高选择性脱除Ｈ２Ｓ和有机硫。

同时此工艺还具有低能耗、低循环量、低操作费用、可富集酸气浓度等优点；１．１．３醇胺类物质在医药中间体中的应用．●醇胺类产品在医药中间体方面也有很多应用，除可直接作为医药中间应用外，如乙醇胺及异丙醇胺在合适的催化剂作用下还可以合成如哌嗪、吗啉、丙二胺等及其衍生物等重要的医药农药中间体。

有文献报道表明，乙醇胺在Ｃ以２催化剂作用下可以氧化生成氨基酸，该方法成本低，收率高，氨基酸的纯度可以达到９９％以上，同时整个生产工艺对环境友好，解决了以往应用水合肼法及氢氰酸法制备氨基酸带来的环境污染问题。

烷基醇胺及其衍生物广泛应用于原料药的生产。

例如，Ｎ，Ｎ二甲基乙醇胺ＤＭＥＡ作为中间体用于合成一种局部麻醉剂普鲁卡因，同时也用于重要抗生素普鲁卡因盘尼西林Ｇ的制备。

Ｎ，Ｎ．二甲基乙醇胺（ＤＭＥＡ）和Ｎ．甲基乙醇胺（ＮＭＥＡ）均可用于合成抗组织胺，如苯海拉明盐酸盐用作舒缓交感神经过敏症。

Ｎ．甲基二乙醇胺（ＭＤＥＡ）还用于生产具镇静、镇痛效果的镇静药，而Ｎ，Ｎ．二甲基乙醇胺（ＤＭＥＡ）用于合成三苯氧胺，则是治疗恶性肿瘤的药物【¨。

．。

．‘１．１．４醇胺类物质的应用进展及趋势醇胺类产品的应用围极为广泛，市场需求量也呈逐年增长的趋势，其中乙醇胺产品２００５年产量达到２６万吨中Ｉｌ２。

，截至２００６年异丙醇胺的市场需求量达到２３．４万吨，预计在５．８年将增长到５０万吨【１３】。

在醇胺类物质中，乙醇胺产品应用最早，产量及应用围也最为广泛，且不断增长。

随着科学技术的进步以及国外环境保护意识的逐渐增强，乙醇胺类物质的毒性大弱点逐步制约了此类物质的进一步应用，小鼠实验结果表明，二乙醇胺、三乙醇胺能够引起小鼠体维生素Ｂ匮乏以及肝肿瘤的产生，增加慢性中毒几率【１４。

５１。

动物实验以及人体临床实验结果表明，长期反复接触可能引起肝。

肾损害，当在非冲洗化妆品中使用浓度不２工程硕士论文 二乙醇单异丙醇胺合成工艺研究 超过１０％时，其安全性才可能有一定的保障‘１纠７】。

发达国家的《污染物排放及转移登记制度》也将乙醇胺列为有害物质而限制使用【ｌ引。

新的醇胺类物质及其他醇胺类物质的应用越来越广泛，新的异丙醇胺产品有替代乙醇胺的趋势，产量也在不断的提高。

同时在不同应用领域通过开发新的醇胺产品及不同醇胺产品的复配以开发出具有针对性的醇胺产品也有重要意义，如在脱硫工艺中ＭＤＥＡ及其复配技术的开发促进了这一领域的发展【１９】；有研究表明在某些领域新的异丙醇胺类具有相对于其他产品的巨大优势，例如最新的研究表明三异丙醇胺以及ＤＥＩＰＡ在提高水泥的粉磨效率及增强水泥强度方面有更大优势。

随着技术的进步，醇胺类物质的更新换代也成为必然，因此开展新型醇胺类物质生产工艺的研究具有重要意义。

●１．２醇胺类产品生产工艺进展．．．．一＋‘以乙醇胺和异丙醇胺为代表的醇胺工业生产均采用氧化烯烃与氨发生开环亲核加成反应而成【２０。

２４ｌ。

工业生产条件下一般是含三种产物的混合物，需要通过精馏分离得到各种产物。

通过控制反应物比例和反应可调节各种产物含量的分布。

目前醇胺类产品的工业化生产主要有两种方法，间歇法和超临界连续法生产工艺。

间歇法生产工艺是常压下进行合成反应，存在生产效率低、能耗高、产品纯度低等缺陷，且很难调整各产物的生成比例，国大部分生产厂家都采用的是这种工艺。

－．．．。

．自１９９７年起，红宝丽股份经过７年的研究，．开发出的高压超临·界流合成异丙醇胺生产新工艺，达到世界先进水平，．填补了国空白，该工艺采用了较高的反应温度及压力条件，提高了反应效率，缩短反应的停留时间，产物比例也得到优化，同时采用高真空连续精馏方法，提高了产品的纯度，另外在生产过程中对于易挥发的原料如氨、环氧丙烷还可以进行回收在利用，极大地提高．原料的利用率。

．．１．３ＤＥＩＰＡ的结构及性质ＤＥＩＰＡ（Ｃ７Ｈ１７Ｎ０３）二乙醇单异丙醇胺，又名１．〔Ｎ，Ｎ．双（２．羟乙基）氨基】丙．２．醇，英文名Ｎ，Ｎ．ｂｉｓ（２一ｈｙｄｒｏｘｙｅｍｙｌ）ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ锄ｉｎｅ，无色透明，有氨味的刺激性液体，在常温常压下性质稳定；熔点：

３１．５．３６ｏＣ，沸点：

３３１．２０Ｃａｔ７６０ｍｍＨｇ，密度：

１．０７９ｇ／ｍｌａｔ２５ｏＣ（１ｉｔ．），折射率：

１．４７３—１．４７７，闪点：

＞２３０ｏＦ，蒸气压：

１．１５Ｅ一０５ｍｍＨｇａｔ２５０Ｃ。

工程硕士论文 二乙醇单异丙醇胺合成工艺研究 Ｈ。

巳厶。

ＨＤＥＩＰＡ（二乙醇单异丙醇胺）’．．．‘７．ｊ１．４ＤＥＩＰＡ的应用ＤＥＩＰＡ是一种低毒、对环境友好的醇胺类精细化工产品，主要用于表面活性．剂，在水泥添加剂、护肤类产品及纺织物柔顺剂中应用较多；其生产过程中无三废产生，绿色环保．－．√．．‘一一－．．．．众所周舸，’水泥行业是高耗能行业，在水泥粉磨过程中，９５％的能量作为热能．消失了【２５】，当水泥细度增加时由于细颗粒聚集现象造成水泥选粉效率下降，导致粉磨效率急速下降。

改善这种状况的一种方法就是在粉磨过程中添加水泥助磨剂，在磨机中添加０．０１％～０．０５％的助磨剂，便能明显地提高水泥产量５％～３０％【２６１。

我国水泥产量巨大，２００８年全国规模以上水泥企业水泥产量１３．８８亿吨【２７１，约占世界水泥总产量的５０％。

水泥助磨剂的应用对我国节能减排具有重大的现实意义，一方面，水泥助磨剂的使用，可以提高水泥台时产量，降低粉磨电耗，另一方面，由于水泥助磨剂具有增强作用，可以降低水泥熟料用量，减少熟料生产的’。

煤电消耗。

现在大量应用的液体助磨剂的配方大都是醇类、醇胺类、醋酸盐类等化工原料单一或复合的产品，水泥助磨剂的应用重点已不仅仅关注其助磨作用，更关注其对水泥的增强作用，因此高助磨性及高强度增强性能的水泥助磨剂的开发与应用越来越受到重视，与其他同类水泥添加剂产品相比，ＤＥＩＰＡ在提高粉磨效率，节能降耗及改善水泥强度方面对比ＴＩＰＡ有较大优势【２引。

Ｓａｌｅｍ等人的研究结果表明１２引，一些主组分为ＤＥＩＰＡ的复配物水泥助磨剂，在助磨性方面能够大幅度提高水泥颗粒的比表面积。

ＣｈｅｕＩｌｇ，Ｊｏｓｅｐｈｉｎｅ等人的研究表明【３０】，ＤＥＩＰＡ能同时增强水的早期与晚期强度，且由于ＤＥＩＰＡ能有效减少水泥熟料粉磨过程中微小气泡的生成，进而减少水泥表面的微小孔道，使得水泥颗粒表面更加均匀，提高水泥的助磨性能。

同时ＤＥＩＰＡ由于低毒性，使其在使用过程中不会对环境产生污染，符合目前水泥助磨剂低碳环保的发展趋势。

目前关于ＤＥＩＰＡ在水泥助磨剂领域中的应用，国外已有多篇专利文献报道，而国在这一方面还是空白。

另外在织物柔顺剂应用方面，有研究表明，由ＤＥＩＰＡ制备的ＤＥＩＰＡ二酯季铵４工程硕士论文 二乙醇单异丙醇胺合成工艺研究 盐柔顺剂是目前为止在生物降解性、柔顺性及制造成本方面最优的【３１１。

１．５ＤＥＩＰＡ的合成方法目前ＤＥＩＰＡ的合成主要有三种路线：

第一，氨与ＥＯ、ＰＯ分别反应合成ＤＥＩＰＡ；第二，由一异丙醇胺（ＭＩＰＡ）和环氧乙烷（ＥＯ）反应生成；第三，由二乙醇胺（ＤＥＡ）和环氧丙烷（ＰＯ）合成而来。

’１．５．１氨与环氧烯烃反应路线‘．一ｊ．一．．．。

这一路线采用氨与环氧烯烃反应制备ＤＥＩＰＡ，这是一个三级串联反应【３２ｌ。

以任何比例的氨和环氧丙烷反应，根据原料投料顺序不同，反应体系中的产物也’不同，随着氨与环氧烯烃摩尔比的不同，这些产物的比例会有所不同。

氨环比越．大，中间产物乙醇胺、二乙醇胺、一异丙醇胺、Ｎ．羟乙基－．异丙醇胺在产物中所。

．古的比例越大，反之则ＤＥＩＰＡ在产物中的比例变大【世２４１。

同时，环氧丙烷及环氧．．．乙烷在氨中的分散程度对产物中不同中间产的比例有较大影响，分散得越均匀，一、二异丙醇胺的比例越高，反之，三异丙醇胺的比例越高。

在用此法生产ＤＥＩＰＡ过程中需两次投料，分别加入ＥＯ、ＰＯ。

反应过程如下图：

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