年产1万吨聚羧酸减水剂生产线设计_课程设计说明书

1年产 1 万吨聚羧酸减水剂生产线设计1.1 概述减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。第一代：普通减水剂 20 世纪 30年代初，美英日等国家已经在公路、隧道、地下工程中使用防冻剂、引气剂、塑化剂和防水剂。1935 年，美国 Master Builder 的 E.W.Scxiptrt 研究制造成功的以纸浆废液中木质磺酸盐为主要成分的“普浊里”减水剂（Pozzolitn） 。 1937 年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利。主要使用木质素磺酸钠、硬脂酸皂等普通减水剂。第二代：萘系、三聚氰胺高效减水剂1962 年，日本服部健一首先将萘磺酸甲醛缩合物用于混凝土分散剂，1964 年日本花王石碱公司作为产品销售。1964 年，联邦德国研制面功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物“Melment” （梅尔门特） ，同时出现了多环芳烃磺酸盐甲醛缩合的。1965 年，前苏联建工部研制一种新超塑化剂“Anuaccah” ，由含硫酸盐的丙烯酸盐废料加工而成。19711973 年，德国首选将超塑化剂研制成功流态混凝土，混凝土垂直泵送高度达到 310m。特点：通过磺化得来，减水率较高，坍落度保持效果差，其性能和技术质量不稳定性。第三代：氨基磺酸系、聚羧酸系高效减水剂 80 年代初，日本首先开发了聚羧酸系高效减水剂。1985 年开始逐渐2应用于混凝土工程。90 年代初，日本针对高强超高强混凝土的需求又进一步研发聚羧酸系高效减水剂。20 世纪 90 年代初美国首选提出高性能混凝土（HPC）概念。我国本世纪出刚刚起步，北京市混凝土外加剂行业 20002002 年三年发展规划中提出：外加剂要向液态、高效、低碱、聚羧酸系方向发展。目前，聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。广泛地应用于高铁、超高层的建筑中。1.2 普通减水剂1.2.1 普通减水剂简介普通减水剂的特点：应用面最广、使用量最大、使用最早，最初为工业副产品。普通减水剂的主要作用：1.在不减少单位用水量情况下，改善新拌混凝土的和易性，提高流动度和工作度。2.在保持相同流动度下，减少用水量，提高混凝土的强度。3.在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥。1.2.2 普通减水剂的工艺亚硫酸盐纸浆碱质木质素碳酸钙过滤 喷雾干燥木质素碳酸钙减水剂喷雾干燥喷雾干燥加H2SO4酸化加 NaOH31.3 萘系减水剂1.3.1 萘系减水剂简介萘系高效减水剂是经化工合成的非引气型高效减水剂。化学名称萘磺酸盐甲醛缩合物，它对于水泥粒子有很强的分散作用。对配制大流态砼，有早强、高强要求的现浇砼和予制构件，有很好的使用效果，可全面提高和改善砼的各种性能，广泛用木质素碳酸钙减水剂木质素碳酸钙减水剂过滤木质素碳酸钙溶解，硫酸钙沉淀加Ca（oH） 24于公路、桥梁、大坝、港口码头、隧道、电力、水利及工民建工程、蒸养及自然养护予制构件等。1.3.2 性能特点 1、 在砼强度和坍落度基本相同时，可减少水泥用量 10-25%。2、 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 15-25%。3、 对砼有显著的早强、增强效果，其强度提高幅度为 20-60%。4、 改善混凝土的和易性，全面提高砼的物理力学性能。5、 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。6、 特别适用于在以下混凝土工程中使用：流态混凝土、塑化混凝土、蒸养混凝土、抗渗混凝土、防水混凝土、自然养护预制构件混凝土、钢筋及预应力钢筋混凝土、高强度超高强度混凝土。7、混凝土坍落度经时损失较大，半小时坍落度损失近 40%。1.3.3 萘系减水剂工艺流程熔萘磺化 水解 缩合中和成品 干燥工业萘 硫酸 水 甲醛 液碱51.4 聚羧酸减水剂1.4.1 聚羧酸减水剂简介聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种混凝土超塑化剂(减水剂)。聚羧酸系高性能减水剂是羧酸类接枝多元共聚物与其它有效助剂的复配产品。经与国内外同类产品性能比较表明，聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。1.4.2 性能特点1、掺量低、减水率高，减水率可高达 45%；2、坍落度轻时损失小，预拌混凝土坍落度损失率 1h 小于5%，2h 小于 10%；3、增强效果显著，砼 3d 抗压强度提高 50110%，28d 抗压强度提高 4080%，90d 抗压强度提高 3060%；4、混凝土和易性优良，无离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。用于配制高标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易于搅拌；5、含气量适中，对混凝土弹性模量无不利影响，抗冻耐久性好；检测出厂 过滤66、能降低水泥早期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；7、适应性优良，水泥、掺合料相容性好，温度适应性好，与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性差的问题；8、低收缩，可明显降低混凝土收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显优于普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性；9、碱含量极低，碱含量0.2%，可有效地防止碱骨料反应的发生；10、产品稳定性好，长期储存无分层、沉淀现象发生，低温时无结晶析出；11、产品绿色环保，不含甲醛，为环境友好型产品；12、经济效益好，工程综合造价低于使用其它类型产品，同强度条件下可节省水泥 15-25%。1.4.3 工艺流程图石油 乙烯 环氧乙烷聚乙二醇单甲醚裂解 A 催化剂甲醇钠71.5 生产线流程图（聚羧酸减水剂）甲氧基聚氧乙烯内烯酸酯甲基丙烯酸聚羧酸高性能减水剂催化剂阻聚剂引发剂链转移剂8108941 23675纪金鹤1.成品槽 2.液下泵 3.冷凝器 4.引发剂计量槽5.自吸泵 6.反应釜 7，8 流量计 9.氮气 10.接受槽1.6 车间布局设计图9合成车间 1000m2化验室100m2锅炉房80m2配电房80m2仓储 300m2 办公及生活 500m21.7 工厂设计图101.8 设备基础基建施工设计图反应釜 接受槽111.9 设备表 1名称 规格 型号 数量反应釜 5m3 5反应釜 50L 1搅拌系统K1500 浆式搪瓷搅拌减速机 支架2搅拌系统 K5000 框式搪瓷搅 112拌减速机 支架无离子水制备装置 1电葫芦 2T 10M 2防腐泵 9循环水泵 2水泵 1液碱泵 L=2000 1法兰水表 9数显温度表 XMZ 7真空表 Y-100 5压力表 Y-150 0.6Mpa 5电子秤 10t 1转子流量计 8磅秤 100kg 1熔料槽 3000×7000×800 1无离子水槽10m3， 2000×30001配料槽10m3， 2000×30001熔料槽 2m3， 1000×1500 1成品大储罐 50m3 213复配成品大储罐 30m3 1浓碱大贮罐 30m3 1吨桶 15浓碱罐 1m3叉车 2t 12.0 设计说明2.0.1 车间要求 2化釜一般要通氮气或抽真空，进行酯化反应。高位计量槽上料可以采用泵送，或采用真空上料。泵送较简单，但管路中易存料，造成计量不准，各种料容易混合。真空上料管路中不存料，计量准确，各种料不混合，但对计量槽要求较高，要采用真空计量罐。设备布置采用平面布置。反应釜架设在一层钢平台上，计量槽架设在二层平台上。一层钢平台一般设计高度为2.83.2m。二层平台一般设计高度为 4.65.0m。计量槽高度一般为 1.52.0m。所以厂房梁下高度为 6.57.5m 为好。如房梁下高度不够，可把操作台移往厂房中间，借助屋脊高度摆下设备。如旧厂房改造，高度实在不够，只有靠降低地面高度来满足操作台高度。2.0.2 设备及管道的要求聚羧酸减水剂生产过程中，与物料接触的设备必须采用不锈钢或非金属材质。不锈钢价格较贵，而且牌号很多，一般不14容易识别，容易买到假货。反应设备一般选用搪瓷反应釜。容积一般为 35 m3，搅拌形式采用框式，转速 63r/min。管路选用 PPR 管。采用热熔机连接，效果较好。而且管件，阀门齐全，市场易买易购，比较方便。但 PPR 管的缺点是强度低，比较软，安装过程中要多做支架。最好把 PPR 管集中排列，用角钢做成托盘。PPR 管集中在上面排布，效果较好。泵类可以选用一般塑料泵，如 PPR 泵、氟塑料泵等。最好选用机械密封的，避免泄漏。真空泵可选水环式真空泵或水喷射式真空泵，现在有的厂家把水泵和水喷射器以及水箱组合在一起，整体出售。使用比较方便。高位计量槽采用真空上料时，订货时必须注明真空计量。厂家采取加厚措施，防止使用过程中抽瘪。另外，上料管最好深入到槽底，与真空口远离。否则上料口与真空口太近，物料易被抽入真空泵。成品大储罐一般采用铁胎贴玻璃钢或整体塑料罐。铁贴玻璃钢就是先做一个铁罐，人孔做大一些，然后人钻进去贴玻璃钢树脂。由于有铁胎，比较坚固。缺点是：出口管不好处理；时间长了，玻璃钢容易与铁胎分离而脱离。塑料罐就不存在这样问题。2.0.3 质量控制检验环节的要求温度的测量和控制在生产过程中非常重要，直接关系到产15品质量的优劣。测量温度现在一般采用铂热电阻温度计和数字显示仪表。料流量控制，通常选用玻璃转子流量计。此种流量计显示直观，调节方便，价格低廉。缺点是物料必须是全液相或气相。不能有固体杂质，否则易堵流量计管子或卡住转子，造成不能显示。解决办法：管路中可以加入过滤器，滤去杂质，保证液体纯净。质量的计量，反应中需要加入 MPEG，或大单体的量都要较精确称量。可以采用电子秤计量。电子秤精度可达 0.20.5 公斤。可以满足工艺要求。参考文献1武增礼，王栋民，王启宝.年产1万吨聚羧酸高性能减水剂的工业化设计 2009 年 6月2范景珍. 聚羧酸高性能减水剂工业化设计 2011 年 4 月