一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备及生产方法技术

本发明专利技术公开了一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备及生产方法。本发明专利技术所述连续化生产方法包括：备料混料阶段，溶液A、溶液B和溶液C经过流量计和备料泵进入管道组；复合引发阶段，溶液D和单体E经磁力泵、流量计与前期混料一起进入管道组，并进行常温紫外复合引发聚合；常温保温阶段，前期物料经过管道组进行常温保温，聚合充分进行；中和出料阶段，液碱溶液F经磁力泵、流量计与前期聚合物一起进入管道组，经中和后出料，最终获得聚羧酸减水剂。本发明专利技术所述生产工艺流程简单，可大大提高生产效率和产能，降低生产设备投资和生产能耗；且大大提高了聚合的转化率，真正地将聚羧酸减水剂的间歇式生产方式转变成连续化生产方式。

Continuous production equipment and production method of polycarboxylic acid water reducing agent

The invention discloses a continuous production equipment and a production method of polycarboxylic acid water reducing agent. The continuous production method comprises: preparing the mixing stage, solution A, solution B and solution C and materials into the pipeline through the flow of pump group; complex initiation stage, solution D and E monomer by magnetic pump, flow meter and pre mixing together into the pipeline group, and room temperature UV polymerization room temperature; thermal insulation material after pre stage pipeline were room temperature insulation, fully discharge polymerization; neutralization stage, alkaline solution by F magnetic pump, flow meter and pre polymer together into the pipe group, neutralizing the material, finally get the polycarboxylate superplasticizer. The production process is simple, can greatly improve the production efficiency and reduce production capacity, equipment investment and energy consumption of production; and greatly improve the polymerization conversion rate, the real batch production mode of polycarboxylate superplasticizer into continuous production mode.

【技术实现步骤摘要】
一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备及生产方法
本专利技术涉及混凝土外加剂
，尤其涉及一种用常温紫外复合引发的连续化生产设备来生产聚羧酸减水剂的方法技术。
技术介绍
近年来，随着混凝土技术的发展，聚羧酸高性能减水剂的应用不断普及，以其掺量低、减水率高、保坍性能优、收缩低、节能环保等诸多优点，逐渐在众多工程中获得了广泛应用。聚羧酸分子通常是由含羧酸基的不饱和小分子、含聚氧化乙烯基的不饱和大分子和含其它功能基团的不饱和小分子共聚而成的梳状高分子化合物。聚羧酸减水剂不仅性能优异，而且生产和使用具有环保特性，有害物质含量少，被公认为是混凝土外加剂今后的发展方向。目前聚羧酸减水剂的合成基本都是在特定的反应釜或是类似容器内进行，采用大单体聚醚打底，在一定的温度条件下滴加引发剂、丙烯酸或是保坍单体以及功能性单体等物料，并使这几种活性单体进行共聚，合成出结构不同或是功能不同的聚羧酸减水剂产品。目前国内外聚羧酸减水剂生产厂家普遍采用间歇式的聚合生产装置来进行生产。一般这种聚合生产装置包括有聚合反应釜，聚合反应釜外分别通过管道连接有多个滴加罐，物料从滴加罐中不断滴加到反应釜内进行聚合反应。中国专利CN204395957U中介绍了一种聚羧酸减水剂高效率反应釜，其反应釜内部设置了多级搅拌杆和搅拌叶片，并且搅拌叶片分层布置，每层叶片均会对反应釜内的聚羧酸溶液进行搅拌，避免上下的溶液形状不同，混合效果和反应效果都很好。中国专利CN204768671U中介绍了一种生产聚羧酸减水剂的聚合反应釜，在其反应釜设置了温度系统，该温度系统包括聚合反应釜内部的温度检测系统、外部温度控制系统、外周的程序温度调制组件。其中聚合反应釜能够根据反应不同阶段的需要提供合适的反应温度，进而提高反应效率，增加产品收率。然而这种间歇式的装置及生产方式结构较为复杂，反应釜体及相应管道所占空间较大，生产时间较长，生产效率低，需要控温系统严格地控制温度，能耗较大，并且每一批次的聚羧酸减水剂性能不一，亟待改进。目前急需研发一种大规模的连续化生产装置与方法来解决上述问题。中国专利CN102942659A中介绍了一种用于管式反应装置生产聚羧酸减水剂的方法，该方法将聚羧酸减水剂的间歇化生产变成近似连续化生产，将配置好的原料和辅料加入管式反应装置内进行聚合后，产品进入储罐内老化和中和。该方法将反应釜改变为管式反应装置，提高了生产规模和效率，但后期仍需要在储罐内进行分批次老化或在管式反应装置出料口处进行中和才能获得聚羧酸减水剂，并不是一个完全的连续化生产工艺，使用中和老化罐限制了大规模生产的产能。并且，该方法提供的管式设备为单一管线，不利于维修安装。针对上述专利中的问题，中国专利CN103537241A对其进行了改进，提供了一种生产聚羧酸减水剂的单通道管式反应装置，包括投料过程、保温过程和中和稀释过程，全部反应过程在单一通道反应管内进行，各个阶段的反应装置全部或部分处于恒温装置中，反应结束后聚羧酸减水剂从出料口排出，无需进行其他后续处理。简化了生产工艺，大大提高了生产效率和产能。但上述专利并未关注聚合过程中的聚合产物的转化率，与间歇化生产的聚羧酸转化效率90％以上相比，聚合产物的转化效率也只有60～75％，另外上述两种管道式生产装置都需要全部或部分浸泡在恒温水域中，能耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生产聚羧酸减水剂的常温紫外复合引发的连续化生产设备及方法。主要解决以下三方面的技术问题：(1)聚羧酸减水剂连续化生产过程中需要另配老化罐或是反应釜；(2)聚羧酸减水剂连续化生产设备需要全部或部分浸泡在恒温装置中，设备复杂，不易维修；(3)聚羧酸减水剂连续化生产聚合转化效率偏低的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备，包括物料连续化流经及用于反应的一系列串联的管道组及相关装置，并且该串联管道组可以根据物料流经不同阶段划分成四个阶段：其中，第一阶段是备料混料阶段，包括流量计、备料泵和管道组，其中物料依次经过流量计和备料泵进入管道组；第二阶段是复合引发阶段，包括磁力泵、流量计、管道组和管道组内镶嵌的紫外光光源，新加入的物料，即第二阶段进入的物料经磁力泵、流量计与第一阶段反应得到的物料一起进入管道组，并进行常温紫外复合引发聚合；第三阶段是常温保温阶段，包括管道组、物料流量缓冲罐和离心泵，第二阶段反应得到的物料经过管道组进行常温保温聚合，然后进入物料流量缓冲罐，该罐用于进入第四阶段的物料流量的调节，经过离心泵进入下一阶段；第四阶段是中和出料阶段，包括磁力泵、流量计和管道组，第四阶段进入的物料经磁力泵、流量计与第三阶段反应得到的物料一起进入管道组，经中和混料后出料；所述管道组为一系列串联管道；所述所有管道组的内壁均设有扰流板，其中扰流板和物料流经方向呈90°～150°。所述管道横截面形状可为圆形、椭圆状、卵状、矩形状、星型状或扁型状。所述管道组的材质为塑料管、内壁涂覆聚四氟乙烯的不锈钢管、内壁涂搪瓷的低碳钢管或陶瓷管；所述管道组根据实际的空间安装，可以以任何形式连接；所述管道组的长度需要根据物料的聚合程度来进行选择，一般为200～500米，管道组的直径一般为0.05～0.08米；所述四个阶段的管道组的长度比依次为1：5～9：1～2：1～2。所述管道组根据实际的空间安装，可以直线型连接或紧密折叠型连接。一种聚羧酸减水剂的连续化生产方法，整个生产工艺过程如下：(1)分别配制聚醚大单体溶液A、Fe2+盐溶液B、H2O2水溶液C、抗坏血酸-链转移剂-紫外光引发剂混合溶液D、活性单体E、液碱溶液F，并将其转移至待进料的储罐中；其中聚醚大单体溶液A、Fe2+盐溶液B和H2O2水溶液C依次泵送进入第一阶段的管道组中进行混料，并不断流向第二阶段的管道组中；(2)将活性单体E、抗坏血酸-链转移剂-紫外光引发剂混合溶液D分批次加入第二阶段的复合引发聚合管道组中，并与第一阶段反应得到的物料进行聚合反应；(3)之后聚合产物进入第三阶段的常温保温管道组，聚合充分进行；(4)最后聚合物料与液碱溶液F在第四阶段的中和出料管道组中进行中和并出料，最终获得所述聚羧酸减水剂。根据工艺需要，在第一阶段的混料备料管道组起始端设有进料口，用于将聚醚大单体溶液A、Fe2+盐溶液B和H2O2水溶液C依次泵送进入管道组中；在第二阶段的复合引发管道组上设有若干个处于不同位置的进料口，用于将活性单体E、抗坏血酸-链转移剂-紫外光引发剂混合溶液D分批次加入第二阶段的复合引发聚合管道组中，其中第二阶段的进料口的数量一般为3～8个，每个进料口的进料量相等；在第四阶段的中和出料管道起始端设有液碱溶液F的进料口。所述第二阶段复合引发阶段的管道组内壁均匀分布了若干个紫外光源，其中第二阶段的管道组起始端设置第一个紫外光源，之后每隔2米设置一个紫外光源；紫外光由下列光源产生：汞灯、氙灯、氘灯、紫外LED灯，光照为波长为295～400nm的紫外光，光源功率为20～500w。所述原料需配制成一定浓度的规格溶液：其中聚醚大单体溶液A质量浓度为60％，Fe2+盐溶液B质量浓度为0.1％，H2O2水溶液C质量浓度为5％，抗坏血酸溶液质量浓度为1～1.5％，链转移剂溶液质量浓度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备，其特征在于，包括物料连续化流经及用于反应的一系列串联的管道组及相关装置，并且该串联管道组可以根据物料流经不同阶段划分成四个阶段：其中，第一阶段是备料混料阶段，包括流量计（11）、备料泵（12）和管道组（13），其中物料依次经过流量计（11）和备料泵（12）进入管道组（13）；第二阶段是复合引发阶段，包括磁力泵（21）、流量计（22）、管道组（23）和管道组内镶嵌的紫外光光源（24），新加入的物料，即第二阶段进入的物料经磁力泵（21）、流量计（22）与第一阶段反应得到的物料一起进入管道组（23），并进行常温紫外复合引发聚合；第三阶段是常温保温阶段，包括管道组（31）、物料流量缓冲罐（32）和离心泵（33），第二阶段反应得到的物料经过管道组（31）进行常温保温聚合，然后进入物料流量缓冲罐（32），该罐用于进入第四阶段的物料流量的调节，经过离心泵（33）进入下一阶段；第四阶段是中和出料阶段，包括磁力泵（41）、流量计（42）和管道组（43），第四阶段进入的物料经磁力泵（41）、流量计（42）与第三阶段反应得到的物料一起进入管道组（43），经中和混料后出料；所述管道组为一系列串联管道；所述所有管道组的内壁均设有扰流板（14），其中扰流板和物料流经方向呈90°~150°。...

【技术特征摘要】
1.一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备，其特征在于，包括物料连续化流经及用于反应的一系列串联的管道组及相关装置，并且该串联管道组可以根据物料流经不同阶段划分成四个阶段：其中，第一阶段是备料混料阶段，包括流量计（11）、备料泵（12）和管道组（13），其中物料依次经过流量计（11）和备料泵（12）进入管道组（13）；第二阶段是复合引发阶段，包括磁力泵（21）、流量计（22）、管道组（23）和管道组内镶嵌的紫外光光源（24），新加入的物料，即第二阶段进入的物料经磁力泵（21）、流量计（22）与第一阶段反应得到的物料一起进入管道组（23），并进行常温紫外复合引发聚合；第三阶段是常温保温阶段，包括管道组（31）、物料流量缓冲罐（32）和离心泵（33），第二阶段反应得到的物料经过管道组（31）进行常温保温聚合，然后进入物料流量缓冲罐（32），该罐用于进入第四阶段的物料流量的调节，经过离心泵（33）进入下一阶段；第四阶段是中和出料阶段，包括磁力泵（41）、流量计（42）和管道组（43），第四阶段进入的物料经磁力泵（41）、流量计（42）与第三阶段反应得到的物料一起进入管道组（43），经中和混料后出料；所述管道组为一系列串联管道；所述所有管道组的内壁均设有扰流板（14），其中扰流板和物料流经方向呈90°~150°。2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备，其特征在于，所述管道横截面形状可为圆形、椭圆状、卵状、矩形状、星型状或扁型状。3.根据权利要求2所述的一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备，其特征在于，所述管道组的材质为塑料管、内壁涂覆聚四氟乙烯的不锈钢管、内壁涂搪瓷的低碳钢管或陶瓷管；所述管道组根据实际的空间安装，可以以任何形式连接；所述管道组的长度为200~500米，直径为0.05~0.08米；所述四个阶段的管道组的长度比依次为1：5~9：1~2：1~2。4.根据权利要求3所述的一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备，其特征在于，所述管道组根据实际的空间安装，可以直线型连接或紧密折叠型连接。5.一种使用权利要求1至4任一项所述连续化生产设备的聚羧酸减水剂的连续化生产方法，其特征在于，生产工艺过程如下：（1）分别配制聚醚大单体溶液A、Fe2+盐溶液B、H2O2水溶液C、抗坏血酸-链转移剂-紫外光引发剂混合溶液D、活性单体E、液碱溶液F，并将其转移至待进料的储罐中；其中聚醚大单体溶液A、Fe2+盐溶液B和H2O2水溶液C依次泵送进入第一阶段的管道组中进行混料，并不断流向第二阶段的管道组中；（2）将活性单体E、抗坏血酸-链转移剂-紫外光引发剂混合溶液D分批次加入第二阶段的复合引发聚合管道组中，并与第一阶段反应得到的物料进行聚合反应；（3）之后聚合产物进入第三阶段的常温保温管道组，聚合充分进行；（4）最后...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟树英，杨勇，舒鑫，严涵，冉千平，曹攀攀，赵红霞，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，南京博特新材料有限公司，博特建材天津有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32