CN113813906A - 一种环保复合型混凝土减水剂制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土减水剂制备技术领域，公开了一种环保复合型混凝土减水剂制备装置及制备方法，包括反应釜，反应釜设有辅料进料机构，辅料进料机构包括依次连接的第一换热机构及3个第二换热机构；第一换热机构位于反应液位上方，所述3个第二换热机构位于反应液位下方，所述3个第二换热机构在反应腔的周向及轴向上均形成间隔；第一换热机构内形成第一流道；第二换热机构处形成第二流道；所述3个第二换热机构处的第二流道的长度沿辅料进料方向逐渐变长。通过上述构造，使得加入反应罐内的辅料与反应罐内的反应液间的温差最小，避免辅料加入反应液处的局部温度波动大，从而影响减水剂的制备。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土减水剂制备技术领域，具体地说，涉及一种环保复合型混凝土减水剂制备装置及制备方法。
背景技术
减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
混凝土减水剂在制备的过程中需要对温度进行较好的控制，现有技术中一般在反应釜内进行减水剂的制备，其大多通过电加热的方式来进行温度调节。目前，在减水剂的制备过程中，会向反应釜内加入不同的辅料，由于这些辅料的温度与反应釜内的反应液温度间存在着温度差，使得辅料直接加入反应液中会导致加入辅料处的反应液温度与反应液其他部位间的温差大，使反应液局部的温度波动大，从而影响减水剂的制备。
发明内容
针对现有技术中存在的某种或某些缺陷，本发明提供了一种环保复合型混凝土减水剂制备装置及制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。
一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，包括反应釜，反应釜具有反应釜主体，反应釜主体处设开口向上的反应腔；反应腔的开口处设有盖板，盖板处设用于伸入反应腔内的搅拌组件；反应腔内壁处设辅料进料机构，辅料进料机构包括通过管道依次连接的第一换热机构及3个第二换热机构；第一换热机构位于反应液位上方，所述3个第二换热机构位于反应液位下方，所述3个第二换热机构在反应腔的周向及轴向上均形成间隔；第一换热机构内形成第一流道，盖板处形成用于与第一流道连通的辅料进料口；第二换热机构处形成第二流道，所述3个第二换热机构中的最后一个第二换热机构处的第二流道的末端形成辅料出料口，辅料出料口处设单向阀；所述3个第二换热机构处的第二流道的长度沿辅料进料方向逐渐变长。
通过本发明中的构造，使得辅料加入反应罐内经第一换热机构和第二换热机构的多次换热作用，使最终加入反应罐内的辅料与反应罐内的反应液间的温差最小，避免辅料加入反应液处的局部温度波动大，从而影响减水剂的制备。
作为优选，第二流道具有沿轴向间隔设置的多个折流流道，所述多个折流流道的长度相同且均沿反应腔的周向延伸，所述多个折流流道依次连接共同形成第二流道，较佳地实现辅料在折流流道内进行流动换热。
作为优选，对于任一第二换热机构，其第二流道处的每个折流流道处均设置导热机构；且在沿物料进料的方向上，设于对应折流流道处的导热机构的有效导热面积逐渐增加。
通过本发明中的构造，使得通过导热机构的有效导热面积的增加，较佳地实现折流流道内辅料与导热机构进行换热，控制辅料经过不同的折流流道能够使温差缩减量大致相同，避免反应液局部温度波动大。
作为优选，第一换热机构采用盘管。
作为优选，第二换热机构包括呈扇形的安装块，安装块内设有上下开口的空腔，空腔内设有固定架，固定架上设有换热件，换热件包括呈扇形的换热块和封堵块，换热块朝向反应腔中部的侧面向内凹陷形成换热腔，封堵块用于对换热腔进行封堵，换热块的上下侧壁上设有连通换热腔的漏孔，换热腔内设有折流板，折流板用于将换热腔分隔形成多个依次相互连通的折流流道。
通过本实施例中的构造，较佳地实现辅料在不同的折流流道内进行流动换热。
作为优选，固定架包括呈扇形的固定块，固定块内设有供换热件安装的安装槽，固定块朝向反应腔中部的侧面对应折流流道设有与安装槽相连通的第一填充腔，固定块朝向反应腔侧壁的侧面上对应折流流道设有与安装槽相连通的第二填充腔。
通过本发明中的构造，较佳地控制第二换热机构与辅料进行换热时能量的流动，从而较佳地便于对第二换热机构内辅料温度变化进行控制。
作为优选，封堵板的朝向第一填充腔的侧面上对应折流流道设有卡接槽，卡接槽的侧壁上设有连通对应折流流道的槽口；导热机构包括卡入卡接槽内的导热板，导热板上设有穿过槽口伸入对应折流流道内的导热片。
通过本发明中的构造，使得对导热机构的有效导热面积的逐渐增加，从而精准控制辅料流经不同的折流流道内时能够使温差缩减量大致相同，避免反应液的局部温差波动大。
本发明还提供了一种环保复合型混凝土减水剂制备方法，采用任一上述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其具体包括以下步骤：
S1、向反应釜内加入浓度为20％的Na2SO3的工业废液与焦亚硫酸钠置于反应釜内，通过搅拌组件混合搅拌30min；
S2、通过辅料进料口向反应釜内加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液，通过搅拌组件使其温度保持在70℃下搅拌混合；
S3、通过辅料进料口向反应釜内滴加丙酮，混合保温反应30min；
S4、将反应釜升温至50-55℃，通过辅料进料口向反应釜内滴加甲醛反应50min，且在1h内滴加完成；
S5、将通过辅料进料口向反应釜内滴加双氧水溶液，并且在1-2h滴加完毕，滴加过程中保持反应釜内温度为50-55℃；
S6、将反应釜内升温至80℃并且通过辅料进料口向反应釜内滴加丙烯酸溶液，在1.5-2h滴加完毕；
S7、将反应釜内升温至100-120℃后，通过辅料进料口向反应釜内再次滴加甲醛，控制滴加时间2-3h；
S8、通过辅料进料口向反应釜内滴加巯基乙酸溶液，并且在3-3.5h滴加完毕，将温度保持在60℃保温反应3h；
S9、保温反应结束后，降温至40℃既得环保复合型混凝土减水剂。
通过上述的制备方法，能够较佳地对工业废水进行制备减水剂，使工业废水得到环保处理，同时，能够对向反应罐内加入辅料的温度进行控制，避免辅料加入反应罐内反应液处的温度波动大，影响减水剂的制备。
附图说明
图1为实施例1中的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置的示意图；
图2为实施例1中的盖板、第一换热机构和第二换热机构间的示意图；
图3为实施例1中的第二换热机构的半剖示意图；
图4为实施例1中的安装块的示意图；
图5为实施例1中的换热块的示意图；
图6为实施例1中的封堵块的示意图；
图7为实施例1中的导热机构的示意图；
图8为实施例1中的固定架的示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
如图1～2所示，本实施例提供了一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其包括反应釜，反应釜具有反应釜主体100，反应釜主体100处设开口向上的反应腔；反应腔的开口处设有盖板110，盖板110处设用于伸入反应腔内的搅拌组件；反应腔内壁处设辅料进料机构，辅料进料机构包括通过管道依次连接的第一换热机构210及3个第二换热机构220；第一换热机构210位于反应液位上方，所述3个第二换热机构220位于反应液位下方，所述3个第二换热机构220在反应腔的周向及轴向上均形成间隔；第一换热机构210内形成第一流道，盖板110处形成用于与第一流道连通的辅料进料口111；第二换热机构220处形成第二流道，所述3个第二换热机构220中的最后一个第二换热机构220处的第二流道的末端形成辅料出料口，辅料出料口处设单向阀；所述3个第二换热机构220处的第二流道的长度沿辅料进料方向逐渐变长。
本实施例中，盖板110上设置有原料加入口112，其中，搅拌组件包括设于盖板110上的搅拌轴230，盖板110上安装有驱动搅拌轴230转动的电机113，搅拌轴230上设置有搅拌板231，使得电机113驱动搅拌轴230转动带动搅拌板231对反应腔内的原料进行混合搅拌，使原料混合反应；本实施例中，原料在反应腔内经混合反应生成反应液，其中，第一换热机构210位于反应液的液面上方，使得辅料在加入反应液前经第一换热机构210的换热作用，使辅料与反应液间的温差得到第一次减小；本实施例中，第一换热机构210采用盘管，盘管采用导热材料制成，由于盘管位于反应腔内导致其与反应液温度相近，进而使辅料由辅料进料口111加入盘管内与盘管发生热交换，从而实现第一次减小辅料与反应液间的温差；此种设计，是因为辅料刚刚进入反应腔内部时，辅料与内部空间的温差最大，故采用不与反应液直接接触的方式进行第一次温差缩减，故能够较佳地保证辅料与反应液接触时，不会引起局部温度的较大波动。
本实施例中，3个第二换热机构220沿上下方向布置于反应腔内，其均不相互接触，且其均位于反应液面以下；具体地，所设置的3个第二换热机构220在周向上形成间距，且在轴向上也形成间距，也即所设置的3个第二换热机构220设于反应腔内互不干涉的3个区域处。这就使得，所设置的3个第二换热机构220能够自轴向及周向将反应腔分隔为多个换热区域。故而使得，经第一换热机构210得到第一次温差缩减后的辅料，能够在所述3个第二换热机构220处，在不同的换热区域处，逐次进行温差缩减，故能够较佳地避免局部温差波动的形成。并且经所述3个第二换热机构220处理后，能够使最终加入反应液中的辅料与反应液的温差达到最小，从而避免辅料加入反应液处的局部温度波动大，影响混凝土减水剂的制备；本实施例中，位于最末端的第二流道通过设置单向阀，避免反应腔内的反应液进入第二换热机构220内，同时能够通过泵将辅料泵入反应液内，便于辅料的添加；本实施例中，通过第二流道的设置，使得辅料在第二流道内流动进行换热，其通过长度逐渐变长的方式，保证辅料逐个进入第二换热机构220内的时间变长，从而保证辅料经过不同的第二换热机构220能够使温差缩减量大致相同，避免辅料经不同的第二换热机构220换热导致温差变化较大，使得反应液的局部温差波动大。
本实施例中，第二流道具有沿轴向间隔设置的多个折流流道，所述多个折流流道的长度相同且均沿反应腔的周向延伸，所述多个折流流道依次连接共同形成第二流道。
通过本实施例中的构造，较佳地便于辅料在第二流道内进行流动换热，同时，相邻的第二流道间通过管道相连，较佳地实现辅料在不同的第二换热机构220内的流动换热，降低温度差。
本实施例中，对于任一第二换热机构220，其第二流道处的每个折流流道处均设置导热机构；且在沿物料进料的方向上，设于对应折流流道处的导热机构的有效导热面积逐渐增加。
通过本实施例中的构造，使得辅料在折流流道内流动与导热机构进行热交换，实现辅料的温差逐渐减小，由于导热机构的有效导热面积逐渐增大，使得辅料流经不同的折流流道内时温差缩减量大致相同，避免反应液的局部温度变化过大。
结合图3～8所示，本实施例中，第二换热机构220包括呈扇形的安装块300，安装块300内设有上下开口的空腔401，空腔401内设有固定架310，固定架310上设有换热件，换热件包括呈扇形的换热块320和封堵块330，换热块320朝向反应腔中部的侧面向内凹陷形成换热腔501，封堵块330用于对换热腔501进行封堵，换热块320的上下侧壁上设有连通换热腔501的漏孔502，换热腔501内设有折流板510，折流板510用于将换热腔501分隔形成多个依次相互连通的折流流道。
通过本实施例中的构造，使得辅料能够由位于上方的漏孔502加入折流流道内并由下方的漏孔502流出，较佳地实现辅料在第二换热机构220内的流动换热；本实施例中，安装块300采用导热材料制成，固定架310采用隔热材料制成，固定架310的两端用于对空腔401的开口进行封堵，换热件安装在固定架310上，空腔401内填充有位于换热件四周处的导热填料，导热填料用于与换热件进行热交换，从而实现对折流流道内的辅料进行换热；本实施例中，位于反应腔内的安装块300由上至下，其弧度逐渐增大，安装于对应安装块300内的换热块320的弧度也逐渐增大，从而使内凹形成的换热腔501的面积增大，使折流板510分隔成的折流流道的长度增大，使第二换热机构220内的第二流道的长度逐渐增大，保证辅料流经不同的第二换热机构220能够使温差缩减量大致相同。
本实施例中，固定架310包括呈扇形的固定块810，固定块810内设有供换热件安装的安装槽811，固定块810朝向反应腔中部的侧面对应折流流道设有与安装槽811相连通的第一填充腔812，固定块810朝向反应腔侧壁的侧面上对应折流流道设有与安装槽811相连通的第二填充腔813。
本实施例中，在第一填充腔812内填充导热填料，第二填充腔813内填充隔热填料，从而使热量的传递只能经由导热填料至封堵板330上，其中，封堵板330采用导热材料制成，从而使封堵板330能够对与折流流道内的辅料进行热交换，从而较佳地对温度进行控制，避免局部温度波动大。
本实施例中，封堵板330的朝向第一填充腔812的侧面上对应折流流道设有卡接槽611，卡接槽611的侧壁上设有连通对应折流流道的槽口612；导热机构包括卡入卡接槽611内的导热板710，导热板710上设有穿过槽口612伸入对应折流流道内的导热片711。
通过本实施例中的构造，使得导热板710能够将热量导致导热片711上，由于导热片711伸入折流流道内，较佳地便于折流流道内的辅料与导热片711间进行热交换，其中，通过控制导热片711伸入折流流道内的数量，实现导热机构的有效导热面积的逐渐增加。
本实施例还提供了一种环保复合型混凝土减水剂制备方法其使用上述任一所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其具体包括以下步骤：
S1、向反应釜内加入浓度为20％的Na2SO3的工业废液与焦亚硫酸钠置于反应釜内，通过搅拌组件混合搅拌30min；
S2、通过辅料进料口111向反应釜内加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液，通过搅拌组件使其温度保持在70℃下搅拌混合；
S3、通过辅料进料口111向反应釜内滴加丙酮，混合保温反应30min；
S4、将反应釜升温至50-55℃，通过辅料进料口111向反应釜内滴加甲醛反应50min，且在1h内滴加完成；
S5、将通过辅料进料口111向反应釜内滴加双氧水溶液，并且在1-2h滴加完毕，滴加过程中保持反应釜内温度为50-55℃；
S6、将反应釜内升温至80℃并且通过辅料进料口111向反应釜内滴加丙烯酸溶液，在1.5-2h滴加完毕；
S7、将反应釜内升温至100-120℃后，通过辅料进料口111向反应釜内再次滴加甲醛，控制滴加时间2-3h；
S8、通过辅料进料口111向反应釜内滴加巯基乙酸溶液，并且在3-3.5h滴加完毕，将温度保持在60℃保温反应3h；
S9、保温反应结束后，降温至40℃既得环保复合型混凝土减水剂。
通过本实施例中的制备方法，使用浓度为20％的Na2SO3的工业废液与焦亚硫酸钠反应，并与甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液复合，一方面通过该种方式处理高毒性废水，起到环保作用，同时通过与甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液复合的复合能够提高混凝土减水剂的品质和性能，增强减水剂的使用效果，另一方面通过使用制备装置，能够对每次加入反应罐内的辅料的温度进行控制，能够有效地的避免加入反应罐内的辅料导致反应罐内的反应液发生较大的温度波动，使其制备的减水剂质量更佳。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，包括反应釜，反应釜具有反应釜主体(100)，反应釜主体(100)处设开口向上的反应腔；反应腔的开口处设有盖板(110)，盖板(110)处设用于伸入反应腔内的搅拌组件；其特征在于：反应腔内壁处设辅料进料机构，辅料进料机构包括通过管道依次连接的第一换热机构(210)及3个第二换热机构(220)；第一换热机构(210)位于反应液位上方，所述3个第二换热机构(220)位于反应液位下方，所述3个第二换热机构(220)在反应腔的周向及轴向上均形成间隔；第一换热机构(210)内形成第一流道，盖板(110)处形成用于与第一流道连通的辅料进料口(111)；第二换热机构(220)处形成第二流道，所述3个第二换热机构(220)中的最后一个第二换热机构(220)处的第二流道的末端形成辅料出料口，辅料出料口处设单向阀；所述3个第二换热机构(220)处的第二流道的长度沿辅料进料方向逐渐变长。
2.根据权利要求1所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其特征在于：第二流道具有沿轴向间隔设置的多个折流流道，所述多个折流流道的长度相同且均沿反应腔的周向延伸，所述多个折流流道依次连接共同形成第二流道。
3.根据权利要求2所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其特征在于：对于任一第二换热机构(220)，其第二流道处的每个折流流道处均设置导热机构；且在沿物料进料的方向上，设于对应折流流道处的导热机构的有效导热面积逐渐增加。
4.根据权利要求1所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其特征在于：第一换热机构(210)采用盘管。
5.根据权利要求3所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其特征在于：第二换热机构(220)包括呈扇形的安装块(300)，安装块(300)内设有上下开口的空腔(401)，空腔(401)内设有固定架(310)，固定架(310)上设有换热件，换热件包括呈扇形的换热块(320)和封堵块(330)，换热块(320)朝向反应腔中部的侧面向内凹陷形成换热腔(501)，封堵块(330)用于对换热腔(501)进行封堵，换热块(320)的上下侧壁上设有连通换热腔(501)的漏孔(502)，换热腔(501)内设有折流板(510)，折流板(510)用于将换热腔(501)分隔形成多个依次相互连通的折流流道。
6.根据权利要求5所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其特征在于：固定架(310)包括呈扇形的固定块(810)，固定块(810)内设有供换热件安装的安装槽(811)，固定块(810)朝向反应腔中部的侧面对应折流流道设有与安装槽(811)相连通的第一填充腔(812)，固定块(810)朝向反应腔侧壁的侧面上对应折流流道设有与安装槽(811)相连通的第二填充腔(813)。
7.根据权利要求6所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其特征在于：封堵板(330)的朝向第一填充腔(812)的侧面上对应折流流道设有卡接槽(611)，卡接槽(611)的侧壁上设有连通对应折流流道的槽口(612)；导热机构包括卡入卡接槽(611)内的导热板(710)，导热板(710)上设有穿过槽口(612)伸入对应折流流道内的导热片(711)。
8.一种环保复合型混凝土减水剂制备方法，其特征在于：采用权利要求1-7任意一项所述的一种环保复合型混凝土减水剂制备装置，其具体包括以下步骤：
S1、向反应釜内加入浓度为20％的Na2SO3的工业废液与焦亚硫酸钠置于反应釜内，通过搅拌组件混合搅拌30min；
S2、通过辅料进料口(111)向反应釜内加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液，通过搅拌组件使其温度保持在70℃下搅拌混合；
S3、通过辅料进料口(111)向反应釜内滴加丙酮，混合保温反应30min；
S4、将反应釜升温至50-55℃，通过辅料进料口(111)向反应釜内滴加甲醛反应50min，且在1h内滴加完成；
S5、将通过辅料进料口(111)向反应釜内滴加双氧水溶液，并且在1-2h滴加完毕，滴加过程中保持反应釜内温度为50-55℃；
S6、将反应釜内升温至80℃并且通过辅料进料口(111)向反应釜内滴加丙烯酸溶液，在1.5-2h滴加完毕；
S7、将反应釜内升温至100-120℃后，通过辅料进料口(111)向反应釜内再次滴加甲醛，控制滴加时间2-3h；
S8、通过辅料进料口(111)向反应釜内滴加巯基乙酸溶液，并且在3-3.5h滴加完毕，将温度保持在60℃保温反应3h；
S9、保温反应结束后，降温至40℃既得环保复合型混凝土减水剂。
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