CN102603943A

CN102603943A - 利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法及其所需热降解设备

Info

Publication number: CN102603943A
Application number: CN2012100793381A
Authority: CN
Inventors: 黄海滨; 黄硕; 李连琦
Original assignee: LIAONING YANSHAJING BUILDING MATERIAL CO Ltd
Current assignee: LIAONING YANSHAJING BUILDING MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明属混凝土减水剂生产技术领域，尤其涉及一种利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法及其所需热降解设备。减水剂生产方法包括：（1）废旧聚苯乙烯泡沫的收集与减容处理；（2）对所得产物进行热降解；（3）对所得产物进行磺化；（4）酸分离及中和。热降解装置包括导热油炉（1）及不锈钢夹层反应釜（2）；所述导热油炉（1）的导热油进出口（101）与不锈钢夹层反应釜（2）的夹层腔（3）相通。本发明还设有电热式降解炉（4）；所述电热式降解炉（4）的入料口（401）与不锈钢夹层反应釜（2）的出料口（201）相通。本发明原料来源广泛，生产成本低，环保效能显著，降解效率理想。

Description

利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法及其所需热降解设备

技术领域

本发明属混凝土减水剂生产技术领域，尤其涉及一种利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法及其所需热降解设备。

背景技术

混凝土掺入减水剂后,在保持原有和易性的情况下,可以减少用水量,从而提高混凝土的强度。由于减水剂的应用,它的减水作用可以大大降低混凝土的水灰比,从而提高混凝土的强度,这样,就可以配制出更高强度等级的混凝土,在同等级的情况下,可以减少水泥用量,从而降低成本,提高经济效益。

现有聚苯乙烯磺酸盐系减水剂在生产时普遍存在着原料成本高，环保效能低，降解效率不理想等问题。用废旧泡沫为原料生产聚苯乙烯磺酸盐系高效减水剂其成本有大大低于萘系高效减水剂，且其在混凝土中掺量也不大，因此其综合性价比可以超过脂肪族系减水剂。因此是一个非常有生命力和发展潜力的减水剂新产品。采用废泡沫生产新型减水剂技术，相关文献尚未报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种原料来源广泛，生产成本低，环保效能显著，降解效率理想的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法。

另外，本发明还提供一种与上述方法相配套的废旧聚苯乙烯泡沫热降解装置。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法，可按如下步骤依次实施。

（1）废旧聚苯乙烯泡沫的收集与减容处理。

（2）对步骤（1）所得产物进行热降解。

（3）对步骤（2）所得产物进行磺化。

（4）进行酸分离及中和即得减水剂母液。

作为一种优选方案，本发明所述步骤（2）中，热降解温度为210～300℃；热降解时间为20～60分钟。

作为另一种优选方案，本发明所述步骤（3）中，采用硫酸做磺化剂，硫酸与降解聚苯乙烯质量比为1.5～10：1；磺化温度为60～120℃；磺化时间为1.5～3h。

上述利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，它包括导热油炉及不锈钢夹层反应釜；所述导热油炉的导热油进出口与不锈钢夹层反应釜的夹层腔相通。

作为一种优选方案，本发明还设有冷凝器及接收罐；所述冷凝器的入口与不锈钢夹层反应釜的顶部出口相通；所述冷凝器的出口与接收罐的入口相通。

作为另一种优选方案，本发明在所述不锈钢夹层反应釜内设有剪切刀式搅拌器。

进一步地，本发明还设有电热式降解炉；所述电热式降解炉的入料口与不锈钢夹层反应釜的出料口相通。

更进一步地，本发明还设有降解物传输机；所述降解物传输机（6）的降解物入口与电热式降解炉的降解物出口相通。

另外，本发明所述电热式降解炉包括炉膛及置于炉膛内的炉腔；在所述炉膛内固定设有电热元件。

其次，本发明在所述炉腔内可设有搅拌机构。

本发明原料来源广泛，生产成本低，环保效能显著，降解效率理想。与现有技术相比，本发明具有如下特点。

（1）以废旧泡沫为原料生产新型减水剂，可减少废泡沫对环境的污染。

（2）废旧泡沫资源丰富，成本低，原料有保证。

（3）聚苯乙烯磺酸盐系高效减水剂生产过程中不用甲醛等对环境有害的原料，生产过程属于环保型。

（4）聚苯乙烯磺酸盐系高效减水剂中不含甲醛等有害物质，使用过程中不会释放对环境有害的物质，因此属于绿色环保型产品。

（5）用废旧泡沫为原料生产聚苯乙烯磺酸盐系高效减水剂其成本有大大低于萘系高效减水剂，且其在混凝土中掺量也不大，因此其综合性价比可以超过脂肪族系减水剂。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明的工艺流程框图。

图2为本发明热降解设备整体结构示意图。

图3为本发明不锈钢夹层反应釜结构示意图。

图4为本发明电热式降解炉结构示意图。

图中：1、导热油炉；101、导热油进出口；2、不锈钢夹层反应釜；201、出料口；3、夹层腔；4、电热式降解炉；401、入料口；402、降解物出口；5、接收罐；6、降解物传输机；601、降解物入口；7、炉膛；8、炉腔；9、电热元件；10、搅拌机构；11、冷凝器；12、电机；13、剪切刀式搅拌器。

具体实施方式

如图1所示，利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法，可按如下步骤依次实施。

（1）废旧聚苯乙烯泡沫的收集与减容处理。

（2）对步骤（1）所得产物进行热降解。

（3）对步骤（2）所得产物进行磺化。

（4）进行酸分离及中和即得减水剂母液。

本发明所述步骤（2）中，热降解温度为210～300℃；热降解时间为20～60分钟。

本发明所述步骤（3）中，采用硫酸做磺化剂，硫酸与降解聚苯乙烯质量比为1.5～10：1；磺化温度为60～120℃；磺化时间为1.5～3h。

本发明利用废旧聚苯乙烯泡沫生产新型减水剂工艺过程具体包括。

（1）废旧聚苯乙烯泡沫的收集与减容处理。

（2）减容泡沫的热降解。

——泡沫的热降解是在自制的专用设备中进行。

——泡沫的热降解温度为210～300度。

——泡沫的热降解时间为20～60分钟。

（3）降解的泡沫的磺化。

——磺化是在催化剂存在下用硫酸做磺化剂，并且硫酸是过量的同时作为降解聚苯乙烯的溶剂。

——硫酸与降解聚苯乙烯质量比为1.5～10：1。

——磺化温度为60～120度。

——磺化时间为1.5～3h。

（4）酸分离。

——利用磺化聚苯乙烯在不同温度下溶解度的差来进行过量硫酸的分离。

（5）中和。

——用液碱中和分离出酸后的磺化物，终点为PH==7～8。

如图2所示，废旧聚苯乙烯泡沫热降解装置，它包括导热油炉1及不锈钢夹层反应釜2；所述导热油炉1的导热油进出口101与不锈钢夹层反应釜2的夹层腔3相通。

导热油炉的原理：是以煤、重油、轻油或可燃液体为燃料，导热油为热载体。利用循环油泵强制液相循环，将热能输送给用热设备后，继而返回重新加热的直流式特种工业炉。本发明可采用通用型导热油炉。

为收集小分子量降解物副产品，本发明还可设有冷凝器11及接收罐5；所述冷凝器11的入口与不锈钢夹层反应釜2的顶部出口相通；所述冷凝器11的出口与接收罐5的入口相通。本发明冷凝器11可采用通用列管式冷凝器。

参见图3，为提高降解效率，本发明在所述不锈钢夹层反应釜2内可设有剪切刀式搅拌器13。

参见图2，为在更高的温度下进行二段降解，本发明还设有电热式降解炉4；所述电热式降解炉4的入料口401与不锈钢夹层反应釜2的出料口201相通。

参见图2，本发明还设有降解物传输机6；所述降解物传输机6的降解物入口601与电热式降解炉4的降解物出口402相通。

无轴螺旋输送机适用于粘附性较强、糊状粘稠的物料、含水率偏高的物料，以及渣土、缠绕性物料的输送。本发明降解物传输机6可采用无轴螺旋输送机。

参见图4，本发明所述电热式降解炉4包括炉膛7及置于炉膛7内的炉腔8；在所述炉膛7内固定设有电热元件9。本发明在所述炉腔8内设有搅拌机构10。

实施例１。

废旧聚苯乙烯泡沫的热降解是在本发明的热降解设备中进行，热降解温度为2８０度，热降解时间为３0分钟，得到平均分子量为１２０００的降解聚苯乙烯。取１０００ｋｇ降解聚苯乙烯加入到磺化釜中，加入催化剂硫酸银4kg，加热到９０度，用０.５ｈ时间滴加１５００ｋｇ９８％的浓硫酸，在１１０度的温度下磺化反应２.５ｈ，降温分离过量的硫酸，然后用４０％的液碱中和分离出酸后的磺化物到PH=7～8。

本发明在实际操作时，将经过减容处理的废旧聚苯乙烯泡沫装入不锈钢夹层反应釜2中，用导热油加热不锈钢夹层反应釜2，开动剪切刀式搅拌器13，降解一定时间，取样检测，达标后进入下道工序；将一段降解物料送入电热式降解炉4中，在更高的温度下进行二段降解，最终产物由降解物传输机6送入下道工序。

实施例２。

废旧聚苯乙烯泡沫的热降解是在本发明的热降解设备中进行，热降解温度为2９０度，降解时间为２５分钟，得到平均分子量为１２０００的降解聚苯乙烯。取１０００ｋｇ降解聚苯乙烯加入到磺化釜中，加入催化剂硫酸银4kg，加热到９５度，用０.５ｈ时间滴加１６００ｋｇ９８％的浓硫酸，在１１０度的温度下磺化反应２.５ｈ，降温分离过量的硫酸，然后用４０％的液碱中和分离出酸后的磺化物到PH=7～8。

实施例３。

废旧聚苯乙烯泡沫的热降解是在本发明的热降解设备中进行，热降解温度为2７０度，降解时间为３５分钟，得到平均分子量为１２０００的降解聚苯乙烯。取１０００ｋｇ降解聚苯乙烯加入到磺化釜中，加入催化剂硫酸银4kg，加热到９０度，用０.５ｈ时间滴加１５００ｋｇ９８％的浓硫酸，在１１０度的温度下磺化反应２.５ｈ，降温分离过量的硫酸，然后用４０％的液碱中和分离出酸后的磺化物到PH=7～8。

实施例４。

废旧聚苯乙烯泡沫的热降解是在本发明的热降解设备中进行，热降解温度为2６０度，降解时间为４５分钟，得到平均分子量为１２０００的降解聚苯乙烯。取１０００ｋｇ降解聚苯乙烯加入到磺化釜中，加入催化剂硫酸银4kg，加热到９５度，用０.５ｈ时间滴加１６００ｋｇ９８％的浓硫酸，在１２０度的温度下磺化反应２ｈ，降温分离过量的硫酸，然后用４０％的液碱中和分离出酸后的磺化物到PH=7～8。

实施例５。

废旧聚苯乙烯泡沫的热降解是在本发明的热降解设备中进行，热降解温度为2４０度，降解时间为６0分钟，得到平均分子量为１２０００的降解聚苯乙烯。取１０００ｋｇ降解聚苯乙烯加入到磺化釜中，加入催化剂硫酸银4kg，加热到９０度，用０.５ｈ时间滴加１６５０ｋｇ９８％的浓硫酸，在１１５度的温度下磺化反应２.５ｈ，降温分离过量的硫酸，然后用４０％的液碱中和分离出酸后的磺化物到PH=7～8。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法，其特征在于，按如下步骤依次实施：

（1）废旧聚苯乙烯泡沫的收集与减容处理；

（2）对步骤（1）所得产物进行热降解；

（3）对步骤（2）所得产物进行磺化；

（4）进行酸分离及中和即得减水剂母液。

2.根据权利要求1所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，热降解温度为210～300℃；热降解时间为20～60分钟。

3.根据权利要求2所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用硫酸做磺化剂，硫酸与降解聚苯乙烯质量比为1.5～10：1；磺化温度为60～120℃；磺化时间为1.5～3h。

4.一种如权利要求1～3之任一所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：包括导热油炉（1）及不锈钢夹层反应釜（2）；所述导热油炉（1）的导热油进出口（101）与不锈钢夹层反应釜（2）的夹层腔（3）相通。

5.根据权利要求4所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：还设有冷凝器（11）及接收罐（5）；所述冷凝器（11）的入口与不锈钢夹层反应釜（2）的顶部出口相通；所述冷凝器（11）的出口与接收罐（5）的入口相通。

6.根据权利要求5所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：在所述不锈钢夹层反应釜（2）内设有剪切刀式搅拌器（13）。

7.根据权利要求6所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：还设有电热式降解炉（4）；所述电热式降解炉（4）的入料口（401）与不锈钢夹层反应釜（2）的出料口（201）相通。

8.根据权利要求7所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：还设有降解物传输机（6）；所述降解物传输机（6）的降解物入口（601）与电热式降解炉（4）的降解物出口（402）相通。

9.根据权利要求8所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：所述电热式降解炉（4）包括炉膛（7）及置于炉膛（7）内的炉腔（8）；在所述炉膛（7）内固定设有电热元件（9）。

10.根据权利要求9所述的利用废旧聚苯乙烯泡沫生产减水剂的方法所需热降解设备，其特征在于：在所述炉腔（8）内设有搅拌机构（10）。