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(zé)任公司，河北　石家莊　050000）

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(zé)任公司，河北石家莊050000）

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。

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(xué)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(fù)配：中和之后的料液進入復(fù)配釜，根據(jù)客戶的要求向復(fù)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(fù)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(fù)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(zāi)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(dǎo)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(dǎo)致縮合反應(yīng)釜噴料，還可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。水解、中和、復(fù)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(dāng)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?；蛲蝗恢袛鄷r，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(dāng)縮合釜超溫超壓時，系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷甲醛；當(dāng)縮合釜攪拌電流異常或突然中斷時，系統(tǒng)報警，聯(lián)鎖切斷甲醛；當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)，通風(fēng)換氣次數(shù)為14 次/h。采用防腐防爆軸流風(fēng)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。

［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.