聚丙烯酰胺的生产工艺技术措施

胡士国

山东福源节能环保工程有限公司 山东济南 250031

聚丙烯酞胺水凝胶的状态最仕，所制得的聚丙烯酞胺溶胀率稳定、保水能力强、在受超声工作温度影响下体积变化小，并且其随超声频率变化的相对幅值也明显减小。结果说明，超声声源频率越高，聚丙烯酞胺水凝胶的声衰减系数越大；改变其单体浓度也会显著影响聚丙烯酞胺水凝胶的声学性质；利用这点，可通过控制单体浓度配比，制得在最优浓度下表现出相对稳定声学性质且达到最优成像效果的祸合剂。

1 产品概述

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是丙烯酰胺均聚物或与其他单体共聚而得聚合物的统称，是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一。在石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中具有广泛的应用，有“百业助剂”之称。在资源逐渐成为制约大多数国家经济发展的重要因素的今天，聚丙烯酰胺作为三次采油过程中的驱油剂和污水处理过程中的絮凝剂，对于充分利用石油资源和保护环境有着至关重要的作用[1]。

我公司所生产的聚丙烯酰胺在实验研究时采用反相微乳聚合制备聚丙烯酰胺的方式，以廉价的煤油为分散介质，Span80Tween60为复合乳化剂体系，（NH）4S2O8-NaHSO3为引发剂进行丙烯酰胺（AM）和丙烯酸钠（SA）的反相微乳液聚合，所得的聚丙烯酰胺-丙烯酸钠粒子达到了纳米级别，粒子分布较均匀，呈规则球形，粒径大小达到纳米级。所得聚合物微乳液在室温条件下放置6个月，体系没有发生任何变化，未出现分层或凝固现象，稳定性较好。具有环保、高效、节能等特点。该产品在具体使用过程中，可以自主降解，有效解决了使用某些化工产品产生的环境污染问题。

2 国内外讨论

（1）国内生产的丙烯酰胺使用的技术一般是前加碱共水解和均聚后水解工艺两种，无论那种工艺产生的产品都具有分子量高、粘度大等优点，我国在聚合引发体系上的研究与开发已经达到了国际先进水平。其中国内外的主要差异在于生产的设备和设备的成套性上面，首先单台设备的生产能力肯定不够，制备长期运转产生的负荷比较大，维修周期较长，影响设备的正常生产运行和生产效率；然后设备与设备之间的成套性不够，国内研究开发的设备之间在生产过程中匹配性存在差异，这种情况造成每个生产工艺之间的连接不够流畅，影响设备的生产效率和生产产品的质量。产品质量的好坏与设备的质量有直接的影响，生产产品中溶解性、过滤性和颗粒度等各项指标都与设备质量有一定的影响。（2）我国国内企业在进行投资建设的时候，因为工艺技术方面的诸多限制，生产模式主要是手动控制或者仪表控制，生产的产品稳定性不够高，没有达到国际先进水平。（3）国外生产工艺技术已经经过多年的发展和研究，目前技术比较成熟，工业化生产模式已经成型。我国生产工艺技术发展的比较晚，工艺复杂、投资成本比较高，生产的丙烯酰胺分子量一般能达到两千万左右，生产更高分子量的聚丙酰胺的能力不足。（4）前加减共聚水解工艺和均聚后水解工艺相比较，前者的工艺更加的简单，消耗的成本比较低，生产的产品分子量比较高，也能达到两千万左右，粘度也比较好，但是因为工艺技术本身的限制，也很难生产出更高分子量的产品。

3 生产工艺技术

3.1 生产工艺流程

①生产周期：从原料到成品生产周期9-10天，包括原料技术指标检测、设计配方、实验室生产、大规模生产、产品包装等。②采购原料：丙烯酰胺（AM）；氢氧化钠（NaOH）；丙烯酸（AA）；煤油（未经提纯）；吐温60（Tween-60）；司盘80（Span-80）；过硫酸钾、亚硫酸氢钠；液氮等。③原料成分分析：对原料技术指标的测试，为确定配比比例。④配比混合：将原料按照计算出来的配比进行混合。⑤投入反应釜：反应包括升温，氮气保护、搅拌，加引发剂等过程。⑥破乳：反应产物是乳液状态，需要用乙醇进行破乳，并用乙醇洗去杂质。⑦磨粉：将破乳得到的产品磨成粉末状，方便客户使用。⑧装袋销售：将产品装袋并投入市场。

3.2 催化水合法

催化水合法是有美国和日本两个国家先后研究和开发成功的，原理是丙烯腈和水在使用骨架铜催化剂的作用下，直接生成丙烯酰胺，实现了工业化生产，与硫酸水合法比较，催化水合法生产的产品具有高纯度、污染少的优点，很容易实现工业化生产，目前催化水合法是世界上比较常用的一种生产丙烯酰胺的方法。主要采用二元或者三元以上的骨架铜催化剂合金，经过产生的反应后催化剂被溶解掉一部分，剩下比较活泼的骨架铜。骨架铜催化剂有多种合金组合，比较常见的有Cu-Cr合金、Cu-Ni合金及Cu-Al-Zn合金等。悬浮床和固定床为反应器，日本公司固定床中使用的骨架铜催化剂通常为Cu-Cr催化剂，连续催化工艺。我国比较常使用的固定床连续催化工艺中Cu-Al-Zn骨架铜为催化剂，南非某家公司已经研究和开发了一种直接从丙烯腈中直接生产出丙烯酰胺的一步工艺法，已经工业化投产使用。在化学上采用催化剂蒸馏的方式，利用丙烯腈经过氧化铜催化剂的反映下产生水解反应，产生百分之三十五到五十的丙烯酰胺水溶液，没有其他副产品。一般情况下标准的固定床工艺使用三个反应器，生成的丙酰胺溶液大约为百分之二十和没有发生溶解的丙烯腈百分之四左右，想要送往市场进行使用就要在净化和浓缩百分之五十的丙烯酰胺才可以，但是还不能在生产聚丙酰胺和丙烯酸。在南非研究的新工艺中，在催化剂蒸馏塔顶部加入丙烯腈和软化水，一直到蒸馏塔的中部位置。溶液经过硫酸泵输送到蒸馏塔的底部，控制PH值和一直其中的聚合反应。

4 结语

我国对聚丙烯酰胺产品具有很高的技术指标，另外，该产品成本低，效率高，竞争优势明显；产品应用面广，市场需求紧迫。在未来的聚丙烯酰胺市场上有着广阔的发展空间。