CN100386282C - 一种混凝土高效减水剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以煤焦油、焦化厂粗苯精馏后的残渣(称为重苯渣或称重芳烃混合物，下同)或炼油厂残渣为原料，经过磺化、水解、缩合和中和工序制备混凝土高效减水剂的方法。整个制备过程无任何废水、废气、废渣排放，产品各项技术指标均达到或超过国家标准GB8076-1997规定要求。采用本发明制备的高效减水剂，既解决了混凝土减水剂合成成本高的问题，又解决了煤焦油、焦化厂粗苯精溜后的残渣以及炼油厂残渣对环境的污染，不但使残渣变废为宝，还为水泥使用行业增加了一个新品种，具有极大的环保意义、社会效益和经济效益。

Description

一种混凝土高效减水剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土高效减水剂的制备方法，属于建筑用混凝土外加剂制备技术领域。

背景技术

在混凝土生产过程中，减水剂是最重要和最常用的混凝土外加剂，又称分散剂或缩水剂。减水剂的主要成分为表面活性剂，是通过改善固、液界面的性质，在显著减少新拌混凝土用水量时仍保持混凝土拌合料的和易性，即改善混凝土在拌合、运输、浇灌、捣实等施工操作性能的一种外加化学助剂。高效减水剂又称超塑化剂，可显著减少新拌混凝土用水量、提高混凝土性能、延长混凝土使用寿命，或在保持混凝土性能和使用寿命基本不变的基础上较大幅度减少水泥用量的化学添加剂。采用高效减水剂技术，既可以制备高性能混凝土，广泛应用于高层建筑、大型堤坝、公路、桥梁、隧道、国防等建设工程中，在经济建设和社会发展中发挥重大作用；而制备具有低成本、高减水率、混凝土流动性好、塌陷度损失小、抗压强度比高的高性能减水剂一直是人们重视的研究方向。在现有技术中，萘系、三聚氰胺系、改性木素磺酸盐高效减水剂是使用最普遍的高效减水剂，它们减水率高，但由于其原料紧张，价格大幅上涨，限制了高效减水剂的发展。于是，寻找一种原料成本低而减水效果好，又能增强与各种水泥适应性的高效减水剂新品种，不仅是高强度高性能混凝土水平发展的一个重要方面，也正成为混凝土材料科学的一项新课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土高效减水剂的制备方法，解决了目前制备高效减水剂的原料紧张、价格昂贵而造成减水剂成本高的问题。

本发明的构思是这样的。煤焦油、焦化厂粗苯精馏后的残渣(称为重苯渣或称重芳烃混合物，下同)或炼油厂残渣，是非常复杂的有机物混合物，主要包括三甲苯、萘、蒽、茚、菲等多种有机成分，目前主要用于制备沥青或将其重新加入焦油中循环使用，前者经济效率较低，后者在运行过程中经常会发生堵塞管道造成停产、检修。开展重芳烃综合研究利用，如何充分利用该部分资源、提升其经济价值，为经济建设和企业发展服务，是一项紧迫而重要的研究课题。以煤焦油、焦化厂粗苯精馏后的残渣或炼油厂残渣为原料，制备高效减水剂既可减少环境污染，又可得到高附加值的产品。本申请人经文献检索，未见利用以煤焦油、焦化厂粗苯精馏后的残渣或炼油厂残渣为原料制备高效减水剂的报道。为此，申请人经过大量的实验研究，提出了以以上三类废料为原料制备高效减水剂的方法，而且，整个制备过程无任何废水、废气、废渣排放，因此，本制备工艺是一个清洁化、环境友好工艺。

具体地，本发明的技术方案是这样的，本发明的方法包括以下步骤：

(1)投料

将计量的煤焦油、粗苯精馏后的残渣或炼油厂残渣投入反应釜中，搅拌、升温至90℃-110℃，按残渣∶硫酸质量比为1∶0.5-0.9以细流方式滴加质量分数为95％-98％的浓硫酸；

(2)磺化

升温到110℃-140℃磺化保温1-4h，再升温到160℃-180℃磺化保温1-3h，之后，按残渣∶水质量比为1∶0.3-0.7加水稀释，保温20-60min，取样测磺化酸度，到20％-50％即可，在100℃-140℃水解20-60min；

(3)缩合

降温至80℃-100℃，按残渣∶含有醛基的物质质量比为1∶0.1-0.4缓慢滴加含有醛基的物质，整个滴加时间40-180min，然后，于85℃-120℃缩合反应2-7h；

物料粘度较大时，应及时向釜内补充少量水调节；

滴加含有醛基物质过程中若发现物料升温较快，应及时向釜内夹套通冷却水降温；

为防止暴聚，可以在滴加的含有醛基的物质中先加水后再滴加，加水量按含有醛基的物质∶水质量比为1∶0.2-0.8；

所述含有醛基的物质以甲醛、乙醛或糠醛更为合适；

(4)中和

将缩合好的物料放入中和槽中，先加碱溶液，再加石灰乳中和，使物料pH值为6-10，然后，将物料过滤除去硫酸钙沉淀，得棕褐色粘稠液体产品；

所用碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠、氨水或其它呈碱性物质溶液；

碱溶液加入量按残渣∶碱溶液中的溶质质量比为1∶0.2-0.8的比例加入；

所加碱溶液以加氢氧化钠溶液最为首选，所加氢氧化钠溶液的质量分数为10％-60％为适宜；

液体产品经过喷雾干燥做成粉剂，粉剂成品为深褐色。

本发明取得的积极效果在于：既解决了减水剂合成成本高的问题(从原料的价格来看，煤焦油、重芳烃、石油残渣与萘相比价格低的多)，又解决了残渣(废渣)对环境造成的污染问题。制备的高效减水剂，其各项指标均达到或超过国标GB8076-1997要求。本发明不但使残渣变废为宝，还为水泥使用行业增加了一个新品种，达到了“变废为宝，净化环境”的目的，具有极大的环保意义、社会效益和经济效益。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明。

实施例1

在4口烧瓶中加入石家庄焦化厂粗苯车间精馏后的残渣(重苯渣或重芳烃混合物)200g，成分主要包括三甲苯、萘、蒽、茚、菲等，搅拌、升温至80℃-115℃，缓缓滴加98％的浓H2SO4140g，升温到120℃-125℃之间保温2h，再升温到160℃-165℃之间保温1h。之后，加水100ml稀释，再补加98％的浓硫酸25g，控制温度在90-95℃之间滴加甲醛40g，为防止暴聚，在甲醛中加水20ml。整个滴加时间不宜少于50min。加甲醛过程中若发现物料升温较快，应及时向釜内夹套通冷水降温。之后，升温至97℃-105℃，保温3.5h-4h。在保温过程中，每隔半小时向反应釜中加20毫升水稀释，共加水140毫升左右。冷却后，用30％的NaOH液碱中和到pH＝7.5后，出料即得棕褐色粘液体产品。用本发明制得的产品，减水率和抗压强度比两项主要指标，经河北省建筑科学研究院检测分别达到了20.9％(国标为≥12％)和169、163、159、116(国标为1d≥130、3d≥120、7d≥115)。

实施例2

在4口烧瓶中加入石家庄焦化厂粗苯车间精馏后的残渣(重苯渣或重芳烃混合物)100g，搅拌、升温至100℃-105℃，缓缓滴加98％的浓H2SO470g，同时启动水膜除尘装置吸收反应产生的酸性气体；升温到120℃-125℃之间保温2h，再升温到160℃-165℃之间保温1h。之后，加水50ml稀释，保温30min，控制温度在90-95℃之间滴加甲醛20g，为防止暴聚，在甲醛中加水10ml，整个滴加时间不宜少于60min。加甲醛过程若发现物料升温较快，应及时向釜内夹套通冷水降温。之后，升温至97℃-105℃，保温3.5h-4h。在保温过程中，每隔半小时向反应釜中加10毫升水稀释，共加水70毫升左右。冷却后，用30％的NaOH液碱中和到pH＝8后，浓缩出料。

实施例3

在4口烧瓶中加入石家庄焦化厂粗苯车间精馏后的残渣(重苯渣或重芳烃混合物)100g，搅拌、升温至100℃-105℃，缓缓滴加98％的浓H2SO480g，同时启动水膜除尘装置吸收反应产生的酸性气体；升温到120℃-125℃之间保温1h，再升温到160℃-165℃之间保温2h。之后，加水100ml稀释，控制温度在90-95℃之间滴加甲醛20g，为防止暴聚，在甲醛中加水10ml，整个滴加时间70min。加甲醛过程若发现物料升温较快，应及时向釜内夹套通冷水降温。之后，升温至97℃-105℃，保温3.5h-4h。当粘度达到规定值后，用水稀释，冷却后，用液碱NaOH中和到pH＝9后。即得深褐色粘稠液体产品，出料。

Claims (5)

1.一种混凝土高效减水剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

(1)投料

将计量的煤焦油、粗苯精馏后的残渣或炼油厂残渣投入反应釜中，搅拌、升温至90℃-110℃，按残渣∶硫酸质量比为1∶0.5-0.9以细流方式滴加质量分数为95％-98％的浓硫酸；同时启动水膜除尘装置吸收反应产生的酸性气体；

(2)磺化

升温到110℃-140℃磺化保温1-4h，再升温到160℃-180℃磺化保温1-3h，之后，按残渣∶水质量比为1∶0.3-0.7加水稀释，保温20-60min，取样测磺化酸度，到20％-50％即可，在100℃-140℃水解20-60min；

(3)缩合

降温至80℃-100℃，按残渣∶含有醛基的物质质量比为1∶0.1-0.4缓慢滴加含有醛基的物质，整个滴加时间40-180min，然后，于85℃-120℃缩合反应2-7h；

(4)中和

将缩合好的物料放入中和槽中，先加碱溶液，再加石灰乳中和，使物料pH值为6-10，然后，将物料过滤除去硫酸钙沉淀，得棕褐色粘稠液体产品；

液体产品经过喷雾干燥做成粉剂成品。

2.按权利要求1所述的混凝土高效减水剂的制备方法，其特征是：在步骤(3)中，在滴加的含有醛基物质中加水后再滴加，加水量按含有醛基物质∶水质量比为1∶0.2-0.8。

3.按权利要求1或2所述的混凝土高效减水剂的制备方法，其特征是：在步骤(3)中，滴加的含有醛基物质是甲醛、乙醛或糠醛。

4.按权利要求1所述的混凝土高效减水剂的制备方法，其特征是：在步骤(4)中，所用碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠或氨水。

5.按权利要求1或4所述的混凝土高效减水剂的制备方法，其特征是：在步骤(4)中，碱溶液加入量按残渣∶碱溶液中的溶质质量比为1∶0.2-0.8的比例加入。