專利名稱：利用重質(zhì)洗油制備高效混凝土減水劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型混凝土減水劑的制備方法，特別是一種利用重質(zhì)洗油制備高效混凝土減水劑的方法。
二
背景技術(shù)：
減水劑又稱超塑化劑，是一種陰離子表面活性劑，其本身不與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而是通過表面活性劑的作用來改善混凝土的和易性能，具有大幅度減水增強(qiáng)的作用?，F(xiàn)有的減水劑主要有木質(zhì)素磺酸鹽系、萘磺酸系和蜜氨水溶性樹脂系。上述減水劑采用的原料多數(shù)為化工生產(chǎn)的產(chǎn)品，制備萘系高效減水劑的原材料也日益缺乏，因而生產(chǎn)成本高，而且其產(chǎn)量受到化工生產(chǎn)的限制。另一方面，高性能混凝土對(duì)高效減水劑的減水性能、分散性能以及坍落度保持性能要求的進(jìn)一步提高，人們對(duì)氨基磺酸系、聚按酸系高效減水劑的研究制備更加重視。比如氨基磺酸系、聚羧酸系減水劑的數(shù)量在增加；萘系、三聚氰胺系的數(shù)量在減少，而且聚羧酸系的應(yīng)用最大。但是聚羧酸系、萘系、三聚氰胺系減水劑仍未擺脫原料價(jià)格高，產(chǎn)品價(jià)格高，不利于應(yīng)用推廣。
重質(zhì)洗油是煤焦油在280℃～300℃之間的餾分，其主要成分為芴(50.42wt％)、氧芴(23.03wt％)、甲基氧芴(4.09wt％)、蒽菲(13.80wt％)和苊(2.26wt％)。經(jīng)過聯(lián)機(jī)檢索沒有見到有關(guān)利用重質(zhì)洗油的磺化、水解、縮合、中和等相關(guān)制備方法的報(bào)道，也未見以重質(zhì)洗油作為原料合成減水劑的報(bào)道。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用重質(zhì)洗油制備高效混凝土減水劑的方法，以解決焦化行業(yè)環(huán)境污染的問題，并為建筑行業(yè)提供一種高效的混凝土減水劑。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法，包括下列步驟第一步計(jì)算物質(zhì)的量，將重質(zhì)洗油中芴、氧芴、甲基氧芴、蒽菲和苊等含量大于2.0％的組分的重量轉(zhuǎn)化為各自的摩爾數(shù)，并對(duì)其求和累加得出重質(zhì)洗油的統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油；
第二步磺化反應(yīng)，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與濃硫酸摩爾數(shù)M硫的摩爾比為1∶1.30～1.40的比例將濃硫酸加到80～90℃的重質(zhì)洗油中，然后升溫到115～125℃進(jìn)行磺化，保溫2～3小時(shí)；第三步水解反應(yīng)，磺化后冷卻到105～115℃加水水解20～40分鐘，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與水摩爾數(shù)M水的摩爾比為1∶1～2補(bǔ)加水調(diào)節(jié)水解總酸度為26～29％；第四步縮合反應(yīng)，補(bǔ)加硫酸調(diào)整縮合酸度為28～32％，或者按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與濃硫酸摩爾數(shù)M硫摩爾比為1∶0.133～0.100補(bǔ)加縮合酸，當(dāng)溫度降至95～85℃時(shí)，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與甲醛摩爾數(shù)M甲醛摩爾比為1∶0.7～0.9的比例加入濃度為35～37％的甲醛溶液，縮合溫度控制在90～100℃下反應(yīng)2～3小時(shí)；第五步中和反應(yīng)，加入濃度為40～30％的燒堿溶液，再調(diào)節(jié)PH值在7～9之間，最后冷卻、過濾即得減水劑，其主要反應(yīng)為磺化反應(yīng) 水解反應(yīng)在低溫條件下芴、氧芴在α位 縮合反應(yīng)芴磺化后的縮合反應(yīng)
氧芴磺化后的縮合反應(yīng) 中和反應(yīng)先將液堿倒入縮合液中調(diào)整PH值2～3，然后加入石灰乳調(diào)整PH值8～9。
采用本發(fā)明的方法制備的混凝土減水劑的顯著優(yōu)點(diǎn)是以重質(zhì)洗油制備的高效減水劑不僅減水率可達(dá)到20～30％，使得制成的混凝土的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度大幅度提高，而且生產(chǎn)成本低，有利解決重質(zhì)洗油污染問題，并適合于化工白泥渣-電石泥渣的塑化使用。
四


附圖是本發(fā)明利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法的工藝流程圖。
五
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1結(jié)合附圖，在500ml的三口瓶中投入100g即0.5545mol的重質(zhì)洗油，加熱至90℃；按重質(zhì)洗油與濃硫酸的摩爾比為1∶1.4加入77.63g，即42ml的濃硫酸，在120℃溫度下反應(yīng)2.5小時(shí)；然后降溫至110℃，按重質(zhì)洗油與水的摩爾比為1∶2加水20ml使酸度達(dá)到28％，水解0.5小時(shí)，再補(bǔ)加濃硫酸4ml，使酸度達(dá)到30％；降溫至85℃，按重質(zhì)洗油與甲醛的摩爾比為1∶0.8加入33.3g，即33.3ml的甲醛溶液，在95℃溫度下反應(yīng)3小時(shí)；最后加入濃度40％的燒堿溶液，調(diào)節(jié)PH值為8，再經(jīng)冷卻、過濾和干燥即可得到減水劑。當(dāng)水灰比為0.3、水泥中加入1～1.5％減水劑，水泥凈漿流動(dòng)度達(dá)到240mm?；炷林械膿搅繛樗嘤昧康?～1.5％時(shí)，減水率可達(dá)20～25％。水泥膠砂抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均提高20％左右。
實(shí)施例2結(jié)合附圖，在500ml的三口瓶中投入100g即0.5545mol的重質(zhì)洗油，加熱至85℃；按重質(zhì)洗油與濃硫酸的摩爾比1比1.30加入72g，即42ml濃硫酸，在120℃溫度下反應(yīng)3小時(shí)；然后降溫至110℃，按重質(zhì)洗油與水的的摩爾比為1∶1加水10ml使酸度達(dá)到28％，水解0.5小時(shí)，再補(bǔ)加濃硫酸4ml，使酸度達(dá)到31％；降溫至85℃，按重質(zhì)洗油與甲醛的摩爾比1∶0.9加入37.3g，即33.3ml的甲醛溶液，在95℃溫度下反應(yīng)3小時(shí)；最后加入燒堿溶液，調(diào)節(jié)PH值為7，再經(jīng)冷卻、干燥即可得到減水劑。當(dāng)水灰比為0.3、水泥中加入1～1.5％減水劑，水泥凈漿流動(dòng)度達(dá)到240mm?；炷林械膿搅繛樗嘤昧康?～1.5％時(shí)，減水率可達(dá)20～25％。水泥膠砂抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均提高20％左右。
權(quán)利要求
1.一種利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法，包括下列步驟第一步計(jì)算物質(zhì)的量，將重質(zhì)洗油中芴、氧芴、甲基氧芴、蒽菲和苊等含量大于2.0％的組分的重量轉(zhuǎn)化為各自的摩爾數(shù)，并對(duì)其求和累加得出重質(zhì)洗油的統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油；第二步磺化反應(yīng)，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與濃硫酸摩爾數(shù)M硫的摩爾比為1∶1.30～1.40的比例將濃硫酸加到80～90℃的重質(zhì)洗油中，然后升溫到115～125℃進(jìn)行磺化，保溫2～3小時(shí)；第三步水解反應(yīng)，磺化后冷卻到105～115℃加水水解20～40分鐘，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與水摩爾數(shù)M水的摩爾比為1∶1～2補(bǔ)加水調(diào)節(jié)水解總酸度為26～29％；第四步縮合反應(yīng)，補(bǔ)加硫酸調(diào)整縮合酸度為28～32％，或者按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與濃硫酸摩爾數(shù)M硫摩爾比為1∶0.133～0.100補(bǔ)加縮合酸，當(dāng)溫度降至95～85℃時(shí)，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與甲醛摩爾數(shù)M甲醛摩爾比為1∶0.7～0.9的比例加入濃度為35～37％的甲醛溶液，縮合溫度控制在90～100℃下反應(yīng)2～3小時(shí)；第五步中和反應(yīng)，加入濃度為40～30％的燒堿溶液，再調(diào)節(jié)PH值在7～9之間，最后冷卻、過濾即得減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法，其特征在于磺化反應(yīng)中濃硫酸加入到90℃的重質(zhì)洗油中，加入量按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與濃硫酸摩爾數(shù)M硫摩爾比為1∶1.4，磺化溫度控制在120℃，磺化保溫2.5小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法，其特征在于磺化后冷卻到110℃加水水解30分鐘，水解反應(yīng)中按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油與水摩爾數(shù)M水的摩爾比為1∶1.5補(bǔ)加水調(diào)節(jié)水解總酸度為28％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法，其特征在于縮合反應(yīng)中補(bǔ)加硫酸調(diào)整縮合酸度為30％，當(dāng)溫度降至85℃時(shí)，按重質(zhì)洗油統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油∶甲醛摩爾數(shù)M甲醛＝1∶0.8的比例加入濃度為36％的甲醛溶液，縮合溫度控制在95℃，縮合3小時(shí)，反應(yīng)過程中加水控制物料的粘度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法，其特征在于將制成的中和液固液分離，液體干燥得到粉狀高濃度減水劑或者采用液堿直接中和獲得低濃度減水劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用重質(zhì)洗油制備高效減水劑的方法。其步驟為首先計(jì)算物質(zhì)的量，將重質(zhì)洗油中芴、氧芴、甲基氧芴、蒽菲和苊等組分的重量轉(zhuǎn)化為各自的摩爾數(shù)，并求其統(tǒng)計(jì)摩爾數(shù)M洗油；其次對(duì)重質(zhì)洗油加熱，磺化反應(yīng)投入硫酸；然后降溫、水解反應(yīng)，補(bǔ)加硫酸調(diào)整縮合酸度；再經(jīng)過滴加甲醛；縮合反應(yīng)和中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH值；最后冷卻、過濾、干燥即得減水劑。采用本發(fā)明的方法制備的混凝土減水劑不僅減水率可達(dá)到20～30％，使得制成的混凝土的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度大幅度提高，而且生產(chǎn)成本低，有利解決重質(zhì)洗油污染問題，并適合于化工白泥渣—電石泥渣的塑化使用。
文檔編號(hào)C04B24/16GK1715236SQ20041004115
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者崔崇, 張士華 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)