Патент на изобретение №2357938

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к строительным бетонным и пенобетонным смесям. Способ включает 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, причем 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. Достигается упрощение и повышение экономичности способа. 1 табл.

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.

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.