萘系高效減水劑制備工藝流程

1、我國從20世紀(jì)70年代開始研制茶系高效減水劑，以精茶和工業(yè)票為原料的產(chǎn)品有NNO、SPA、BW、FE、NF、FDN、UNF2、SN一口等，以甲基茶和秦殘油為原料的產(chǎn)品有MF、建1、DH4,以;I油為原料的產(chǎn)品有AF、JW1等。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，大同小異。以工業(yè)票為例，其工藝流程(見圖2)如下：SOjNa圖i紊磺酸鈉甲醛縮合物.燒堿-1,匚:甲醛rd中利_-成品(低濃,含量的20附磁化T木料-縮合<.一.、中和_T過逑_成品(高海N/SOg含.小于5%)燒堿L石灰水一一沉淀物圖2紊系減水劑制備工藝流程圖1.原料票工業(yè)票或精秦的分子式為C10H8。生產(chǎn)實踐證明，用含茶量高的物料生產(chǎn)的產(chǎn)品引

2、氣性較小，性能較好，所以目前一些大的減水劑生產(chǎn)廠，大都使用工業(yè)票或精秦，以利于產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。當(dāng)從煤焦油中提取精票或工業(yè)茶時，儲分溫度為210C。茶為白色易揮發(fā)片狀晶體，具有可燃性和強烈的焦油味，密度(d乳)1.145g/cm3,熔點80.2,沸點217.76，閃點176T(80),自燃點979T(526.11C),溶于苯、無水乙醇和1I,不溶于水。硫酸用作磺化的硫酸常用濃度為98%的濃硫酸，磺化反應(yīng)為親電子反應(yīng)，參加反應(yīng)的不是陰離子SO和HSO,而是陽離子H3SO廣和中性分子SO3,后者只有在濃度大于75%的硫酸和發(fā)煙硫酸中才存在。(3)甲醛工業(yè)品甲醛工業(yè)品，其濃度為35%37%，五色透明液體

3、，有刺激氣味，15C時密度1.10g/cm3,分子式HCHO。(4)燒堿工業(yè)品固堿、液堿均可。使用固堿時應(yīng)配制成30%-40%的水溶液。2.磺化反應(yīng)磺化反應(yīng)是濃硫酸作用于茶，磺酸根取代茶的氫原子，反應(yīng)結(jié)果生成茶磺酸?；腔磻?yīng)控制的好壞，直接影響伊茶磺酸的含量，對縮合后產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。影響磺化反應(yīng)的因素主要有磺化溫度、磺化時間、硫酸濃度、硫酸加入量及雜質(zhì)等。（1）茶與硫酸的用量比茶與硫酸的摩爾比為1;1.31.4。硫酸濃度降低到不能磺化時的臨界濃度（以SO3百分?jǐn)?shù)表示），稱為該條件下的磺化無值。根據(jù)磺化無值的定義可以推算1kg分子票在磺化時所需的硫酸量x（以kg計）：80（100-幾）z=aK

4、式中，a為磺化劑硫酸的原始濃度（以SO3百分?jǐn)?shù)表示），如98%硫酸以SO3百分?jǐn)?shù)表示為80,160c下茶磺化無值為52,則80(100-52)80-5280X4828=137(kg)由此可知，磺化1kg分子票需137kg、98%的硫酸，也即1.37kg分子硫酸。（2）磺化溫度在磺化反應(yīng)中，溫度不僅影響反應(yīng)速度，更主要的是影響反應(yīng)產(chǎn)物。茶的磺化是復(fù)雜過程，極易生成異構(gòu)體。高效減水劑生產(chǎn)所需的是,茶磺酸，該產(chǎn)物在160165c磺化時生成。在磺化反應(yīng)中，應(yīng)先將票投人反應(yīng)鍋，加熱熔化至130140C時加入濃硫酸，投酸后由于磺化反應(yīng)溫度上升，容易導(dǎo)致局部過熱，所以硫酸必須滴加，邊滴邊攪拌，保持溫度在16

5、0165C之間表1磺化溫度對a-秦磺酸含量的影響磺化溫度/c40100124150a-茶磺酸含量/%96.083.052.418.3（3）磺化時間硫酸滴加后，溫度應(yīng)在160165C之間維持2ho時間短，磺化不充分；時間過長，則影響其產(chǎn)量。水解目的由前述可知，在生產(chǎn)出茶磺酸時，生成一部分a-茶磺酸，為了水解a-茶磺酸，有利于以后的縮聚反應(yīng)，應(yīng)使球紊磺酸水解。水解時應(yīng)將反應(yīng)物降溫至120C左右加水，此時為蔡磺酸穩(wěn)定，而a-茶磺酸則易水解。(2)水解用水量水解時加水量多對水解反應(yīng)有利，但加水量多給縮聚反應(yīng)帶來不利影響。故水解用水量一般為23至45摩爾水/1摩爾秦?？傊诳刂瓶偹岫认嗤闆r下，水解加

6、水量少些產(chǎn)品性能好。(3)水解總酸度水解時外加硫酸，控制其總酸度在30%左右，水解總酸度低，加水量大，降低反應(yīng)物濃度；水解總酸度高，縮合時物料黏度大，不利于反應(yīng)進行。(4)水解時間一般加水?dāng)嚢璋胄r左右4.縮合反應(yīng)蔡磺酸水解后繼續(xù)降溫到8090C左右，滴加甲醛縮合，其反應(yīng)方程如下:縮合反應(yīng)是減水劑生產(chǎn)過程中的重要反應(yīng)，也是時間較長的一個工序。技術(shù)關(guān)鍵是使反應(yīng)盡可能地完全，得到長鏈分子，同時反應(yīng)時間盡可能的短，以便縮短周期。影響縮合反應(yīng)的因素很多，主要有配比、加水量、酸度、反應(yīng)時間及反應(yīng)溫度。(1)甲醛用量甲醛用量大，有利于得到多核分子，提高產(chǎn)品質(zhì)量，但縮合時間要加長，以使反應(yīng)完全。若甲醛參加反

7、應(yīng)充分，則當(dāng)蔡磺酸：甲醛=2:1時得到二核體(即擴散劑NNO);當(dāng)蔡磺酸；甲醛=10:9時得到核體數(shù)n=10的高效減水劑?？梢娫龃蠹兹┯昧?，有利于得到多核分子的高效減水劑，提高產(chǎn)品質(zhì)量。一般茶與甲醛的摩爾比可取1:1。但由于磺化反應(yīng)的副反應(yīng)，1摩爾蔡不會全部磺化為&紊磺酸，故在密封較好、控制嚴(yán)格的生產(chǎn)條件下，甲醛用量可適當(dāng)減少。一般票與甲醛的摩爾比為1:0.8,甲醛控制在0.70.95之間。(2)縮合溫度縮合溫度一般在90105C之間，有壓力下可選擇130140Co溫度較高時，反應(yīng)速率隨之增大，可以較快地趨向于平衡，同時有利于小分子副產(chǎn)物的移除，有利于高聚合物的形成。但因縮合反應(yīng)為逐步

8、反應(yīng)，如溫度和酸度太高，則反應(yīng)過快，可能產(chǎn)生暴聚而結(jié)硬。(3)縮合酸度硫酸是茶磺酸縮聚的催化劑，酸度低時雖有節(jié)約硫酸、反應(yīng)物料較稀薄等優(yōu)點，但產(chǎn)品的分散性較差。酸度高有利于縮合反應(yīng)的進行，但亦不應(yīng)過高。故酸度一般控制在26%30%,少數(shù)產(chǎn)品為3033%。壓力因為常壓下縮合溫度不能超過110C,否則溶液中的水大量汽化；反應(yīng)速度慢，時間長（一般滴加甲醛23h,滴加后縮合反應(yīng)34h）,采用22.5大氣壓下縮合，則反應(yīng)溫度為130140C,2h左右即可反應(yīng)完畢。（5）縮合反應(yīng)時間大多數(shù)有機物間的反應(yīng)速度比較慢，很難瞬間完成，需要較長時間。時間過短反應(yīng)不完全，過長又使生產(chǎn)周期延長，成本增高，產(chǎn)量降低。故

9、應(yīng)取保證產(chǎn)品質(zhì)量的最短時間。一般控制為投完甲醛其溫度升至105后，再恒溫34h。5.中和縮聚物中的茶磺酸，可轉(zhuǎn)化為鈉鹽、鏤鹽、鉀鹽、鋰鹽，甚至鈣鹽，但常轉(zhuǎn)化為鈉鹽。過量的硫酸可轉(zhuǎn)化為鈣鹽，也可轉(zhuǎn)化為鈉鹽。生產(chǎn)減水劑時，常用這兩種中和方法。（1）氫氧化鈉中和法反應(yīng)物中加人氫氧化鈉，使硫酸與磺酸均轉(zhuǎn)化為鈉鹽。H2SO4+2NaOQNa2SO4+H2OArSO3H+NaO+ArSO3Na+H2O所得減水劑為低濃減水劑，其中硫酸鈉含量<20%（固體）。但目前生產(chǎn)的減水劑中硫酸鈉含量也有達30%的。（2）石灰-碳酸鈉（或氫氧化鈉）中和法縮聚產(chǎn)物中加石灰，使硫酸轉(zhuǎn)化為硫酸鈣沉淀。H2SO4+Ca（OH）2-CaSO4J+2H2O濾除沉淀，磺酸存留于濾液中，然后用碳酸鈉（或氫氧化鈉）中和。2ArSO3H十Na