本发明涉及水泥助磨剂领域，特别涉及一种水泥助磨剂的生产工艺。
背景技术：
：水泥工业中大部分能耗被消耗在水泥粉磨过程中，而水泥粉磨的能量利用率极低，95％的能量作为热能而散失掉。目前，在水泥磨粉过程中，加入水泥助磨剂能够降低水泥熟料的粉磨时间，能够降低粉磨过程中水泥颗粒表面自由电荷密度，降低固体表面的自由能，减少颗粒之间相互碰撞，防止颗粒发生团聚粘附的几率，降低水泥成本并能有效提高水泥的强度。二乙醇单异丙醇胺目前主要在水泥助磨剂中应用，掺量为水泥质量的万分之零点五到万分之二，可以与多元醇、三乙醇胺以及无害的无机盐复合应用，既可以设计为高掺量产品用于高标号水泥以达到增强提产的综合效果。申请号为200810124206.X的中国专利公开了一种连续制备高效水泥助磨剂的方法，该发明中是以氨、环氧丙烷和环氧乙烷为原料，将氨物流与环氧丙烷物流送入连续反应器，连续形成含一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺的混合物，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；然后将脱除氨物流与环氧乙烷物流进行反应，连续得到产物。但是在该生产过程中会发生大量的副反应,副反应产物的存在会影响到水泥助磨剂在水泥中应用。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水泥助磨剂的生产工艺，通过该工艺生产的水泥助磨剂在应用中能够使得水泥的早期强度和后期强度都得以提高。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水泥助磨剂的生产工艺，包括如下的制备步骤：步骤1：反应釜预真空，负压吸入二乙醇胺和水，开启循环泵，使物料循环；步骤2：通入氮气置换，共置换三次；步骤3：加热，升温后缓慢加入环氧丙烷循环，进行加成反应；步骤4：加成反应结束后缓慢加入环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环，待环氧乙烷充分反应，反应结束。通过上述技术方案，本申请文件中采用二乙醇胺和环丙烷反应生成二乙醇单异丙醇胺，而未反应完全的二乙醇胺可以和环乙烷反应生成三乙醇胺，则生成的组分包含有二乙醇单异丙醇胺与三乙醇胺的复合组分，二乙醇单异丙醇胺与三异丙醇胺与三乙醇胺相比，具有类似或不相上下的基础特性分散性，但其综合性能有明显的优势，在同样条件下，早期强度高于或者不低于三乙醇胺，后期强度远高于三乙醇胺；早期强度远高于三异丙醇胺，后期强度低于三异丙醇胺；由于二乙醇单异丙醇胺早期强度高于或者不低于三乙醇胺，所以组分中含有的三乙醇胺使得早期轻度也能够进一步的提高，而同时后期轻度也有保障；同时在加工过程中，由于二乙醇胺是对人体有害物质，当吸入二乙醇胺蒸汽或雾，会刺激呼吸道，所以本实验中采取负压吸入的防暑，能够避免工作人员直接与其接触，而且也不会出现泄露，能够减少对人体造成的影响；在步骤2中通入氮气置换能够间反应釜内的空气排出，而由于置换过程中物料在循环，所以仍会有一些气体未除尽，所以氮气置换进行三次；氮气置换结束后加热温度升高后加入环氧丙烷，由于温度足够高，所以该反应能够迅速进行，反应速率较快；待加成反应结束后，继续加入环氧乙烷，环氧乙烷会与未反应的二乙醇胺反应生成三乙醇胺，反应的原料比较简单，加工工艺也比较简单，而且生成的产物为两种化合物的复合产物，具有良好的使用前景。本发明进一步设置为：所述生产工艺中加入的二乙醇胺、环氧丙烷和环氧乙烷的摩尔比为1:0.87～0.97:0.03～0.13。通过上述技术方案，组分中的二乙醇胺、环氧丙烷与环氧乙烷的摩尔比为上述的比值范围，经过实验验证在该范围内的反应体系所生成的二乙醇单异丙醇胺的产品的纯度比较高，其中的高沸点副产物的含量也会比较低，从而产品的纯度及外观方面都会有较高的质量，而且环氧乙烷的加入也能够促进反应进行，使得反应进行的更加彻底。本发明进一步设置为：步骤3中采用蒸汽加热。通过上述技术方案，采用蒸汽加热，加热速度块，热效率高，从而能够节约经济成本。本发明进一步设置为：步骤3中的温度加热至55～60℃。通过上述技术方案，温度加热至55～60度后加入环氧丙烷，将温度控制在该范围内一方面是由于二乙醇胺在常温下会形成结晶，所以升高温度能够避免结晶，促进反应的顺利进行。本发明进一步设置为：步骤3中的加成反应生成热通过热交换器系统传出。通过上述技术方案，由于二乙醇胺和环氧丙反应过程中会生成反应热，造成反应釜内的温度升高，温度升高会使得反应发生副反应从而生成副产物，副产物的存在会影响到助磨剂对水泥的强度的影响，而将反应热排出则能够抑制副反应的发生。本发明进一步设置为：步骤3中的温度加热至63～67℃。通过上述技术方案，反应温度控制在该范围内，能够使得反应的速率保持在一个较快速的范围内，而且在该温度范围内的副反应会比较小，所生成的高沸点的副产物的含量也就会相应的比较低，则生成的二乙醇单异丙醇胺含有的副产物就会比较低，则在应用过程中副产物对使用效果的影响也就会比较小。本发明进一步设置为：步骤3加成反应进行3h。通过上述技术方案，经过大量实验验证，反应时间控制在3h，能够使得反应进行的较为完全，生成的产物的产率较高。本发明进一步设置为：所述反应釜中的压力为0.2MPa。通过上述技术方案，反应釜中的压力控制在0.2MPa能够使得反应的速率保持在一个较高的范围内，加快反应速率。本发明进一步设置为：步骤4中的物料循环时间设置为20～25min。通过上述技术方案，反应时间控制在该范围内能够实现比较完全的反应，能够避免时间过短所造成的反应不完全造成的原料的浪费，同时也能够避免反应时间过长所造成的副产物过多。综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：1、反应中各原料间的配比保持在合理的范围内，所生成的产品二乙醇单异丙醇胺和三乙醇胺的混合物，在水泥中应用时，其在早期强度和后期都得到提高，相较于单纯的二乙醇单异丙醇胺其在使用性能上有明显的增强作用；2、组分中加入环氧丙烷和环氧乙烷采用分步加入，能够使得反应的更加彻底，提高主要产物的生成率；3、反应时间和温度控制合理，能够有效减少副产物的生成，影响产品的使用效率。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。一种水泥助磨剂的生产工艺实施例1步骤1：反应釜预真空，负压吸入500Kg二乙醇胺和105Kg水，开启循环泵，使物料发生循环；步骤2：通入氮气置换三次，排出反应釜内的空气；步骤3：将温度加热至55℃后缓慢加入240.3Kg环氧丙烷进行加成反应，加成反应温度控制为63℃，压力为0.2MPa，反应生成热由热交换器系统传出以控制反应温度，反应进行3h；步骤4：加成反应结束后缓慢加入27.2Kg环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环反应20min，待环氧乙烷充分反应，反应结束。实施例2步骤1：反应釜预真空，负压吸入500Kg二乙醇胺和105Kg水，开启循环泵，使物料发生循环；步骤2：通入氮气置换三次，排出反应釜内的空气；步骤3：将温度加热至56℃后缓慢加入245.8Kg环氧丙烷进行加成反应，加成反应温度控制为64℃，压力为0.2MPa，反应生成热由热交换器系统传出以控制反应温度；步骤4：加成反应结束后缓慢加入23.0Kg环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环反应21min，待环氧乙烷充分反应，反应结束。实施例3步骤1：反应釜预真空，负压吸入500Kg二乙醇胺和105Kg水，开启循环泵，使物料发生循环；步骤2：通入氮气置换三次，排出反应釜内的空气；步骤3：将温度加热至57℃后缓慢加入251.3Kg环氧丙烷进行加成反应，加成反应温度控制为65℃，压力为0.2MPa，反应生成热由热交换器系统传出以控制反应温度；步骤4：加成反应结束缓慢后加入18.9Kg环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环反应22min，待环氧乙烷充分反应，反应结束。实施例4步骤1：反应釜预真空，负压吸入500Kg二乙醇胺和105Kg水，开启循环泵，使物料发生循环；步骤2：通入氮气置换三次，排出反应釜内的空气；步骤3：将温度加热至58℃后缓慢加入256.9Kg环氧丙烷进行加成反应，加成反应温度控制为66℃，压力为0.2MPa，反应生成热由热交换器系统传出以控制反应温度；步骤4：加成反应结束后缓慢加入14.7Kg环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环反应23min，待环氧乙烷充分反应，反应结束。实施例5步骤1：反应釜预真空，负压吸入500Kg二乙醇胺和105Kg水，开启循环泵，使物料发生循环；步骤2：通入氮气置换三次，排出反应釜内的空气；步骤3：将温度加热至59℃后缓慢加入262.4Kg环氧丙烷进行加成反应，加成反应温度控制为67℃，压力为0.2MPa，反应生成热由热交换器系统传出以控制反应温度；步骤4：加成反应结束后缓慢加入8.4Kg环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环反应24min，待环氧乙烷充分反应，反应结束。实施例6步骤1：反应釜预真空，负压吸入500Kg二乙醇胺和105Kg水，开启循环泵，使物料发生循环；步骤2：通入氮气置换三次，排出反应釜内的空气；步骤3：将温度加热至60℃后缓慢加入267.9Kg环氧丙烷进行加成反应，加成反应温度控制为67℃，压力为0.2MPa，反应生成热由热交换器系统传出以控制反应温度；步骤4：加成反应结束后缓慢加入6.3Kg环氧乙烷继续反应，加料结束，进料阀自动关闭，物料继续循环反应25min，待环氧乙烷充分反应，反应结束。实验检测1、粉磨实验助磨剂小磨实验研究，水泥物料配比选择熟料矿渣石膏60％35％5％物料入磨前经颚式破碎机破碎，实施例1-6中的助磨剂以水溶液的方式加入物料中，均匀后倒入磨内，粉磨时间为25min。2、分析测试方法，筛余测定用0.08mm的方孔筛，按KGB45-77方法进行干筛；勃氏比表面积测定采用DBT-127型勃氏透气比表面积仪，按KGB07-63方法进行；粒度分布测定采用KF-9型激光粒度分布测定仪，结果由计算机输出；水泥胶砂强度试验依据KGB/T17671-1999。表1实施例1-6的实验检测结果项目筛余/％比表面积m2/kKg平均粒径/um28d抗压强度/MPa28d抗折强度/MPa实施例12.63781953.127.4实施例22.43761953.217.41实施例32.33751853.257.44实施例42.253801753.417.5实施例52.23791753.397.49实施例62.138016.553.407.48通过上述表格可以的得出，实施例1-6中的各项性能均符合标准的要求，甚至要优于标准所规定的范围，通过在水泥中加入实施例1-6的助磨剂，并测定其各项性能，通过比较表格中的实验结果，则可以发现实施例4的水泥助磨剂的使用效果最为优良，当加入的水泥助磨剂的量逐渐增加时，其使用效果增强的并不明显。所以优选实施例4作为本申请文件的最优实施例。对比例1对比例1与实施例4的区别在于对比例1中未加入环氧乙烷，其他均与实施例保持一致。对比例2对比例2与实施例4的区别在于对比例2中环氧丙烷与环氧乙烷混合后加入到反应釜中，其他均与实施例保持一致。对比例3水泥物料中不加入助磨剂粉磨。表2对比例1-3的实验检测结果项目筛余/％比表面积m2/kKg平均粒径28d抗压强度/MPa28d抗折强度/MPa对比例12.637125517.20对比例22.53702551.47.3对比例32.83605849.87.1实施例42.253801753.417.5通过对比实施例4与对比例1的实验检测结果，通过表格中的数据可以明显的得出实施例4的各项性能均优于对比例1，由于对比例1与实施里4的区别在于对比例1中的水泥助磨剂在加工过程中未加入环乙烷，其他条件未发生变化，所以对比例1中的组分中不含有三乙醇胺，所以产品的使用性能发生了下降；继续对比对比例2与实施例4，对比例2中的环乙烷和环丙烷同时加入，其他条件未发生变化，所以通过对比实验结果可以得出对比例2的各项性能要比实施例4的差，所以可以推论出将环丙烷和环乙烷分开加入到反应釜中的使用效果要明显优于一次性加入到反应釜中的效果；对比对比例3与实施例4，对比例3中的水泥中未加入水泥助磨剂，则通过对比试验结果可以得出未加入水泥助磨剂使得水泥的磨粉使用性能均受到影响，所以加入水泥助磨剂能够较大程度上改变水泥的使用性能。以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。当前第1页1 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