一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，包括投料過程、保溫過程和中和稀釋過程，全部反應(yīng)過程在單一通道反應(yīng)管內(nèi)進(jìn)行，各個(gè)階段的反應(yīng)裝置全部或部分處于恒溫裝置中，反應(yīng)結(jié)束后聚羧酸減水劑從出料口排出，無需進(jìn)行其他后續(xù)處理。本發(fā)明提供的使用單通道管式反應(yīng)裝置生產(chǎn)聚羧酸減水劑的方法為連續(xù)化生產(chǎn)方法，該方法大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，降低了設(shè)備投資和能耗。
【專利說明】一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用單通道管式反應(yīng)裝置生產(chǎn)聚羧酸減水劑的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]聚羧酸減水劑是水泥混凝土生產(chǎn)過程中使用的主要外加劑之一，其具有低摻入量、高減水率、綠色環(huán)保等優(yōu)異特性。聚羧酸分子通常是由含羧酸基的不飽和小分子、含聚氧化乙烯基的不飽和大分子和含其它功能基團(tuán)的不飽和小分子共聚而成的梳狀高分子化合物。聚羧酸減水劑不僅性能優(yōu)異，而且生產(chǎn)和使用具有環(huán)保特性，有害物質(zhì)含量少，被公認(rèn)為是混凝土外加劑今后的發(fā)展方向。
[0003]目前聚羧酸減水劑的合成裝置都是間歇式反應(yīng)裝置，聚合反應(yīng)在反應(yīng)釜或類似容器內(nèi)進(jìn)行，在一定溫度下使多種活性單體進(jìn)行共聚，合成出不同結(jié)構(gòu)的聚羧酸減水劑產(chǎn)品。在中國(guó)專利CN201648273U中介紹了 一種聚羧酸型減水劑聚合生產(chǎn)裝置，該裝置包括有聚合反應(yīng)釜，聚合反應(yīng)釜外分別通過管道連接有多個(gè)物料罐，通過蠕動(dòng)泵進(jìn)行物料添加，在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)。這種間歇式反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、產(chǎn)品生產(chǎn)按批次進(jìn)行，適合于小規(guī)模生產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外聚羧酸減水劑生產(chǎn)廠家普遍采用的生產(chǎn)方式。針對(duì)間歇式反應(yīng)裝置，國(guó)內(nèi)外的工藝人員也進(jìn)行了針對(duì)性的技術(shù)改進(jìn)。中國(guó)專利CN202823279U中介紹了一種減水劑合成反應(yīng)釜及專用攪拌器，改進(jìn)了攪拌形式，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。中國(guó)專利CN202460615U中介紹了一種聚羧酸反應(yīng)釜，改進(jìn)了釜體材料，節(jié)約了能源，提高了生產(chǎn)效率。
[0004]但是，間歇式反應(yīng)裝置由于受反應(yīng)釜體積的限制，已經(jīng)難以滿足日漸增長(zhǎng)的產(chǎn)量要求，需要研發(fā)一種適用于大規(guī)模生產(chǎn)的連續(xù)化裝置與方法。中國(guó)專利CN102942659A中介紹了一種用于管式反應(yīng)裝置生產(chǎn)聚羧酸減水劑的方法，該方法將聚羧酸減水劑的間歇化生產(chǎn)變成近似連續(xù)化生產(chǎn)，將配置好的原料和輔料加入管式反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行聚合后，產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)老化和中和。該方法將反應(yīng)釜改變?yōu)楣苁椒磻?yīng)裝置，提高了生產(chǎn)規(guī)模和效率，但后期仍需要在儲(chǔ)罐內(nèi)進(jìn)行分批次老化或在管式反應(yīng)裝置出料口處進(jìn)行中和才能獲得聚羧酸減水劑，并不是一個(gè)完全的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，使用中和老化罐限制了大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)能。并且，該方法提供的管式設(shè)備為單一管線，不利于維修安裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，以解決采用單通道反應(yīng)裝置作為反應(yīng)裝置主體，反應(yīng)各階段均在單一通道內(nèi)順序進(jìn)行，反應(yīng)過程中需另配老化罐或反應(yīng)釜的技術(shù)問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，包括:使反應(yīng)物料單向順序流動(dòng)進(jìn)行聚合反應(yīng)的單通道管；該單通道管根據(jù)反應(yīng)過程的不同依次劃分為三段，其中，第一段為投料段，設(shè)有供原料與輔料投料的主進(jìn)料口，該第一段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中，第二段為保溫段，該第二段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中，第三段為中和稀釋段，設(shè)有將配置好的堿性水溶液按需要量投入單通道反應(yīng)裝置的后進(jìn)料口，該第三段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中；所述第一、二、三段為單根管或多根管串聯(lián)連接，對(duì)應(yīng)各個(gè)段的恒溫裝置為單獨(dú)配置，各段的反應(yīng)管長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際工藝按比例分配；所述的單通道管式反應(yīng)裝置的末端設(shè)有出料口。
[0008]所述單通道管式反應(yīng)裝置的空間安置，根據(jù)工藝需要設(shè)計(jì)為直線型、螺旋型、折疊型。
[0009]所述恒溫裝置可分為分體式和一體式，分體式恒溫裝置與反應(yīng)管道可分離，優(yōu)選恒溫水浴槽、恒溫油浴槽、恒溫加熱套；一體式恒溫裝置附屬于反應(yīng)管道，優(yōu)選夾套、盤管。
[0010]所述的單通道管式反應(yīng)裝置的單通道管材質(zhì)為塑料管、橡膠管、不銹鋼管、搪瓷襯里鐵管、塑料襯里鐵管或玻璃管或石英管。
[0011]根據(jù)工藝需要，在第一段單通道管上，設(shè)有若干處于不同位置，用于將活性較高的原料和/或部分輔料加入反應(yīng)裝置中的次進(jìn)料口。
[0012]所述第三段單通道管道上設(shè)有用于將堿性水溶液按工藝需要加入單通道管式反應(yīng)裝置中的若干后進(jìn)料口。
[0013]所述的單通道管式反應(yīng)裝置的單通道管的內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)流板，在主進(jìn)料口、次進(jìn)料口、后進(jìn)料口內(nèi)，根據(jù)需要單獨(dú)或部分或全部設(shè)有攪拌器。
[0014]所述管式反應(yīng)裝置的長(zhǎng)度需要根據(jù)反應(yīng)物料的反應(yīng)時(shí)間來進(jìn)行選擇，一般選用
0.1?10000米，優(yōu)選I?1000米；管式反應(yīng)裝置所用管子的直徑一般選用I?500毫米，優(yōu)選20?200毫米。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果如下:
[0016]本發(fā)明提供的單通道管式反應(yīng)裝置生產(chǎn)聚羧酸減水劑的方法，可大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，降低生產(chǎn)設(shè)備投資和生產(chǎn)能耗，將聚羧酸減水劑的間歇化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變成連續(xù)化生產(chǎn)方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的單通道管式反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例
[0018]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明，以便更好理解本發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容，但實(shí)施例的內(nèi)容并不限制本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。
[0019]單通道管式反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。
[0020]該一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，根據(jù)反應(yīng)過程的不同依次劃分為三段，其中，第一段為投料段，設(shè)有供原料與輔料投料的主進(jìn)料口，該第一段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中。第二段為保溫段，該第二段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中。第三段為中和稀釋段，設(shè)有將配置好的堿性水溶液按需要量投入單通道反應(yīng)裝置的后進(jìn)料口，該第三段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中。所述第一、二、三段為單根管或多根管串聯(lián)連接，所述多根管串聯(lián)連接方式為絲扣連接、法蘭連接、承插連接、卡套連接焊接連接、熱熔連接和溝槽連接。對(duì)應(yīng)各個(gè)段的恒溫裝置為單獨(dú)配置，各段的反應(yīng)管長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際工藝按比例分配；所述的單通道管式反應(yīng)裝置的末端設(shè)有出料口。所述單通道管式反應(yīng)裝置的空間安置，根據(jù)工藝需要設(shè)計(jì)為直線型、螺旋型、折疊型。所述恒溫裝置可分為分體式和一體式，分體式恒溫裝置與反應(yīng)管道可分離，優(yōu)選恒溫水浴槽、恒溫油浴槽、恒溫加熱套；一體式恒溫裝置附屬于反應(yīng)管道，優(yōu)選夾套、盤管。所述的單通道管式反應(yīng)裝置的單通道管材質(zhì)為塑料管或橡膠管或不銹鋼管或搪瓷襯里鐵管或塑料襯里鐵管。根據(jù)工藝需要，在第一段單通道管上，設(shè)有若干處于不同位置，用于將活性較高的原料和/或部分輔料加入反應(yīng)裝置中的次進(jìn)料口。所述第三段單通道管道上設(shè)有用于將堿性水溶液按工藝需要加入單通道管式反應(yīng)裝置中的若干后進(jìn)料口。
[0021]整個(gè)生產(chǎn)工藝過程如下:先在預(yù)處理罐內(nèi)將所需的原料、輔料和堿性水溶液配置好，分別按比例精確的打入各個(gè)進(jìn)料口上的儲(chǔ)罐中。原料、輔料和堿性水溶液的加入根據(jù)反應(yīng)工藝要求控制進(jìn)料口流量。管式反應(yīng)裝置的長(zhǎng)度需要根據(jù)反應(yīng)物料的反應(yīng)時(shí)間來進(jìn)行選擇，一般選用0.1?10000米，優(yōu)選I?1000米。管式反應(yīng)裝置所用管子的直徑一般選用I?500毫米，優(yōu)選20?200毫米。具體長(zhǎng)度和直徑根據(jù)物料傳熱性能、反應(yīng)速度和流量決定。為了在進(jìn)料口出達(dá)到較好的混合效果，可以在進(jìn)料口處增加攪拌裝置；為了在反應(yīng)過程中保持較好的攪拌效果，還可以在管內(nèi)增加導(dǎo)流板。
[0022]次進(jìn)料口和后進(jìn)料口的數(shù)量沒有任何限制，可根據(jù)工藝需要增加或減少，這樣做的好處是可以通過進(jìn)料口的調(diào)整，來調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例采用的管式反應(yīng)裝置規(guī)格為長(zhǎng)度10米，直徑25毫米的不銹鋼管；管頭設(shè)置主進(jìn)料口，管尾設(shè)置出料口 ；投料過程長(zhǎng)6米，設(shè)置2個(gè)次進(jìn)料口 ；保溫過程長(zhǎng)3.5米；中和稀釋過程長(zhǎng)0.5米，設(shè)置I個(gè)后進(jìn)料口 ；投料過程和保溫過程保持恒溫水溫為60°C，中和稀釋過程保持恒溫水溫為30°C。
[0025]將烯丙基聚氧乙烯醚、水和引發(fā)劑混合均勻后由主進(jìn)料口加入，控制加料流速；將丙烯酸、水、鏈轉(zhuǎn)移劑、引發(fā)劑、分子量控制劑混合均勻后由次進(jìn)料口加入，控制加料流速；將30%氫氧化鈉溶液與水混合均勻后由后進(jìn)料口加入。通過控制進(jìn)料速度控制物料在管式反應(yīng)裝置內(nèi)的線速度為2米/小時(shí)。本反應(yīng)是連續(xù)化反應(yīng)，原料、輔料和堿性水溶液不足時(shí)需按照同樣配比配置連續(xù)供給。成品產(chǎn)量I千克/小時(shí)。詳細(xì)參數(shù)列于表I中。
[0026]實(shí)施例2?9
[0027]實(shí)施例2?9與實(shí)施例1同采用單通道管式反應(yīng)裝置，生產(chǎn)工藝階段相同，管式反應(yīng)裝置參數(shù)不同，生產(chǎn)工藝參數(shù)不同，詳細(xì)參數(shù)列于表I中。
[0028]實(shí)施例10
[0029]實(shí)施例1?9所得的聚羧酸減水劑同現(xiàn)有間歇式反應(yīng)釜生產(chǎn)的減水劑性能相近。采用《GB/T8077 - 2000混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》對(duì)實(shí)施例1?9所得的聚羧酸減水劑進(jìn)行固含量、密度、PH值、水泥凈漿流動(dòng)度測(cè)試，結(jié)果列于表2中。其中對(duì)比例是使用間歇式反應(yīng)釜生產(chǎn)所得的產(chǎn)品。
[0030]實(shí)施例11
[0031]根據(jù)《GB/T8076 - 1997混凝土外加劑》對(duì)實(shí)施例1?4所得的聚羧酸減水劑和對(duì)比例進(jìn)行了減水劑的混凝土減水率和坍落度試驗(yàn)，參數(shù)與結(jié)果列于表3。
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，包括:使反應(yīng)物料單向順序流動(dòng)進(jìn)行聚合反應(yīng)的單通道管；該單通道管根據(jù)反應(yīng)過程的不同依次劃分為三段，其中，第一段為投料段，設(shè)有供原料與輔料投料的主進(jìn)料口，該第一段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中，第二段為保溫段，該第二段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中，第三段為中和稀釋段，設(shè)有將配置好的堿性水溶液按需要量投入單通道反應(yīng)裝置的后進(jìn)料口，該第三段單通道管全部或部分處于恒溫裝置中；所述第一、二、三段為單根管或多根管串聯(lián)連接，對(duì)應(yīng)各個(gè)段的恒溫裝置為單獨(dú)配置，各段的反應(yīng)管長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際工藝按比例分配；所述的單通道管式反應(yīng)裝置的末端設(shè)有出料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，所述單通道管式反應(yīng)裝置的空間安置，根據(jù)工藝需要設(shè)計(jì)為直線型、螺旋型、折疊型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，所述恒溫裝置可分為分體式和一體式，分體式恒溫裝置與反應(yīng)管道可分離，優(yōu)選恒溫水浴槽、恒溫油浴槽、恒溫加熱套；一體式恒溫裝置附屬于反應(yīng)管道，優(yōu)選夾套、盤管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的單通道管式反應(yīng)裝置的單通道管材質(zhì)為塑料管、橡膠管、不銹鋼管、搪瓷襯里鐵管、塑料襯里鐵管或玻璃管或石英管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，根據(jù)工藝需要，在第一段單通道管上，設(shè)有若干處于不同位置，用于將活性較高的原料和/或部分輔料加入反應(yīng)裝置中的次進(jìn)料口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，所述第三段單通道管道上設(shè)有用于將堿性水溶液按工藝需要加入單通道管式反應(yīng)裝置中的若干后進(jìn)料口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的單通道管式反應(yīng)裝置的單通道管的內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)流板，在主進(jìn)料口、次進(jìn)料口、后進(jìn)料口內(nèi)，根據(jù)需要單獨(dú)或部分或全部設(shè)有攪拌器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)聚羧酸減水劑的單通道管式反應(yīng)裝置，其特征在于，管式反應(yīng)裝置的長(zhǎng)度需要根據(jù)反應(yīng)物料的反應(yīng)時(shí)間來進(jìn)行選擇，一般選用0.1?10000米，優(yōu)選I?1000米；管式反應(yīng)裝置所用管子的直徑一般選用I?500毫米，優(yōu)選20?200毫米。
【文檔編號(hào)】B01J19/00GK103537241SQ201310485414
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】齊賓, 李建勇, 馬雪英, 尚百雨, 程?hào)|惠 申請(qǐng)人:北京新奧混凝土集團(tuán)有限公司