способ получения добавки для бетонной смеси

Формула изобретения

Способ получения добавки для бетонной смеси на основе отходов производства фенола, включающий сульфирование фенольных отходов сульфирующим агентом, в качестве которого используют 94-96%-ную серную кислоту при соотношении отходы производства фенола: сульфирующий агент, равном 1:1¹/₁₀, и нейтрализацию реакционной массы, отличающийся тем, что фенольные отходы перед сульфированием обрабатывают солями d-металлов при температуре 80-100°С в течение 0,8-1,0 ч, затем отделяют органическую фазу полученной реакционной массы и ее сульфируют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способам получения добавок, используемых в технологии изготовления строительных бетонных и пенобетонных смесей.

Известен способ получения добавки в бетоны и растворы, включающий сульфирование исходного ароматического углеводородного сырья, конденсацию сульфированного сырья с формальдегидом с последующей нейтрализацией полученного продукта, в котором в качестве исходного сырья используют кубовый остаток, выкипающий выше 210°С, от производства ароматических углеводородов процесса каталитического риформинга бензина (патент РФ № 2122986, кл. С04В 28/04, 24/22; С07С 303/06. Опубл. 10.12.1998 г.).

Однако этот способ неэкономичен из-за использования в процессе получения добавки дорогостоящего формальдегида.

Известен также способ получения пластификатора бетонных смесей на основе ароматических углеводородов, включающий стадии сульфирования, конденсации с формальдегидом при повышенной температуре с последующей нейтрализацией щелочью, в котором сульфирование осуществляют после конденсации в присутствии 5-10 мас.% нафталинсульфокислоты. Причем после нейтрализации реакционную массу подвергают экстракционной очистке от несульфированных соединений органическими растворителями ароматического ряда. В качестве ароматических углеводородов используют кубовый остаток производства фенола кумольным методом после выделения из него фракции, кипящей при температуре 210-250°С и давлении 0,01995 МПа, в количестве 25-50 мас.% (патент РФ № 2121465, кл. С04В 24/22. Опубл. 10.11.1998 г.).

И этот способ тоже неэкономичен из-за использования в процессе получения добавки дорогостоящего формальдегида, а также из-за предварительного фракционирования кубового остатка производства фенола.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является способ получения комплексной добавки для бетонной смеси на основе отходов производства фенола, включающий сульфирование, поликонденсацию и нейтрализацию реакционной массы. Процесс предварительного сульфирования фенольных отходов проводят сульфирующим агентом, в качестве которого используют 94-96%-ную серную кислоту, или олеум, или серный ангидрид при соотношении отходы производства фенола:сульфирующий агент, равном 1:(1,1-2,7) (патент РФ № 2132308, кл. С04В 26/00, 24:22, 28/02. Опубл. 27.06.1999 г.).

Недостатком известного технического решения также является его неэкономичность из-за использования в процессе получения добавки дорогостоящего формальдегида.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение экономичности способа.

Указанная задача решается тем, что в способе получения добавки для бетонной смеси на основе отходов производства фенола, включающем сульфирование фенольных отходов сульфирующим агентом, в качестве которого используют 94-96%-ную серную кислоту при соотношении отходы производства фенола:сульфирующий агент, равном 1:1¹/₁₀ , и нейтрализацию реакционной массы, фенольные отходы перед сульфированием обрабатывают солями d-металлов при температуре 80-100°С в течение 0,8-1,0 ч, затем отделяют органическую фазу полученной реакционной массы и ее сульфируют.

Обработка фенольных отходов перед сульфированием солями d-металлов (в качестве которых могут быть использованы: тетрахлорид ванадия или окситрихлорид ванадия; трис (ацетилацетонат) марганца (III); феррицианид калия; комплекс хлорида железа (III) и N,N-диметилформамида) увеличивает молекулярную массу ароматических соединений. А обработка перед сульфированием фенольных отходов при температуре 80-100°С способствует тому, что процесс алкилирования проходит с максимальной скоростью, сокращая тем самым длительность процесса изготовления добавки для бетонной смеси.

Время же обработки фенольных отходов перед сульфированием, установленное в пределах 0,8-1,0 ч, достаточно для завершения реакции алкилирования. Увеличение времени обработки отходов не приводит к росту потребительских свойств конечного продукта, но увеличивает издержки его производства.

Отделение органической фазы полученной реакционной массы исключает искажение процесса сульфирования ароматических веществ за счет удаления солей d-металлов.

А последующее сульфирование отделенной органической фазы полученной реакционной массы повышает водорастворимость добавки, т.е. технологичность применения, и позволяет получить сравнимую с прототипом по эффективности пластифицирующую добавку.

Технический результат заключается в исключении стадии конденсации с формальдегидом, а также в исключении дистилляции фенольной смолы и экстракции конечных продуктов.

Способ получения добавки осуществляется следующим образом. Фенольную смолу помещают, например, в реактор и при нагревании совмещают с солями d-металлов в количестве 40-50% от массы фенольной смолы. Нагрев продолжают до окончания реакции алкилирования. Затем полученную органическую фазу отделяют от солей d-металлов и сульфируют 94-96%-ной серной кислотой при температуре 70-80°С и при соотношении отходы производства фенола:сульфирующий агент, равном 1:1¹/₁₀ . Процесс сульфирования проводят в течение 0,8-1,0 часа. Полученную сульфомассу нейтрализуют, например, 42%-ным раствором едкого натра (NaOH) до рН=7-8. Выбор NaOH предпочтительнее из-за технологических и экономических соображений. Конечный продукт представляет собой водный раствор смеси сульфата натрия и натриевых солей ароматических сульфокислот олигомерной структуры - основного вещества. Массовая доля последнего в растворе не менее 50%.

Физико-механические свойства модифицированной бетонной смеси, приготовленной с использованием добавки, полученной по способу-прототипу и по предлагаемому способу, при соотношении Ц:Г:П=1:2,8:1,3 и В/Ц=0,42 (где: Ц - цемент, Г - гравий, П - песок, В - вода), приведены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что заявляемый способ позволяет получить добавку, сопоставимую по своим свойствам с добавкой, полученной по способу, описанному в прототипе. Но по сравнению с известным предлагаемый способ значительно экономичнее, т.к. исключается из процесса производства бетонов стадия конденсации с формальдегидом, т.е. не требуется использование дорогостоящего формальдегида. Кроме того, исключаются дистилляция фенольной смолы и экстракция конечных продуктов, что также удешевляет способ получения добавки, сырьем для которой может служить многотоннажный отход производства - низкостоимостная фенолацетоновая смола. А для организации производства возможно использование, например, оборудования для производства лигносульфоната технического или суперпластификатора С-3, т.е. никакого специального оборудования не требуется, что опять же делает способ получения добавки экономичным.