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聚丙烯酰胺的生产方法

发布日期:2017-08-17 16:03:53
  聚丙烯酰胺生产步骤总共两步:
  单体生产技术
  丙烯酰胺单体的生产时以丙烯腈为原料,在催化剂效用下水合生成丙烯酰胺单体的粗产品,经闪蒸、精制后得精丙烯酰胺单体,此单体即为聚丙烯酰胺的生产原料。
  丙烯腈+(水催化剂/水) →合 →丙烯酰胺粗品→闪蒸→精制→精丙烯酰胺按催化剂的进展历史来分,单体技术已经历了三代:
  第一代为硫酸催化水合技术,此技术的缺点是丙烯腈转化率低,丙稀酰胺产品收率低、副产物低,给精制带来巨大负担,此外因为催化剂硫酸的强腐蚀性,使设施造价高,增加了生产资本;第二代为二元或三元扇骨子铜催化生产技术,该技术的缺点是在终极产品中引入了影响聚合的金属铜离子,从而增加了后办理精制的成本;第三代为微生物腈水合酶催化生产技术,此技术反响条件柔和,常温常压下施行,具备高取舍性、高收率和高活性的特点,丙烯腈的转化率可达到100百分之百,反响纯粹,无副产物和杂质。  产品丙烯酰胺中不含金属铜离子,不需施行离子交换来出去生产过程中所萌生的铜离子,简化了工艺流程,此外,气相色谱剖析表明丙烯酰胺产品中几乎不含游离的丙烯腈,具备高纯性,出奇适应制备超高相对分子质量的聚丙烯酰胺及食物工业所需的无毒聚丙烯酰胺。
聚丙烯酰胺的生产方法
  微生物催化丙烯酰胺单体生产技术,首先由东洋在1985年开办了6000t/a的丙烯酰胺装置,其后俄罗斯也掌握了此项技术,20世纪90年代时东洋和俄罗斯相继开办了万吨级微生物催化丙烯酰胺装置。我国是继东洋、俄罗斯然后,天底下第三个拥有此技术的社稷。微生物催化剂活性为2857国际生化单位,已经达到达国际水准。我国微生物催化丙烯酰胺单体生产技术是由上海市三九一一所情节“七五”、“八五”和“九五”等3个五年打算开发完成的,微生物催化剂腈水合酶是在1990年筛选出的,是由泰山山根生土中离合出163菌株和无锡生土中离合出145菌株,经胚珠培育达成的腈水合酶,代号为Norcardia-163。该技术现已在江苏如皋、江西南昌、胜利油田及河北万全先后投产,质量上乘,达到达生产超高相对分子质量聚丙烯酰胺的质量指标。
  微记着我国微生物催化丙烯酰胺技术已经达到达国际先进水准。
  聚合技术
  聚丙烯酰胺生产是以丙烯酰胺水溶液为原料,在导发剂的效用下,施行聚合反响,在反响完成后生成的聚丙烯酰胺胶块经切切割、造粒、干燥、粉碎,终极制得聚丙烯酰胺产品。关键工艺是聚合反响,在其后的办理过程中要注意机械降温、热降解和交联,从而保障聚丙烯酰胺的相对分子质量和水溶解性。
  丙烯酰胺+水(导发剂/聚合)→聚丙烯酰胺胶块→造粒→干燥→粉碎→聚丙烯酰胺产品我国聚丙烯酰胺生产技术约略也经历了3个阶段第一阶段是最早采用盘式聚合,即将混合好的聚合反响液放在不锈钢盘中,再将这些不锈钢盘推至保温烘房中,聚合数钟头后,从烘房中推出,用铡刀把聚丙烯酰胺切成条状,进绞肉机造粒,烘房干燥,粉碎制得成品。这种工艺纯粹是手办公坊式。
  第二阶段是采用捏合机,即将混合好的聚合反响液放在捏合机中加热,聚合起始后,起始捏合机,一边聚合一边捏合,聚合完后,造粒也基本完成,倒出物料经干燥、粉碎得成品。
  第三阶段是,20世纪80年代后期,开发了锥形釜聚合工艺,由核工业部五所在江苏江都化工厂试车成功。该工艺在锥形釜下部带有造料旋转刀,聚合物在压出的同时,即成粒状,经转鼓干燥机干燥,粉碎得产品。
  为了避免聚丙烯酰胺胶块黏附在聚合釜釜壁上,有的技术采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的内壁上,但此涂覆层在上产过程中易剥离而污染聚丙烯酰胺产品。
  也有可旋转的锥形釜,聚合反响完成后,聚合釜倒转将聚丙烯酰胺胶块倒出)、造粒形式 (有机械造粒、切割造粒,也有湿式造粒即散布液中造粒)、干燥形式(有采用穿流回转干燥,也有用振动流化床干燥)及粉碎形式。这些不一样中有点是设施质量上有差异,有点是采用的具体形式上的油差异,但通观,聚合技术趋向于固定锥形釜聚合,振动流化床干燥技术。
  聚丙烯酰胺生产技术除开上述的单元操作外,在工艺配方上还有较表面化的差异,导发就有前加碱共水解工艺和后加碱后水解工艺之分,两种办法各有利弊,前加碱共水解工艺过程简单,但存在水解导热易萌生交联和相对分子质量亏折大的问题,后加碱后水解虽然工艺过程增加了,但水解平均不易萌生交联,对产品相对分子质量亏折也半大。
聚丙烯酰胺的生产方法
  现下我国聚丙烯酰胺聚合用的导发剂有无机导发剂、有机导发剂和无机—有机混合体系3中类型。
  (1)过氧气化物
  过氧气化物大概分为无机过氧气化物和有机过氧气化物。无机过氧气化物如过流酸钾,过硫酸铵、过溴酸钠和过氧气化氢等。有机过氧气化物如过氧气化苯甲酰、过氧气化月桂酰和叔丁羟基过氧气化物等。它们配用的恢复剂有硫酸亚铁、氯化亚铁、偏亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。
  (2)偶氮化合物类
  如偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、偶氮双氰基戊酸钠和20世纪80年代开发的偶氮脒盐系列,如偶氮N-取代脒丙烷盐酸盐是一类竞相开发的产品,它们的介入浓度为万分之0.005-1,催化速率颀长,有助于生产相对分子质量高的产品,且溶于水,易于使役。
  反相悬浮聚合法
  聚丙烯酰胺是现下工业上最关紧的有机高分子絮凝剂之一,在工业上通常采用水溶液法,反向悬浮聚合法来世产聚丙烯酰胺。下边来绍介一下反向悬浮聚合法生产聚丙烯酰胺的工艺。
  反向悬浮聚合法是制作聚丙烯酰胺(pam微球的方今使役最广泛、技术相对成熟的办法。采用猛烈拌和将单体或单体混合物散布在媒介(媒介为有机溶剂)中,成为纤小颗粒再施行单体、导发剂、有机溶剂和散布安定剂的聚合。当聚合完成后,情节沸脱水、离合、干燥可以达成微粒状产品。反向悬浮聚合法达成的产品,固体质量分数>90百分之百,聚合率>95百分之百,单体残留量<0.5百分之百,产品粒径在10-500委靡之间,产品的水溶性优良。
  该办法因为工艺简单,操作扼制便捷,聚合热易于去除,聚合物易于离合、荡涤、干燥,产品纯净、平均、安定,容易实行工业化。不过反向悬浮聚合法在工业生产中也存在着问题,首先受拌和转速的影响巨大,容易聚结,发生凝胶,共沸时体系不定,出水时间长等缺点。还有出品粒径分布较宽,大量的有机溶剂使役,生产操作的安全,聚合成本太高等一系列端由以致反向悬浮聚合法在很少在国内用于生产聚丙烯酰胺。
  现下海外主要采用化学法生产丙烯酰胺。早在20世纪60年代,美国氰胺企业和东洋三菱化成企业先后开发硫酸水合法生产丙烯酰胺的技术,实行了丙烯酰胺的工业化生产。到达20世纪70年代中期,东洋和美国同时开发了以铜为主的催化剂体系,建成直接水合法生产丙烯酰胺单体生产装置,取代了硫酸水合法,被称为丙烯酰胺第二代生产技术。   海外化学法生产丙烯酰胺两个比较有代表性的技术:一是三菱企业悬浮床蝉联催化生产工艺,产品为50百分之百的丙烯酰胺水溶液;二是美国Dow化学企业为代表的固定床蝉联催化工艺技术,产品为25百分之百-30百分之百丙烯酰胺水溶液。这两种生产工艺的并肩特点是采用丙烯腈催化水合法生产丙烯酰胺,丙烯腈转化率高,无副产物,产质量量好,催化剂和原材料的耗费指标都较低,三废排放量少。
  水溶液聚合办法:
  丙烯酰胺水溶液聚合法是工业生产中采用的主要办法。配方中单体溶液须经离子交换提。 纯。反响媒介水应为去离子水,导发剂多采用过硫酸盐与亚硫酸盐组成的氧气化一恢复导发剂 体系,以减低反响导发温度。此外需加链转移剂,常用的为异丙醇。为了消弭可能存在的金 属离子的影响,必要时加人螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)。为了易于扼制反响温度,单体 浓度通常低于25百分之百。
  因为丙烯酰胺聚合反响热高达82.8kJ/mol,聚合热务必趁早导出,假如单体浓度为 25百分之百——30百分之百纵然在10c(=导发聚合,假如聚合热不导出,则溶液温度会半自动升涨到100'E,将 生成大量不溶物。故此热传导问题成为生产中的关键问题之一。
  生产低相对分子质量产品时可在釜式反响器半中腰歇操作或多釜串联蝉联生产,夹套冷却 保持反响温度为20——25℃,转化率达95百分之百——99百分之百。生产高相对分子质量产品时,因为产品 为冻胶状,不得施行拌和,为了趁早导出反响热,工业上采用在反响釜中将配方中的物料混 合平均后,迅即送入聚乙烯小袋中,将装有反响物料的聚乙烯装置水槽中施行冷却反响。须 注意的是因为空气中的氧气有表面化的阻聚效用,配制与加料务必在N中施行。使役过硫酸盐 一亚硫酸盐导发剂体系时,通常导发起始温度为40百分之百,假如要求生产超高相对分子质量产品时导发温度应低于20百分之百:。
  因为单体不挥发,反响后不得破除,所以未反响单体将残存于聚丙烯酰胺中,延长反响 时间,增长反响温度虽可减低残存单体量,但生产能力减低而且不溶物含量会增加。为了降 低残存单体量有的工厂采用复合导发体系,由氧气化一恢复导发剂与水溶性偶氮导发剂组成。 低温条件下由氧气化一恢复导发剂施展效用,后期当反响物料温度升高后,使偶氮导发剂分解 进一步施展效用,此法生产的聚丙烯酰胺残存单体量可低至0.02百分之百(气相色谱法标定)。水溶性偶氮导发剂为4,4‘一偶氮双一4一氰基戊酸、2,2’一偶氮双一4一甲基丁腈硫酸钠及2, 2‘一偶氮双一2一脒基戊烷二盐酸盐等。