萘系高效减水剂生产工艺参数.doc

萘系高效减水剂生产工艺参数

一、合成用原材料：

1、萘：分子式为C10H8,分子量128，萘为光亮的片状晶体，80℃时熔融，218℃时沸腾，不溶于水，易于升华，有特殊气味。生产中要求用工业萘或精萘，参比重1.145。

2、硫酸：H2SO4 ，分子量为98，用于磺化的硫酸浓度应为98%的浓硫酸，比重为1.84。

3、甲醛：分子式HCHO ，分子量为30，生产用甲醛浓度为36.8%，无色透明液体，有刺激气味，15℃时比重为1.10。

4、烧碱：NaOH ，分子量为40，生产中使用固体、液体均可，使用固体碱时，应先配制成30～40%的水溶液，最好购买液体（30%或32%），可避免化碱工序，而且价格便宜。

二、合成工艺：

1、工艺：

2、磺化：磺化反应是浓硫酸作用于萘，其磺酸SO3H取代萘分子上的氢原子，反应结果生成萘磺酸。

磺化反应控制的好坏，直接影响β-萘磺酸的含量，对缩合后的产品质量影响较大。影响磺化反应的因素主要有磺化温度、磺化时间、硫酸浓度和硫酸加入量等。

1）萘与硫酸用量比：萘与硫酸的克分子比为1：1.3～1.4，一般取1：1.4；

2）磺化反应温度：160～165℃；

3）磺化时间：在160～165℃维持约2小时。时间短了，磺化不充分；磺化时间过长，影响产量。

3、水解反应：

由于在磺化反应过程中，不仅生成了β-萘磺酸，而且也生成一部分α-

萘磺酸。水解的目的是使α-萘磺酸分解，以利于以后的缩合反应。水解时应将反应物降温至120℃以下，加入经计算的水。

1）水解的用水量：水解时加水量多时对水解反应有利，但加水量多会给缩合反应带来不利的影响。故水解用水量一般为2～3至4～5克分子水/1克分子萘。总之，在控制总酸度相同下，水解加水量少产品性能好些。

2）水解总酸度：水解时，外加水，控制其总酸度在28.5

％左右。水解

+ H 2SO 4

160

～

3+ H 2O

HO 3S —

H 2O

3H

H 2SO 4

3H

总酸度低，加水量大，降低反应物浓度；水解总酸度高，缩合物料黏度大，不利于反应进行。

3）水解时间：一般加水搅拌半小时左右。

4、缩合：萘磺酸水解后继续降温到105～108℃左右，滴加甲醛，其反应如下：

缩合反应是减水剂生产过程中的重要反应，也是时间较长的一个工序。技术关键是使反应尽可能地完全，得到长链分子。同时反应时间尽可能地短，以便缩短生产时间及降低反应温度。

1）甲醛用量：萘磺酸：甲醛1：0.95～1.0，一般取1：0.92； 2）缩合温度：105～108℃；

3）缩合酸度：28～29%，一般取28.5%；

4）缩合时间：带压为5.5小时左右，常压为7小时左右。

5、中和：缩合物中的磺酸，可以转化为钠盐、铵盐、钾盐、锂盐，甚至转化为钙盐，但常转化为钠盐。生产减水剂时常用NaOH 中和。

反应物加入NaOH ，使硫酸和萘磺酸转化为钠盐；

nHCHO 3H

H —（—

CH 2 ）

3H

3100—110℃

+ nH 2O

n

H2SO4+2NaOH Na2SO4+H2O

Ar-SO2+NaOH Ar-SONa+H2O

所得减水剂中含有一定数量的Na2SO4，该减水剂为低浓减水剂。

三、萘系减水剂生产操作步骤：

1、将萘投入反应釜，加热溶化；

2、当温度升至155℃时，滴加硫酸(2.5小时），加完酸后温度在160～165℃保持1小时；磺化物的总酸度一般为31～32%，磺化结束后取样测定总酸度；

3、使物料温度降至120℃左右，加水水解半小时；

4、测定水解后的物料总酸度，用加水或加酸的方法调节物料总酸度至28～29%；

5、继续降温至105～108℃左右，滴加甲醛2.5小时左右，加完甲醛后升温至105～110℃，反应4小时；

6、将反应物料放入中和桶，用NaOH中和至pH至7～9；

四、生产中有关问题的处理

1、磺化终点不到：磺化终点是检验磺化反应是否完全，检验方法：

1）测酸度；

2）看磺化物是否有油状物，如酸度符合要求，又无油状物，则反应是完全的，否则是不完全的。原因有：

a）加酸量不足，必需补加酸，再进行磺化；

b）反应温度低，必需提高反应温度到160～165℃，延长保温时间；

c）保温时间不够，延长保温时间。

2、缩合过程中喷料:常压缩和时，若升温缓慢，温度不超过100℃，不

会发生釜内物料喷溢事故，反之则会发生喷料事故，特别是带压缩和更易发生。

发生喷料原因有：

1）加甲醛时温度过高，一般控制在105～108℃左右；

2）水解后的酸度太高，一般控制在28.5%左右；

3）升温过急，处理方法是：立即向反应釜夹套加入冷却水，必要时用冷水浇淋反应釜盖，如果温度和压力仍激烈上升时，则可开启放料阀门立即放料，否则会造成严重后果；

4）加甲醛速度过快，应缓慢滴加，一般控制在2.5～3个小时。

总之，缩合反应激烈，一定要小心谨慎。

3、缩合物料固化

在缩合过程中，会出现物料变稠，致使搅拌困难，甚至停止，而使物料固化在反应釜内，需要人工清理，还会造成搅拌器和反应釜损坏。避免的方法是：

1）甲醛不能过量；

2）水解后酸度不能过高；

3）加甲醛速度不能过快，一定要缓慢滴加。

如反应过程中，发现物料变稠、搅拌困难时，需要加入一定量的热水。

注：

1、水解用水量由下式计算得出：

S1（A+B）=S2（A+B+X）

式中：S1——磺化结束后测定的物料总酸度（31～33%）；

A——反映釜内萘的物料量；