萘系减水剂_____最新工艺技术.doc

萘 系 减 水 剂 编写 金 云 审核金 云 批准金 云目 录 1、产品说明2、产品用途3、合成用原材料4、生产工艺参数 5、生产中有关问题的处理一、产品说明萘系减水剂，它是一种萘磺酸甲醛缩合物的化学合成产品。以工业萘、硫酸、甲醛、烧碱为原料。其主要成分是萘磺酸甲醛缩合物，它是由萘用浓硫酸磺化得到-萘磺酸，然后与甲醛缩合，再用苛性钠中和就得到萘磺酸钠甲醛缩合物。二、产品用途系减水剂广泛用于公路、桥梁、大坝、码头、隧道、水利及工民建工程、蒸养及自然养护予制构件等。水泥适应性好与其它高效减水剂相比价格相对便宜，与各种外加剂复合性能好，可用于配制高强、高性能混凝土。它的特点是：减水率较高、不引气，在水灰比不变时，使混凝土初始坍落度提高10cm以上，减水率可达20%。 对砼有显著的早强、增强效果，其强度提高幅度为20-60%。 改善混凝土的和易性，全面提高砼的物理力学性能。 对各种水泥适应性好，与其它各类型的混凝土外加剂配伍良好。三、合成用原材料原材料进厂标准： 1、工业萘：98% 2、硫酸：98%3、甲醛：36.8%4、液碱：30%，32% 1、萘：萘为无色或白色有光泽的鳞片状单斜结晶，有温和芳香气味，粗萘有特殊的煤焦油样臭味；熔点80.6，沸点219.9；难溶于水，微溶于乙醇，易溶于醚及苯中。能挥发并易升华，能水蒸汽蒸馏。与空气形成爆炸性混合物；爆炸极限0.95.9（体积）。化学式C10H8摩尔质量128.17052 gmol1外观白色鳞片状结晶，有温和芳香气味，粗萘有煤焦油臭味密度1.14 g/cm3熔点81.2沸点218溶解度（水）约 30 mg/L2、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。化学式H2SO4摩尔质量98.078 gmol1外观无色无味清澈液体密度(液) 1.84 g/cm3熔点10.4沸点290C（563K）（(纯酸)(98%溶液沸点338C)）溶解度（水）完全混溶，放热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。纯甲醛为无色透明气体，有刺激性气味 沸点 -19.5C 闪点 85C 自燃点 430C 密度 0.815 g/mL（液体，-20C），1.075-1.085 g/mL（液体，37%）化学式CH2O摩尔质量30.03 gmol1外观无色气体密度1kgm3 (气)熔点-117C (156K)沸点-19.3C (253.9K)溶解度（水） 100g/100 ml (20C)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3040%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。化学式NaOH摩尔质量39.9971 gmol1外观白色固体密度2.1 g/cm熔点318C (591 K)沸点1388C (1663 K)溶解度（水）1110 g dm-3 (20 C)4、生产工艺参数萘硫酸水甲醛烧碱融化磺化水解缩合中和干燥固体80130 160(2小时)120（0.5小时）90105（0.5小时）Ph7-932%29%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，反应生产萘磺酸。萘磺酸有两种：-萘磺酸和-萘磺酸。将定量的工业萘倒入3000L磺化反应釜内，在密闭状态下向反应釜夹套内通入194的蒸汽，将萘融化，当熔萘温度升到135时，停止加热，开始向反应釜内滴加硫酸（98%）为防止反应釜温度过高，硫酸溶于水放出大量热，可使水沸腾，因此稀释硫酸时应将浓硫酸沿杯壁缓慢倒入水中，同时不断搅拌，切不可将水倒入硫酸中，这样会导致水因为密度小于浓硫酸而浮在浓硫酸上，并且沸腾使得浓硫酸溅出伤人。应控制滴加时间在0.51小时内。硫酸滴加完毕后，开始供气加热，使物料温度上升到160165，此时硫酸与工业萘开始进行磺化反应，生成-萘磺酸与-萘磺酸。为保证磺化反应的顺利进行，必须控制反应温度在160165之间，为此要不断调整供气压力。另外，为使萘尽可能完全磺化，使硫酸过量10%，通过控制物料酸度值来实现，控制其酸度值在3.13.3之间。磺化反应阶段一般需2小时。 磺化反应结束后，向反应釜内通入蒸气，直接将萘磺酸压入水解釜内。反应过程需补充部分稀释水，来调节物料粘度。 磺化反应控制的好坏，直接影响-萘磺酸的含量，对缩合后的产品质量影响很大。影响磺化反应的因素主要有磺化温度、磺化时间、硫酸浓度、硫酸用量等。1）萘与硫酸用量比 萘与硫酸的物质的量的比为1：1.31.4，一般可取1.4。换成品质比为1：1.075。2）磺化反应温度160165。3）磺化时间在160165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-萘磺酸，而且也生成了一部分-萘磺酸。水解的目的是使-萘磺酸水解，以利于以后的缩合反应。水解时应将反应物料降温至120以下，加入经计算的水。 水解的用水量：1. 水解反应：在160165的磺化温度下产生大约15%的-萘磺酸，由于-萘磺酸活性较大，它存在会影响以后的缩合反应，应该将其转化或除去。通过实验发现，-萘磺酸在120时极易水解，而-萘磺酸在此温度下比较稳定，因此可以通过水解反应除去-萘磺酸。：开启循环水系统，将水解釜内的物料温度降至120，并向反应釜内加水，控制温度在120左右，使萘磺酸进行水解反应，水解产物为萘和硫酸，分离以后的产物可作为原料继续参与磺化反应。为保证水解反应彻底完成，应保证水解时间在30分钟以上。水解反应结束后，通入蒸气将-萘磺酸压入缩合反应釜内进行缩合反应。 水解的用水量多时对水解反应有利，但加入量过多则对缩合反应带来不利的影响。故水解加水量一般为2-3到4-5克分子/克分子萘。总之，在控制总酸度相同的情况下，水解加水量少些产品性能好些。 水解总酸度： 水解的外加水，控制总酸度在29%左右，水解总酸度低，加水量大，降低反应物浓度；水解总酸度高，缩合物料粘度大，不利于反应进行。 水解时间： 一般搅拌半小时左右。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（3133%）；A反映釜内萘的物料量； B反应釜内硫酸的用量； S2要求控制的总酸度（29%）； X水解要求的加水量。4、缩合 萘磺酸水解后继续降温到90左右，滴加甲醛，其反应如下： 缩合反应是萘系高效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的完全，得到长链分子，同时反应时间尽可能的短，以便缩短生产时间及降低生产成本。开启循环冷却水系统将反应釜内的物料降温到85100之间，然后开始滴加甲醛。甲醛在物料中酸根离子的作用下，发生转变，生成反应性很强的羰基离子。反应式为：HCHO+H+ CH2OH+为保证甲醛最大限度羰基化，滴加速度要慢，一般控制在2小时左右。羰化反应结束后，通气加热，使物料温度上升到110，此时甲醛羰离子与-萘磺酸开始进行缩合反应，生成萘系磺酸甲醛缩合物，缩合反应历时约4.5h。缩合反应结束后，将生成物转移到中和罐内进行中和反应。反应过程中，为了调节物料粘度，需补充部分稀释水。1）甲醛用量萘磺酸：甲醛 = 1：0.95-1.0，一般取1.0。2）缩合温度100-1103）缩合酸度28-30%，按29%计算。4）缩合时间4-6小时，一般取5小时。1、中和在整个反应过程中，均保持有一定的酸度，因此，在反应结束后需加入溶液NaOH中和过程的酸，使产物变为易溶于水的钠盐，以便增强减水剂的水溶性。H2SO4+NaOH Na2SO4+H2O 中和时为防止物料外溢应控制加碱速度不宜过快，至Ph值稳定在79时，表示中和反应结束。 为控制SO42的含量，满足产品的要求，需加入Ca（OH）2 ，将SO42去除，生成CaSO4沉淀物，通过过滤去除Ca SO4。SO42+Ca2+ CaSO4 中和反应后，形成的水剂产品置于贮罐内。2、干燥通过上述反应生成的水剂产品，通过干燥制成粉剂。将贮罐内的水剂通过雾化器打入热风干燥塔内，与热风炉产生的热气相接处，其中的水分将以水蒸气的形式挥发出来，得到烦躁的粉剂产品。将粉剂产品包装后贮存于仓库内。由反应釜放出至中和罐的物料加碱中和，使放热反应，其过程会产生大量的水蒸气，如不加以控制，会造成溢锅，因此，中和操作必须按规程进行。1、反应釜物料放出至中和桶后，打开冷却水冷却，开动搅拌器后，开始缓慢地加入液碱，并时刻观察中和情况，避免发生溢锅。2、中和到后期，加碱速度可以稍快，但也要注意观察，避免发生溢锅。3、中和至将要结束时，应缓慢加碱，并不断用pH试纸测试pH值，使pH值控制在78范围内，即可停止加碱。4、停止加碱后，应继续搅拌0.5小时，最终再次测定pH值，若pH值降低，可以加碱调节。5、中和好的物料可以送至储罐或浓缩罐。6、若生产高浓产品，则首先用NaOH中和，至pH值45小时，再用石灰水中和到pH值达79，再加入适量硅藻土作过滤助剂，过滤、浓缩、干燥即可。溢锅的处理方法：溢锅的主要原因是加碱速度太快所致，发现有溢锅现象时：1）关闭加碱阀，停止加碱；2）停止搅拌；3）用凉水冲中和桶的外壁，也可向中和桶加入一些冷水，使物料冷却，恢复正常后，才能继续中和。 四、生产中有关问题的处理1、磺化终点不到达到磺化终点是检验磺化反应是否完全的依据，检验方法为：测酸度；2）看磺化物是否有油状物，如酸度符合要求且油状物，则反应是完全的；否则是不完全的。原因有：a）如酸量不足，必须补加酸，再进行磺化；b）反应温度低，必须提高反应温度到160165，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合时，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，特别是带压缩合时更易发生。发生喷料原因有：1）加甲醛时温度过高，应控制在9095；2）水解后酸度过高，应控制在29%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，如果反应温度和压力仍