年产500吨聚丙烯酰胺聚合工艺设计样本.doc

第一章概述

1聚丙烯酰胺介绍

1.1

PAM在结构上最基础特点是：（1）分子链含有柔顺性和分子形状易变性。（2）分子链上有和丙烯酰胺单元数目相同侧基——酰胺基，而酰胺基含有高极性、易形成氢键和高反应活性。这些结构特点给予了PAM很多极有价值应用性能。乳酰胺基高极性使PAM含有良好亲水性和水溶性，其水凝胶亲水而不溶和水；柔顺长链使PAM水溶液含有高粘性和良好流变性能；酰胺基极易和水或含有-OH基团物质（天然纤维、蛋白质、土壤和矿物等）形成氢键，产生很强吸附作用；酰胺基高反应活性可使PAM衍生出很多变性产物，拓宽了她们应用范围。

1.1.2丙烯酰胺聚合物发展

PAM在1893年由试验室制得。1954年在美国实现产业化生产，早期得产品仅室单一得非离子型PAM。很快开发了碱性阴离子型PAM和阳离子型PAM。PAM优良水溶性、增稠性、絮凝性能和化学反应活性显示出了巨大市场潜力和宽广应用前景。丙烯酰胺单体由丙烯腈经硫酸催化水合制取。20世纪70年代初美国合日本开发了丙烯睛铜催化水正当，1985年在日本又有丙烯睛生物酶催化水正当问世。

我PAM产品开发始于20世纪50年代末期。1962年上海珊瑚化工厂建成中国第一套PAM生产装置，生产PAM水溶胶产品，用于矿产品处理和石油钻采工业。随即又开发了辐射聚正当、反相乳液聚正当和水溶液聚正当生产PAM干粉。因为在油气田开采和三次采油中大量应用，和在污水处理和造纸等方面用量增加，中国PAM生产能力不停增加。自1994年自主开发生物酶法制丙烯酰胺工业化取得成功及随即2.5万吨/年丙烯酰胺示范性工业生产装置建成，和1995年法国NSF企业5万吨/年PAM生产装置后，中国PAM产量和质量全部油了很大提升。最近中国PAM发展快速，现成为世界生产大国，产量跃居世界首位，生产规模已达国际水平。现有生产厂200多个，生产能力（含AM）约为23万吨/年。中国销售量约占全球1/3。产品关键包含HPAM、CPAM、NAM和梳型聚丙烯酰胺等，以HPAM为主。产品剂型有干粉、水溶胶、油乳液和水乳液等，以干粉为主。生物酶法制丙烯酰胺、梳型聚丙烯酰胺和超高分子量PAM等方面已达成世界优异水平。

不过在总体上，中国PAM产品和国外相比还存在大差距，关键反应在（1）产品系列：国外阳离子产品约占总产量二分之一，且仍以每十二个月10%速度增加。而中国阳离子产品仅占10%。国外阳离子产品品种、类型十分齐全，大品种分子量全部超出1900万，干粉占53%，乳液占35%，水溶液仅占2%。而中国阳离子产品分子量较低，通常在500-800万之间，产品剂型以水溶液为主，制约了中国水处理和造纸工业发展。在品种系列化上，国外已形成齐全多品种系列产品，达成多个品种。仅法国NSF企业一家常规产品就超出1000种，能够适应各行业不一样工艺条件和不一样物料性质要求，而用于数十个行业。在中国尚缺乏系列化产品，所以应用单一，这在造纸和不一样水质处理种尤为突出。（2）生产规模和技术：中国随有近10家上万吨级生产厂，产量占倒90%。但这些规模大生产厂关键以满足石油开采所需通用化学助剂为主，其产品单一，关键十阴离子型粉剂，尚无上规模乳液型和阳离子型产品。其它上百家生产厂生产规模较小，技术相对落后，产品也比较单一只能满足污水处理等通常见途要求，没有能力去补充通用具种。

1．1．3丙烯酰胺聚合方法介绍

丙烯酰胺聚合反应属于自由基引发体系，引发方法常见引发剂引发和辐射引发两种。引发剂关键是过氧化物和偶氮化合物，辐射引发常见碳60源Y射线。聚丙烯酰胺及其衍生物全部是经过丙烯酰胺自由基聚合制成均聚物或共聚物。聚合方法按单体在介质中分散状态有：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。其中关键有水溶液聚合、反向悬浮聚合和反向乳液聚合。

（1）水溶液聚合

在AM聚合方法中，采取水溶液聚合较多，关键包含到引发体系、介质PH、添加剂和单体浓度等。

=1\*GB3①引发体系:AM聚合引发体系多年研究甚多，其目标在于保持高合速率下能取得高转化率、高分子量和少支化产物.除K2S20:和NaHS03氧化还原引发体系外，还有过硫酸钱一亚硫酸氢钠一偶氮化合物、过硫酸钱一雕白粉一偶氮化合物等复合引发体系，和H202-胺、特丁基过氧化氢-NaHS03,K2S208一三(氨基甲酞乙基)胺或疏基乙醇、尿素、硫脉等有机一无机物组成引发体系。用高价金属盐和有机物组成体系亦不少。如KMn04一乳酸、抗坏血酸或轻基乙酸，Ceo+一硫醇、硫代磷酸、柠檬酸，三(乙酸丙酮)钒一轻胺，VS+一环己酮，KBr03-琉基乙酸等.这些体系特点是反应活性高，适于常温聚合。对这些体系研究工作多集中在聚合速率方面，对分子量影响讨论甚少。

=2\*GB3②PH