脂肪族减水剂自动化生产工艺规程完整.docx
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脂肪族减水剂自动化生产工艺规程完整
ZM-1型脂肪族减水剂工艺规程
1.主题容与适用围
本标准规定了ZM-1型脂肪族高效减水剂生产的原料、产品性质和质量标准以及生产的基本原理、工艺流程、工艺控制指标、过程管理等容。
本标准适用于ZM-1脂肪族高效减水剂生产过程中的工艺管理。
2.产品说明
2.1.产品名称及化学组成
ZM-2脂肪族高效减水剂属丙酮磺化甲醛缩合物，用对丙酮、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、甲醛为主要原料，该合成时在稀碱的条件下，通过碳负离子反应历程，产生逐步醇醛缩合反映，形成具有β—OH的醛酮。
反应过加入羰基活性高的甲醛进行复杂的共缩聚反应，并在磺化剂存在下，控制适当的碱度和温度，形成含有不饱和的键的脂肪族链状化合物，其分子链中含有—SO3H、—OH和共轭双键，属阴性离子表面活性剂。
2.2产品质量标准:
本产品在质量上执行国标GB8076-2008（代替GB8076-1997）
（1）产品的均匀性：
项 目
检验值
外 观
红褐色液体
固含量,%
34±2
密 度
1.20±0.02g/cm3
水泥净浆流动度,mm
250
总碱量，%（Na2O+0.658k2O）
2.5
氯离子含量,%
0.01
PH值
12-14
数据以液体产品计
（2）产品的混凝土性：
检 验 项 目
标准指标
检验值
一等品
合格品
减水率,%
≧12
≧10
25
净浆值
控
250mm以上
泌水率比,%
≦90
≦95
30
含气量,%
≦3.0
≦4.0
2.6
凝结时间差,min
初凝
－90～+120
＋30
终凝
＋20
抗压强度比,%
1d
≧140
≧130
175
3d
≧130
≧120
152
7d
≧125
≧115
147
28d
≧120
≧110
130
收缩率比,%
28d
≦135
110
对钢筋的锈蚀作用
说明对钢筋有无锈蚀
无锈蚀
2.2产品性质：
2.2.1脂肪族系高效减水剂是一种绿色高效减水剂。
不污染环境，不损害人体健康。
对水泥适用性广，对混凝土增强效果明显，坍落度损失小，低温无硫酸钠结晶现象，广泛用于配制泵送剂、缓凝、早强、防冻、引气等各类个性化减水剂，也可以与萘系减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂复合使用。
它克服了萘系，三聚氰胺系高效减水剂在低水灰比下流动性差，坍落度损失大等弊病，在以下几方面表现出优良的特性。
（1）脂肪族高效减水剂对水泥净浆的减水分散作用强：
实验表明，在同样条件下，0.8%的掺量就相当于萘系1%的掺量。
可以保证混凝土在低水灰比时仍能保持良好的工作性。
所以说，脂肪族高效减水剂比萘系、三聚氰胺系等减水率高，水泥净浆流动度大。
减水、分散作用强。
（2）脂肪族高效减水剂能明显减少混凝土坍落度损失:
与FDN平行对比试验表明，掺脂肪族高效减水剂混凝土的坍落度在60分钟几乎没有变化，而在120分钟后仅降低2cm。
说明脂肪族高效减水剂可有效控制混凝土坍落度经时损失。
（3）脂肪族高效减水剂对水泥与混凝土无缓凝作用。
（4）脂肪族高效减水剂对混凝土增强效果明显：
抗压强度是混凝土最重要的力学性能之一。
实验表明，脂肪族高效减水剂优于其它高效减水剂，对混凝土减水作用更强，对强度提高更明显。
脂肪族高效减水剂减水率高，掺量低，坍落度损失小，对强度提高更明显。
是性能优良的高效减水剂。
2.2.2主要性能及特点：
（1）本品无毒无味，形态稳定，对钢筋无锈蚀，不引气；
（2）冬季不会出现硫酸钠结晶；
（3）减水率20～30％，能大大提高拌合物的流动性，混凝土坍落度可达20～25cm；
（4）对水泥有强烈分散作用，与萘系复合，发挥叠加优势，效果更好；
（5）可将混凝土1d～7d强度提高40～80％，28d强度提高20～40％；
（6）节约水泥，在保持相同强度时，可减少10～20％水泥量；
（7）增加混凝土的密实性，减少收缩及徐变。
提高混凝土的耐久性，延长混凝土的使用寿命。
2.3产品用途：
（1）可与萘系高效减水剂任意复配成泵送剂。
（2）适用于硅酸盐系列各种水泥。
氨基磺酸盐类高效减水剂产品对不同水泥的凝结时间影响程度基本相同，不会产生异常凝结。
因此本产品对不同水泥适应性较好。
（3）适用于工业与民用建筑和市政工程的混凝土预制构件生产。
（4）适用于商品混凝土，掺本产品商品混凝土坍落度经时损失小。
（5）可用于配制大流动性高强混凝土、免振捣自密实混凝土。
（6）可复合缓凝剂、早强剂、膨胀剂、防冻剂等外加剂一同使用，满足不同工程对混凝土性能及施工条件的需要。
3.主要原料说明
3.1甲醛
别称：
蚁醛、福尔马林；英文名称：
Formaldehyde；化学式：
CH2O,HCHO；分子量：
30.03；CAS登录号：
50-00-0；密度：
1.083；闪点：
60℃；沸点：
-19.5℃；熔点：
-118℃。
物化性质：
甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。
其35～40％的甲醛水溶液叫做福尔马林。
甲醛分子中有醛基生缩聚反应，得到酚醛树脂（电木）。
甲醛是一种重要的有机原料，主要用于塑料工业（如制酚醛树脂、脲醛塑料—电玉）、合成纤维（如合成维尼纶—聚乙烯醇缩甲醛）、皮革工业、医药、染料等。
福尔马林具有杀菌和防腐能力，可浸制生物标本，其稀溶液（0.1—0.5％）农业上可用来浸种，给种子消毒。
工业上常用催化氧化法由甲醇制取甲醛。
甲醛可与银氨溶液产生银镜反应[1]，使试管壁上附着一薄层光亮如镜的金属银（化合态银被还原，甲醛被氧化）；与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成红色沉淀氧化亚铜。
甲醛是最简单的醛，通常把它归为饱和一元醛，但它又相当于二元醛。
在与弱氧化剂的反应中，每摩尔HCHO最多可还原出4mol的Ag或2mol的氧化亚铜，这都是乙醛还原能力的两倍，故甲醛又像二元醛。
甲醛的化学加聚反应：
nHCHO-→-[---CH2—O--]n—
执行质量标准：
GB/T9009-1998工业甲醛溶液
3.2丙酮
丙酮也称作二甲基酮，饱和脂肪酮系列中最简单的酮。
分子式：
C3H6O，分子量：
58.08密度：
在25℃时比重0.788，熔点:
-94℃，沸点:
56.48℃，无色液体，有特殊气味，能溶解醋酸纤维和硝酸纤维。
物化性质：
丙酮能溶于水、乙醇、乙醚及其他有机溶剂中。
蒸气与空气混合可形成爆炸性混合物，爆炸极限2.55％～12.8％（体积）。
丙酮的羰基能与多种亲核试剂发生加成反应，例如催化氢化生成异丙醇，还原生成频哪醇；与氨衍生物、氢氰酸、炔化物、有机金属化合物反应等。
丙酮还能进行α氢的反应，例如与卤素发生取代反应，自身或与其他化合物发生类似羟醛缩合反应等。
主要用途：
工业上主要作为溶剂用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸、甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。
工业丙酮执行《GB/T6026-1998》标准。
3.3亚硫酸钠：
中文名称：
亚硫酸钠；英文名称：
sodiumsulfite；化学式：
Na2SO3；分子量：
126.04；
物化性质：
含Na2SO3高于95.0％名称为无水亚硫酸钠，白色六方棱柱形晶体，溶于水（0℃时，12.54g/100ml水；80℃时283g/100ml水），在33.4℃时溶解度最高约为28%，水溶液呈碱性，PH值约为9-9.5。
微溶于醇，在空气中易被氧化成硫酸钠，遇高温则分解成硫化钠。
为强化学还原剂。
主要用途：
用于制亚硫酸纤维素酯、硫代硫酸钠、有机化学药品、漂白织物等,还用作还原剂、防腐剂、去氯剂等。
执行标准：
无水亚硫酸钠HG/T2967-2000
3.4甲基醋酸钙：
化学品名称：
醋酸钙、乙酸钙（（CH3COO）2Ca·H2O）CalciumAcetate（Calciumdiacetate）
法定编号INS263;EECNo.E263;CAS62-54-4;FEMA2228
物化性质：
白色松散细粉。
无臭。
味微苦。
易吸潮
主要用途：
螯合剂；抑霉剂；稳定剂；缓冲剂；增香剂；防腐剂；营养强化剂；pH值调节剂；加工助剂。
4.生产基本原理：
高性能混凝土概念的提出和发展，以及商品泵送混凝土的快速推广应用，对减水剂的各项性能均提出了更高要求。
原有的高效减水剂品种与水泥适应性不十分理想，其在高强、高性能混凝土中的广泛应用受到一定限制。
氨基磺酸盐减水剂（ASP）的合成工艺，进一步提高减水效果和坍落度保持性，增强了与各种水泥（和掺合料）适应性，延伸了高强高性能混凝土技术的发展。
4.1 脂肪族高效减水剂制备工艺的基本原理
以丙酮、亚硫酸钠和甲醛等为原料，通过一定反应条件该合成时在稀碱的条件下，通过碳负离子反应历程，产生逐步醇醛缩合反映，形成具有β—OH的醛酮。
反应过加入羰基活性高的甲醛进行复杂的共缩聚反应，并在磺化剂存在下，控制适当的碱度和温度，形成含有不饱和的键的脂肪族链状化合物，其分子链中含有—SO3H、—OH和共轭双键，属阴性离子表面活性剂。
可以作为水泥浆体的分散剂使用。
５.生产工艺流程
ZM-1型脂肪族高效减水剂生产工艺流程简图
6.生产基本过程操作步骤：
生产前准备工作：
1.检查各部位自动阀门是否关闭，手动阀门是否在指定位置（釜底放料阀、计量罐阀门、蒸汽阀门等），点动自动阀门检查阀门是否正常。
2.检查釜底是否有异物。
检查计量罐是否有残留物、异物。
3.检查各电机电源、机械设备空转试机，观察是否能正常运作。
（釜底泵，甲醛泵，釜搅拌电机，冷却水泵电机）。
4.电子温度计预热两分钟，检查是否正常。
5.开启空压机，检查是否能达到4个气压。
6.佩戴好劳保防护用品。
操作步骤：
1.混合罐料液的配制：
根据生产单，打开混合罐进18#料阀门，打到混合罐生产通知单指定位置，关闭进料阀，打开4号料的进料阀，，计量到混合罐生产通知单指定位置，关闭进料阀，打开水的进料阀，，计量到混合罐生产通知单指定位置，关闭进料阀，计量的同时开启混合罐搅拌，计量完毕5分钟后通知化验室取样，等待二次配料生产通知单，根据二次配料单进行配置混合料，混合均匀后通知化验室取样，等待生产通知单。
2.根据化验室生产通知单输入生产配方，并由第二人进行核对。
3.计量：
打开亚钠计量罐进料阀，计量到生产通知单重量，关闭进料阀门后全部投入釜中。
开启反应釜釜搅拌开关开始搅拌。
计量亚钠的同时，打开丙酮计量罐进料阀，到生产通知单指定数量的丙酮，关闭进料阀门，停泵。
计量亚钠的同时，打开甲醛计量罐进料阀，到生产通知单指定数量的甲醛，关闭进料阀门，停泵。
4.打开冷凝器进水阀，通入冷凝水。
5.滴加：
打开丙酮滴加阀，以工艺需要流速滴加，注意要在43度以下才能滴加，滴加完毕的温度不超过45℃（温度在生产前设置），当达到45℃时关闭丙酮滴加阀并开启反应釜冷却水进水和出水阀门降温到43℃（温度在生产前设置）以下时反应釜冷却水进水和出水阀门关闭，再次开始滴加。
丙酮滴加完毕后，开始滴加甲醛。
第一阶段：
控制工艺规定流速（Kg/h）温度控制：
滴加完毕的温度不超过工艺规定温度。
第二阶段：
控制工艺规定流速（Kg/h）温度控制：
滴加完毕的温度不超过工艺规定温度。
第三阶段：
控制工艺规定流速（Kg/h）温度控制：
滴加完毕的温度不超过工艺规定温度。
第一阶段滴加时前面的的温度变化很慢，滴加到规定重量或者温度突变点时，关闭甲醛滴加阀门，停止滴加，等到温度升到最高点开启反应釜冷却水进水和出水阀门，降到58℃（温度在生产前设置）时再次开启甲醛滴加阀门开始滴加直到第一阶段结束，关闭甲醛滴加阀。
第二阶段滴加时温度变化明显加快，开启反应釜冷却水进水和出水阀门，滴加时观察是否有回流出现，如回流流量超过设定值时，则马上停止滴加，一直等到没有回流的时候再次开始按照停止时的流速滴加，如此反复直到滴加结束，关闭甲醛滴加阀。
本阶段滴加结束后温度应该在70-75℃之间。
第三阶段滴加时基本无回流出现，关闭反应釜冷却水进水和出水阀门，开启甲醛计量罐滴加阀，当回流出现时按第二阶段操作执行，滴加升温过程中随时观察釜情况，如有大量的气泡产生并有上升的趋势立即停止滴加，等待气泡消到基本和液面相平时，再次开始滴加，滴加结束后温度应在88—93℃左右。
6.保温
90-95℃保温1小时45分钟时通知实验员取样。
7.在接到实验员通知放料时，开启反应釜冷却水进水和出水阀门，当温度降到85℃时观察确定母液计量罐是否处于低液位，打开母液计量罐进料阀门，打开釜底阀门，开启釜底泵，开启母液计量罐冷却水进水和出水阀门，反应釜放料完毕后关闭釜底阀，当母液计量罐降温至75℃时开启计量罐出料阀，开启母液输送泵，打开指定母液储罐进料阀，放料完毕后关闭全部阀门。
8.排空反应釜盘管水
7.主要消耗（kg/T）：
7.1主要原料：
工艺水
丙酮
20%亚硫酸钠
4#水
甲醛
7.2主要能能耗：
工业水（kg/T）：
20
电（kw时/T）：
22
８.主要工艺控制指标：
8.1半成品或成品检验可根据国标GB8076-2008在生产过程中加以控制。
项 目
检验值
１
外 观
棕红色液体
2
固含量,%
34±2
3
密 度
1.20±0.02g/cm3
4
水泥净浆流动度,mm
250
5
总碱量，%（Na2O+0.658k2O）
2.5
6
氯离子含量,%
0.01
7
PH值
12～14
数据以液体产品计
8.2 关键工艺指标控制：
合成
工艺指标目录
工艺指标
备注
原料投料量
工艺水
（T/T）
根据生产指令单
丙酮
（T/T）
根据生产指令单
亚硫酸钠
（T/T）
根据生产指令单
甲醛
（T/T）
根据生产指令单
4#水
（T/T）
根据生产指令单
反应过程控制温度
投料温度一
30℃
根据生产指令单
投料温度二
60—70℃
投料温度三
恒温温度一
60—70℃
恒温温度二
95—105℃
放料温度
45℃
搅拌转速
45转/分
空圧机运行
空压机气压
空机运行3-5分钟
根据设备操作规程
空压机气压
根据设备操作规程
时间
恒温时间一
根据生产指令单
恒温时间一
氧化时间
其它
9.安全卫生与消防
9.1本工艺的生产原料对丙酮、甲醛、亚硫酸钠、氢氧化钠等为易燃或有毒有害腐蚀品，因此要根据产品特性进入车间时禁止携带手机，穿纤维衣物，和各种火源。
原料储存进入单独储存于阴凉、通风的仓库，远离火种、热源，仓温不宜超过350C，禁止直接照射。
9.2在所有的生产岗位上应配有安全装置和消防灭火器材，设备、仪表、电器和信号系统必须处于良好状态，生产中加强巡回检查，认真做好记录，发现问题及时汇报，查明原因按规定程序处理。
9.3如不慎发生火灾，应保持镇静，用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器或干粉灭火器等进行灭火，也可用砂土灭火。
丙酮类有机溶剂禁用水灭火。
9.4由于本工艺的部分原料为有毒产品，因此在生产过程中应避免皮肤接触，防止误食及吸入。
9.4.1氢氧化钠溶液溅到皮肤上，会腐蚀表皮，造成烧伤。
误服可造成消化道灼伤，立即用酸性物质中和。
如皮肤或眼睛接触，立即用大量硼酸水溶液清洗，脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。
9.4.2丙酮主要是对中枢神经系统的抑制、麻醉作用，高浓度接触对个别人可能出现肝、肾和胰腺的损害，在生产过程中应避免接触、吸入。
9.4.3甲醛通常以水溶液形式出现，皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑，应立即用大量清水冲洗。
9.4.4如在生产过程出现意外情况，轻微的可根据上述方法进行应急处理，情况严重应先进行现场处理，并立即送医院对症治疗。
9.5要严格按安全生产操作规程穿戴好劳保用品，加强巡回检查，防止跑、冒、滴、漏。
车间部要保持通风，如需要在浓度较高的情况下工作一定要戴自供氧式防毒面罩。
10.环保与“三废”治理
ZM-1型脂肪族高效减水剂属磺化丙酮甲醛缩合物，生产工艺是一种比较简单有机合成工艺，主要目的是几种有机物和无机物在水溶液中反应，生成一种高分子化合物，整个反应过程是一个在水溶液中的低温聚合反应，合成温度低、工艺简单，生产过程几乎无废水排放，产品无结晶和沉淀物，在生产过程中也无废渣排放。
只有少量的生活用水可经回收进入车间集液池，留作复配产品用水。
ZM-1型脂肪族高效减水剂生产工艺主要存在的是原料的气味问题。
在原料投加过程中由于少量有机溶剂挥发等原因形成的一定的气味，许多人可能对此感到不适应，解决这一问题的办法是戴防毒面罩或口罩，尽量在密闭的系统中操作，操作系统局部安装风罩采用风机强排风。
在合成过程中也有一定的有机溶剂逸出，本工艺采用的二级冷凝器将逸出的有机溶剂和水蒸汽一同冷凝回流重新合成，仅有微量的气体逸出经高空排放，最大限度地解决了车间工作环境条件。
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