混凝土减水剂生产工艺技术
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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,聚羧酸水剂8万吨/年,聚羧酸干粉1.4万吨/年,萘系水剂10.6万吨/年,萘系粉剂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 聚羧酸系列产品
4.1.1 生产工艺流程
本项目聚羧酸系列产品包括聚羧酸水剂及聚羧酸粉剂两种,合成路线见下图:
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图4.1-1 聚羧酸系列产品合成路线
4.1.1.1 改性聚醚工艺流程
改性聚醚TPEGfe聚醚I型和聚醚II型两种中间体按1:1质量比混合而成。
1)聚醚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95 °C-105 °C,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90-110 C。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-0.098 MPa ,真空脱水 主要是利用液体(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-0.098 MPa 。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
60-80 C 漂白半小时,结束后冷却至
50-60 C 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,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,用于收集聚醚粉尘。
聚醚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 。
聚醚I 的化学反应方程式:
C ?H 40+ C 3H 60+C 4H^
CH J =C-CH 2-0 - (CH2CH2O) x- (CH2CH2CH2O) y-H
ROH-KOH ——► ROK+HQ
RO m +CH ;CH ;O —— ROCHiCHQ
RO +CH J CH J CH J O ---------- ROCH ;CH 2CH ;O _
ROCH 二 CHQ+ROH ——ROCH 2CH 2OH+RO _
ROCH ; CH 2CH ;O +ROH ------ ROCH 2CH 2CH ;OH+ROr
聚醚I 型工艺流程图见图4.1-2
CH 3
H 2
H 2C c ------------- C OH
十 KOH
H 2C
CH 3
H 2
C 一 C
OK 十 H 2°
图4.1-2聚醚I 型工艺流程及产污环节图
2)聚醚II 的工艺流程:
聚醚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 -105 C,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90-110 °C 。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-0.098 MPa 。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
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
聚醚I 型
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
-0.098 MPa。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60-80 C漂白半小时,结束后冷却至50-60 C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60°C,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,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,用于收集聚醚粉尘。
聚醚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。
聚醚II的化学反应方程式:
CzHiO + C3H6O+ C5H10O 驾汁CH尸C-CH2-CH2-0-(CH2CH2O)x-(CH2CH2CH2O)y-H ROH-KOH ——► ROK+H>O
ROK ——► RCX+KT
RO'+CH2CH:O ——ROCH;CH:O'
RO +CHjCH^CHnO ——ROCH;CH2CH;O_
ROCH;CH2O>ROH ——ROCH2CH;OH+RO-
ROCH;CH2CH2O +ROH ——ROCH2CH:CH;OH+Ra
聚醚II型工艺流程图见图4.1-3。