Способ получения поверхностно-активной добавки для интенсификации помола цемента

 

Союз Советсиих

Социалнстичесиих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17. 07. 79 (21) 2798053/23-04 с присоединением заявки М (23) П риорнтет (5l jM. Кл.

С 07 0 307/89

Государственный квинтет

СССР по делам нзабретенкй н открытнй

Опубликовано 23. 1 1. 81 . Бюллетень,Рй 43

Дата опубликования описания 25. 11. 81 (53) УДК 547 584 . 07 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П. Е. Гулевич и В. В. Паку (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОЙ

ДОБАВКИ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПОМОЛА

ЦЕ1"1ЕНТА.

Изобретение относится к улучшенному способу получения поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые широко применяются в различных отраслях промышленности, в частности, в производстве цемента.

Известен способ получения поверхностно-активной добавки, по которому в качестве ПАВ используются соли нафтеновых и нефтяных сульфокислот, глав10 ным образом кальциевые и бариевые соли высокомолекулярных нефтяных сульфокислот с молекулярной массой 370-400 и более. При этом нефтяное и каменноугольное сырье подвергают пиролизу

1S при 700-2000 С с последующей .конденсацией продуктов пиролиза. Конденсированные продукты пиролиза подвергают сульфированию в течение 3-4 ч при

80-100сС с концентрированной серной, хлорсульфоновой кислотой или серным ангидридом. Полученные продукты сульфирования нейтрализуют органическими или неорганическими основаниями, например триэтаноламином, едким натром или калием (1) .

Недостатки известного способа состоят в многостадийности и сложности аппаратурного оформления процесса.

Кроме того, способ требует значительных капитальных затрат и является энергоемким, так как процессы пиролиза и сульфирования проводят при высокой температуре, соответственно 700-и

2000ОС и 80-100 С. ПАВ являются слишком дорогими, так как для их получения используются дефицитные и дорогие материалы, например хлорсульфоновая кислота, едкий натр, триэтаноламин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения поверхностно-активной добавки из хвостовых газов производства фталевого ангидрида. По этому способу отходящие газы производства фталевого ан« гидрида, содержащие в своем составе малеиновый и фталевый ангидрид и

3 88303

1,4-нафтохиноны, улавливаются в пенном аппарате с помощью абсорбента. В icaчестве абсорбента используют воду. Полученный насыщенный раствор фталевой и малеиновой кислот и 1,4 -нафтохинона, который плохо растворим в воде, отделяют на фильтре ФЦАК-6M., После фильтрации раствор,малеиновой и фталевой кислот подвергают доконденсации с мочевиной при 85-95 С и получают 1э продукт с поверхностно-активными свойствами (21.

Недостатки известного способа состоят в сложности аппаратурного оформления процесса (денный аппарат, фильтр

ФПАК-6М и т.д.), многостадийности, энергоемкости. Кроме того, при исполь«. эовании в качестве абсорбента воды .большая часть 1,4-нафтохинона вследст.— вие его плохой растворимости и повышенной упругости паров не улавливается и попадает в атмосферу. Уловленная же часть 1,4-нафтохинона не используется . по целевому назначению, а отфильтровывается на фильгре ФПАК-6И и в виде осадка сжигается на термопечах. Зто значительно усложняет технологический процесс, ухудшает культуру производст-: ва, увеличивает себестоимость единицы фталевого ангидрида. Все это в значи30 .тельной степени снижает технико-экономические показатели основного процесса.

Целью изобретения является,упрощение технологии процесса и диквидация в отходах 1,4-нафтохинона.

Указанная цель доСтигается тем, что абсорбцию отходящих газов, содержащих фтапевый и малеиновый ангидриды и 1,4-нафтохинона проводят при

40-45 С водным раствором гидроокиси, или карбоната натрия при .соотношении

3-4 объема на 1 объем газов в присутствии 0,03-0,05 вес.Ж от реакционной массы солярового масла и последующую доконденсацию продуктов ведут при рН 7-,.7,5 и при 50-60 С.

Отходящйе гады представляют собой . отработанный воздух, объединенный кислородом и обогащенный двуокисью углерода и содержащий в своем саста- Ж ве 0 5-1 мг/л фталевого ангидрида, 0,8-1,3 мг/л малеинового ангидрида

0,6-1,5 мг/л 1,4 — нафтохинона. При окислении в стационарном слое катализатора иэ 1 т сырья образуется около И

2500 м отходящих газов. Отходящие газы с температурой 75-80 С подаются вниз в скруббер, который сверху оро8 . 4 шается 5-10Х-ным раствором гидроокиси натрия илн карбоната натрия. Температуру в скруббере поддерживают в пределах 40-50 С, рН 7-7,5.

В результате смесь продуктов можно подвергнуть конденсации при рН 7-7,5 и получить продукт основного поверх-. ностно-активного вещества в количестве 15Х от общей массы прореагировавших веществ. Контроль за прохождением реакЦий осуществляют по числу омыления, рН реакционной среды и сухому остатку. Использование гидроокиси или карбоната натрия в соотношении больше, чем 1:3 приводит к получению поверхностно-активной добавки с плохими поверхностными свойствами. Использование соотношения меньшего, чем 1:2 приводит к тому,. что значительная часть 1,4-нафтохинона не улавливается и ие вступает во взаимодействие с маленковым и фталевым ангидридом. Зто B значительной степени загрязняет окружающую атмосферу и снижает выход целевого продукта.

П р и и е р 1. Отходящие газы, получающиеся в производстве. фталевого ангидрида, содержащие 1,3 мг/л малеинового ангидрида, 1 мг/л 1,4-нафтохинона в количестве .4000 л/ч по линии подают вниз в опытный промышленный скруббер диаметром 400мм и высотой 5000 мм.

Сверху в скруббер дозировочным насо- сом подают:5Х-ный раствор Ма СО в количестве 3500 кг(ч и 2 кг/ч солярового масла. При этом объемное соотношение фталевый ангидрид: малеиновый ангидрид поддерживается в интервале 1:3.

Температуру поддерживают в пределаж

40;45 .С. При этих условиях происхо-— дит образование 1,4-нафтогидрохинона, его частичная полимеризация, взаимодействие с фталевым и маленковым ангидридом. Реакционная масса из скруббера непрерывно отводится в реактор, где она доконденсируется с удалением воды при 50-60 С и давлении 150200 мм рт.ст. в течение 30 мин до сухого остатка 15Х и числа омыления

150 мг КОН/г.

Получают 5000 кг/и суспензии желто-бурого цвета со следующими характеристиками: .

Содержание основного вещества 157.

Число омыления 150 мг КОН/г рН 7,5, Полученный продукт используют в качестве поверхностно-активной добавки

883038

35 (ПАД) в цементе. К цементной сырьевой смеси (потери при прокаливании (p.п.и;)

34 3X; SiOz 14» А1аОз 3ь5; Ге Оз 3 8X;

СаО 43,0Х, силикатный модуль Н 1,8; глиноземный модуль P 1,1, коэффици- 5 ент насыщения Кн 0,92) добавляют

0,05% от массы полученной ПАД. Затем смесь усредняется и измельчается на лабораторной мельнице камерного типа.

После этого закрытые пробы выдерживают до начала загустевания шлама и анализируют.

В табл. 1 приведены поверхностноактивные свойства добавки.

Пример 2. Отходящие газы ана- 5 логично примеру 1 подают в скруббер, Сверху скруббер орошают 77-ным раствором гидроокиси натрия в количестве

2500 кг/ч и подают 1,5 кг/ч солярового масла. При этом соотношения фта- 36 левого и малеинового ангидрида и раствора гидроокиси натрия поддерживается и составляет 1:4. Температуру в скруббере поддерживают в интервале 40-45 С, а рН 7-7,5. 25

Снизу из скруббера реакционная масса непрерывно отводится в реактор, где ф она доконденсируется с удалением воды при 50-60 С и давлении 100-200 мм рт.ст. в течение 45 мин до числа омыпения 30

120 мг КОН/r. Получают 400 кг/ч суспензии буро-желтого цвета со следующими показателями:

Содержание основного . вещества 12%

Число омыления 120 мг

КОН/r рН 7,5.

К цементной сырьевой шихте, аналогично примеру 1 добавляют 0,087 от щ массы ПАВ. Подготовку и анализ проб осуществляют по примеру 1.

Получают продолжительность помола

27 мин остаток на сите 0,06 7,27.; влажность 30,5Х; производительность мельницы 1367..

Пример 3. Отходящие газы производства фталевого ангидрида и содержащие в своем составе 1 мг/л фталевого ангидрида, 1,3 мг/л малеинового ангидрида, 1, 5 мг/л 1,4 -нафтохинона в количестве 3800 л/ч подают в скруб.Gep диаметром 400 мл и высотой 5000 мм.

Сверху скруббер орошают 10Х-ным раствором углекислого натрия в количестве 3300 кг/ч и 2,5 к1 /ч солярового масла.

Температуру поддерживают в пределах 40-45 С. Полученная реакционная масса из скруббера непрерывно отводится в реактор, снабженный паровой рубашкой и прямым холодильником. В, реакторе при 50-60 С происходит конден", сация полученных продуктов в течение

28 мин до числа омыпения не менее

150 мг КОН/г с одновременным удалением образующейся в процессе конденсации воды. По достижении заданного числа омыления, полученную суспензию подают в сборник-стандартизатор, из которого она загружается в автоцистерны и отправляется на цементный завод. Получают 4700 кг/ч суспенэии желто-бурого цвета со следующими характеристиками:

Содержание сухого остатка

Число омыления рН

15,6X

150 мг КОН/г

7,6.

Полученный продукт используют в качестве поверхностно-активной добавки в цементе. К цементной сырьевой смеси п.п.п. 34,3Х, Si0> 14Х; А1 03

3,5Х; Fe>0> 3,8%; СаО 43,0Х, силикат" ный модуль Н 1,8; глиноземный модуль

P 1,1; коэффициент насыщения Кн 0,92) добавляют 0,077 от массы полученной

ПАД. Затем смесь усредняется и измель" чается на лабораторной мельнице камер" ного типа. После этого закрытые пробы выдерживают до начала загустевания шлама и анализируют по общепринятым методикам. Результаты приведены в табл. 2 при одинаковой подвижности сьгрьевого материала.

Пример 4. Отходящие газы производства фталевого ангидрида, содержащие 0,5 мг/л фталевого ангидрида, 0,3 мг/л малеинового ангидрида и

0,6 мг/л 1,4-нафтохинона в количестве

3000 л/ч подают в скруббер, аналогичный примеру 3. Сверху скруббер орошают 5% иым раствором гидроокиси натрия в количестве 2800 кг/ч и 2,5 кг/ч солярового масла, При этом соотношение фталевого.и малеинового ангидридов и раствора гидроокиси натрия поддерживается и составляет 1:4. Температуру в скруббере поддерживают в интервале

40-45 С, а рН 7-7,5. Полученная реакционная масса из скруббера поступает в реактор, где конденсируется при

50-60 С в течение 1 ч до числа омыпения не менее 130 мг КОН/г, По достиже" нии заданного числа омыления полученную суспензию подают в сборник-стандартизатор.

883038

Т а б л и ц а 1

Продолжи- Остато тельность на силажность, Производительность .мельницы, Добавка помола, те, мин 0,06 м

34,3

100

11,1.

Без добавки

Предлагаемая в количестве

0,05Х

135

7,6

31,0

Известная в количестве 0,1Х (21

9,2

133

Получают 4200 кг/ч суспензии бурожелтого цвета со следующими характеристиками:

Содержание сухого остатка 14,5

Число омыпения 130 мг КОН/г рН 7,4.

К цементной сырьевой шихте, аналогичной примеру 3, добавляют 0,1Х от массы ПАД. Подготовку и анализ проб осуществляют аналогично примеру 1.

Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Для наглядности в табл. 4 показаны поверхностно-активные свойства предлагаемой и известной добавок.

Пример 5. Отходящие газы производства фталевого ангидрида и содержащие в своем составе 0,8 мг/л фталевого. ангидрида 1,1 мг/л малеинового ангидрида, 0,7 мг/л 1,4-нафтохинона в количестве 3500 л/ч подают в скруббер диаметром 400 мм и высотой

5000 мм. Сверху скруббер орошают

7Х-ным раствором гидроокиси натрия в количестве 2600 кг/ч и 2,4 кг/ч солярового масла. При этом соотношение

1фталевого и малеинового ангидрида и раствора гидроокиси натрия поддерживается и составляет 1:3,5 об. . Темпера8 туру в скруббере поддерживают в пределах 40-45 С, а рН 7-7,5. Полученная реакционная масса из скруббера поступает в реактор, где конденсируется при 50-60 С под вакуумом 0,7-0,8 ати (150-200 мм рт.ст. ост.) в течение

35 мин до числа омыления 145 мг КОН/г.

Получающиеся при концентрации пары конденсируются в прямом холодильнике

i0 и собираются в вакуум-приемнике, откуда направляются в процесс для орошения скруббера. В процессе конденсации получают 2000 кг/ч конденсата, содержащего 0,05Х фталевой кислоты и 0,1

is малеиновой кислоты. Па достижении заданной степени конденсации вакуум снимают, а полученную суспензию перекачивают в сборник-стандартизатор. Получают 4100 кг/ч суспензии буро-желтого щ цвета со следующими характеристиками:

Содержание сухого остатка 15,2Х

Число омыления 145 мг КОН/г рН 7,5. д К цементной сырьевой шахте, аналогичной примеру 3, добавляют 0,08Х от массы полученной ПАД. Подготовку и анализ проб осуществляют аналогично примеру 1. Результаты испытаний представлены в табл.

883038

Продолжительность

Добавка помола, мин

11,1 34,3

100

Без добавки

146

6,7

29,5

27,5

Известная в количестве

О, 1Х

9,2

133

Продолжи- Остато тельность на сиДобавка помола, те мин 0,08 м

6,5 2о,3

427

147

133

9,2 32

Таблица 4

Остаток на сиПродолжи тельност

Добавка помола, мин те

0,08 мм

Без добавки

100

34,3

11,1

9,2 32

133

135

7,6 31,0

7,2 30,5

136

Предлагаемая ПАД в количестве 0,07 27,5

146

6,7 29,5

6,5 28,3

147

Предлагаемая в количестве

0,07Х

Предлагаемая в количестве

0,1Х

Известная в количестве 0,1Х

Известная в количестве 0,1Х

Предлагаемая

ПАД в количестве 0,05

Предлагаемая lIAli в количестве

0,06

Предлагаемая ПАД в количестве

О,IX

Остаток на сите

0,08 мм

Таблица 2 лажность, Производительность мельницы, Таблица 3 лажность, Производительность фельницы и лажность, Производительность мель ницы, Х

883038 12

Таблица 5

Производительность мельницы,%.

Продолжительность

Остаток

В.лажность, % на сите

0,08 мм

Добавка помола, мин

Предлагаемая в количестве

0,08%

27,3

6,6 28,7

146

Известная в количестве О,!%

9,2 32

133 формула изобретения

Составитель Ю. Лапицкий

Редактор Т. Кугрышева Texpeg H. Майовош Корректор М. Пожо

Заказ 101!2/31 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва ><-35,Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

l. Способ получения поверхностноактивной добавки для интенсификации помола цемента путем абсорбции отходящих газов, содержащих фталевый и малеиновый ангидриды и 1,4-нафтохинон с последующей доконденсацией продуктов, отличающийся гем, что, с целью упрощения технологии, снижения стоимости добавки и ликвидации отходов, абсорбцию газов проводят при 40-45 С водным раствором гидроокиси или карбоната натрия при соотношении 3-4 объема на 1 объем газов в присутствии 0,03-0,05 вес.% солярового

20 масла и последующую доконденсацию продуктов ведут. при рН 7-7,5 и при

50-60 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

В 415899, кл. А 62 С 3/08, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 220807, кл. С 04 В 29/02, 1968 (прототип).