CN102643040A

CN102643040A - 混凝土用缓凝剂的制备方法及其所采用的设备

Info

Publication number: CN102643040A
Application number: CN2012100810739A
Authority: CN
Inventors: 黄海滨; 黄海忠; 高亮
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: 2012-08-22

Abstract

本发明属建筑外加剂生产领域，尤其涉及一种混凝土用缓凝剂的制备方法及其所采用的设备，制备方法包括：(1)取秸秆糖溶液并加入化学氧化剂A及化学氧化剂B，通入净化空气进行氧化反应；(2)向反应体系中加入化学氧化剂C，通入氧气，并且同时滴加液碱，维持体系PH＝7～8；(3)向反应体系加入贵金属催化剂，继续通氧气，并且继续滴加碱液，维持体系PH＝8～8.5；将氧化液降温，即得目的产物混凝土用缓凝剂。采用设备包括：风机(1)、第一氧化釜(2)、第二氧化釜(3)、第三氧化釜(4)及制氧机(5)。本发明贵金属催化剂消耗量小，氧化效率高，原料成本低并易于操作控制。

Description

混凝土用缓凝剂的制备方法及其所采用的设备

技术领域

本发明属建筑外加剂生产领域，尤其涉及一种混凝土用缓凝剂的制备方法及其所采用的设备。

背景技术

水泥中添加一定数量的葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强度，且有阻滞作用，即推迟混凝土的最初与最终凝固时间。目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有生物发酵法、均相化学氧化法、电解氧化法以及多相催化氧化法等四种方法。这4种方法目前在中国均有广泛研究。在工业化生产上，多相催化氧化法和生物发酵法应用较多。其中多相催化氧化法具有工艺过程简单，反应条件温和(各种气-液-固三相混合的反应器在常压均可采用，反应温度一般控制在60℃以下)，反应时间短，转化率高，三废少且易处理的特点。现有多相催化氧化法尚存在着贵金属催化剂消耗量大，氧化效率低，原料成本高等特点。

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贵金属催化剂消耗量小，氧化效率高，原料成本低的混凝土用缓凝剂的制备方法。

本发明还提供一种与上述方法相配套的混凝土用缓凝剂生产设备。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

混凝土用缓凝剂的制备方法，可按如下步骤依次进行：

(1)取秸秆糖溶液并加入化学氧化剂A及化学氧化剂B，通入净化空气进行氧化反应；

(2)向反应体系中加入化学氧化剂C，通入氧气，并且同时滴加液碱，维持体系PH＝7～8；

(3)向反应体系加入贵金属催化剂，继续通氧气，并且继续滴加碱液，维持体系PH＝8～8.5；将氧化液降温，即得目的产物混凝土用缓凝剂。

作为一种优选方案，本发明所述步骤(1)中，化学氧化剂A为双氧水；所述化学氧化剂B为过硫酸钠。

作为另一种优选方案，本发明所述化学氧化剂C为次氯酸钠、过硼酸钠及过碳酸钠一种或两种以上的混合物。

进一步地，本发明所述贵金属催化剂为钯铋碳催化剂或钯碳催化剂。

上述混凝土用缓凝剂制备方法所采用的设备，它包括风机、第一氧化釜、第二氧化釜、第三氧化釜及制氧机；所述风机的出风口与第一氧化釜的入风口相通；所述第一氧化釜的出料口与第二氧化釜的入料口相通；所述第二氧化釜的出料口与第三氧化釜的入料口相通；所述制氧机的出氧口分别与第二氧化釜及第三氧化釜的入氧口相通。

作为一种优选方案，本发明还设有过滤机；所述过滤机的入料口与第三氧化釜的出料口相通。

作为另一种优选方案，本发明所述风机可采用双级高压型罗茨鼓风机。

进一步地，本发明所述过滤机可采用不锈钢板框过滤器。

秸秆水解得到的秸秆糖液，由于组成的多样性及含有多种杂质，单独采用贵金属催化剂空气氧化法，催化剂消耗量过大，成本太高，因此，本发明采用多元化学氧化剂、贵金属催化剂复合催化-空气氧化法合成秸秆水解混合糖的羧酸钠盐的三段氧化工艺方法。贵金属催化剂用量是单独采用贵金属催化剂氧化法的10～15％，成本大大降低。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

(1)工艺过程简单，便于操作；

(2)反应条件温和，反应平稳，易于控制；

(3)转化率高，副产物少；

(4)贵金属催化剂用量少，贵金属催化剂用量是贵金属催化-空气氧化法催化剂用量的10％，贵金属催化剂重量只占糖重量的0.1～0.3％，成本明显降低；

(5)贵金属催化剂在反应体系中的停留时间短，即可延长催化剂重复使用的次数，又可避免催化剂中毒失效，增加了氧化反应的安全度；

(6)此工艺的总反应时间与贵金属单元催化氧化法生产葡萄糖酸钠相比，生产时间缩短1小时，大大降低了生产成本。

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为本发明设备的整体结构示意图。

图中：1、风机；2、第一氧化釜；3、第二氧化釜；4、第三氧化釜；5、制氧机；6、过滤机。

具体实施方式

本发明混凝土用缓凝剂的工艺路线包括如下工序：

a、化学氧化剂空气氧化工序；

b、化学氧化剂氧气氧化工序；

c、贵金属催化剂氧气氧化工序；

d、过滤回收催化剂工序。

如图1所示，混凝土用缓凝剂的制备方法，可按如下步骤依次进行：

(1)取秸秆糖溶液并加入双氧水及过硫酸钠，通入净化空气进行氧化反应；

(2)向反应体系中加入次氯酸钠，通入氧气，并且同时滴加液碱，维持体系PH＝7.5；

(3)向反应体系加入钯铋碳催化剂，继续通氧气，并且继续滴加碱液，维持体系PH＝8.2；将氧化液降温，即得目的产物混凝土用缓凝剂。

混凝土用缓凝剂制备方法所用设备包括：

a、常压氧化釜A及其配套系统；

——主体釜内可设空气均布与增溶设备；

b、罗茨风机；

c、加压氧气氧化釜B及其配套系统；

——主体釜为压力釜，设计承压0.4～0.6MPa；

d、制氧机系统；

e、贵金属催化氧气氧化釜C及其配套系统；

——主体釜内可设空气均布与增溶设备；

f、液碱自动滴加及自动检测PH仪表系统；

g、过滤回收贵金属催化剂设备系统。

上述混凝土用缓凝剂制备方法所采用的设备，它包括风机1、第一氧化釜2、第二氧化釜3、第三氧化釜4及制氧机5；所述风机1的出风口与第一氧化釜2的入风口相通；所述第一氧化釜2的出料口与第二氧化釜3的入料口相通；所述第二氧化釜3的出料口与第三氧化釜4的入料口相通；所述制氧机5的出氧口分别与第二氧化釜3及第三氧化釜4的入氧口相通。

为便于分离混凝土用缓凝剂成品，本发明还设有过滤机6；所述过滤机6的入料口与第三氧化釜4的出料口相通。

本发明所述风机1采用双级高压型罗茨鼓风机。双级高压罗茨鼓风机，它是由两台SR系列标准罗茨鼓风机串联而成。当气体进入第一级风机升压后，经过中间冷却器将气体温度降至40℃以下，然后进入二级风机继续升压，机组最高升压可达≥196kPa。两级风机的主机由同一台电机通过皮带传动或双轴伸电机直联传动。

本发明所述过滤机6可采用不锈钢板框过滤器。不锈钢板框过滤器在工作时，浮液用泵送入滤机的每个密闭的滤室，在工作压力的作用下，滤液透过滤膜或其它滤材，经出液口排出，滤渣则留在框内形成滤饼，从而达到固液分离目的。

本发明可采用复合型贵金属钯铋碳催化剂，即钯铋碳催化剂，型号：SKDH-BBT；钯含量5％；铋含量5％；性状：黑色粉末。

本发明也可采用钯碳(Palladium on carbon，Pd/C)催化剂，钯碳催化剂是一种用于有机合成中的催化氢化的催化剂。一般为黑色粉末或是含有0.5％～30％钯的小球，不溶于所有的有机溶剂和酸性溶液。

本发明设备的具体操作步骤如下：

(1)取秸秆糖溶液加入化学氧化剂A、B，在一定温度下，于第一氧化釜2内，通入净化的空气进行氧化反应，反应一定时间，取样化验合格后进入下一阶段；

(2)再向第二氧化釜3反应体系中加入化学氧化剂C，在一定的温度下，经制氧机5通入氧气，并且同时滴加液碱，维持体系PH＝7～8，反应一定时间，取样化验合格后进入下一阶段；

(3)向第三氧化釜4反应体系加入复合型贵金属催化剂，在一定温度下，经制氧机5继续通氧气，并且继续滴加碱液，维持体系PH＝8～8.5，反应一定时间，取样化验合格后停止反应，经过滤机6过滤回收催化剂，催化剂可重复使用100次以上，将氧化液降温到40度，即得到秸秆制取的液体混凝土缓凝剂。

实施例1

取1000kg秸秆糖溶液加入双氧水30kg、过硫酸钠20kg，在60度的温度下，通入净化的空气进行氧化反应，反应2h，再向反应体系中加入次氯酸钠20kg，在60度的温度下，通入氧气，并且同时滴加液碱，维持体系PH＝7～8，反应1h，向反应体系加入复合型贵金属钯铋碳催化剂1.5kg，在60度的温度下，继续通入氧气，并且继续滴加碱液(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝8～8.5，反应1.5h，过滤回收催化剂，催化剂可重复使用100次以上，将氧化液降温到40度，即得到秸秆制取的液体混凝土缓凝剂。可以直接使用或销售，也可以经过高塔喷雾制成粉剂产品。

实施例2

取1000kg秸秆糖溶液加入双氧水20kg、过硫酸钠30kg，在60度的温度下，通入净化的空气进行氧化反应，反应2h，再向反应体系中加入次氯酸钠30kg，在60度的温度下，通入氧气，并且同时滴加液碱(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝7～8，反应1h，向反应体系加入复合型贵金属钯铋碳催化剂1kg，在60度的温度下，继续通入氧气，并且继续滴加碱液(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝8～8.5，反应1.5h，过滤回收催化剂，催化剂可重复使用100次以上，将氧化液降温到40度，即得到秸秆制取的液体混凝土缓凝剂。可以直接使用或销售，也可以经过高塔喷雾制成粉剂产品。

实施例3

取1000kg秸秆糖溶液加入双氧水10kg、过硫酸钠35kg，在60度的温度下，通入净化的空气进行氧化反应，反应2h，再向反应体系中加入次氯酸钠25kg，在60度的温度下，通入氧气，并且同时滴加液碱(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝7～8，反应1h，向反应体系加入复合型贵金属钯铋碳催化剂2kg，在60度的温度下，继续通入氧气，并且继续滴加碱液(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝8～8.5，反应1.5h，过滤回收催化剂，催化剂可重复使用100次以上，将氧化液降温到40度，即得到秸秆制取的液体混凝土缓凝剂。可以直接使用或销售，也可以经过高塔喷雾制成粉剂产品。

实施例4

取1000kg秸秆糖溶液加入双氧水30kg、过硫酸钠20kg，在60度的温度下，通入净化的空气进行氧化反应，反应2h，再向反应体系中加入过硼酸钠30kg，在60度的温度下，通入氧气，并且同时滴加液碱(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝7～8，反应1h，向反应体系加入复合型贵金属钯铋碳催化剂1.5kg，在60度的温度下，继续通入氧气，并且继续滴加碱液(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝8～8.5，反应1.5h，过滤回收催化剂，催化剂可重复使用100次以上，将氧化液降温到40度，即得到秸秆制取的液体混凝土缓凝剂。可以直接使用或销售，也可以经过高塔喷雾制成粉剂产品。

实施例5

取1000kg秸秆糖溶液加入双氧水50kg、过硫酸钠10kg，在60度的温度下，通入净化的空气进行氧化反应，反应2h，再向反应体系中加入过碳酸钠30kg，在60度的温度下，通入氧气，并且同时滴加液碱(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝7～8，反应1h，向反应体系加入复合型贵金属钯铋碳催化剂1.2kg，在60度的温度下，继续通入氧气，并且继续滴加碱液(浓度为40％的NaOH溶液)，维持体系PH＝8～8.5，反应1.5h，过滤回收催化剂，催化剂可重复使用100次以上，将氧化液降温到40度，即得到秸秆制取的液体混凝土缓凝剂。可以直接使用或销售，也可以经过高塔喷雾制成粉剂产品。

本发明最终产物混凝土用缓凝剂组分构成：

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

1.一种混凝土用缓凝剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤依次进行：

2.根据权利要求1所述的混凝土用缓凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，化学氧化剂A为双氧水；所述化学氧化剂B为过硫酸钠。

3.根据权利要求2所述的混凝土用缓凝剂的制备方法，其特征在于：所述化学氧化剂C为次氯酸钠、过硼酸钠及过碳酸钠一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求3所述的混凝土用缓凝剂的制备方法，其特征在于：所述贵金属催化剂为钯铋碳催化剂或钯碳催化剂。

5.一种如权利要求1～4之任一所述的混凝土用缓凝剂制备方法所采用的设备，其特征在于：包括风机(1)、第一氧化釜(2)、第二氧化釜(3)、第三氧化釜(4)及制氧机(5)；所述风机(1)的出风口与第一氧化釜(2)的入风口相通；所述第一氧化釜(2)的出料口与第二氧化釜(3)的入料口相通；所述第二氧化釜(3)的出料口与第三氧化釜(4)的入料口相通；所述制氧机(5)的出氧口分别与第二氧化釜(3)及第三氧化釜(4)的入氧口相通。

6.根据权利要求5所述的混凝土用缓凝剂制备方法所采用的设备，其特征在于：还设有过滤机(6)；所述过滤机(6)的入料口与第三氧化釜(4)的出料口相通。

7.根据权利要求6所述的混凝土用缓凝剂制备方法所采用的设备，其特征在于：所述风机(1)采用双级高压型罗茨鼓风机。

8.根据权利要求7所述的混凝土用缓凝剂制备方法所采用的设备，其特征在于：所述过滤机(6)采用不锈钢板框过滤器。