浅谈混凝土萘系减水剂工程项目的安全设计要点

王盈（河北华飞科技咨询有限责任公司，河北　石家庄　050000）

浅谈混凝土萘系减水剂工程项目的安全设计要点

王盈（河北华飞科技咨询有限责任公司，河北石家庄050000）

减水剂是众多混凝土外加剂中研究和使用最广泛的一种。本文介绍了混凝土萘系减水剂的生产工艺，并分析其主要危险特性，从设计角度给出具体对策措施和建议。

混凝土外加剂；减水剂；萘系减水剂

减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。减水剂按化学成分组成通常分为：木质素磺酸盐类减水剂类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类等。萘系减水剂以工业萘、浓硫酸、甲醛、碱为主要原料进行生产。在混凝土中添加萘系减水剂不仅能够使混凝土的强度提高，而且还能改善其多种性能，如抗磨损性、抗腐蚀性、抗渗透性等。因此，萘系减水剂广泛应用于公路、桥梁、隧道、码头、民用建筑等行业。

1　萘系减水剂生产工艺简介

（1）磺化：将固体萘投入磺化釜中升温至150℃，然后缓慢加入浓硫酸与之反应，产生α-萘磺酸和β-萘磺酸。

（2）水解：由于在磺化反应中产生了α-萘磺酸，它的存在不利于缩合反应，因此需要加水将α-萘磺酸进行水解。

（3）缩合：待水解反应结束之后向缩合釜滴加甲醛，与β-萘磺酸发生反应生成萘系磺化甲醛缩合物。

（4）中和：缩合之后的料液进入中和釜中，滴加液碱，将磺化反应中过剩的硫酸中和掉，待PH值到7-9的时候停止滴加。

（5）复配：中和之后的料液进入复配釜，根据客户的要求向复配釜内加入一定量的添加剂（防冻剂、调节剂、保塑剂等）。复配好的液体送入成品槽储存待售。

（6）干燥：成品料液经干燥脱水，可得固体成品，便于运输。

主要生产设备包括磺化釜、缩合釜、中和釜、复配釜等。

2　工程设计中的建议

以上减水剂生产各工序中，磺化为强放热反应，磺化剂浓硫酸具有氧化性和强腐蚀性，原料萘为可燃物。如果磺化反应投料顺序颠倒、投料速度过快、搅拌不良而造成反应温度过高，易引发火灾危险。若不能有效控制投料、搅拌、冷却等操作环节，反应温度会急剧升高，导致爆炸事故。缩合为放热反应，甲醛易燃，其蒸气与空气混合，能形成爆炸性混合物；甲醛滴加过快，反应釜内温度过高等原因，可能导致缩合反应釜喷料，还可能引发火灾、爆炸事故。水解、中和、复配、干燥各工序反应相对较温和。因此，在工程设计中，提出以下几点措施和建议：

（1）磺化和缩合工序设计自动化控制系统。①磺化工序需要控制的参数应包括：磺化反应釜内温度、磺化反应釜搅拌速率、硫酸的流量、冷却水流量。其中，磺化釜内温度与磺化剂硫酸的流量和反应釜夹套冷却水进水阀联锁，当磺化釜超温时，系统报警，联锁切断磺化剂，打开冷却水进水阀；磺化釜搅拌电流异常或突然中断时，系统报警，联锁切断磺化剂。②缩合工序需要控制的参数应包括：缩合反应釜内温度、压力、缩合反应釜搅拌速率、甲醛的流量、冷却水流量。其中，缩合釜内温度、压力、搅拌电流、夹套冷却水压力与甲醛流量联锁；当缩合釜超温超压时，系统报警，联锁切断甲醛；当缩合釜搅拌电流异常或突然中断时，系统报警，联锁切断甲醛；当缩合釜夹套冷却水突然中断时，系统报警，联锁切断甲醛。

（2）磺化和缩合工序设计紧急停车系统和紧急泄放系统。在磺化反应釜和缩合反应釜处设置紧急停车系统，当反应失控时，能够紧急停车。在磺化反应釜和缩合反应釜正下方设计紧急泄放池，当反应釜内温度、压力过高失控时，可将釜内物料紧急泄入池内。

（3）缩合工序设置气体检测报警系统。在缩合工序在有可能发生甲醛泄漏的阀门、法兰等处设置有毒气体探测器，便于甲醛发生跑、冒、滴、漏时，能够及时发现并处理。

（4）萘系减水剂生产车间进行防爆设计。由于缩合反应温度超过甲醛的闪点，根据《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014），生产车间划为爆炸性气体环境2区。因此，车间内各类电机、灯具、开关等电气设备均应采用防爆型，防爆级别组别不低于IIAT2。车间的耐火等级不低于二级，泄压设施采用轻质屋顶和门窗，使泄压面积满足《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）的要求。车间的地面应设计为不发火地面。

（5）萘系减水剂生产车间进行通风设计。车间内主要有害物质为萘、甲醛，均比空气重，从下部排风，通风换气次数为14 次/h。采用防腐防爆轴流风机，排出口接至高出车间屋顶3.5m以上。

（6）设计紧急处置设施。①生产中使用硫酸、甲醛、液碱均具有腐蚀性，在使用场所附近设置洗眼器、淋浴器，作业人员不慎接触物料时，及时用清水冲洗。洗眼器、淋浴器保护半径不超过15m，室外设置的洗眼器、淋浴器采用防冻型。②在车间内及安全出口处设置自带电池的应急照明灯具，应急照明时间不少于30min。③车间应设置2个以上的安全出口，车间的门、窗均向外开。④配置足够的应急救援器材和急救箱或急救包。

3　结语

以上对混凝土萘系减水剂工程从安全设计角度提出了几点措施和建议，在实际的设计工作中，需要面对和处理的问题还有很多，希望本文能对设计工作者在实际工作中起到抛砖引玉的作用。

［1］《建筑设计防火规范》GB50016-2014.

［2］《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.

［3］《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》安监总管三〔2009〕116号.