混凝土减水剂生产工艺技术

1、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，聚竣酸水剂8万吨/年，聚竣酸干粉1.4万吨/年，蔡系水剂10.6万吨/年，蔡系粉剂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 聚竣酸系列产品4.1.1 生产工艺流程本项目聚竣酸系列产品包括聚竣酸水剂及聚竣酸粉剂两种，合成路线见下图：图

2、4.1-1聚竣酸系列产品合成路线4.1.1,1改性聚醍工艺流程改性聚醴TPEGfe聚醴I型和聚醴II型两种中间体按1:1质量比混合而成。1）聚醴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95C-105C,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90-110Co通入时间控制在2-3小时，反应完全后升温到110C,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

3、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110C,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100c以下，加入少量草酸中和至微酸性，再加入少量双氧水于60-80C漂白半小时，结束后冷却至50-60C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60C,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，

4、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，用于收集聚醴粉尘。聚醴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。聚醴I的化学反应方程式:CHC扎0+C扎。十由CHj=C-CH2-0(CH2cH20)x-(CH2CH2CH2O)y-HH2cCH3H2CCOK+H2OIBitflCH3IH2IH2C=CCOH+KOHROH-KOHROK+HQROKRO+KTRO'+CH;CH;OROCH2CH：O-RO+CHjCHjCHnOROCH;CH2CH;O-ROCH;CH2O&g

5、t;ROHROCH2CH;OH+RO-ROCH；CHjCH;O+ROHROCH;CH;CH.OH+RCT聚醴I型工艺流程图见图4.1-2。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聚酸I型图4.1-2聚醛I型工艺流程及产污环节图2）聚醴II的工艺流程：聚醴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95C-105C,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

6、力保持在0.2-0.35MPa密闭反应，控制反应温度在90-110Co通入时间控制在2-3小时，反应完全后升温到115C,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110C,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100c以下，加入少量草酸中和至微酸性，再加入少量双氧水于60-80C漂白半小时，结束后冷却至50-60C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60C,以保

7、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，用于收集聚醴粉尘。聚醴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。聚醴II的化学反应方程式：皿。虬0+C3H6O+c5h10o叱pLCHC-ch2-ch2-0-(CH2CH2O)x-(CH2CH2CH2O)厂HI'MflROH+KOHROK+HQROKRO+K*RO>CH2CH：OROCH;CH:ORO+CH;CH:CH

8、2OROCHiCHCH：。-roch;ch2o>rohroch2ch;oh+ro-ROCH;CH2CH;O+ROHROCH2CH:CH;OH+RCT聚醴II型工艺流程图见图4.1-3。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聚酷II型图4.1-3聚醛II型工艺流程及产污环节图3）改性聚醴的工艺流程：改性聚醴TPEGfe聚醴I型和聚醴II型按约1:1质量比混合而成。改性聚醴工艺流程图见图4.1-4。聚醛I型kGU3-1：粉尘聚醛II型J寇M改性聚酸图4.1-4改性聚醴TPEG工艺流程及产污环节图4.1.1.2聚竣酸母液工艺流程聚竣酸母液由I型聚竣酸

9、母液和II型聚竣酸母液按1.7:0.77质量比混合而成。1） I型聚竣酸母液工艺流程: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（琉基乙醇、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醴后，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±3c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（琉基乙醇、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

10、温至40-50C,加入30%液碱中和，即得I型聚竣酸母液。聚竣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型聚竣酸母液化学示意图:I型聚竣酸母液工艺流程图见图4.1-5一、溶液配制1、双氧水配制30%双氧水水配制8%双氧水溶液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配制3、辅料水溶液筑基乙醇雕白粉维生素C水、反应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：丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、水GU

11、4-2：部基乙醇辅料水溶液：流基乙醇、雕白粉、维生素C、水30%液碱水改性聚醍30%双氧水不饱和酸溶液辅料水溶液图4.1-5I型聚竣酸母液工艺流程及产污环节图2） II型聚竣酸母液工艺流程：II型聚竣酸母液与I型聚竣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（琉基乙酸、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醴后，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（琉基乙酸、雕白粉和

12、维生素C的混合溶液），投加时间33.5小时，最后加入30%R碱中和，即得II型聚竣酸母液。聚竣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型聚竣酸母液工艺流程图见图4.1-6o一、溶液配制1、双氧水配制30%双氧水I配制88%双氧水溶液水I.*Gu5-1：丙烯酸2、丙烯酸水溶液丙烯酸水>配制25%丙烯酸水溶液3、辅料水溶液GGu5-2:琉基乙酸疏基乙酸雕白粉,而南|辅料水溶液：疏基乙酸维生素c丽I维生素C7K水雕白粉二、反应水改性聚醒30%双氧水丙烯酸溶液辅料水溶液

13、30%液碱II型聚竣酸母液图4.1-6II型聚竣酸母液工艺流程及产污环节图3）聚竣酸母液工艺流程:聚竣酸母液由I型聚竣酸母液和II型聚竣酸母液按1.7:0.77质量比混合而成。聚竣酸母液工艺流程图见图4.1-7。I型聚竣酸母液ii型聚竣酸母液u瓦吾k聚竣酸母液图4.1-7聚竣酸母液工艺流程及产污环节图4.1.1.3 聚竣酸水剂工艺流程聚竣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，聚竣酸减水剂的主要原料为聚竣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2030min后出料，即得到产品。聚竣酸减水剂工艺流程图见图4.1-8。

14、水松香热聚物引气剂葡萄糖酸钠聚竣酸母液>复配（内置搅拌）聚竣酸减水剂图4.1-8聚竣酸减水剂工艺流程及产污环节图4.1.1.4 聚竣酸粉剂工艺流程1）聚竣酸干粉工艺流程将聚竣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220c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。空气加热器冷空气acrTL空年近满哥送风机母液心我一图4.1-9喷雾干燥流程示意图聚竣酸干粉工艺流程图见图4.1-10。图4.1-10聚竣酸

15、干粉工艺流程及产污环节图2）聚竣酸粉剂工艺流程聚竣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，聚竣酸粉剂的主要原料为聚竣酸干粉和复配添加剂（木质素减水剂、紊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。聚竣酸粉剂工艺流程图见图4.1-11。木质素减水剂GU7-1：粉尘聚较酸干粉詈复配(内置搅拌)*聚竣酸粉剂葡萄糖酸钠硫酸盐混渣图4.1-11聚竣酸粉剂工艺流程及产污环节图4.2 票系产品4.2.1 生产工艺流程本项目蔡系产品包括恭系减水剂及蔡系粉剂两种，合成路线见下图:添、加I、硫酸、甫祈图4.2-1蔡系产品

16、合成路线4.2.1.1 蔡系母液工艺流程一、基础原理蔡系高效减水剂的化学名称为的主要成分为蔡磺酸盐甲醛缩合物，合成中的各反应如下：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，从而生成蔡磺酸。由于蔡核上有8个可取代的位置，其中，1、4、5、8位称为a位，2、3、6、7称为B位。在蔡分子中由于有两个苯环相连，所以a位电子云密度更大些，相对于B位更活泼。基于a位活性比B位大，蔡在较低温度下磺化时反应产物主要是a-蔡磺酸，但由于磺酸基的体积比较大，与异环a位上的氢原子在空间有相互干扰，因此a-蔡磺酸比较不稳定，但在较低的磺化温度下，a-蔡磺酸的生成速度依然很

17、快，因而在低温时逆反应并不明显，a-蔡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a取代产物。当在较高温度下磺化时,先生成的a-蔡磺酸也可发生显著的逆反应而仍转变成蔡，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，B-蔡磺酸也容易生成，且由于不存在磺酸基与a-H的空间干扰，因此它比a-蔡磺酸更稳定，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%:SO3HR=H;CH3副反应：（参与副反应的量占总量的10%:水解反应磺化为可逆反应，高温时a-蔡磺酸迅速生成，B-蔡磺酸同时生成，但高温时a-蔡磺酸又易水解，而B-蔡磺酸水解缓慢，因此B-

18、蔡秋酸就成为磺化反应的主要产物。由于产品需以B-蔡磺酸为原料，故需加水对a-蔡磺酸进行水解+h2o+H之SO4R=H;CHj缩合反应B-蔡磺酸在HSO催化作用下，与甲醛缩合成亚甲基多蔡磺酸。(n+Z)HO中和反应n+1CH20H*缩合产物在一定条件下与NaOH!行中和反应，同时，过量的、未反应的硫酸也被NaOHCa（OH»中和，控制pH达7-9为止。HO3sHO3SHO3SNaO3sNaO3sNaO3sH2so4+2NaOH>Na2SO4+2H2。H2SO+Ca（OH）2CaSOt+2H2O二、生产工艺简述A、熔票工序在常温、常压下，将工业票加入熔票反应釜中，加热至8090c使

19、蔡熔化，时间约13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蔡和洗油后，开通夹套蒸汽加热，待温度上升至140150c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160C。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110c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

20、度控制在95C,反应完成后夹套通入蒸汽保温，温度控制在105C。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7080C,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=79)即可。E、分离过程：中和反应完毕后，泵入板式过滤机分离，滤液即是蔡系母液，滤渣用作紊系粉剂复配的原料。蔡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。蔡系母液生产工艺图见图4.2-2。图4.2-2蔡系母液工艺流程及产污环节图注：若生产低浓蔡系减水，直接加液碱中和即得母液，不需压滤；生产高浓减水剂时

21、，用石灰乳中和后，需压滤。4.2.1.2 蔡系减水剂工艺流程蔡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，紊系减水剂的主要原料为蔡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2050min后出料，即得到产品。蔡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蔡系母液+复配（内置搅拌）+紊系减水剂图4.2-3蔡系减水剂工艺流程及产污环节图4.2.1.3 蔡系粉剂工艺流程1）蔡系干粉工艺流程将蔡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220c热空气瞬时接触蒸发浆料中的水份

22、，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。蔡系干粉工艺流程图见图4.2-4。：水、粉尘、甲醛图4.2-4蔡系干粉工艺流程及产污环节图2）蔡系粉剂工艺流程蔡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，蔡系粉剂的主要原料为蔡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。蔡系粉剂工艺流程图见图4.2-5。Gu10-1:粉尘蔡系干粉复配(内置搅拌)茶系粉剂木质素减水剂葡萄糖酸钠图4.2-5素系粉剂工艺流程及产污环节图4.3 脂肪族产

23、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磺化反应丙酮与亚硫酸氢钠反应生成a一羟基磺酸钠。CH3COCH3+NaHSO3(CH3)2C(OH)SO3Na羟醛缩合甲醛与丙酮发生羟醛缩合反应。CH3COCH3+2HCHOHO-CH2CH2COCH2CH2-OH加热nHO-CH2CH2COCH2CH2-OHHO-CH2CH2COCH2CH2On-H缩合反应a一羟基磺酸钠与甲醛丙酮缩合物反应得到脂肪族缩聚物_OHCH2CH2COCH2CH2On-H+2(CH3)C(OH)SO3-(

24、CH3)C(SO3)-O-CH2CH2COCH2CH2OnC(SO3)C(CH3)2+H2O二、生产工艺简述在常压下，首先向反应釜内计量加入水，开动搅拌电机投入亚硫酸钠，待溶化后打开阀门计量加入丙酮，开启循环冷却水，控制温度不超过45C,投加时间约为30min,然后投加甲醛，该反应放热，调节循环水用量，控制釜内温度不超过50C,投加时间约为3h0甲醛投加完毕后，尽量恒温在75c保温搅拌反应2h,加入剩余水，降温至50c以下，取样检验合格后，送至罐区。脂肪族母液车间有反应釜四套，与氨基磺酸盐系共用，可最多同时进行4个批次生产，脂肪族母液年生产时间6480h,每批次生产用时约10.5h,全年生产2500批次，每批次产量约为16to脂肪族母液生产工艺流程图见图4.3-1。98%丙酮37%甲醛水水98%亚硫酸钠脂肪族母液丙酮甲醛图4.3-1脂肪族母液工艺流程及产污环节图4.3.1.2 脂肪族减水剂工艺流程脂肪族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，脂肪族减水剂的主要原料为脂肪族母液和