Способ получения пластификатора для бетонных смесей

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРА ДЛЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет(57) Способ получения пластификатора для бетонных смесей, включающий смешение тяжелых жидких продуктов пиролиза жидких углеводородов (ТЖПП) с несульфируемым органическим растворителем, сульфирование сульфирующим агентом при нагревании, охлаждение сульфомассы, выделение органического растворителя, нейтрализацию щелочным агентом, отличающийся тем, что перед смешением с несульфируемым органическим растворителем из ТЖПП экстрагированием жидкими парафинами фракции С 10-С 18, взятыми в весовом соотношении к ТЖПП как 0,53,01, удаляют асфальто-смолистые, полимерные и непредельные соединения, а с несульфируемым органическим растворителем, в качестве которого также используют жидкие парафины фракции С 10-С 18, смешивают оставшиеся после экстрагирования ТЖПП, сульфирование проводят с использованием в качестве сульфирующего агента концентрированной серной кислоты при 110-140 С в течение 30-35 мин и весовом соотношении ТЖПП концентрированная серная кислотажидкие парафины 11-1,54, выделение растворителя и возвращение его на стадию экстракции осуществляют непосредственно после охлаждения сульфомассы, а нейтрализации подвергают оставшиеся сульфокислоты. Настоящее изобретение относится к способу получения пластификатора на основе сульфированных тяжелых жидких продуктов пиролиза жидких углеводородов (ТЖПП) для производства различных цементных смесей, в частность бетона. Может быть использовано в нефтехимическом производстве, строительстве. Известны способы поучения пластификатора, где сульфирование ТЖПП осуществляют отработанной серной кислотой при весовом соотношении, равном 10,29-1,2, и температуре 42-151 С с последующей нейтрализацией сульфомассы неорганическим основанием 1. В качестве сульфирующего агента при сульфировании ТЖПП могут использоваться сернокислотные отходы процесса алкилирования или сернокислотные отходы производства бензола или нафталина или отработанная серная кислота при массовом соотношении ТЖПП -сернокислотные отходы 10,5-3 при 70-170 С. Известен способ получения пластификатора, при котором снижение энергозатрат и стоимости целевого продукта достигается путем введения в исходные жидкие продукты пиролиза олефинов в количестве 0,088,7 мас. . При этом экономия электроэнергии осуществляется за счет снижения температуры нагрева смеси ТЖПП и олефинов 2. Недостатком вышеуказанных способов получения пластификатора для бетонных смесей является значительный расход сульфирующего и щелочного агентов, высокая стоимость целевого продукта. 3663 1 Наиболее близким техническим решением является способ получения пластификатора, заключающийся в смешении ТЖПП с несульфируемым органическим растворителем, сульфирование газообразным или жидким триоксидом серы при весовом соотношении последних к ТЖПП как 0,81-1,21 при 90-120 С в течение 0,5-3 ч с последующим охлаждением и нейтрализацией всей сульфомассы основаниями щелочных или щелочноземельных металлов или аммиака и отделении от нее несульфируемого органического растворителя и воды 3. Недостатком указанного способа является невысокое качество (пластифицирующий эффект) получаемого пластификатора. Для преодоления высокой вязкости в известных способах 1-2 при сульфировании всей ТЖПП используют значительно большее количество сульфирующего агента (например 24), чем необходимо для полноты сульфирования ТЖПП. Расход сульфирующего агента влечет за собой аналогичный расход щелочного агента на стадии нейтрализации и удорожание целевого продукта. Задачей настоящего изобретения является повышение качества пластификатора. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения пластификатора, включающем смешение ТЖПП с несульфируемым органическим растворителем, сульфирование сульфирующим агентом при нагревании, охлаждение сульфомассы, выделение органического растворителя, нейтрализацию щелочным агентом в отличие от прототипа перед смешением с несульфируемым органическим растворителем из ТЖПП экстрагированием жидкими парафинами фракции С 10-18, взятыми в весовом соотношении к ТЖПП как 0,53,01, удаляют асфальто-смолистые, полимерные и непредельные соединения, а с несульфируемым органическим растворителем, в качестве которого также используют жидкие парафины фракции С 10-18, смешивают оставшиеся после экстрагирования ТЖПП, сульфирование проводят с использованием в качестве сульфирующего агента концентрированной серной кислоты при 110-140 С в течение 30-35 мин и весовом соотношении ТЖПП концентрированная серная кислота жидкие парафины 11-1,54, выделение растворителя и возвращение его на стадию экстракции осуществляют непосредственно после охлаждения сульфомассы, а нейтрализации подвергают оставшиеся сульфокислоты. Используемое сырье для производства пластификатора. 1. Тяжелые жидкие продукты пиролиза жидких углеводородов температура кипения 200-350 С,плотность при 20 С 1053 кг/м 3 кинетическая вязкость при 50 С 24 мм/с коксуемость 122 мас.йодное число, 2/100-63.3 групповой состав, мас.парафино-нафтеновые легкие и средние ароматические 31,319 тяжелые ароматические 64,364 асфальтно-смолистые и полимерные соединения 4,288. 2. Сульфирующий агент-концентрированная серная кислота (ГОСТ 21-84-77). 3. Высококипящие жидкие парафины широкой фракции (С 10-18), являющиеся продуктом получения из нефтяных фракций методом Парекс массовая доля суммы алканов,не менее 99 массовая доля ароматических углеводородов,не более- 0,01 фракционный состав начало кипения, С не ниже 200 конец кипения, С не выше 320 массовая доля серы,не более 0,02. 4. Щелочной агент - едкий натр, 12 концентрации (ГОСТ 2263-79). Процесс получения пластификатора осуществляется следующим образом. К ТЖПП добавляют жидкие парафины (С 10-18) при соотношении 10,5-3 мас. Смесь перемешивают в течение 10 мин, затем без дополнительного подогрева разделяют на две фракции. Фракцию, содержащую в основном, асфальтосмолистые, полимерные и непредельные соединения удаляют из смеси, а к оставшейся фракции ТЖПП, содержащей преимущественно нафталиновые соединения, добавляют жидкие парафины(С 10-18) в количестве, обеспечивающем соотношение ТЖПП жидкие парафины (С 10-18)- 14 мас. Полученную смесь нагревают до 110-140 С и обрабатывают сульфирующим агентом. Сульфирование остатка ТЖПП в среде жидких парафинов осуществляют при непрерывном перемешивании. В качестве сульфирующего агента используют концентрированную серную кислоту в соотношении фракция ТЖПП жидкие парафины серная кислота -141-1,5 мас. Во время сульфирования (в течение 30-35 мин) поддерживается температура не выше 140 С. Затем реакционную смесь охлаждают и разделяют на две фракции - сульфокислоты и жидкие парафины. После чего жидкие парафины (С 10-18), которые практически не смешиваются с водорас 2 3663 1 творимыми сульфокислотами, отделяют и возвращают в производство на стадию экстракции. Сульфокислоты нейтрализуют 12 раствором едкого натра до рН 5-8. Положительный эффект предлагаемого способа достигается за счет выделения и удаления из состава ТЖПП на стадии экстракции жидкими парафинами (С 10-18) асфальто-смолистых, полимерных и непредельных соединений. Указанные соединения при действии на них серной кислоты легко подвергаются полимеризации и окислению, что приводит к значительному росту вязкости реакционной смеси. Кроме того, вышеуказанные жидкие парафины (С 10-18) используются также на последующей после экстракции ТЖПП стадии получения пластификатора - сульфировании. При этом они используются не как экстрагент, а как разбавитель сульфомассы. Образующаяся в результате реакционная система представляет собой гетерогенную смесь (суспензию), где дисперсионная среда - жидкие парафины, а дисперсионная фаза сульфокислоты. В такой смеси вязкость реакционной системы определяется вязкостью жидких парафинов(т. е. незначительная). Дополнительные стадии (экстракция ТЖПП и разделение реакционной смеси) процесса получения пластификатора по предлагаемой технологии обеспечивают устойчивость процесса сульфирования при температуре 110-140 С в течение 30-35 мин без загущения реакционной массы. Это соответственно обеспечивает высокое качество целевого продукта. Указанные стадии неэнергоемки. Это связано с тем, что не осуществляется подвод (отвод) дополнительного тепла и не используются перекачивающие и перемешивающие устройства (на стадии разделения). Примеры получения пластификатора по предлагаемому способу и прототипу представлены в табл. 1. 3663 1 Качество порученного пластификатора оценивают по подвижности бетонной смеси, приготовленной с его использованием. Подвижность бетонной смеси определяют согласно ГОСТ 10181-76. Свойства пластификаторов,способ получения которых представлен в табл. 1 в сравнении с известным способом, представлен в табл. 2. Таблица 2 примеров Из табл. 2 следует, что качество пластификатора (пластифицирующий эффект) по предлагаемому способу при добавлении его в количестве 1 от массы цемента в бетонную смесь в сравнении с прототипом в 3 раза выше. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает получение пластификатора высокого качества (пластифицирующий эффект возрастает в 3 раза в сравнении с прототипом). Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.