淺談混凝土萘系減水劑工程項目的安全設計要點

王盈（河北華飛科技咨詢有限責任公司，河北　石家莊　050000）

淺談混凝土萘系減水劑工程項目的安全設計要點

王盈（河北華飛科技咨詢有限責任公司，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工藝，并分析其主要危險特性，從設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，節約水泥。減水劑按化學成分組成通常分為：木質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。萘系減水劑以工業萘、濃硫酸、甲醛、堿為主要原料進行生產。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、抗滲透性等。因此，萘系減水劑廣泛應用于公路、橋梁、隧道、碼頭、民用建筑等行業。

1　萘系減水劑生產工藝簡介

（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，產生α-萘磺酸和β-萘磺酸。

（2）水解：由于在磺化反應中產生了α-萘磺酸，它的存在不利于縮合反應，因此需要加水將α-萘磺酸進行水解。

（3）縮合：待水解反應結束之后向縮合釜滴加甲醛，與β-萘磺酸發生反應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，將磺化反應中過剩的硫酸中和掉，待PH值到7-9的時候停止滴加。

（5）復配：中和之后的料液進入復配釜，根據客戶的要求向復配釜內加入一定量的添加劑（防凍劑、調節劑、保塑劑等）。復配好的液體送入成品槽儲存待售。

（6）干燥：成品料液經干燥脫水，可得固體成品，便于運輸。

主要生產設備包括磺化釜、縮合釜、中和釜、復配釜等。

2　工程設計中的建議

以上減水劑生產各工序中，磺化為強放熱反應，磺化劑濃硫酸具有氧化性和強腐蝕性，原料萘為可燃物。如果磺化反應投料順序顛倒、投料速度過快、攪拌不良而造成反應溫度過高，易引發火災危險。若不能有效控制投料、攪拌、冷卻等操作環節，反應溫度會急劇升高，導致爆炸事故。縮合為放熱反應，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，反應釜內溫度過高等原因，可能導致縮合反應釜噴料，還可能引發火災、爆炸事故。水解、中和、復配、干燥各工序反應相對較溫和。因此，在工程設計中，提出以下幾點措施和建議：

（1）磺化和縮合工序設計自動化控制系統。①磺化工序需要控制的參數應包括：磺化反應釜內溫度、磺化反應釜攪拌速率、硫酸的流量、冷卻水流量。其中，磺化釜內溫度與磺化劑硫酸的流量和反應釜夾套冷卻水進水閥聯鎖，當磺化釜超溫時，系統報警，聯鎖切斷磺化劑，打開冷卻水進水閥；磺化釜攪拌電流異常或突然中斷時，系統報警，聯鎖切斷磺化劑。②縮合工序需要控制的參數應包括：縮合反應釜內溫度、壓力、縮合反應釜攪拌速率、甲醛的流量、冷卻水流量。其中，縮合釜內溫度、壓力、攪拌電流、夾套冷卻水壓力與甲醛流量聯鎖；當縮合釜超溫超壓時，系統報警，聯鎖切斷甲醛；當縮合釜攪拌電流異常或突然中斷時，系統報警，聯鎖切斷甲醛；當縮合釜夾套冷卻水突然中斷時，系統報警，聯鎖切斷甲醛。

（2）磺化和縮合工序設計緊急停車系統和緊急泄放系統。在磺化反應釜和縮合反應釜處設置緊急停車系統，當反應失控時，能夠緊急停車。在磺化反應釜和縮合反應釜正下方設計緊急泄放池，當反應釜內溫度、壓力過高失控時，可將釜內物料緊急泄入池內。

（3）縮合工序設置氣體檢測報警系統。在縮合工序在有可能發生甲醛泄漏的閥門、法蘭等處設置有毒氣體探測器，便于甲醛發生跑、冒、滴、漏時，能夠及時發現并處理。

（4）萘系減水劑生產車間進行防爆設計。由于縮合反應溫度超過甲醛的閃點，根據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》（GB50058-2014），生產車間劃為爆炸性氣體環境2區。因此，車間內各類電機、燈具、開關等電氣設備均應采用防爆型，防爆級別組別不低于IIAT2。車間的耐火等級不低于二級，泄壓設施采用輕質屋頂和門窗，使泄壓面積滿足《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）的要求。車間的地面應設計為不發火地面。

（5）萘系減水劑生產車間進行通風設計。車間內主要有害物質為萘、甲醛，均比空氣重，從下部排風，通風換氣次數為14 次/h。采用防腐防爆軸流風機，排出口接至高出車間屋頂3.5m以上。

（6）設計緊急處置設施。①生產中使用硫酸、甲醛、液堿均具有腐蝕性，在使用場所附近設置洗眼器、淋浴器，作業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，室外設置的洗眼器、淋浴器采用防凍型。②在車間內及安全出口處設置自帶電池的應急照明燈具，應急照明時間不少于30min。③車間應設置2個以上的安全出口，車間的門、窗均向外開。④配置足夠的應急救援器材和急救箱或急救包。

3　結語

以上對混凝土萘系減水劑工程從安全設計角度提出了幾點措施和建議，在實際的設計工作中，需要面對和處理的問題還有很多，希望本文能對設計工作者在實際工作中起到拋磚引玉的作用。

［1］《建筑設計防火規范》GB50016-2014.

［2］《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010.

［3］《國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》安監總管三〔2009〕116號.