СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРА
(51) 7 C04B28/00, C04B28/00, C04B24:22, C04B103:32
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует
--------------------------------------------------------------------------------
Документ: В формате PDF
(14) Дата публикации: 2005.02.10
(21) Регистрационный номер заявки: 2003124990/03
(22) Дата подачи заявки: 2003.08.14
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.08.14
(45) Опубликовано: 2005.02.10
(56) Аналоги изобретения: RU 2054401 C1, 20.02.1996. SU 983102 A, 23.12.1982. SU 1346627 A1, 23.10.1987. SU 1608184 A1, 07.09.1991. EP 443341 A2, 26.01.1991.
(72) Имя изобретателя: Амитин А.В. (RU); Бляхман Л.И. (RU); Валетдинов Р.Ф. (RU); Елин О.Л. (RU); Крылова Е.К. (RU); Мячин С.И. (RU); Панфилов В.А. (RU); Прокопенко А.В. (RU); Сапронова С.В. (RU); Шерстобитов А.А. (RU)
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "Фталевый и малеиновый ангидриды, экология" (RU)
(98) Адрес для переписки: 125315, Москва, Ленинградский пр., 78, корп.4, кв.63, Е.К. Крыловой
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРА
Изобретение относится к способу получения высокоэффективного пластификатора бетонных смесей, так называемого “суперпластификатора”. Способ получения пластификатора для бетонной смеси включает сульфирование нафталиновой фракции нефтехимического производства с последующей конденсацией с формальдегидом и нейтрализацией щелочью полученного продукта. В качестве нафталиновой фракции нефтехимического производства используют нафталиновую фракцию технологического потока производства бензола следующего состава, мас.%: нафталин 96,4-99,5, метилнафталины 0,01-0,2, дифенил 0,001-0,1, легкокипящие примеси, в том числе алкилбензолы, метилинден, тетралин 0,5-3,6. Технический результат - расширение сырьевой базы получения пластификаторов для бетонных смесей. 1 табл.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу получения высокоэффективного пластификатора бетонных смесей, так называемого “суперпластификатора”.
Суперпластификаторы являются добавками, позволяющими регулировать реологические и физико-механические свойства бетонных смесей и бетонов.
Суперпластификаторы при введении в бетонную смесь повышают ее подвижность до осадки конуса более 20 см. При этом прочность полученного бетона остается равной или близкой прочности бетона, полученного из смеси исходной подвижности.
Области-применения суперпластификаторов - производство железобетонных изделий (плит, панелей, напорных труб и т.д.) и массивных густоармированных конструкций, возведение монолитных железобетонных сооружений, изготовление полов и покрытий с высокими эксплуатационными свойствами.
По пластифицирующему действию наиболее эффективны суперпластификаторы на основе нейтрализованных щелочью продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (Ortega G.A. Cemento-Hormigon, 1980, v.51, №559, р.537-548).
Потребность в этих пластификаторах составляет несколько сот тысяч тонн в год.
Продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида целесообразно использовать в качестве добавок к строительным материалам, таким как цементы, штукатурные растворы, гидравлическая известь, воздушная известь, строительные гипсы, ангидридные и магнезиальные связующие.
Промышленностью также производятся различные марки модификаторов для цементных и бетонных смесей, основу которых составляют продукты конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. В качестве добавок к ним используют индивидуальные соединения, например формиат натрия, нитрит натрия и другие, и различные смеси, например добавки на основе лигносульфонатов и высших спиртов, и другие.
Добавки к пластификатору вводятся по согласованию с потребителем.
Основным видом сырья при производстве пластификаторов для бетонных смесей является нафталин коксохимический (ГОСТ 16106-82).
Поскольку ресурсы коксохимического нафталина ограничены, то проводились исследования по использованию коксохимических нафталиновых фракций, прессовых оттеков и нафталиновых масел. Проверялась возможность использования коксохимическго нафталина с пониженным содержанием основного вещества, но не менее 93 мас.% (Т.Я.Гоголева и др. Кокс и химия, 1991, №2, стр. 22-24). При использовании нафталиновых фракций нежелательными примесями являются фенолы и пиридиновые основания.
Основным сырьем при получении пластификаторов для бетонных смесей на настоящее время остается нафталин коксохимический с температурой кристаллизации более 79,0°С.
Известен способ приготовления пластификатора, заключающийся в конденсации соли щелочного или щелочноземельного металла нафталинсульфокислоты с формальдегидом (Патент США №3686133, B 01 f 17/00, С 04 В 13/00, опубл. 22.08.1972).
Широко используется способ приготовления пластификатора для бетонной смеси (Г.Д.Харлампович, А.А.Кауфман Технология коксохимического производства, Москва, изд-во “Металлургия”, 1995, стр. 342-343), включающий следующие стадии:
- сульфирование нафталина серной кислотой при температуре 130-165°С;
- выдержка сульфомассы с отдувкой непрореагировавшего нафталина;
- конденсация продуктов сульфирования с формальдегидом при атмосферном или повышенном давлении и температуре 100-130°С;
- нейтрализация продуктов конденсации щелочью, разбавление.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения пластификатора для бетонной смеси (RU 2054401 С1, Научно-производственное объединение “СинтезПАВ”, С 04 В 24/22, опубл. 20.02.1996).
Известный способ включает сульфирование отхода нефтехимического производства на основе ароматических углеводородов с последующей конденсацией с формальдегидом и нейтрализацией полученного продукта. В качестве отхода нефтехимического производства используют отход производства этилена на основе нафталина.
Задача настоящего изобретения заключается в расширении ассортимента исходного сырья при получении пластификаторов для бетонных смесей.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в использовании в качестве исходного сырья нафталиновой фракции нефтехимического производства, имеющей следующий состав, мас.%:
нафталин 96,4-99,5
метилнафталины 0,01-0,2
дифенил 0,001-0,1
легкокипящие примеси, в том
числе алкилбензолы, метил-
инден, тетралин и пр. 0,5-3,6
Нафталиновую фракцию нефтяного происхождения указанного состава получают ректификацией или кристаллизацией нафталиновой фракции из технологических потоков производства бензола.
Способ получения пластификатора бетонных смесей по изобретению включает следующие стадии:
- сульфирование нафталиновой фракции указанного состава серной кислотой при температуре 130-160°С при массовом соотношении серной кислоты и нафталиновой фракции 1:(1,03-1,3);
- конденсация продуктов сульфирования с формальдегидом при атмосферном или повышенном давлении, температуре 100-130°С и мольном соотношении формальдегида и нафталинсульфокислоты (0,94-1,6):1
Приведенные технологические параметры стадий сульфирования и конденсации заявленного способа являются традиционными и общепринятыми.
Предлагаемый способ получения пластификатора иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Сульфирование нафталиновой фракции, содержащей, мас.%: нафталина 99,489, метилнафталинов 0,01, дифенила 0,001, легкокипящих примесей 0,5.
Сульфирование нафталиновой фракции указанного состава проводили в чугунном аппарате объемом 6,3 м3 с мешалкой и рубашкой для подачи теплоносителя.
После загрузки нафталиновой фракции и разогрева до 130-140°С начинали подачу 92-94%-ной серной кислоты при массовом соотношении серной кислоты и нафталиновой фракции 1:1,2. Сульфирование продолжали в течение ~1,5 часов при температуре не выше 160°С. Далее массу в аппарате выдерживали при температуре 165°С в течение 3-х часов при перемешивании.
Отдувку свободного нафталина проводили острым паром при давлении Р=3 атм.
Конденсацию проводили в стальном эмалированном аппарате, снабженном мешалкой и рубашкой, 35-36%-ным водным раствором формалина в течение 2,5-3,5 часов при температуре 110-120°С и давлении ~1,5 атм. Мольное соотношение формальдегида и нафталинсульфокислоты составляет 1:1. Выдержка при температуре 120-130°С в течение ~1,5 часов.
В конце выдержки в аппарат была подана вода на разбавление.
Нейтрализацию реакционной массы проводили 44%-ным раствором едкого натра до рН 7-9.
Показатели качества и результаты испытаний полученного пластификатора приведены в таблице.
Пример 2.
Сульфирование нафталиновой фракции, содержащей, мас.%: нафталина 96,4, метилнафталинов 0,01, дифенила 0,001, легкокипящих примесей 3,589.
Получение пластификатора проводили в условиях примера 1.
Показатели качества и результаты испытаний полученного пластификатора приведены в таблице.
Пример 3.
Сульфирование нафталиновой фракции, содержащей, мас.%: нафталина 98,35, метилнафталиновов 0,1, дифенила 0,05, легкокипящих примесей 1,5.
Получение пластификатора проводили в условиях примера 1.
Показатели качества и результаты испытаний полученного пластификатора приведены в таблице.
Пример 4.
Сульфирование нафталиновой фракции, содержащей, мас.%: нафталина 94,6, метилнафталинов 0,1, дифенила 0,01, легкокипящих примесей 5,29.
Получение пластификатора проводили в условиях примера 1.
При проведении процесса наблюдались отклонения на стадиях сульфирования (повышенное раскисление серной кислоты) и конденсации (загустевание реакционной массы).
Показатели качества и результаты испытаний полученного пластификатора приведены в таблице.
Как следует из таблицы, полученный продукт при наличии пластифицирующих свойств не соответствует требованиям ГОСТ.
Таблица
Качество пластификатора и результаты испытаний
№ п.п. Наименование показателей ТУ 6-36-0204229-625-90 Номер примера
1 2 3 4
1 Внешний вид Ж-сть коричн. цвета Ж-сть коричн. цвета Ж-сть коричн. цвета Ж-сть коричн. цвета Ж-сть коричн. цвета
2 Массовая доля активных веществ в пересчете на сухой продукт, %, не менее 69 69 70 71 67
3 Массовая доля воды, %, не более 68 67 67 66,5 67
4 Показатель активности водородных ионов (рН) водного раствора с концентрацией 2,5 мас.% 7-9 7 8,4 7,6 7,3
5 Осадка конуса, не менее, см 20 21 20 21 18
6 Прочность на сжатие,
кгс/см2 348-390 349 350 440 330
Примечание: прочность на сжатие по ГОСТ 30459-96 “Методы определения эффективности добавок”.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения пластификатора для бетонной смеси, включающий сульфирование нафталиновой фракции нефтехимического производства с последующей конденсацией с формальдегидом и нейтрализацией щелочью полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве нафталиновой фракции нефтехимического производства используют нафталиновую фракцию технологического потока производства бензола следующего состава, мас.%:
Нафталин 96,4-99,5
Метилнафталины 0,01-0,2
Дифенил 0,001-0,1
Легкокипящие примеси, в том числе
алкилбензолы, метилинден
тетралин 0,5-3,6
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
