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聚丙烯酰胺生產步驟

聚丙烯酰胺生產步驟一共兩步:

1、丙烯酰胺單體生產技術

丙烯酰胺單體的生產時以丙烯腈為原料,在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產品,經閃蒸、精制后得精丙烯酰胺單體,此單體即為聚丙烯酰胺的生產原料。
丙烯腈+(水催化劑/水) →合 →丙烯酰胺粗品→閃蒸→精制→精丙烯酰胺
按催化劑的發展歷史來分,單體技術已經歷了三代:
第一代為硫酸催化水合技術,此技術的缺點是丙烯腈轉化率低,丙稀酰胺產品收率低、副產品低,給精制帶來很大負擔,此外由于催化劑硫酸的強腐蝕性,使設備造價高,增加了生產成本;
聚丙烯酰胺第二代為二元或三元骨架銅催化生產技術,該技術的缺點是在最終產品中引入了影響聚合的金屬銅離子,從而增加了后處理精制的成本;第三代為微生物腈水合酶催化生產技術,此技術反應條件溫和,常溫常壓下進行,具有高選擇性

聚丙烯酰胺

、高收率和高活性的特點,丙烯腈的轉化率可達到100%,反應完全,無副產物和雜質?!?nbsp;產品丙烯酰胺中不含金屬銅離子,不需進行離子交換來出去生產過程中所產生的銅離子,簡化了工藝流程,此外,氣相色譜分析表明丙烯酰胺產品中幾乎不含游離的丙烯腈,具有高純性,特別適合制備超高相對分子質量的聚丙烯酰胺及食品工業所需的無毒聚丙烯酰胺。
微生物催化丙烯酰胺單體生產技術,首先由日本在1985年建立了6000t/a的丙烯酰胺裝置,其后俄羅斯也掌握了此項技術,20世紀90年代時日本和俄羅斯相繼建立了萬噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。我國是繼日本、俄羅斯之后,世界上第三個擁有此技術的國家。微生物催化劑活性為2857國際生化單位,已經達到了國際水平。我國微生物催化丙烯酰胺單體生產技術是由上海市農藥所經過“七五”、“八五”和“九五”等3個五年計劃開發完成的,微生物催化劑腈水合酶是在1990年篩選出的,是由泰山山腳土壤中分離出163菌株和無錫土壤中分離出145菌株,經種子培養得到的腈水合酶,代號為Norcardia-163。該技術現已在江蘇如皋、江西南昌、勝利油田及河北萬全先后投產,質量上乘,達到了生產超高相對分子質量聚丙烯酰胺的質量指標。
現在正利用該技術的改進型工藝的油兩家:一個是配備2×10t/a為生物催化法丙烯酰胺裝置的北京恒聚油田化工集團有限公司另一個是1.3×10t/a微生物催化法丙烯酰胺裝置的配備 大慶煉化公司聚合物二廠。
標志著我國微生物催化丙烯酰胺技術已經達到了國際先進水平。

 

2、聚丙烯酰胺聚合技術

聚丙烯酰胺生產是以丙烯酰胺水溶液為原料,在引發劑的作用下,進行聚合反應,在反應完成后生成的聚丙烯酰胺膠塊經切切割、造粒、干燥、粉碎,最終制得聚丙烯酰胺產品。關鍵工藝是聚合反應,在其后的處理過程中要注意機械降溫、熱降解和交聯,從而保證聚丙烯酰胺的相對分子質量和水溶解性。
丙烯酰胺+水(引發劑/聚合)→聚丙烯酰胺膠塊→造粒→干燥→粉碎→聚丙烯酰胺產品
我國聚丙烯酰胺生產技術大概也經歷了3個階段:
第一階段是最早采用盤式聚合,即將混合好的聚合反應液放在不銹鋼盤中,再將這些不銹鋼盤推至保溫烘房中,聚合數小時后,從烘房中推出,用鍘刀把聚丙烯酰胺切成條狀,進絞肉機造粒,烘房干燥,粉碎制得成品。這種工藝完全是手工作坊式。
第二階段是采用捏合機,即將混合好的聚合反應液放在捏合機中加熱,聚合開始后,開始捏合機,一邊聚合一邊捏合,聚合完后,造粒也基本完成,倒出物料經干燥、粉碎得成品。
第三階段是,20世紀80年代后期,開發了錐形釜聚合工藝,由核工業部五所在江蘇江都化工廠試車成功。該工藝在錐形釜下部帶有造料旋轉刀,聚合物在壓出的同時,即成粒狀,經轉鼓干燥機干燥,粉碎得產品。
為了避免聚丙烯酰胺膠塊黏附在聚合釜釜壁上,有的技術采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的內壁上,但此涂覆層在上產過程中易脫落而污染聚丙烯酰胺產品。
也有可旋轉的錐形釜,聚合反應完成后,聚合釜倒轉將聚丙烯酰胺膠塊倒出)、造粒方式 (有機械造粒、切割造粒,也有濕式造粒即分散液中造粒)、干燥方式(有采用穿流回轉干燥,也有用振動流化床干燥)及粉碎方式。這些不同中有些是設備質量上有差異,有些是采用的具體方式上的油差異,但總的來看,聚合技術趨向于固定錐形釜聚合,振動流化床干燥技術。
聚丙烯酰胺生產技術除了上述的單元操作外,在工藝配方上還有較明顯的差別,引發就有前加堿共水解工藝和后加堿后水解工藝之分,兩種方法各有利弊,前加堿共水解工藝過程簡單,但存在水解傳熱易產生交聯和相對分子質量損失大的問題,后加堿后水解雖然工藝過程增加了,但水解均勻不易產生交聯,對產品相對分子質量損失也不大。
目前我國聚丙烯酰胺聚合用的引發劑有無機引發劑、有機引發劑和無機—有機混合體系3中類型。
(1)過氧化物
過氧化物大致分為無機過氧化物和有機過氧化物。無機過氧化物如過流酸鉀,過硫酸銨、過溴酸鈉和過氧化氫等。有機過氧化物如過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰和叔丁羥基過氧化物等。它們配用的還原劑有硫酸亞鐵、氯化亞鐵、偏亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。
(2)偶氮化合物類
如偶氮二異丁腈、偶氮雙二甲基戊腈、偶氮雙氰基戊酸鈉和20世紀80年代開發的偶氮脒鹽系列,如偶氮N-取代脒丙烷鹽酸鹽是一類競相開發的產品,它們的加入濃度為萬分之0.005-1,催化效率很高,有助于生產相對分子質量高的產品,且溶于水,便于使用。

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