专利名称：利用重质洗油制备高效混凝土减水剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种新型混凝土减水剂的制备方法，特别是一种利用重质洗油制备高效混凝土减水剂的方法。
二
背景技术：
减水剂又称超塑化剂，是一种阴离子表面活性剂，其本身不与水泥发生化学反应，而是通过表面活性剂的作用来改善混凝土的和易性能，具有大幅度减水增强的作用。现有的减水剂主要有木质素磺酸盐系、萘磺酸系和蜜氨水溶性树脂系。上述减水剂采用的原料多数为化工生产的产品，制备萘系高效减水剂的原材料也日益缺乏，因而生产成本高，而且其产量受到化工生产的限制。另一方面，高性能混凝土对高效减水剂的减水性能、分散性能以及坍落度保持性能要求的进一步提高，人们对氨基磺酸系、聚按酸系高效减水剂的研究制备更加重视。比如氨基磺酸系、聚羧酸系减水剂的数量在增加；萘系、三聚氰胺系的数量在减少，而且聚羧酸系的应用最大。但是聚羧酸系、萘系、三聚氰胺系减水剂仍未摆脱原料价格高，产品价格高，不利于应用推广。
重质洗油是煤焦油在280℃～300℃之间的馏分，其主要成分为芴(50.42wt％)、氧芴(23.03wt％)、甲基氧芴(4.09wt％)、蒽菲(13.80wt％)和苊(2.26wt％)。经过联机检索没有见到有关利用重质洗油的磺化、水解、缩合、中和等相关制备方法的报道，也未见以重质洗油作为原料合成减水剂的报道。
三
发明内容
本发明的目的是提供一种利用重质洗油制备高效混凝土减水剂的方法，以解决焦化行业环境污染的问题，并为建筑行业提供一种高效的混凝土减水剂。
实现本发明目的的技术方案是一种利用重质洗油制备高效减水剂的方法，包括下列步骤第一步计算物质的量，将重质洗油中芴、氧芴、甲基氧芴、蒽菲和苊等含量大于2.0％的组分的重量转化为各自的摩尔数，并对其求和累加得出重质洗油的统计摩尔数M洗油；
第二步磺化反应，按重质洗油统计摩尔数M洗油与浓硫酸摩尔数M硫的摩尔比为1∶1.30～1.40的比例将浓硫酸加到80～90℃的重质洗油中，然后升温到115～125℃进行磺化，保温2～3小时；第三步水解反应，磺化后冷却到105～115℃加水水解20～40分钟，按重质洗油统计摩尔数M洗油与水摩尔数M水的摩尔比为1∶1～2补加水调节水解总酸度为26～29％；第四步缩合反应，补加硫酸调整缩合酸度为28～32％，或者按重质洗油统计摩尔数M洗油与浓硫酸摩尔数M硫摩尔比为1∶0.133～0.100补加缩合酸，当温度降至95～85℃时，按重质洗油统计摩尔数M洗油与甲醛摩尔数M甲醛摩尔比为1∶0.7～0.9的比例加入浓度为35～37％的甲醛溶液，缩合温度控制在90～100℃下反应2～3小时；第五步中和反应，加入浓度为40～30％的烧碱溶液，再调节PH值在7～9之间，最后冷却、过滤即得减水剂，其主要反应为磺化反应 水解反应在低温条件下芴、氧芴在α位 缩合反应芴磺化后的缩合反应
氧芴磺化后的缩合反应 中和反应先将液碱倒入缩合液中调整PH值2～3，然后加入石灰乳调整PH值8～9。
采用本发明的方法制备的混凝土减水剂的显著优点是以重质洗油制备的高效减水剂不仅减水率可达到20～30％，使得制成的混凝土的抗折强度和抗压强度大幅度提高，而且生产成本低，有利解决重质洗油污染问题，并适合于化工白泥渣-电石泥渣的塑化使用。
四
附图是本发明利用重质洗油制备高效减水剂的方法的工艺流程图。
五
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1结合附图，在500ml的三口瓶中投入100g即0.5545mol的重质洗油，加热至90℃；按重质洗油与浓硫酸的摩尔比为1∶1.4加入77.63g，即42ml的浓硫酸，在120℃温度下反应2.5小时；然后降温至110℃，按重质洗油与水的摩尔比为1∶2加水20ml使酸度达到28％，水解0.5小时，再补加浓硫酸4ml，使酸度达到30％；降温至85℃，按重质洗油与甲醛的摩尔比为1∶0.8加入33.3g，即33.3ml的甲醛溶液，在95℃温度下反应3小时；最后加入浓度40％的烧碱溶液，调节PH值为8，再经冷却、过滤和干燥即可得到减水剂。当水灰比为0.3、水泥中加入1～1.5％减水剂，水泥净浆流动度达到240mm。混凝土中的掺量为水泥用量的1～1.5％时，减水率可达20～25％。水泥胶砂抗折强度和抗压强度均提高20％左右。
实施例2结合附图，在500ml的三口瓶中投入100g即0.5545mol的重质洗油，加热至85℃；按重质洗油与浓硫酸的摩尔比1比1.30加入72g，即42ml浓硫酸，在120℃温度下反应3小时；然后降温至110℃，按重质洗油与水的的摩尔比为1∶1加水10ml使酸度达到28％，水解0.5小时，再补加浓硫酸4ml，使酸度达到31％；降温至85℃，按重质洗油与甲醛的摩尔比1∶0.9加入37.3g，即33.3ml的甲醛溶液，在95℃温度下反应3小时；最后加入烧碱溶液，调节PH值为7，再经冷却、干燥即可得到减水剂。当水灰比为0.3、水泥中加入1～1.5％减水剂，水泥净浆流动度达到240mm。混凝土中的掺量为水泥用量的1～1.5％时，减水率可达20～25％。水泥胶砂抗折强度和抗压强度均提高20％左右。
权利要求
1.一种利用重质洗油制备高效减水剂的方法，包括下列步骤第一步计算物质的量，将重质洗油中芴、氧芴、甲基氧芴、蒽菲和苊等含量大于2.0％的组分的重量转化为各自的摩尔数，并对其求和累加得出重质洗油的统计摩尔数M洗油；第二步磺化反应，按重质洗油统计摩尔数M洗油与浓硫酸摩尔数M硫的摩尔比为1∶1.30～1.40的比例将浓硫酸加到80～90℃的重质洗油中，然后升温到115～125℃进行磺化，保温2～3小时；第三步水解反应，磺化后冷却到105～115℃加水水解20～40分钟，按重质洗油统计摩尔数M洗油与水摩尔数M水的摩尔比为1∶1～2补加水调节水解总酸度为26～29％；第四步缩合反应，补加硫酸调整缩合酸度为28～32％，或者按重质洗油统计摩尔数M洗油与浓硫酸摩尔数M硫摩尔比为1∶0.133～0.100补加缩合酸，当温度降至95～85℃时，按重质洗油统计摩尔数M洗油与甲醛摩尔数M甲醛摩尔比为1∶0.7～0.9的比例加入浓度为35～37％的甲醛溶液，缩合温度控制在90～100℃下反应2～3小时；第五步中和反应，加入浓度为40～30％的烧碱溶液，再调节PH值在7～9之间，最后冷却、过滤即得减水剂。
2.根据权利要求1所述的利用重质洗油制备高效减水剂的方法，其特征在于磺化反应中浓硫酸加入到90℃的重质洗油中，加入量按重质洗油统计摩尔数M洗油与浓硫酸摩尔数M硫摩尔比为1∶1.4，磺化温度控制在120℃，磺化保温2.5小时。
3.根据权利要求1或2所述的利用重质洗油制备高效减水剂的方法，其特征在于磺化后冷却到110℃加水水解30分钟，水解反应中按重质洗油统计摩尔数M洗油与水摩尔数M水的摩尔比为1∶1.5补加水调节水解总酸度为28％。
4.根据权利要求1或2所述的利用重质洗油制备高效减水剂的方法，其特征在于缩合反应中补加硫酸调整缩合酸度为30％，当温度降至85℃时，按重质洗油统计摩尔数M洗油∶甲醛摩尔数M甲醛＝1∶0.8的比例加入浓度为36％的甲醛溶液，缩合温度控制在95℃，缩合3小时，反应过程中加水控制物料的粘度。
5.根据权利要求1或2所述的利用重质洗油制备高效减水剂的方法，其特征在于将制成的中和液固液分离，液体干燥得到粉状高浓度减水剂或者采用液碱直接中和获得低浓度减水剂。
全文摘要
本发明公开了一种利用重质洗油制备高效减水剂的方法。其步骤为首先计算物质的量，将重质洗油中芴、氧芴、甲基氧芴、蒽菲和苊等组分的重量转化为各自的摩尔数，并求其统计摩尔数M洗油；其次对重质洗油加热，磺化反应投入硫酸；然后降温、水解反应，补加硫酸调整缩合酸度；再经过滴加甲醛；缩合反应和中和反应，调节pH值；最后冷却、过滤、干燥即得减水剂。采用本发明的方法制备的混凝土减水剂不仅减水率可达到20～30％，使得制成的混凝土的抗折强度和抗压强度大幅度提高，而且生产成本低，有利解决重质洗油污染问题，并适合于化工白泥渣—电石泥渣的塑化使用。
文档编号C04B24/16GK1715236SQ20041004115
公开日2006年1月4日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者崔崇, 张士华 申请人:南京理工大学