畢業(yè)設(shè)計年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計

1、年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計1第一章第一章概述概述11聚丙烯酰胺簡介聚丙烯酰胺簡介1.1.1.1丙烯酰胺聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)丙烯酰胺聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)PAM在結(jié)構(gòu)上最基本的特點是：（1）分子鏈具有柔順性和分子形狀的易變性。（2）分子鏈上有與丙烯酰胺單元數(shù)目相同的側(cè)基——酰胺基，而酰胺基具有高極性、易形成氫鍵和高反應(yīng)活性。這些結(jié)構(gòu)特點賦予了PAM許多極有價值的應(yīng)用性能。乳酰胺基的高極性使PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不

2、溶與水；柔順的長鏈?zhǔn)筆AM水溶液具有高粘性和良好的流變性能；酰胺基極易與水或含有OH基團(tuán)的物質(zhì)（天然纖維、蛋白質(zhì)、土壤和礦物等）形成氫鍵，產(chǎn)生很強的吸附作用；酰胺基的高反應(yīng)活性可使PAM衍生出很多變性產(chǎn)物，拓寬了他們的應(yīng)用范圍。1.1.1.2丙烯酰胺聚合物的發(fā)展丙烯酰胺聚合物的發(fā)展PAM在1893年由實驗室制得。1954年在美國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，初期得產(chǎn)品僅室單一得非離子型PAM。不久開發(fā)了堿性陰離子型PAM和陽離子型PAM。PAM優(yōu)良的

3、水溶性、增稠性、絮凝性能和化學(xué)反應(yīng)活性的顯示出了巨大的市場潛力和廣闊的應(yīng)用前景。丙烯酰胺單體由丙烯腈經(jīng)硫酸催化水合制取。20世紀(jì)70年代初美國合日本開發(fā)了丙烯睛銅催化水合法，1985年在日本又有丙烯睛生物酶催化水合法問世。我PAM產(chǎn)品的開發(fā)始于20世紀(jì)50年代末期。1962年上海珊瑚化工廠建成我國第一套PAM生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)PAM水溶膠產(chǎn)品，用于礦產(chǎn)品處理和石油鉆采工業(yè)。隨后又開發(fā)了輻射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生產(chǎn)PAM干粉。

4、由于在油氣田開采和三次采油中的大量應(yīng)用，以及在污水處理和造紙等方面的用量增加，我國PAM的生產(chǎn)能力不斷增加。自1994年自主開發(fā)的生物酶法制丙烯酰胺工業(yè)化獲得成功及隨后的2.5萬噸年丙烯酰胺示范性工業(yè)生產(chǎn)裝置的建成，以及1995年法國NSF公司5萬噸年P(guān)AM生產(chǎn)裝置后，我國PAM的產(chǎn)量和質(zhì)量都油了很大的提升。近10年來我國PAM發(fā)展迅速，現(xiàn)成為世界生產(chǎn)大國，產(chǎn)量躍居世界首位，生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)國際水平?，F(xiàn)有生產(chǎn)廠200多個，生產(chǎn)能力（含AM）

5、約為23萬噸年。我國的銷售量約占全球的13。產(chǎn)品主要包括HPAM、CPAM、NAM和梳型聚丙烯酰胺等，以HPAM為主。產(chǎn)品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。生物酶法制丙烯酰胺、梳型聚丙烯酰胺和超高分子量PAM等方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。但是在總體上，我國的PAM產(chǎn)品與國外相比還存在大的差距，主要反應(yīng)在（1）產(chǎn)年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計3②PH值:AM聚合中，介質(zhì)PH值可影響反應(yīng)動力學(xué)及聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。在較低PH

6、下(PH2)，聚合易伴生分子內(nèi)和分子間的亞酞胺化反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物。在較高PH下，單體或聚合物分子中的酞胺基會發(fā)生水解反應(yīng)，使均聚物變成含丙烯酸鏈節(jié)的共聚物。在AM與丙烯酸(AA)等共聚中，PH對竟聚率的影響很大。③添加物:在AM水溶液聚合中添加有機、無機物對Rp和分子量均有影響。許多金屬離子能與酞胺基發(fā)生絡(luò)合，從而影響反應(yīng)進(jìn)程。在相同溫度下，活化能小時，Rp增加。相反，聚合分子量易降低。所以在一定的條件下，某些離子能夠大幅度地

7、調(diào)節(jié)分子量。而在AM聚合過程中添加諸如甲醇、乙醇、異丙醇、四氫吠喃、二甲基甲酞胺等有機溶劑時，添加劑的作用可為鏈轉(zhuǎn)移、溶劑化屏蔽作用和作為沉淀劑改變聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)。（2）反向乳液聚合：水溶性單體AM的反相乳液聚合是乳液聚合研究領(lǐng)域中新開拓的一個分支，多采用非離子型的低分子或高分子乳化劑形成油包水型乳液體系而進(jìn)行乳液聚合。乳膠粒是通過乳化劑吸附膜的阻隔或高聚物的位阻作用而穩(wěn)定的，有人認(rèn)為這種乳膠粒也是通過膠束成長起來的。近十年來的研究豐富

8、了乳液聚合理論，獲得了有實際價值的膠乳型產(chǎn)品，其具有速溶等顯著特點。（3）反向懸浮聚合：采用反相懸浮法制備AM聚合物與反相乳液聚合有許多相似之處，關(guān)鍵在于分散相粒子尺寸的控制。決定粒子尺寸的因素主要是攪拌、分散穩(wěn)定劑和相比，反相懸浮聚合可采用熱引發(fā)或氧化還原體系引發(fā)，有人認(rèn)為聚合物的分子量與K2S202的濃度無關(guān)，分子量較水溶液聚合為低。最近的一份報告指出，采用環(huán)己烷和一種非離子表面活性劑作為乳化劑，以K2S202作為引發(fā)劑，在3040

9、℃及濃度50%條件下可得到分子量大于1000萬的速溶型粉狀聚丙烯酞胺。（4）水溶液聚合展望：水溶液聚合是丙烯酰胺最常用的聚合方法，對于水溶液聚合法制造PAM的工藝，人們研究的熱點是選擇新型聚合、造粒、干燥及粉碎技術(shù)與設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動化聚合工藝，改進(jìn)和提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。具體為：①提高產(chǎn)品分子量和溶解性能：為提高產(chǎn)品分子量和溶解性能，應(yīng)采用高純單體。這是獲得超高分子量PAM產(chǎn)品的基礎(chǔ)。還要掌握好聚合反應(yīng)規(guī)律優(yōu)選聚合工藝、聚