CN103980436B - 一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统 - Google Patents

Abstract

一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统，包括绿色能源模块和预处理模块，其中：绿色能源模块中的绿色能源系统采用由太阳能、空气热能或电能组成的二元或三元复配系统；预处理模块通过预处理器对TPEG进行预处理。预处理器的上部设有进水管，连接绿色能源系统；下端设有出料管，连接主反应器；上端设有投料口，上盖上端固定有电机带动预处理器内部的框式搅拌器正常工作；底部设有温控装置和电加热装置，外表面设有聚氨酯保温层。本发明解决了聚羧酸减水剂生产中TPEG溶解度低、粘度高、易结团的问题，保证了反应物初始状态的均匀性，提高了生产效率。预处理器采取低位投料方式，降低了厂房及设备要求，提高了安全性，节省了大量劳动力。

Description

一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统

技术领域

本发明涉及一种聚羧酸混凝土减水剂的生产装置。

技术背景

近年来，聚羧酸减水剂以其优异的性能和绿色环保的特点，受到业内人士越来越多的重视。聚羧酸减水剂具有高减水率、低掺量、高保坍型性能，在工程应用中越来越广泛。早在20世纪80年代初，日本就成功研制出聚羧酸系减水剂，并于1986年将产品打入市场。而国内对于聚合物水泥减水剂的研究起步较晚，2001年，上海建筑科学研究院成功研制出聚羧酸系高性能减水剂，并首先在国内实现了工业化生产。随着科学技术的日新月异，我国聚羧酸高效减水剂的研发与工业化生产迅猛发展。但是，在聚羧酸的工业化生产中依然存在一些问题亟待完善。

目前，在传统的聚羧酸生产工艺中存在着诸多问题，阻碍着聚羧酸减水剂向大规模、高质量、高产能、环境友好的方向发展。主要问题有：（1）TPEG都是通过工人从钢平台上主反应釜顶部投料进入釜中，原料需要用叉车提升3m以上，耗费大量劳动力和时间，且存在一定的危险性。（2）由于TPEG常温溶解性差，并且粘度大，密度较小，容易漂浮在液面上结成团，影响TPEG的进一步溶解。所以传统工艺中会在合成反应之前先要在反应釜中对TPEG进行处理，使之溶解，这就延长了减水剂的合成周期，通常一个合成周期需要8h以上，效率较低。（3）传统工艺需要锅炉进行加热，通过夹套对反应釜进行加热，温度不易控制且对环境污染较大。（4）传统工艺对厂房的高度要求较高，一般在7.5m以上。（5）传统工艺合成周期之间不连续。因此，需要对生产工艺进行改进，来提高生产效率以及产品质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统，本发明在传统的化工工艺中加入了预处理系统，在聚羧酸生产工艺中通过对TPEG的预处理，解决了TPEG的溶解问题和高粘度问题，提升了产品的稳定性，缩短合成周期，提高了生产效率。另外，由于预处理系统采取的是低位投料方式，降低了厂房高度，同时提高了安全性，节省劳动力。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统包括绿色能源模块和预处理模块。高效低能耗聚羧酸生产预处理系统改变了聚羧酸传统工艺中在反应釜顶部投料的方式，通过预处理器对TPEG进行预处理后在注入主反应器。热水从加热装置中通过进水管进入预处理器中，TPEG从投料口进入预处理器中，启动电机进行搅拌，温控装置对釜内温度进行调控，预处理完成后，溶液通过出料管进入主反应釜。一套高效预处理设备可同时向多套生产设备提供预处理的TPEG溶液。

所述预处理系统中安装有精准的温控装置和高效搅拌器，能很好地解决TPEG因密度小漂浮在表面，易结成团、粘度高等问题，保证TPEG溶液在反应初始状态均匀性一致。

所述预处理系统能与主反应釜同时工作，提前进行合成所需TPEG的溶解、均化的工作，两个合成反应周期之间无间断，主反应器内反应起始温度波动不大，生产具有一定的连续性。

所述预处理系统中不采用传统高位钢平台结构，降低厂房高度要求，提高安全性，预处理器为圆柱状高耐久性反应釜，耐腐蚀性好，预处理器高0.6~1.0m，采用地面直接投料的方式加料，操作方便，节省劳动力。

所述预处理器的上部设置有插入预处理器的进水管，进水管连接冷水加热装置；在预处理器下端设置有出料管，连接聚羧酸减水剂生产的主反应器。预处理器上部设有投料口，上盖上端固定设置有电机，通过电机使预处理器内部的搅拌设备正常工作。在预处理器的底部设有温控装置，对预处理器内溶液温度进行控制。预反应器壳体外表面设有聚氨酯保温层，能减少反应器内温度损失。

所述绿色能源模块中的绿色能源系统采用由太阳能、空气热能或电能组成的二元或三元复配系统，空气热能和电能作为备用能源。当太阳能不能满足要求时，启用空气源热泵和电热水器进行加热。充分利用绿色可再生能源。

所述进水管、出料管的流量通过计量泵控制，进水管选用普通计量泵，出料管液体有一定腐蚀性，选用防腐型计量泵。

所述温控装置包括温度传感器和电加热装置，对预反应器内部温度进行控制，保持釜内温度恒定，采用耐高温防腐蚀加热器，使用寿命更长。

所述电机为可调速的变频电机，搅拌器采用框式搅拌器，长径比为1:1~1.5:1，搅拌效果最好。

所述保温层材料为聚氨酯，厚度为75~150mm之间，釜内溶液1h内温差小于0.5℃，具有较好的保温效果。

本发明产生的有益效果是：

1）高效低能耗聚羧酸生产预处理系统具有绿色低能耗的特点，取消了传统的锅炉加热的方式，采用多能源匹配的能源系统，实现了常温至100℃内温度可调。同时，多能源匹配能源系统实现了对绿色可再生能源的充分利用，节省了大量能量，无污染。

2）通过在聚羧酸减水剂生产系统中加入预处理系统，解决了TPEG的溶解问题和高粘度问题，避免了TPEG成团而降低溶解性能。使得溶液的反应初始的均匀性保持一致，提升了产品的稳定性。

3）预处理系统实现了低位投料，地面操作，取消了传统的钢平台，对厂房的高度要求有所降低，同时也提高了生产过程中的安全性，节约大量的劳动力。

4）预处理系统能与主反应釜同时工作，在聚羧酸生产工艺中能提前完成对TPEG的预处理工作，缩短了反应周期，产能提高了25%以上。同时由于主反应器的连续工作使得釜内反应起始温度波动性不大，产品质量稳定性较好。并且一套预处理系统可以向多套生产设备提供原料，大大提高了生产效率。

附图说明

图1为高效低能耗聚羧酸生产预处理系统的生产示意图；

图2为高效低能耗聚羧酸生产预处理系统结构示意图；

附图标记说明：1－绿色能源系统、2－预处理器、3－冷水储存设备、4－搅拌电机、5－框式搅拌器、6－温控装置、7－保温层、8－出料管、9－进水管、10－投料口。

具体实施方式

实施例：

采用高效低能耗聚羧酸生产预处理系统的聚羧酸生产工艺进行生产（按5T/釜的产量生产）：

1）在主反应进行的同时，开启预处理系统中的绿色能源系统1，将水加热至95℃，将热水通过进水管9注入预处理器2中，同时通过投料口10开始投放TPEG，30~60min内完成投放，然后启动搅拌电机4带动框式搅拌器5开始搅拌。通过温控装置6把预处理器2内温度控制在30℃，在保温层7的作用下保温一个小时。将水、A料投入A料槽中进行搅拌混合，将水、B料投入B料槽中进行搅拌混合。

2）开启主反应器，10~30min后开始向反应釜中注入C料，1~5min内滴加完成。然后通过出料管8开始向反应釜中滴加TPEG溶液以及A、B料，TPEG溶液在30~60min内滴加完成，A料滴加时间控制在150~200min之内，B料滴加时间控制在200~250min之内。

3）原料滴加完成之后，主反应器保温30~60min。

4）将pH调节剂注入反应釜内，直至溶液呈中性，10~30min内完成。

5）将聚羧酸减水剂成品输送至母液储存罐中储存，5~20min内完成。

对比例：

传统生产工艺生产聚羧酸减水剂（按5T/釜的产量生产）：

1）开启主反应器，向反应釜中注入水，投放TPEG粉料，同时釜内开始加热，通过温控设备使得釜内温度控制在60℃。此过程持续约120~150min。

2）在步骤1）进行的同时，将水、A料投入A料槽中进行搅拌混合，将水、B料投入B料槽中进行搅拌混合。

3）步骤1）完成之后，10~30min后开始向反应釜中注入C料，1~5min内滴加完成。然后开始从A料槽、B料槽中向反应釜中滴加A、B料，A料滴加时间控制在150~200min之内，B料滴加时间控制在200~250min之内。

4）原料滴加完成之后，主反应器保温30~60min。

5）将pH调节剂注入反应釜内，直至溶液呈中性，10~30min内完成。

6）将聚羧酸减水剂成品输送至母液储存罐中储存，5~20min内完成。

在实施例中，通过应用高效预处理系统的聚羧酸生产工艺进行生产，取消钢平台结构，通过预处理系统对TPEG进行预处理，采用低位投料的投料方式；在对比例中，通过传统聚羧酸生产工艺来生产，在主反应器顶部进行投料。实施例、对比例均是按5T/釜的产量进行生产。本厂三条生产线同时工作，一套预处理系统刚好能为3条生产线提供原料。详见表1。

表1 传统工艺与本发明在聚羧酸减水剂生产线效益产能对比表。

实施例

工艺

投料方式

人员

平均周期

劳动强度

能耗

产品质量

日产量

厂房高度

1

传统

高位投料

15

约8h

高

100%

较稳定

45T

6.5~7.5

2

本发明

低位投料

6

约6h

低

52%

稳定

60T

4.5m左右

由表1可以看出，通过应用高效预处理系统的聚羧酸生产工艺进行生产的效益明显高出传统工艺很多。通过应用高效预处理系统的聚羧酸生产工艺生产出来的产品质量的稳定性略有提升。采用高效预处理系统取消了钢平台，提高了安全性，降低厂房高度要求，厂房高度由原来的6.5~7.5降低至4.5m左右，节约了投资。3条生产线上工序操作人员有原来的15人减少到了6人，减少了80%，节约了劳动力，提高了劳动效率。合成周期由原来的8h减少到6h，缩短了合成周期约25%，三条生产线日产量由原来的45T提高到了60T，产能提高了33%以上。由此可见，高效低能耗聚羧酸生产预处理系统的应用能大幅提高聚羧酸减水剂生产效益，节省劳动力，相比传统的聚羧酸减水剂生产工艺有较大优势。

Claims (3)

1.一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统，包括绿色能源模块和预处理模块，其特征在于：所述绿色能源模块中的绿色能源系统(1)采用由太阳能、空气热能或电能组成的二元或三元复配系统，所述预处理模块中的预处理器(2)上部设置有插入所述预处理器(2)壳体的进水管(9)，所述进水管(9)连接绿色能源系统(1)；在所述预处理器(2)下端设置有出料管(8)，连接聚羧酸减水剂生产的主反应器；所述预处理器(2)上端设有投料口(10)，所述预处理器(2)上方固定设置有电机(4)，通过电机(4)使所述预处理器(2)内部的框式搅拌器(5)正常工作；在所述预处理器(2)的底部设置有温控装置(6)，对所述预处理器(2)内溶液温度进行控制；所述预处理器(2)外表面设置有聚氨酯保温层(7)；所述预处理器(2)为圆柱状高耐久性反应釜，所述预处理器(2)高0.6～1.0m，采用地面直接投料的方式加料。

2.如权利要求1所述的一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统，其特征在于：所述框式搅拌器(5)的长径比为1:1～1.5:1。

3.如权利要求1所述的一种高效低能耗聚羧酸生产预处理系统，其特征在于：所述保温层(7)材料为聚氨酯，厚度为75～150mm之间。