聚丙烯酰胺的生產工藝技術措施

胡士國

山東福源節能環保工程有限公司 山東濟南 250031

聚丙烯酞胺水凝膠的狀態最仕，所制得的聚丙烯酞胺溶脹率穩定、保水能力強、在受超聲工作溫度影響下體積變化小，并且其隨超聲頻率變化的相對幅值也明顯減小。結果說明，超聲聲源頻率越高，聚丙烯酞胺水凝膠的聲衰減系數越大；改變其單體濃度也會顯著影響聚丙烯酞胺水凝膠的聲學性質；利用這點，可通過控制單體濃度配比，制得在最優濃度下表現出相對穩定聲學性質且達到最優成像效果的禍合劑。

1 產品概述

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，簡稱PAM）是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統稱，是水溶性高分子中應用最廣泛的品種之一。在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫藥、農業等行業中具有廣泛的應用，有“百業助劑”之稱。在資源逐漸成為制約大多數國家經濟發展的重要因素的今天，聚丙烯酰胺作為三次采油過程中的驅油劑和污水處理過程中的絮凝劑，對于充分利用石油資源和保護環境有著至關重要的作用[1]。

我公司所生產的聚丙烯酰胺在實驗研究時采用反相微乳聚合制備聚丙烯酰胺的方式，以廉價的煤油為分散介質，Span80Tween60為復合乳化劑體系，（NH）4S2O8-NaHSO3為引發劑進行丙烯酰胺（AM）和丙烯酸鈉（SA）的反相微乳液聚合，所得的聚丙烯酰胺-丙烯酸鈉粒子達到了納米級別，粒子分布較均勻，呈規則球形，粒徑大小達到納米級。所得聚合物微乳液在室溫條件下放置6個月，體系沒有發生任何變化，未出現分層或凝固現象，穩定性較好。具有環保、高效、節能等特點。該產品在具體使用過程中，可以自主降解，有效解決了使用某些化工產品產生的環境污染問題。

2 國內外討論

（1）國內生產的丙烯酰胺使用的技術一般是前加堿共水解和均聚后水解工藝兩種，無論那種工藝產生的產品都具有分子量高、粘度大等優點，我國在聚合引發體系上的研究與開發已經達到了國際先進水平。其中國內外的主要差異在于生產的設備和設備的成套性上面，首先單臺設備的生產能力肯定不夠，制備長期運轉產生的負荷比較大，維修周期較長，影響設備的正常生產運行和生產效率；然后設備與設備之間的成套性不夠，國內研究開發的設備之間在生產過程中匹配性存在差異，這種情況造成每個生產工藝之間的連接不夠流暢，影響設備的生產效率和生產產品的質量。產品質量的好壞與設備的質量有直接的影響，生產產品中溶解性、過濾性和顆粒度等各項指標都與設備質量有一定的影響。（2）我國國內企業在進行投資建設的時候，因為工藝技術方面的諸多限制，生產模式主要是手動控制或者儀表控制，生產的產品穩定性不夠高，沒有達到國際先進水平。（3）國外生產工藝技術已經經過多年的發展和研究，目前技術比較成熟，工業化生產模式已經成型。我國生產工藝技術發展的比較晚，工藝復雜、投資成本比較高，生產的丙烯酰胺分子量一般能達到兩千萬左右，生產更高分子量的聚丙酰胺的能力不足。（4）前加減共聚水解工藝和均聚后水解工藝相比較，前者的工藝更加的簡單，消耗的成本比較低，生產的產品分子量比較高，也能達到兩千萬左右，粘度也比較好，但是因為工藝技術本身的限制，也很難生產出更高分子量的產品。

3 生產工藝技術

3.1 生產工藝流程

①生產周期：從原料到成品生產周期9-10天，包括原料技術指標檢測、設計配方、實驗室生產、大規模生產、產品包裝等。②采購原料：丙烯酰胺（AM）；氫氧化鈉（NaOH）；丙烯酸（AA）；煤油（未經提純）；吐溫60（Tween-60）；司盤80（Span-80）；過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉；液氮等。③原料成分分析：對原料技術指標的測試，為確定配比比例。④配比混合：將原料按照計算出來的配比進行混合。⑤投入反應釜：反應包括升溫，氮氣保護、攪拌，加引發劑等過程。⑥破乳：反應產物是乳液狀態，需要用乙醇進行破乳，并用乙醇洗去雜質。⑦磨粉：將破乳得到的產品磨成粉末狀，方便客戶使用。⑧裝袋銷售：將產品裝袋并投入市場。

3.2 催化水合法

催化水合法是有美國和日本兩個國家先后研究和開發成功的，原理是丙烯腈和水在使用骨架銅催化劑的作用下，直接生成丙烯酰胺，實現了工業化生產，與硫酸水合法比較，催化水合法生產的產品具有高純度、污染少的優點，很容易實現工業化生產，目前催化水合法是世界上比較常用的一種生產丙烯酰胺的方法。主要采用二元或者三元以上的骨架銅催化劑合金，經過產生的反應后催化劑被溶解掉一部分，剩下比較活潑的骨架銅。骨架銅催化劑有多種合金組合，比較常見的有Cu-Cr合金、Cu-Ni合金及Cu-Al-Zn合金等。懸浮床和固定床為反應器，日本公司固定床中使用的骨架銅催化劑通常為Cu-Cr催化劑，連續催化工藝。我國比較常使用的固定床連續催化工藝中Cu-Al-Zn骨架銅為催化劑，南非某家公司已經研究和開發了一種直接從丙烯腈中直接生產出丙烯酰胺的一步工藝法，已經工業化投產使用。在化學上采用催化劑蒸餾的方式，利用丙烯腈經過氧化銅催化劑的反映下產生水解反應，產生百分之三十五到五十的丙烯酰胺水溶液，沒有其他副產品。一般情況下標準的固定床工藝使用三個反應器，生成的丙酰胺溶液大約為百分之二十和沒有發生溶解的丙烯腈百分之四左右，想要送往市場進行使用就要在凈化和濃縮百分之五十的丙烯酰胺才可以，但是還不能在生產聚丙酰胺和丙烯酸。在南非研究的新工藝中，在催化劑蒸餾塔頂部加入丙烯腈和軟化水，一直到蒸餾塔的中部位置。溶液經過硫酸泵輸送到蒸餾塔的底部，控制PH值和一直其中的聚合反應。

4 結語

我國對聚丙烯酰胺產品具有很高的技術指標，另外，該產品成本低，效率高，競爭優勢明顯；產品應用面廣，市場需求緊迫。在未來的聚丙烯酰胺市場上有著廣闊的發展空間。