二乙醇單異丙醇胺合成工藝研究

1、 聲 明 本學位論 文是我在導師的指導下取得的研究成果，盡我所知，在本學位論文中 ，除了加以標注和致謝的部分外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過的 研究成果，也不包含我為獲得任何教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的 材料。與我一同工作的同事對本學位論文做出的貢獻均已在論文中作 了明確的說明。研究生簽名： 黝眵 年月日 學位論文使用授權聲明 南京理工大學有權保存本學位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的部分或全部內(nèi)容，可以向有關部門或機構送交并授權其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的部分或全部內(nèi)容。對于保密論文，按保密的有關規(guī)定和程序處理。研究生簽名：呷年月 摘要 本文以一異丙醇胺（）、二乙

2、醇胺（）、環(huán)氧乙烷（）、環(huán)氧丙烷（）為原料合成二乙醇單異丙醇胺（簡稱），通過小試實驗獲得最佳的合成工藝條件，研究內(nèi)容如下： （）通過單因素實驗研究了時間、胺烷比、溫度三因素對合成產(chǎn)率及純度的影響規(guī)律，實驗結果表明， 路線中，當胺烷比為：，反應時間為，反應溫度為時，產(chǎn)品純度達到市售標準；在路線中，當胺烷比為：，反應時間為，反應溫度為所得產(chǎn)品中副產(chǎn)物較少，可以通過后處理工藝較為方便地取得符合標準的產(chǎn)品。 （）為取得高純度的產(chǎn)品，則必須控制合成過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物含量，本文通過實驗研究高沸點副產(chǎn)物的含量隨時間、溫度、胺烷比的變化規(guī)律，結果表明，高胺烷比及高溫有利于高沸點副產(chǎn)物的生成，當及路線中的胺烷比

3、為：，：時，溫度為時，產(chǎn)品中的副產(chǎn)物含量能控制在合適的范圍。 （）以小試實驗選取的合成工藝條件進行放大實驗，放大實驗結果表明，產(chǎn)品的純度及副產(chǎn)物的含量都能控制在合理的范圍之內(nèi)，因此小試實驗工藝條件是可靠的。 （）路線合成的產(chǎn)品中含有，這部分需通過精餾去除，。本文設計了間歇精餾實驗，研究了真空度及回流比等因素對的純度的影響規(guī)律，實驗結果表明。，在真空度，回流比為：，精餾操作時間為的條件下，產(chǎn)品符合市售標準。關鍵詞：二乙醇單異丙醇胺、一異丙醇胺、二乙醇胺、間歇精餾 髓 ： ： 鋤 ：， 夠刪 、析出 、 ， 鋤 硒 ： 晰 ， 丘 塒） 、）、 誦 夠 匆 ， ： ：（）； ； 摘 ： ：?。?。

4、：。：。：?。海?；：??；：！； ：（）：； 工程碩士論文 緒論 醇胺類物質(zhì)的應用及發(fā)展 醇胺類物質(zhì)主要包括乙醇胺、異丙醇胺、等，是一種重要基 礎性化工原料，這類物質(zhì)的分子結構中包含有醇和胺的官能團，同時具有醇和胺 的化學特性，使其在許多的合成應用中顯示出非常有用的協(xié)調(diào)性【】， 能與酸反 應生成酯，與酰鹵反應生成酰胺基化合物。由于此類物質(zhì)分子具有較大的極性， 因此可以作為表面活性劑的原料，以及纖維工業(yè)精煉劑抗靜電劑、染色助劑 和纖維濕潤劑。還可用于合成洗滌劑、化妝品、。潤滑油、切削油、增塑劑、乳化 劑等產(chǎn)品的制備。目前醇胺類物質(zhì)應用領域最為廣泛的表面活性劑及脫硫劑。 醇胺類物質(zhì)在表面活性劑中的應

5、用 。 。 一 表面活性劑是醇胺類物質(zhì)應用較多的領域之一，在日用化學品和石油化工、 水泥等工業(yè)中有非常廣泛的應用。如乙醇胺類物質(zhì)主要作為化妝品中的保濕劑或 與月桂酸等反應作為化妝品中的乳化劑和分散劑使用；烷基醇胺能與長鏈脂肪 酸穩(wěn)定反應生成表面活性皂【】有很重要的商品實用性，在紡織、潤滑劑、磨光、 清潔劑、農(nóng)藥和個人護理品如手洗液、剃須膏和洗發(fā)精中作乳化添加劑。表面活 性劑烷基醇胺皂一般用硬脂酸制成，用于清洗和擦洗紡織品。當與氯化溶劑結合， 這些皂類就成為潤濕劑。礦物油中加入烷基醇胺皂可制成作潤滑的乳化油、石油 水破乳劑和油乳化劑。有研究表明醇胺類有機緩蝕劑對鋼筋混凝土中的金屬材料 有很好的保

6、護作用。而且醇胺類有機緩蝕劑具有對人類環(huán)境無毒、無公害、優(yōu)異 。 的抗氯離子點蝕能力等特點】 在水泥助磨劑領域，醇胺類物質(zhì)的應用也非常廣泛。由于醇胺類物質(zhì)大多極 性很強【】，且水溶液呈堿性，能夠螯合水泥中的金屬離子與礦物質(zhì)相互作用，通常 使用時與多元醇等復配，能夠顯著地提高水泥熟料的粉磨效率，同時也能改善水 泥的性能?！尽康热说难芯堪l(fā)現(xiàn)三乙醇胺，三異丙醇胺（），它們的使 用都增大了水泥比表面積和易磨系數(shù)。含的助磨劑加速了的水化進程使 水泥凝結時間稍微變短；含的助磨劑則使得凝結時間延緩，在水化初期有 緩凝作用，提高了漿體的施工性能；含種成分的助磨劑都使水泥抗壓強度得到 提高，含的助磨劑效果明顯，

7、抗壓強度提高，抗壓強度提高。 醇胺類物質(zhì)在脫硫脫碳中的應用 目前國內(nèi)外處理天然氣伴生氣及電廠、鋼廠尾氣中的的方法主要有干法、 濕式吸收法和生物方法三大類】。其中干法和生物方法在應用技術還諸多問題工程碩士論文二乙醇單異丙醇胺合成工藝研究需解決，因此濕式吸收法，特別是以有機醇胺溶液為吸收劑的濕法吸收工藝一直是該領域的熱門課題，是現(xiàn)今應用最為廣泛的脫硫方法【。有機醇胺化合物的烷基碳鏈上同時存在至少一個胺基和一個羥基，其中的胺基使得醇胺化合物的水溶液呈現(xiàn)堿性，是吸收酸性氣體的活性基團。羥基能夠增大醇胺化合物的水溶性，并與水分子形成氫鍵，降低有機蒸汽分壓【。醇胺溶液與酸性氣體的吸收反應為可逆反應，同時由

8、于有機醇胺溶液兼有物理溶劑和化學溶劑雙重性能，當酸性組分分壓高，溫度低是有利于吸收原料氣中的氣體，且以物理吸收為主；反之在高溫低壓的條件下，醇胺溶液吸收的酸性組分解析分離出來，使得醇胺溶液得到再生。此外，有機醇胺溶液吸收工藝工藝可處理不同濃度的酸氣，可同時脫硫脫碳，也可高選擇性脫除和有機硫。同時此工藝還具有低能耗、低循環(huán)量、低操作費用、可富集酸氣濃度等優(yōu)點；醇胺類物質(zhì)在醫(yī)藥中間體中的應用 醇胺類產(chǎn)品在醫(yī)藥中間體方面也有很多應用，除可直接作為醫(yī)藥中間應用外，如乙醇胺及異丙醇胺在合適的催化劑作用下還可以合成如哌嗪、嗎啉、丙二胺等及其衍生物等重要的醫(yī)藥農(nóng)藥中間體。有文獻報道表明，乙醇胺在以內(nèi)催化劑作

9、用下可以氧化生成氨基酸，該方法成本低，收率高，氨基酸的純度可以達到以上，同時整個生產(chǎn)工藝對環(huán)境友好，解決了以往應用水合肼法及氫氰酸法制備氨基酸帶來的環(huán)境污染問題。烷基醇胺及其衍生物廣泛應用于原料藥的生產(chǎn)。例如，二甲基乙醇胺作為中間體用于合成一種局部麻醉劑普魯卡因，同時也用于重要抗生素普魯卡因盤尼西林的制備。，二甲基乙醇胺（）和甲基乙醇胺（）均可用于合成抗組織胺，如苯海拉明鹽酸鹽用作舒緩交感神經(jīng)過敏癥。甲基二乙醇胺（）還用于生產(chǎn)具鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛效果的鎮(zhèn)靜藥，而，二甲基乙醇胺（）用于合成三苯氧胺，則是治療惡性腫瘤的藥物【。 。 醇胺類物質(zhì)的應用進展及趨勢 醇胺類產(chǎn)品的應用范圍極為廣泛，市場需求量也呈逐

10、年增長的趨勢，其中乙醇胺產(chǎn)品年產(chǎn)量達到萬噸中。，截至年異丙醇胺的市場需求量達到萬噸，預計在年內(nèi)將增長到萬噸【】。在醇胺類物質(zhì)中，乙醇胺產(chǎn)品應用最早，產(chǎn)量及應用范圍也最為廣泛，且不斷增長。隨著科學技術的進步以及國內(nèi)外環(huán)境保護意識的逐漸增強，乙醇胺類物質(zhì)的毒性大弱點逐步制約了此類物質(zhì)的進一步應用，小鼠實驗結果表明，二乙醇胺、三乙醇胺能夠引起小鼠體內(nèi)維生素匱乏以及肝腫瘤的產(chǎn)生，增加慢性中毒幾率【。動物實驗以及人體臨床實驗結果表明，長期反復接觸可能引起肝。腎損害，當在非沖洗化妝品中使用濃度不 工程碩士論文二乙醇單異丙醇胺合成工藝研究超過時，其安全性才可能有一定的保障糾】。發(fā)達國家的污染物排放及轉 移登

11、記制度也將乙醇胺列為有害物質(zhì)而限制使用【引。新的醇胺類物質(zhì)及其他醇 胺類物質(zhì)的應用越來越廣泛，新的異丙醇胺產(chǎn)品有替代乙醇胺的趨勢，產(chǎn)量也在 不斷的提高。同時在不同應用領域通過開發(fā)新的醇胺產(chǎn)品及不同醇胺產(chǎn)品的復配 以開發(fā)出具有針對性的醇胺產(chǎn)品也有重要意義，如在脫硫工藝中及其復配 技術的開發(fā)促進了這一領域的發(fā)展【】；有研究表明在某些領域新的異丙醇胺類具 有相對于其他產(chǎn)品的巨大優(yōu)勢，例如最新的研究表明三異丙醇胺以及在提 高水泥的粉磨效率及增強水泥強度方面有更大優(yōu)勢。隨著技術的進步，醇胺類物 質(zhì)的更新?lián)Q代也成為必然，因此開展新型醇胺類物質(zhì)生產(chǎn)工藝的研究具有重要意 義。 醇胺類產(chǎn)品生產(chǎn)工藝進展 一 以乙

12、醇胺和異丙醇胺為代表的醇胺工業(yè)生產(chǎn)均采用氧化烯烴與氨發(fā)生開環(huán) 親核加成反應而成【。工業(yè)生產(chǎn)條件下一般是含三種產(chǎn)物的混合物，需要通過 精餾分離得到各種產(chǎn)物。通過控制反應物比例和反應可調(diào)節(jié)各種產(chǎn)物含量的分 布。目前醇胺類產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)主要有兩種方法，間歇法和超臨界連續(xù)法生產(chǎn) 工藝。間歇法生產(chǎn)工藝是常壓下進行合成反應，存在生產(chǎn)效率低、能耗高、產(chǎn)品 純度低等缺陷，且很難調(diào)整各產(chǎn)物的生成比例，國內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家都采用的是 這種工藝。 。 自年起，南京紅寶麗股份有限公司經(jīng)過年的研究，開發(fā)出的高壓超臨 界流合成異丙醇胺生產(chǎn)新工藝，達到世界先進水平，填補了國內(nèi)空白，該工藝采 用了較高的反應溫度及壓力條件，提

13、高了反應效率，縮短反應的停留時間，產(chǎn)物 比例也得到優(yōu)化，同時采用高真空連續(xù)精餾方法，提高了產(chǎn)品的純度，另外在生 產(chǎn)過程中對于易揮發(fā)的原料如氨、環(huán)氧丙烷還可以進行回收在利用，極大地提高 原料的利用率。 的結構及性質(zhì) （）二乙醇單異丙醇胺，又名，雙（羥乙基）氨基】丙 醇，英文名，（一）鋤，無色透明，有氨味的刺 激性液體，在常溫常壓下性質(zhì)穩(wěn)定；熔點： ，沸點： ， 密度： （），折射率：，閃點： ，蒸氣壓： 一 。 工程碩士論文二乙醇單異丙醇胺合成工藝研究。巳厶。 （二乙醇單異丙醇胺） 的應用 是一種低毒、對環(huán)境友好的醇胺類精細化工產(chǎn)品，主要用于表面活性 劑，在水泥添加劑、護膚類產(chǎn)品及紡織物柔順劑中

14、應用較多；其生產(chǎn)過程中無三 廢產(chǎn)生，綠色環(huán)保 一 一 眾所周舸，水泥行業(yè)是高耗能行業(yè)，在水泥粉磨過程中，的能量作為熱能 消失了【】，當水泥細度增加時由于細顆粒聚集現(xiàn)象造成水泥選粉效率下降，導致 粉磨效率急速下降。改善這種狀況的一種方法就是在粉磨過程中添加水泥助磨劑， 在磨機中添加的助磨劑，便能明顯地提高水泥產(chǎn)量【。 我國水泥產(chǎn)量巨大，年全國規(guī)模以上水泥企業(yè)水泥產(chǎn)量億噸【，約 占世界水泥總產(chǎn)量的。水泥助磨劑的應用對我國節(jié)能減排具有重大的現(xiàn)實意 義，一方面，水泥助磨劑的使用，可以提高水泥臺時產(chǎn)量，降低粉磨電耗，另一 方面，由于水泥助磨劑具有增強作用，可以降低水泥熟料用量，減少熟料生產(chǎn)的 。 煤電消

15、耗。 現(xiàn)在大量應用的液體助磨劑的配方大都是醇類、醇胺類、醋酸鹽類等化工原 料單一或復合的產(chǎn)品，水泥助磨劑的應用重點已不僅僅關注其助磨作用，更關注 其對水泥的增強作用，因此高助磨性及高強度增強性能的水泥助磨劑的開發(fā)與應 用越來越受到重視，與其他同類水泥添加劑產(chǎn)品相比，在提高粉磨效率， 節(jié)能降耗及改善水泥強度方面對比有較大優(yōu)勢【引。等人的研究結果表 明引，一些主組分為的復配物水泥助磨劑，在助磨性方面能夠大幅度提高 水泥顆粒的比表面積。，等人的研究表明【】，能同時增強 水的早期與晚期強度，且由于能有效減少水泥熟料粉磨過程中微小氣泡的 生成，進而減少水泥表面的微小孔道，使得水泥顆粒表面更加均勻，提高水泥的 助磨性能。同時由于低毒性，使其在使用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，符 合目前水泥助磨劑低碳環(huán)保的發(fā)展趨勢。目前關于在水泥助磨劑領域中的 應用，國外已有多篇專利文獻報道，而國內(nèi)在這一方面還是空白。 另外在織物柔順劑應用方面，有研究表明，由制備的二酯季銨 工程碩士論文二乙醇單異丙醇胺合成工藝研究鹽柔順劑是目前為止在生物降解性、柔順性及制造成本方面最優(yōu)的【。 的合成方法 目前的合成主要有三種路線：第一，氨與、分別反應合成 ；第二，由一異丙醇胺（）和環(huán)氧乙烷（）反應生成；第三，由二乙醇 胺（）和環(huán)氧丙烷（）合成而來。 氨與環(huán)氧烯烴反應路線 一 一 。這一路線采用氨與環(huán)氧烯烴反