[发明专利]一种聚羧酸减水剂的连续化生产设备及生产方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容