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淺談混凝土萘系減水劑工程項目的安全設(shè)計要點

文檔作者：王盈文檔來源：河北華飛科技咨詢有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年02月21日
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2016 年7 月
淺談混凝土萘系減水劑工程項目的安全設(shè)計要點
王盈（河北華飛科技咨詢有限責任公司，河北石家莊050000）
摘要：減水劑是眾多混凝土外加劑中研究和使用最廣泛的
一種。本文介紹了混凝土萘系減水劑的生產(chǎn)工藝，并分析其主
要危險特性，從設(shè)計角度給出具體對策措施和建議。
關(guān)鍵詞：混凝土外加劑；減水劑；萘系減水劑
減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少
拌合用水量的混凝土外加劑。加入混凝土拌合物后對水泥顆
粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土
拌合物的流動性；或減少單位水泥用量，節(jié)約水泥。減水劑按
化學成分組成通常分為：木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑類、萘系高效
減水劑類、三聚氰胺系高效減水劑類、氨基磺酸鹽系高效減水
劑類、脂肪酸系高減水劑類、聚羧酸鹽系高效減水劑類等。萘
系減水劑以工業(yè)萘、濃硫酸、甲醛、堿為主要原料進行生產(chǎn)。在
混凝土中添加萘系減水劑不僅能夠使混凝土的強度提高，而且
還能改善其多種性能，如抗磨損性、抗腐蝕性、抗?jié)B透性等。因
此，萘系減水劑廣泛應(yīng)用于公路、橋梁、隧道、碼頭、民用建筑等
行業(yè)。
1 萘系減水劑生產(chǎn)工藝簡介
（1）磺化：將固體萘投入磺化釜中升溫至150℃，然后緩慢
加入濃硫酸與之反應(yīng)，產(chǎn)生α-萘磺酸和β-萘磺酸。
（2）水解：由于在磺化反應(yīng)中產(chǎn)生了α-萘磺酸，它的存在不
利于縮合反應(yīng)，因此需要加水將α-萘磺酸進行水解。
（3）縮合：待水解反應(yīng)結(jié)束之后向縮合釜滴加甲醛，與β-萘
磺酸發(fā)生反應(yīng)生成萘系磺化甲醛縮合物。
（4）中和：縮合之后的料液進入中和釜中，滴加液堿，將磺
化反應(yīng)中過剩的硫酸中和掉，待PH值到7-9的時候停止滴加。
（5）復配：中和之后的料液進入復配釜，根據(jù)客戶的要求向
復配釜內(nèi)加入一定量的添加劑（防凍劑、調(diào)節(jié)劑、保塑劑等）。
復配好的液體送入成品槽儲存待售。
（6）干燥：成品料液經(jīng)干燥脫水，可得固體成品，便于運輸。
主要生產(chǎn)設(shè)備包括磺化釜、縮合釜、中和釜、復配釜等。
2 工程設(shè)計中的建議
以上減水劑生產(chǎn)各工序中，磺化為強放熱反應(yīng)，磺化劑濃
硫酸具有氧化性和強腐蝕性，原料萘為可燃物。如果磺化反應(yīng)
投料順序顛倒、投料速度過快、攪拌不良而造成反應(yīng)溫度過高，
易引發(fā)火災危險。若不能有效控制投料、攪拌、冷卻等操作環(huán)
節(jié)，反應(yīng)溫度會急劇升高，導致爆炸事故?？s合為放熱反應(yīng)，甲
醛易燃，其蒸氣與空氣混合，能形成爆炸性混合物；甲醛滴加過
快，反應(yīng)釜內(nèi)溫度過高等原因，可能導致縮合反應(yīng)釜噴料，還可
能引發(fā)火災、爆炸事故。水解、中和、復配、干燥各工序反應(yīng)相
對較溫和。因此，在工程設(shè)計中，提出以下幾點措施和建議：
（1）磺化和縮合工序設(shè)計自動化控制系統(tǒng)。①磺化工序需
要控制的參數(shù)應(yīng)包括：磺化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、磺化反應(yīng)釜攪拌速
率、硫酸的流量、冷卻水流量。其中，磺化釜內(nèi)溫度與磺化劑硫
酸的流量和反應(yīng)釜夾套冷卻水進水閥聯(lián)鎖，當磺化釜超溫時，
系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷磺化劑，打開冷卻水進水閥；磺化釜攪拌電
流異常或突然中斷時，系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷磺化劑。②縮合工
序需要控制的參數(shù)應(yīng)包括：縮合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、縮合反應(yīng)
釜攪拌速率、甲醛的流量、冷卻水流量。其中，縮合釜內(nèi)溫度、
壓力、攪拌電流、夾套冷卻水壓力與甲醛流量聯(lián)鎖；當縮合釜超
溫超壓時，系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷甲醛；當縮合釜攪拌電流異?；?
突然中斷時，系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷甲醛；當縮合釜夾套冷卻水突
然中斷時，系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷甲醛。
（2）磺化和縮合工序設(shè)計緊急停車系統(tǒng)和緊急泄放系統(tǒng)。
在磺化反應(yīng)釜和縮合反應(yīng)釜處設(shè)置緊急停車系統(tǒng)，當反應(yīng)失控
時，能夠緊急停車。在磺化反應(yīng)釜和縮合反應(yīng)釜正下方設(shè)計緊
急泄放池，當反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力過高失控時，可將釜內(nèi)物料緊
急泄入池內(nèi)。
（3）縮合工序設(shè)置氣體檢測報警系統(tǒng)。在縮合工序在有可
能發(fā)生甲醛泄漏的閥門、法蘭等處設(shè)置有毒氣體探測器，便于
甲醛發(fā)生跑、冒、滴、漏時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理。
（4）萘系減水劑生產(chǎn)車間進行防爆設(shè)計。由于縮合反應(yīng)溫
度超過甲醛的閃點，根據(jù)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》
（GB50058-2014），生產(chǎn)車間劃為爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)。因此，
車間內(nèi)各類電機、燈具、開關(guān)等電氣設(shè)備均應(yīng)采用防爆型，防爆
級別組別不低于IIAT2。車間的耐火等級不低于二級，泄壓設(shè)
施采用輕質(zhì)屋頂和門窗，使泄壓面積滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》
（GB50016-2014）的要求。車間的地面應(yīng)設(shè)計為不發(fā)火地面。
（5）萘系減水劑生產(chǎn)車間進行通風設(shè)計。車間內(nèi)主要有害
物質(zhì)為萘、甲醛，均比空氣重，從下部排風，通風換氣次數(shù)為14
次/h。采用防腐防爆軸流風機，排出口接至高出車間屋頂3.5m
以上。
（6）設(shè)計緊急處置設(shè)施。①生產(chǎn)中使用硫酸、甲醛、液堿均
具有腐蝕性，在使用場所附近設(shè)置洗眼器、淋浴器，作業(yè)人員不
慎接觸物料時，及時用清水沖洗。洗眼器、淋浴器保護半徑不
超過15m，室外設(shè)置的洗眼器、淋浴器采用防凍型。②在車間內(nèi)
及安全出口處設(shè)置自帶電池的應(yīng)急照明燈具，應(yīng)急照明時間不
少于30min。③車間應(yīng)設(shè)置2個以上的安全出口，車間的門、窗
均向外開。④配置足夠的應(yīng)急救援器材和急救箱或急救包。
3 結(jié)語
以上對混凝土萘系減水劑工程從安全設(shè)計角度提出了幾
點措施和建議，在實際的設(shè)計工作中，需要面對和處理的問題
還有很多，希望本文能對設(shè)計工作者在實際工作中起到拋磚引
玉的作用。
參考文獻：
[1《] 建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014.
[2《] 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010.
[3《] 國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點監(jiān)管的危險化工
工藝目錄的通知》安監(jiān)總管三〔2009〕116號.
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