混凝土减水剂生产工艺关于技术docx.docx
《混凝土减水剂生产工艺关于技术docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土减水剂生产工艺关于技术docx.docx（58页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
混凝土减水剂生产工艺关于技术docx
1、项目概况及招标范围
1.1项目概况
本项目一期占地150亩，总投资约6.5亿，产能30万吨/年,其中，聚羧酸水剂
8万吨/年，聚羧酸干粉1.4万吨/年，萘系水剂10.6万吨/年，萘系粉剂1.4万吨/
年，脂肪族减水剂8万吨/年，氨基磺酸减水剂0.6万吨/年。
1.2招标范围
从项目初步设计开始至整厂验收结束期间的各类设计工作。
包含项目初步设
计（含准确的投资概算报告，误差不超过10%。
）、政府要求完成的各类设计专篇、
整厂施工图设计以及协助招标人生产线试车、协助完成各类验收等。
四、设计工艺
4.1聚羧酸系列产品
4.1.1生产工艺流程
本项目聚羧酸系列产品包括聚羧酸水剂及聚羧酸粉剂两种，合成路线见下图：
环氧乙烷
环氧丙烷
甲基烯丙醇
合成
聚醚I型（中间体）
混合
精品文库
环氧乙烷
环氧丙烷
异戊烯醇
合成
聚醚II型（中间体）
丙烯酸丙烯酸甲酯丙烯
酸丁酯甲基丙烯酸甲酯
巯基乙醇雕白粉维C
合成
I型聚羧酸母液（中间体）
水
松香热聚物引气剂
葡萄糖酸钠
复配
聚羧酸水剂
（产品1）
改性聚醚TPEG
（中间体）
混合
聚羧酸母液（中间体）
丙烯酸巯基乙酸雕
白粉维C
合成
II型聚羧酸母液（中间体）
干燥
聚羧酸干粉
（中间体）
复配
聚羧酸粉剂
（产品2）
木质素减水剂
葡萄糖酸钠
硫酸盐混渣
图4.1-1聚羧酸系列产品合成路线
4.1.1.1改性聚醚工艺流程
改性聚醚TPEG由聚醚I型和聚醚II型两种中间体按1:
1质量比混合而
成。
1）聚醚I的工艺流程：
在反应釜中通入氮气置换5min，降低容器中氧含量，然后泵入计量的甲
基烯丙醇和一定量的催化剂（KOH）配制反应起始液，开启搅拌系统，升温
至95℃-105℃，通入少量的环氧乙烷和环氧丙烷引发反应。
待诱导期结束后，
连续通入环氧乙烷和环氧丙烷的混合物，使得釜内压力保持在0.2-0.35MPa
密闭反应，控制反应温度在90-110℃。
通入时间控制在2-3小时，反应完全
欢迎下载2
精品文库
后升温到110℃，开启真空脱水1小时（真空度大于-0.098MPa），真空脱水
主要是利用液体（水）在真空中蒸发变成蒸汽时需要吸收热量，利用的水蒸
发吸热的原理。
真空脱水后再加入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应温度控制
在110℃，环氧乙烷和环氧丙烷的加料时间控制在3-5小时，待釜内压力降至<0.03MPa并维持在一定数值时，可以视为反应结束保持温度，再次进行真空脱水1小时（真空度大于-0.098MPa）。
冷却至100℃以下，加入少量草酸
中和至微酸性，再加入少量双氧水于60-80℃漂白半小时，结束后冷却至
50-60℃出料。
成品液经出料泵泵入切片上料罐，上料罐通过间接加热的方
式使物料保持在60℃，以保证半成品形态，便于后续工段处理。
上料罐中的物料经切片上料泵送切片机，切片机为滚筒式，采用夹层式，内层通入循环
水，外层为物料。
物料冷却成固态后，被切片机刀口切成规格大小，切片工段配备一台除尘器，用于收集聚醚粉尘。
聚醚I型整个生产周期含原料、设备准备时间约为12h，每天生产2批
次，全年合计600批次，每批次约生产16.7925t。
聚醚I的化学反应方程式：
CH3
CH3
H2C
C
H2
OH
KOH
H2C
H2
OK
H2O
C
CC
聚醚I型工艺流程图见图4.1-2。
欢迎下载3
氮气
甲基烯丙醇
KOH
环氧丙烷
环氧乙烷
环氧丙烷
环氧乙烷
环氧丙烷
环氧乙烷
草酸
双氧水
精品文库
置换G1-1：
置换尾气
引发
反应
脱水
真空泵
G1-2：
水、甲基烯丙醇、环
氧乙烷、环氧丙烷
进真空泵废水W1-1：
水、甲
基烯丙醇、环氧乙烷、环
反应
氧丙烷
脱水
真空泵
G1-3：
水、甲基烯丙醇、环
氧丙烷、环氧乙烷
进真空泵废水W1-2：
水、甲
基烯丙醇、环氧丙烷、环
中和漂白
氧乙烷、
切片Gu1-1：
粉尘
聚醚I型
图4.1-2聚醚I型工艺流程及产污环节图
2）聚醚II的工艺流程：
聚醚II型工艺流程与I型基本相似，仅反应原料不同，具体流程为：
在反应釜中通入氮气置换5min，降低容器中氧含量，然后泵入计量的异戊烯醇和一定量的催化剂（KOH）配制反应起始液，开启搅拌系统，升温至95℃-105℃，通入少量的环氧乙烷和环氧丙烷引发反应。
待诱导期结束后，
连续通入环氧乙烷和环氧丙烷的混合物，使得釜内压力保持在0.2-0.35MPa
密闭反应，控制反应温度在90-110℃。
通入时间控制在2-3小时，反应完全
后升温到115℃，开启真空脱水1小时（真空度大于-0.098MPa）。
然后再加
入环氧乙烷和环氧丙烷反应，反应温度控制在110℃，环氧乙烷和环氧丙烷
的加料时间控制在3-5小时，待釜内压力降至<0.03MPa并维持在一定数值
欢迎下载4
精品文库
时，可以视为反应结束保持温度，再次进行真空脱水1小时（真空度大于
-0.098MPa）。
冷却至100℃以下，加入少量草酸中和至微酸性，再加入少量双氧水于60-80℃漂白半小时，结束后冷却至50-60℃出料。
成品液经出料泵泵入切片上料罐，上料罐通过间接加热的方式使物料保持在60℃，以保证半成品形态，便于后续工段处理。
上料罐中的物料经切片上料泵送切片机，
切片机为滚筒式，采用夹层式，内层通入循环水，外层为物料。
物料冷却成固态后，被切片机刀口切成规格大小，切片工段配备一台除尘器，用于收集聚醚粉尘。
聚醚II型整个生产周期含原料、设备准备时间约为12h，每天生产2批次，全年合计600批次，每批次约生产16.8158t。
聚醚II的化学反应方程式：
聚醚II型工艺流程图见图4.1-3。
欢迎下载5
氮气
99%异戊烯醇
KOH
环氧丙烷
环氧乙烷
环氧丙烷
环氧乙烷
环氧丙烷
环氧乙烷
草酸
双氧水
置换G2-1：
置换尾气
引发
反应
脱水真空泵
反应
脱水真空泵
中和漂白
切片Gu2-1：
粉尘
聚醚II型
精品文库
G2-2：
水、异戊烯醇、环氧乙烷、环氧丙烷
进真空泵废水W2-1：
水、异戊烯醇、环氧乙烷、环氧丙烷
G2-3：
水、异戊烯醇、环氧丙烷、环氧乙烷
进真空泵废水W2-2：
水、异戊烯醇、环氧丙烷、环氧乙烷
图4.1-3聚醚II型工艺流程及产污环节图
3）改性聚醚的工艺流程：
改性聚醚TPEG由聚醚I型和聚醚II型按约1:
1质量比混合而成。
改性聚醚工艺流程图见图4.1-4。
聚醚I型
Gu3-1：
粉尘
聚醚II型
混合
改性聚醚
图4.1-4改性聚醚TPEG工艺流程及产污环节图
4.1.1.2聚羧酸母液工艺流程
聚羧酸母液由I型聚羧酸母液和II型聚羧酸母液按1.7:
0.77质量比混
欢迎下载6
精品文库
合而成。
1）I型聚羧酸母液工艺流程：
常温常压下，分别在混合釜内调制双氧水、不饱和酸及其衍生物（丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯）的混合水溶液及辅料水溶液（巯基乙醇、雕白粉和维生素C的混合溶液）由计量泵泵入高位槽暂存。
在常温常压下，往合成釜中加入计量好的水和改性聚醚后，然后开动电
机进行搅拌混合，开动蒸汽阀门往夹套内通入蒸汽，使物料温度升至60±3℃左右反应，加入双氧水溶液，然后通入不饱和酸及其衍生物混合水溶液和辅
料（巯基乙醇、雕白粉和维生素C的混合溶液），加料时间约3小时，待投加完毕后，通入蒸汽保温1小时，开动循环水冷却降温至40-50℃，加入30%液碱中和，即得I型聚羧酸母液。
聚羧酸母液车间合成釜共有四套（I型和II型通用），最多可同时进行
4个批次生产，单个批次生产含物料配置共约10h，每批次约生产17t，则
全年I型共生产2000批次。
I型聚羧酸母液化学示意图：
I型聚羧酸母液工艺流程图见图4.1-5。
欢迎下载7
一、溶液配制
1、双氧水配制
30%双氧水
水
2、不饱和酸及其衍生物溶液配制
丙烯酸
丙烯酸甲酯
丙烯酸丁酯
甲基丙烯酸甲酯
水
3、辅料水溶液
巯基乙醇
雕白粉
维生素C
水
二、反应
水
改性聚醚
30%双氧水
不饱和酸溶液
辅料水溶液
30%液碱
精品文库
配制8%双氧水溶液
Gu4-1：
丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁
酯、甲基丙烯酸甲酯
不饱和酸及其衍生物水溶液：
配制丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、水
Gu4-2：
巯基乙醇
辅料水溶液：
巯基乙醇、雕白
配制
粉、维生素C、水
溶解
聚合
中和
I型聚羧酸母液
图4.1-5I型聚羧酸母液工艺流程及产污环节图
2）II型聚羧酸母液工艺流程：
II型聚羧酸母液与I型聚羧酸母液工艺路线类似，原料有所不同，且其反应条件是常温常压，不消耗蒸汽能源。
工艺流程如下：
分别在混合釜内调
制双氧水、丙烯酸的水溶液及辅料水溶液（巯基乙酸、雕白粉和维生素C的混合溶液）由计量泵泵入高位槽暂存。
在常温（环境温度）常压下，往合成釜中加入经计量好的水和改性聚醚
后，然后开动电机进行搅拌混合成透明水溶液，再加入双氧水溶液，搅拌5
分钟。
然后加入丙烯酸水溶液和辅料（巯基乙酸、雕白粉和维生素C的混合溶液），投加时间3~3.5小时，最后加入30%液碱中和，即得II型聚羧酸母液。
欢迎下载8
精品文库
聚羧酸母液车间合成釜共有四套（I型和II型通用），最多可同时进行
4个批次生产，单个批次生产含物料配置共约
10h，每批次约生产
15.4t，
则全年II型共生产1000批次。
II型聚羧酸母液工艺流程图见图4.1-6。
一、溶液配制
1、双氧水配制
30%双氧水
配制
8%双氧水溶液
水
2、丙烯酸水溶液
Gu5-1：
丙烯酸
丙烯酸
配制
25%丙烯酸水溶液
水
3、辅料水溶液
Gu5-2：
巯基乙酸
巯基乙酸
雕白粉
辅料水溶液：
巯基乙酸
雕白粉
维生素C
配制
维生素C水
水
二、反应
水
溶解
改性聚醚
30%双氧水
丙烯酸溶液聚合
辅料水溶液
30%液碱中和
II型聚羧酸母液
图4.1-6II型聚羧酸母液工艺流程及产污环节图
3）聚羧酸母液工艺流程：
欢迎下载9
精品文库
聚羧酸母液由I型聚羧酸母液和II型聚羧酸母液按1.7:
0.77质量比混合而成。
聚羧酸母液工艺流程图见图4.1-7。
I型聚羧酸母液
II型聚羧酸母液混合聚羧酸母液
图4.1-7聚羧酸母液工艺流程及产污环节图
4.1.1.3聚羧酸水剂工艺流程
聚羧酸水剂生产工艺过程是常温常压的物理混合过程，整个过程无化学反应
过程，聚羧酸减水剂的主要原料为聚羧酸母液和复配添加剂（葡萄糖酸钠、松香
热聚物引气剂、水等），经计量后，按一定顺序投入混合釜搅拌20~30min后出料，
即得到产品。
聚羧酸减水剂工艺流程图见图4.1-8。
水
松香热聚物引气剂
葡萄糖酸钠
聚羧酸母液复配（内置搅拌）聚羧酸减水剂
图4.1-8聚羧酸减水剂工艺流程及产污环节图
4.1.1.4聚羧酸粉剂工艺流程
1）聚羧酸干粉工艺流程
将聚羧酸母液由送料泵泵入干燥塔顶高速旋转的雾化器，经雾化器分散成雾
滴，与热风炉加热所产生的220℃热空气瞬时接触蒸发浆料中的水份，产生的干
粉随尾气进入装置自带的旋风分离器组，分离出干粉经下料仓通过卸料阀排出包
装，含尘尾气经袋式除尘、水喷淋处理后达标排放。
干燥工段流程示意见图4.1-9。
欢迎下载10
精品文库
母液
图4.1-9喷雾干燥流程示意图
聚羧酸干粉工艺流程图见图4.1-10。
聚羧酸母液
雾化器
G6-1：
水、粉尘、丙烯酸甲
旋分分离器组酯、丙烯酸丁酯、甲基丙
烯酸甲酯、巯基乙醇
聚羧酸干粉
图4.1-10聚羧酸干粉工艺流程及产污环节图
2）聚羧酸粉剂工艺流程
聚羧酸粉剂生产工艺过程是常温常压的物理混合过程，整个过程无化学反应
过程，聚羧酸粉剂的主要原料为聚羧酸干粉和复配添加剂（木质素减水剂、萘系
母液生产中产生的硫酸盐混渣、葡萄糖酸钠等），经计量后，按一定顺序投入搅
拌釜搅拌30min后出料，即得到产品。
聚羧酸粉剂工艺流程图见图4.1-11。
欢迎下载11
精品文库
木质素减水剂
葡萄糖酸钠
Gu7-1：
粉尘
硫酸盐混渣
聚羧酸干粉复配（内置搅拌）聚羧酸粉剂
图4.1-11聚羧酸粉剂工艺流程及产污环节图
4.2萘系产品
4.2.1生产工艺流程
本项目萘系产品包括萘系减水剂及萘系粉剂两种，合成路线见下图：
萘、洗油、硫酸、甲醛等
合成
水
松香热聚物引气剂
萘系母液（中间体）
葡萄糖酸钠
干燥
萘系干粉
复配
（中间体）
木质素减水剂
复配
葡萄糖酸钠
萘系水剂
萘系粉剂
（产品1）
（产品2）
图4.2-1萘系产品合成路线
4.2.1.1萘系母液工艺流程
一、基础原理
萘系高效减水剂的化学名称为的主要成分为萘磺酸盐甲醛缩合物，合成中的
各反应如下：
①磺化反应
一般用浓硫酸作为磺化剂，磺化的目的是使芳香核上的氢原子被磺酸基
（-SO3）取代，从而生成萘磺酸。
由于萘核上有8个可取代的位置，其中，1、4、
5、8位称为α位，2、3、6、7称为β位。
欢迎下载12
精品文库
在萘分子中由于有两个苯环相连，所以α位电子云密度更大些，相对于β位更活泼。
基于α位活性比β位大，萘在较低温度下磺化时反应产物主要是
α-萘磺酸，但由于磺酸基的体积比较大，与异环α位上的氢原子在空间有相互干扰，因此α-萘磺酸比较不稳定，但在较低的磺化温度下，α-萘磺酸的生成速度依然很快，因而在低温时逆反应并不明显，α-萘磺酸生成后不易转变为其他化合物，所以在较低温度下仍可以得到α取代产物。
当在较高温度下磺化时，先生成的α-萘磺酸也可发生显著的逆反应而仍转变成萘，即它的脱磺酸基反应的速度也增加，此外在较高温度下磺化时，β-萘磺酸也容易生成，且由于不存在磺酸基与α-H的空间干扰，因此它比α-萘磺酸更稳定，生成后又不容易脱去磺酸基，因此它是高温磺化时的主要产物。
主反应：
（反应转化率为90%）：
副反应：
（参与副反应的量占总量的10%）：
②水解反应
磺化为可逆反应，高温时α-萘磺酸迅速生成，β-萘磺酸同时生成，但高温时α-萘磺酸又易水解，而β-萘磺酸水解缓慢，因此β-萘磺酸就成为磺化反应的主要产物。
由于产品需以β-萘磺酸为原料，故需加水对α-萘磺酸进行水解。
③缩合反应
欢迎下载13
精品文库
β-萘磺酸在H2SO4催化作用下，与甲醛缩合成亚甲基多萘磺酸。
④中和反应
缩合产物在一定条件下与NaOH进行中和反应，同时，过量的、未反应的硫酸也被NaOH、Ca（OH）2中和，控制pH达7-9为止。
R
R
R
R
R
R
CH2
CH2
（n+2）NaOH
CH2
CH
2
（n+2）H2O
n
n
HO3S
HO3S
HO3S
NaO3S
NaO3S
NaO3S
HSO
+2NaOH
Na2SO4
+2H2O
2
4
H2SO4+Ca（OH）2
CaSO
4+2H2O
二、生产工艺简述
A、熔萘工序
在常温、常压下，将工业萘加入熔萘反应釜中，加热至80~90℃使萘熔化，
时间约1~3小时。
B、磺化反应
磺化反应过程：
常压下往磺化反应釜内泵入熔融的萘和洗油后，开通夹套蒸
汽加热，待温度上升至140~150℃左右时，将计量槽中的浓硫酸缓慢加入磺化釜
内进行磺化反应约1h（为防止硫酸产生热量使温度急速上升该过程需边加入边搅拌），该过程的温度为160℃。
反应过程中通过控制加酸速度，使料温平稳上升。
C、水解、缩合反应
水解、缩合反应过程：
待磺化反应结束后，用压缩空气将其送至缩合反应釜，在常压下进行水解，夹套通入循环水冷却降温，温度维持110℃左右，水解时间约0.5h，水解完毕后，继续通入循环水冷却降温，常压下将计量后的甲醛缓慢
加入（投加时间约2小时）缩合釜内进行缩合反应，温度控制在95℃，反应完成后夹套通入蒸汽保温，温度控制在105℃。
欢迎下载14
精品文库
D、中和反应
在缩合反应后的产物放入中和池，加水稀释，冷却至70～80℃，加入30％
NaOH溶液或/和石灰水进行中和，将产品pH值调整到中性或偏碱性的范围内
（pH=7～9）即可。
E、分离过程：
中和反应完毕后，泵入板式过滤机分离，滤液即是萘系母液，
滤渣用作萘系粉剂复配的原料。
萘系母液车间反应釜设备有两套，可同时进行2个批次生产，单个批次生
产约6h，则全年共有2400批次，每批次约生产27.5t。
萘系母液生产工艺图见图4.2-2。
萘熔化G8-1：
萘
洗油
磺化G8-2：
硫酸雾、萘
98%浓硫酸
水水解
37%甲醛缩合G8-3：
硫酸雾、甲醛
30%液碱
中和G8-4：
甲醛
氧化钙、水
废渣S8-1：
硫酸钙、水、
压滤
硫酸钠
萘系母液
图4.2-2萘系母液工艺流程及产污环节图
注：
若生产低浓萘系减水，直接加液碱中和即得母液，不需压滤；生产高浓减水剂时，用石灰乳中和后，需压滤。
4.2.1.2萘系减水剂工艺流程
萘系减水剂工艺过程是常温常压的物理混合过程，整个过程无化学反应过
程，萘系减水剂的主要原料为萘系母液和复配添加剂（葡萄糖酸钠、松香热聚物
引气剂、水等），经计量后，按一定顺序投入混合釜搅拌20~50min后出料，即得
欢迎下载15
精品文库
到产品。
萘系减水剂工艺流程图见图4.2-3。
水
松香热聚物引气剂
葡萄糖酸钠
萘系母液复配（内置搅拌）萘系减水剂
图4.2-3萘系减水剂工艺流程及产污环节图
4.2.1.3萘系粉剂工艺流程
1）萘系干粉工艺流程
将萘系母液由送料泵泵入干燥塔顶高速旋转的雾化器，经雾化器分散成雾
滴，与热风炉加热所产生的220℃热空气瞬时接触蒸发浆料中的水份，产生的干
粉随尾气进入装置自带的旋风分离器组，分离出干粉经下料仓通过卸料阀排出包
装，含尘尾气经袋式除尘、水喷淋后达标排放。
萘系干粉工艺流程图见图4.2-4。
萘系母液
雾化器
旋分分离器组G9-1：
水、粉尘、
甲醛
萘系干粉
图4.2-4萘系干粉工艺流程及产污环节图
2）萘系粉剂工艺流程
萘系粉剂生产工艺过程是常温常压的物理混合过程，整个过程无化学反应过
程，萘系粉剂的主要原料为萘系干粉和复配添加剂（木质素减水剂、葡萄糖酸钠
等），经计量后，按一定顺序投入搅拌釜搅拌30min后出料，即得到产品。
萘系粉剂工艺流程图见图4.2-5。
欢迎下载16
精品文库
木质素减水剂
葡萄糖酸钠
Gu10-1：
粉尘
萘系干粉
复配（内置搅拌）
萘系粉剂
图4.2-5萘系粉剂工艺流程及产污环节图
4.3脂肪族产品
4.3.1生产工艺流程
4.3.1.1脂肪族母液工艺流程
一、基础原理
①水解反应
亚硫酸钠与水反应，生成氢氧化钠和亚硫酸氢钠。
Na2SO3+H2ONaHSO3+NaOH
②磺化反应
丙酮与亚硫酸氢钠反应生成α—羟基磺酸钠。
CH3COCH3+NaHSO3（CH3）2C（OH）SO3Na
③羟醛缩合
甲醛与丙酮发生羟醛缩合反应。
①
CH3COCH3+2HCHO
HO—CH2CH2COCH2CH2—OH
nHO—CH2CH2COCH2CH2—OH
加热
②
—H
HO—[CH2CH2COCH2CH2O]n
④缩合反应
α—羟基磺酸钠与甲醛丙酮缩合物反应得到脂肪族缩聚物。
OH－[CH2CH2COCH2CH2O]n－H+2（CH3）C（OH）SO3-
（CH3）C（SO3
升级会员 