一种高效减水剂节能一体化生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效减水剂节能一体化生产方法，脂肪族减水剂在减水剂合成时放出大量的热，使反应釜中的冷却水的温度升高；热水回收罐与脂肪族减水剂合成釜相连，收集反应釜中的热水；苯酚、丙烯酸物质与热水回收罐相连，利用热水的热量使苯酚、丙烯酸等物质熔融，并将冷却后的水重新返回热水回收罐；聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜与热水回收罐相连，需要能量时可以接收热水回收罐的热量；甲醛储存罐与热水回收罐相连，利用热水的能量对甲醛罐进行保温；房屋供暖装置、浴室供水装置与热水回收罐相连，对热水回收罐的余热实现最大化的利用。本发明利用了反应釜产生的热量，降低了生产成本，提高了生产效益。
【专利说明】一种高效减水剂节能一体化生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高效减水剂合成【技术领域】，尤其涉及一种高效减水剂节能一体化生产方法。【背景技术】
[0002]目前，随着中国经济的快速发展，城市化率越来越高，各种大型基础设施建设和民建工程正在各地如火如荼的建设中，与此同时建筑能耗的比例在能源总消耗中的比例逐年上升，建筑耗能一般包括:我国城镇和农村的采暖、空调、电扇以及家用电器的耗能；建筑材料及建筑过程中的耗能等，截止到2009年，国内各种合成的高效减水剂约484.68万吨，近几年更是有了突飞猛进的发展，由于合成外加剂具有准入门槛低以及投资小等特点，很多复配厂都纷纷转化成合成厂家，受技术水平所限，许多厂家在合成减水剂时采用蒸汽锅炉或者电加热的方式生产，或者生产工艺不合理，比如先期升温过高消耗过多能源但是后期又大量降温，还有的生产周期过长等，造成了巨大的能源消耗。
[0003]1.1萘磺酸盐甲醛缩聚物高效减水剂
[0004]合成机理
[0005]萘系高效减水剂是由工业萘、硫酸、甲醛、碱等原材料通过磺化、水解、缩合、中和四个反应制备而成，
[0006]节能生产措施
[0007]相对而言，萘系高效减水剂生产过程中能耗最大的过程就是工业萘的熔融，因此达到一定生产规模的萘系合成企业可以采用液体工业萘生产，液体工业萘温度一般在110°C左右，通过磺化反应的放热可以基本接近磺化温度，通过少量加热即可满足合成条件，在加入硫酸的温度选择上尽量可以选择120°C左右以节约磺化反应阶段的能源消耗，充分利用反应释放的热量，水解、缩合、中和三个阶段均为放热反应，能耗消耗不多，相比较而言，萘系减水剂的生产是能耗最大的减水剂产品，同时因为适应性相对较差和对环境污染严重，市场占有率正在逐年下降；
[0008]1.2脂肪族高效减水剂
[0009]合成机理
[0010]脂肪族高效减水剂的合成，主要是利用醛酮在碱的催化作用下的羟醛缩合反应和对羰基的α位进行磺甲基化反应引入磺酸基，来控制其分子量和水溶性；通过调整醛酮和磺化剂的比例来控制缩合度和磺化度，从而得到同时具有高减水效果和良好保坍性能的分子结构；
[0011]节能生产措施
[0012]脂肪族高效减水剂生产工艺繁多，有滴加甲醛溶液的工艺，也有滴加甲醛丙酮混合液的工艺，还有因为使用磺化剂的种类不同如亚硫酸钠，焦亚硫酸钠，亚硫酸氢钠而形成的各种工艺，传统的工艺一般是加热在50~60°C低温反应后滴加甲醒或者混合液最后在高温缩合脱水反应，羟醛缩合反应放热量大，在生产中，只要注意工艺手法，对反应热的正确利用，各种工艺都可以做到完全不用外部热源进行工业化生产，是目前使用不用外部热源工艺生产的最普遍的高效减水剂，同时建议生产厂家通过技术革新，采用生产周期短的工艺生广，可以进一步提闻生广效率，降低能耗；
[0013]1.3氨基磺酸盐高效减水剂
[0014]合成机理
[0015]氨基磺酸盐高效减水剂的合成机理为在碱性条件下，苯酚与对氨基苯磺酸钠或者对氨基苯磺酸经过羟甲基化反应和缩合反应形成具有一定分子量的表面活性剂；
[0016]节能生产措施
[0017]传统的氨基磺酸盐高效减水剂生产方法为在反应釜中投入一定量的苯酚和对氨基苯磺酸钠或者对氨基苯磺酸，加热至60~80°C，调整至碱性条件下滴加甲醛3~6小时，在90~95°C缩合恒温3~6小时，根据反应机理，采用对氨基苯磺酸生产时，充分利用三步放热反应，完全可以实现反应过程中不用外部热源加热进行工业化生产，同时生产周期缩短为2小时左右；
[0018]苯酚又名石炭酸，熔点为40.6°C，在常温下一般为固态，工业化生产中一般采用蒸汽加热的方法将之熔融后使用，在初次生产的时候可以采用电加热的方法将之熔融使用，循环生产时对反应余热的充分利用可以最大限度的降低能耗，在北方地区较寒冷的季节可以用少量的电加热设备辅助加热熔融，也可以在余热较充分的情况下集中熔融后采取一定的措施防止苯酚在常温结晶以方便随时使用；
[0019]综上所述，氨基磺酸盐高效减水剂的工业化生产完全可以省却锅炉等加热设备，清洁生产，满足环保要求；
[0020]1.4三聚氰胺 高效减水剂
[0021]合成机理
[0022]三聚氰胺高效减水剂的合成反应可以分为四个基本反应历程:三聚氰胺的羟甲基化、磺化、缩聚、中和，其中，三聚氰胺的羟甲基化和磺化这两个反应需要在碱性条件下进行反应，而缩聚是在弱酸性条件下进行反应；
[0023]节能生产措施
[0024]羟甲基化和磺化反应的合适温度为70~80°C，工业生产一般采用蒸汽或者电加热，能耗很大，节能生产方法可以采用酸性的磺化剂，如焦亚硫酸钠、氨基磺酸等，利用中和反应放热来达到初始所需的温度，同时，三聚氰胺的羟甲基化反应的反应热对温升贡献很大，综合两种反应热，可以满足羟甲基化和磺化反应对反应温度的需求，缩合反应合适的温度为60~70°C，在磺化反应结束后，加入少量冷水降温，再加入酸条件PH为弱酸性进行缩合反应，缩合反应结束后加入碱进行中和反应，从上述的过程控制可以看出，采用合适的工艺条件，三聚氰胺高效减水剂的合成反应完全可以做到不使用外部热源加热进行工业化生产；
[0025]1.5聚羧酸高效减水剂
[0026]合成机理
[0027]聚羧酸高效减水剂的反应类型为自由基聚合反应，在引发剂的作用下，打开聚合体系中的不饱和单体的η键，继而进行链引发、链增长和链终止等反应，形成具有短主链、长侧链的梳形结构的高分子聚合物；[0028]节能生产措施
[0029]合成聚羧酸减水剂的引发剂常采用过氧化物，如过氧化氢、过硫酸铵等，由于其分解活化能较高，所以一般聚合温度选择在60~90°C，当采用氧化-还原引发体系的引发剂时，反应体系的自由能降低很多，可以实现常温引发聚合，笔者通过在济南冬季最冷的季节，环境温度零下十度，水温2°C的情况下进行验证，与常规加热工艺生产的聚羧酸减水剂对比，性能甚至略有提高，可以说，聚羧酸高效减水剂的合成只要在保持反应中的溶剂是液态水的情况下就可以完全在常温状态下实现，可以称之为常温反应，同时，通过调整合成工艺配方，聚羧酸减水剂的合成几乎可以做到“零能耗”，即常温、免滴加、免搅拌等条件下合成，这是其他减水剂的生产所不能比拟的，所以说聚羧酸减水剂是目前生产能耗最低、最环保的闻性能减水剂。
[0030]现有的高效减水剂生产采用外源加热，生产成本高，污染环境。
【发明内容】
[0031]本发明实施例的目的在于提供一种高效减水剂节能一体化生产方法，旨在解决现有的高效减水剂生产采用外源加热，生产成本高，污染环境的问题。
[0032]本发明实施例是这样实现的,一种高效减水剂节能一体化生产方法,该高效减水剂节能一体化生产方法包括以下步骤:
[0033]脂肪族减水剂在减水剂合成时放出大量的热，使反应釜中的冷却水的温度升高；
[0034]热水回收罐与脂肪族减水剂合成釜相连，收集反应釜中的热水；
[0035]苯酚丙烯酸物质与热水回收罐相连，利用热水的热量使苯酚、丙烯酸等物质熔融，并将冷却后的水重新返回热水回收罐；
[0036]聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜与热水回收罐相连，需要能量时可以接收热水回收罐的热量，发生反应放出热量可返回到热水回收罐中；
[0037]甲醛储存罐与热水回收罐相连，利用热水的能量对甲醛罐进行保温，防止甲醛发生自聚反应；
[0038]房屋供暖装置、浴室供水装置与热水回收罐相连，对热水回收罐的余热实现最大化的利用。
[0039]进一步，脂肪族减水剂生产中，恒温温度为90°C~95°C，反应釜夹套温度87°C以上，用于循环的热水罐温度70°C以上。
[0040]进一步，脂肪族减水剂合成釜、热水回收罐、苯酚、丙烯酸、聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜、甲醛储存罐、房屋供暖装置、浴室供水装置通过水管实现一体化的连接。
[0041]进一步，该高效减水剂节能一体化生产方法利用减水剂合成后产生的热水和甲醛罐进行循环来保温。
[0042]进一步，该高效减水剂节能一体化生产方法采用热水泵实现热量的循环。
[0043]本发明提供的高效减水剂节能一体化生产方法，通过管道的连接，实现了脂肪族减水剂反应釜反应过程产生的热量，用于熔融苯酚、丙烯酸等物质的“热源”，完全可以省却锅炉或者电加热设备，充分利用了热源，降低了生产的成本，提高了生产效益，保护了环境，实现了产品的无热源法生产，充分利用其反应余热作为给其他产品加热的热源，实现多种产品的完全无外部热源化生产，较好的解决了现有的高效减水剂生产采用外源加热，生产成本高，污染环境的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1是本发明实施例提供的高效减水剂节能一体化生产方法的流程图；
[0045]图2是本发明实施例提供的高效减水剂节能一体化生产方法具体流程示意图。
【具体实施方式】
[0046]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0047]图1示出了本发明提供的高效减水剂节能一体化生产方法流程。为了便于说明，仅仅不出了与本发明相关的部分。
[0048]本发明实施例的高效减水剂节能一体化生产方法,该高效减水剂节能一体化生产方法包括以下步骤:
[0049]脂肪族减水剂在减水剂合成时放出大量的热，使反应釜中的冷却水的温度升高；
[0050]热水回收罐与脂肪族减水剂合成釜相连，收集反应釜中的热水；
[0051]苯酚丙烯酸物质与热水回收罐相连，利用热水的热量使苯酚、丙烯酸等物质熔融，并将冷却后的水重新返回热水回收罐；
[0052]聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜与热水回收罐相连，需要能量时可以接收热水回收罐的热量，发生反应放出热量可返回到热水回收罐中；
[0053]甲醛储存罐与热水回收罐相连，利用热水的能量对甲醛罐进行保温，防止甲醛发生自聚反应；
[0054]房屋供暖装置、浴室供水装置与热水回收罐相连，对热水回收罐的余热实现最大化的利用。
[0055]作为本发明实施例的一优化方案，脂肪族减水剂合成釜、热水回收罐、苯酚丙烯酸、聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜、甲醛储存罐、房屋供暖装置、浴室供水装置通过水管实现一体化的连接。
[0056]作为本发明实施例的一优化方案，该高效减水剂节能一体化生产方法利用减水剂合成后产生的热水和甲醛罐进行循环来保温。
[0057]作为本发明实施例的一优化方案，该高效减水剂节能一体化生产方法采用热水泵实现热量的循环。
[0058]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0059]如图1所示，本发明实施例的高效减水剂节能一体化生产方法包括以下步骤:
[0060]SlOl:脂肪族减水剂在减水剂合成时放出大量的热，使反应釜中的冷却水的温度升闻;
[0061]S102:热水回收罐通过水管与脂肪族减水剂合成釜相连，收集反应釜中的热水；[0062]S103:苯酚、丙烯酸物质通过水管与热水回收罐相连，利用热水的热量使苯酚、丙烯酸等物质熔融，并将冷却后的水重新返回热水回收罐；
[0063]S104:聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜通过水管与热水回收罐相连，需要能量时可以接收热水回收罐的热量，发生反应放出热量又可通过水管返回到热水回收罐中 ；
[0064]S105:甲醛储存罐通过水管与热水回收罐相连，利用热水的能量对甲醛罐进行保温，防止甲醛发生自聚反应；
[0065]S106:房屋供暖装置、浴室供水装置通过水管与热水回收罐相连，对热水回收罐的余热实现最大化的利用。
[0066]本发明的工作原理:
[0067]本发明通过在脂肪族减水剂合成反应釜与热水回收罐之间加热水泵，在脂肪族减水剂生产过程中和反应结束冷却降温时循环，降温的同时加热水罐的水温。热水罐与聚羧酸减水剂、氨基减水剂、三聚氰胺减水剂的反应釜用热水泵循环，也就是说用热水罐中的热水作为热源来满足其他减水剂生产中的加热需求。脂肪族减水剂生产中，最后的恒温温度为90~95°C，反应釜夹套温度可达87V以上，用于循环的热水罐温度可达70°C以上。从其他几种减水剂的反应原理和传统的加热工艺可知，70°C的热水完全可以作为热源给其他减水剂的合成生产进行加热，同时可以满足房屋供暖、浴室供水需求。
[0068]减水剂一体化设计的系统采用热水泵循环；根据自身的特点和需求组织安排生产，在掌握一种高效减水剂免加热工艺的条件下即可实现几种高效减水剂同时免加热生产，以达到生产效率和能源利用的最大化；萘磺酸盐甲醛缩聚物高效减水剂的合成机理:萘系高效减水剂是由工业萘、硫酸、甲醛、碱等原材料通过磺化、水解、缩合、中和四个反应制备而成；脂肪族高效减水剂的合成机理:脂肪族高效减水剂的合成，主要是利用醛酮在碱的催化作用下的羟醛缩合反应和对羰基的α位进行磺甲基化反应引入磺酸基，来控制其分子量和水溶性；通过调整醛酮和磺化剂的比例来控制缩合度和磺化度，从而得到同时具有闻减水效果和良好保對性能的分子结构；氣基横酸盐闻效减水剂的合成机理:氣基横酸盐高效减水剂的合成机理为在碱性条件下，苯酚与对氨基苯磺酸钠或者对氨基苯磺酸经过羟甲基化反应和缩合反应形成具有一定分子量的表面活性剂；三聚氰胺高效减水剂的合成机理:三聚氰胺高效减水剂的合成反应可以分为四个基本反应历程:三聚氰胺的羟甲基化、磺化、缩聚、中和。其中，三聚氰胺的羟甲基化和磺化这两个反应需要在碱性条件下进行反应，而缩聚是在弱酸性条件下进行反应；聚羧酸高效减水剂的合成机理:聚羧酸高效减水剂的反应类型为自由基聚合反应，在引发剂的作用下，打开聚合体系中的不饱和单体的η键，继而进行链引发、链增长和链终止等反应，形成具有短主链、长侧链的梳形结构的高分子聚合物。
[0069]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高效减水剂节能一体化生产方法，其特征在于，该高效减水剂节能一体化生产方法包括: 利用脂肪族减水剂在减水剂合成时放出大量的热使反应釜中的冷却水的温度升高； 热水回收罐与脂肪族减水剂合成釜相连，收集反应釜中的热水； 苯酚、丙烯酸物质与热水回收罐相连，利用热水的热量使苯酚、丙烯酸物质熔融，并将冷却后的水重新返回热水回收罐； 聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜与热水回收罐相连，需要能量时可以接收热水回收罐的热量，发生反应放出热量可返回到热水回收罐中； 甲醛储存罐与热水回收罐相连，利用热水的能量对甲醛罐进行保温，防止甲醛发生自聚反应； 房屋供暖装置、浴室供水装置与热水回收罐相连，对热水回收罐的余热实现最大化的利用。
2.如权利要求1所述的高效减水剂节能一体化生产方法，其特征在于，脂肪族减水剂生产中，恒温温度为90°C~95°C，反应釜夹套温度87V以上，用于循环的热水罐温度70°C以上。
3.如权利要求1所述的高效减水剂节能一体化生产方法，其特征在于，脂肪族减水剂合成釜、热水回收罐、苯酚丙烯酸、聚羧酸减水剂合成釜、三聚氰胺减水剂合成釜、氨基减水剂合成釜、甲醛储存罐、房屋供暖装置、浴室供水装置通过水管实现一体化的连接。
4.如权利要 求1所述的高效减水剂节能一体化生产方法，其特征在于，该高效减水剂节能一体化生产方法利用减水剂合成后产生的热水和甲醛罐进行循环来保温。
5.如权利要求1所述的高效减水剂节能一体化生产方法，其特征在于，该高效减水剂节能一体化生产方法采用热水泵实现热量的循环。
【文档编号】C04B24/16GK103539380SQ201310460834
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】李强 申请人:济南融祺建材有限公司