[发明专利]连续制备高效水泥助磨剂的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种制备水泥助磨剂的方法，尤其是一种连续制备水泥助磨剂的方法，属于有机合成领域。

二、背景技术

水泥助磨剂是在水泥粉磨过程中加入的助剂，对水泥粉磨工艺具有十分重要的作用。它可以通过物理化学作用产生力学效能，加快物料的粉磨速度，避免颗粒聚结，提高水泥粉磨细度和水泥强度；并可降低粉磨电耗，提高粉磨效率。水泥助磨剂有许多品种，其中三乙醇胺和/或三异丙醇胺作为水泥助磨剂原料，报道最多。三乙醇胺(以下简称TEA)突出特点是能提高水泥的1天抗压强度，但对是28天及以后的强度没有贡献；三异丙醇胺(以下简称TIPA)对水泥的7天，28天或以后强度都有较高的增长，但不能增加水泥的1天或7天以内的早期强度。而采用N，N-二(2-羟乙基)-2-丙醇胺(以下简称DEIPA)和/或N，N-二(2-羟丙基)N-(羟乙基)胺(以下简称EDIPA)的作用是能够增加水泥1，3，7，28的抗压强度，改善硬化水泥和混凝土的孔隙率和表面特性。这些特点在美国专利US6,290,772中有详细报道，它们是高效的水泥助磨剂。水泥助磨剂的生产通常采用购买TEA、TIPA、DEIPA等活性原料直接复配而成，生产成本高。而这些活性原料的生产需进行复杂的提纯过程，不仅耗时耗力，也对环境造成不良影响。

以氨与环氧化物为原料进行反应，直接连续制备水泥助磨剂的方法在国内外尚无报道。

三、发明内容

本发明提供了一种成本较低的，以氨、环氧乙烷(以下简称EO)和环氧丙烷(以下简称PO)为原料，简单、直接的连续制备水泥助磨剂的方法。

本发明是这样实现的：将质量流量比为(17～170)∶58的氨物流与PO物流送入连续反应器，连续形成含有一异丙醇胺(以下简称MIPA)、二异丙醇胺(以下简称DIPA)、TIPA的混合物；使连续反应器中的液位保持在足以使其中物流从连续反应器底部到顶部经循环泵进行外循环喷淋，同时将部分物流连续送入闪蒸塔内脱除未反应的氨；然后将脱除氨的物流与EO物流进行反应，连续得到产物。应用本发明所述连续制备水泥助磨剂的方法，产物不需进行精馏分离，大大降低生产能耗，从而降低产品的生产成本。

本发明的具体工艺步骤如下：

①第一步

氨物流与PO物流反应，连续生成MIPA、DIPA、TIPA等物质的混合物。反应方程式如下：

氨物流和PO物流的质量流量比为(17～170)∶58，反应温度40～130℃，反应压力0.2～12MPa，反应时间0.5～4.5小时。

可在反应中加入一定量的水，水物流与氨物流质量流量比为30∶70～80∶20。此过程中的水是作为催化剂，但它又作为溶剂并参与反应。这在以前的专利文献已有报道，不再详述。水和PO发生副反应。反应方程式如下：

从连续反应器顶部不同进料口输入去离子水、氨和PO。加料采用喷淋方式，物料从连续反应器底部到顶部经循环泵进行外循环。反应物流以小液滴或气态进行接触反应，这样可增加物流的接触面积，提高反应效果。

可事先在连续反应器中加入醇或醇胺或醇与醇胺的任意比例的混合物或先前制备的成品水泥助磨剂的尾料，升温，进行循环喷淋。在连续反应过程中醇或醇胺作为反应介质捕获反应物流，采用循环喷淋方式可提高换热效果，其用量占连续反应器容积的20～50％。其中，醇是指乙二醇、丙二醇、甘油等小分子醇，醇胺是指一乙醇胺(以下简称MEA)、二乙醇胺(以下简称DEA)、TEA、MIPA、DIPA、TIPA、DEIPA、EDIPA等链烷醇胺，或它们两种或两种以上任意比例的混合物；优选三链烷醇胺，如TEA、TIPA、DEIPA、EDIPA或它们两种或两种以上任意比例的混合物；更优选DEIPA、EDIPA或它们任意比例的混合物。

②第二步

使第一步连续反应器中的物流液位保持在其容积的20～50％，同时将部分物流连续送入闪蒸塔内，于0.2～1.2MPa，70～150℃下脱去未反应的氨，氨经回收后循环使用，余氨经分析其含量为2～4％，对主反应影响甚微。

③第三步

将脱除氨的物流与EO物流进行反应，连续制备出水泥助磨剂。

DIPA和MIPA与EO反应分别生成DEIPA和EDIPA。反应方程式如下：

反应温度：40～160℃；反应压力：0.2～7.5MPa，反应时间：0.5～5.0小时。