【正文】 1900萬(wàn)，干粉占53%，乳液占35%，水溶液僅占2%。產(chǎn)品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。近10年來(lái)我國(guó)PAM發(fā)展迅速，現(xiàn)成為世界生產(chǎn)大國(guó)，產(chǎn)量躍居世界首位，生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)國(guó)際水平。1962年上海珊瑚化工廠建成我國(guó)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)。PAM優(yōu)良的水溶性、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(chǎng)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計(jì)第一章 概述1． 1 聚丙烯酰胺簡(jiǎn)介1 .1 . 1丙烯酰胺聚合物的發(fā)展PAM在1893年由實(shí)驗(yàn)室制得。丙烯酰胺單體由丙烯腈經(jīng)硫酸催化水合制取。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。現(xiàn)有生產(chǎn)廠200多個(gè)，生產(chǎn)能力（含AM）約為23萬(wàn)噸/年。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。而我國(guó)的陽(yáng)離子產(chǎn)品分子量較低，一般在500800萬(wàn)之間，產(chǎn)品劑型以水溶液為主，制約了我國(guó)水處理和造紙工業(yè)的發(fā)展。（2）生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)：我國(guó)隨有近10家上萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)廠，產(chǎn)量占倒90%。（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。引發(fā)劑主要是過(guò)氧化物和偶氮化合物，輻射引發(fā)常用碳60源的Y射線。（1） 水溶液聚合在AM 的聚合方法中， 采用水溶液聚合的較多， 主要涉及到引發(fā)體系、介質(zhì)PH、添加劑和單體濃度等。對(duì)這些體系的研究工作多集中在聚合速率方面，對(duì)分子量影響討論甚少。在 A M 與 丙 烯酸(AA)等共聚中，PH對(duì)竟聚率的影響很大。相反，聚合分子量易降低。乳膠粒是通過(guò)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(guò)膠束成長(zhǎng)起來(lái)的。最近的一份報(bào)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℃及濃度50%條件下可得到分子量大于1000萬(wàn)的速溶型粉狀聚丙烯酞胺。還要掌握好聚合反應(yīng)規(guī)律優(yōu)選聚合工藝、聚合引發(fā)體系，適當(dāng)增大單體濃度、減少引發(fā)劑濃度和降低聚合反應(yīng)溫度，使反應(yīng)平穩(wěn)。⑤選擇適宜的技術(shù)和設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動(dòng)化的聚合工藝。表2列出2005年2月統(tǒng)計(jì)的世界各地區(qū)PAM主要生產(chǎn)能)。上個(gè)世紀(jì)90年代后期．美國(guó)、西歐和日本的聚丙烯酰胺年消費(fèi)量分別為l2萬(wàn)噸、8,6萬(wàn)噸和6，3萬(wàn)噸。作為PAM市場(chǎng)的領(lǐng)先者SNF公司近期將有不少新建裝鼉投產(chǎn)，SNF公司新建的PAM 裝置(在澳大利亞、印度尼西亞、印度、俄羅斯、瑞典和美國(guó))將于2005年投產(chǎn)，新建最大裝置建在印度(能力為2萬(wàn)噸／39。（2） 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和消費(fèi)① 生產(chǎn)我國(guó)PAM產(chǎn)品的開發(fā)起步較晚,1962 年上海天原化工廠建成第一套PAM生產(chǎn)裝置, 生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)消費(fèi)中, 81%用于石油開采, 是國(guó)內(nèi)PAM應(yīng)用的最大市場(chǎng)。PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用起步于70 年代, 主要用作助留劑、干增強(qiáng)劑和廢水處理的絮凝劑。聚丙烯酰胺類化學(xué)堵水劑具有對(duì)油和水的滲透能力的選擇性，對(duì)油的滲透性降低最高可超過(guò)10%，而對(duì)水的滲透性能減少可超過(guò)90%。（2） 水處理：聚丙烯酰胺的酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附而形成氫鍵。（3） 造紙：聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用主要用于兩方面，一是提高填料、顏料等的存留率，以降低原材料的流失和對(duì)環(huán)境的污染；二是提高紙張的強(qiáng)度。（5） 紡織、印染行業(yè)：聚丙烯酰胺作為織物處理的上漿劑、整理劑以及可生成柔順、防皺、防霉菌的餓保護(hù)層。此外，聚丙烯酰胺還用于紡織印染污水的高效凈化。鑒于PAM具有較大的市場(chǎng)潛力，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)紛紛計(jì)劃新建或擴(kuò)建產(chǎn)能。②國(guó)內(nèi)中小企業(yè)和相關(guān)科研院所，應(yīng)加快PAM生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)，改進(jìn)現(xiàn)有工藝，提高技術(shù)水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量并使之系列化；有條件的單位，應(yīng)加強(qiáng)在專用性產(chǎn)品和個(gè)類不同基因共聚接枝改性衍生物方面的研究。我國(guó)石油資源相對(duì)較少，三次采油是我國(guó)保證石油供應(yīng)的重要措施。1． 3 設(shè)計(jì)原則1．3．1 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容年產(chǎn)5000噸聚聚丙烯酰胺工程：聚合工段的工藝設(shè)計(jì)。③ 物料衡算。⑦ 工藝平面布置。通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙和說(shuō)明書能對(duì)所設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述和論證。器總反應(yīng)式為：nCH2=CH－C(=O)－NH2 [CH2—CH（C(=O)－NH2 ）]n( 2 ) 影響反應(yīng) 影響聚合反應(yīng)的因素主要有溶劑、引發(fā)劑、PH值、聚合溫度等因素。這些雜質(zhì)含對(duì)引發(fā)劑活性、聚合速度等產(chǎn)生影響，還有一定毒性，因此要控制在一定指標(biāo)以下。表明PAM的水解過(guò)程是由兩個(gè)以上的水解反應(yīng)組成：OH催化的堿性水解與H2O的溶劑解過(guò)程。② 水：密度：；比焓：；比熱容：103j/()；熱導(dǎo)率：102w/()；黏度：；表面張力：104N/m。2．2．2 PAM的物理性質(zhì)密度：；臨界表面張力：35～40mN/m；玻璃化溫度：188℃；軟化溫度：210℃。要獲得陰離子型聚合物須進(jìn)行堿性NaOH水解；操作方式為連續(xù)操作。該體系大概有兩種：一是無(wú)機(jī)過(guò)氧化物與氧化劑組成；二是有機(jī)組成的氧化還原引發(fā)體系。具體流程為：將單體AM水溶液裝進(jìn)配料槽，用純水稀釋到25%濃度，將溫度調(diào)整到10℃，預(yù)制的原料經(jīng)計(jì)量泵入通有氮?dú)獾木酆细辉诰酆细獌?nèi)加引發(fā)劑，在氮?dú)獾姆諊麻_始聚合反應(yīng)，反應(yīng)后的混合物在聚合釜中停留成熟后，得到聚合物膠塊；研磨機(jī)研磨后螺桿輸送到造粒器造粒；將小膠塊狀進(jìn)水解反應(yīng)器，用氫氧化鈉水溶液噴灑在膠塊上并充分拌和，讓其水解；將水解后的溶膠裝進(jìn)干燥器干燥到要求的含水量，然后將干燥的聚合物冷卻到所需溫度以例破碎；將干燥并冷卻后的裝進(jìn)粉碎機(jī)破碎到規(guī)定的顆粒尺寸，然后將粉碎后的聚合物喂進(jìn)振動(dòng)篩，以分離除去大塊聚合物；將篩選后的聚合物儲(chǔ)存進(jìn)成品倉(cāng)，最后將產(chǎn)品裝進(jìn)包裝袋。制得粘稠膠液，再通過(guò)研磨、水解、研磨、干燥、篩分獲得最終產(chǎn)品。后處理工段主要由干燥、篩分、包裝等崗位組成。 生產(chǎn)制度考慮裝置的大修，采用年開工時(shí)為8000h。設(shè)計(jì)中電氣設(shè)備一律選用隔爆式電氣設(shè)備；各設(shè)備均有接地線、跨接線等防靜電設(shè)施及防雷設(shè)施；各崗位設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng)。④ 生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過(guò)程中要即使檢查，消除漏點(diǎn)。⑧ 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)禁止存放大量易燃易爆物品。注意事項(xiàng)如下：① 水解裝置和干燥裝置在清理前要切斷外接管線，切斷電機(jī)，有氮?dú)庵脫Q，并分析可燃物濃度含氧量等，合格后人員方可入內(nèi)。④ 設(shè)備檢修要有動(dòng)火票，并有專人監(jiān)護(hù)，切斷電源，嚴(yán)禁啟動(dòng)。%，%。30%=2084kg/h%轉(zhuǎn)化率計(jì)算30%的AM溶液及純AM的需求量AM溶液：2084247。=聚合釜物料衡算列下表41如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料30% AM溶液103104AIBN104106104純 水102103合 計(jì)103104出料PAM102103AM101101水103104合 計(jì)103104 一次研磨物料衡算（損失率：%）該段總損失2．511030．1%=其中損失：PAM 625%=AM 11%=水 103%=獲得：PAM =AM =水 =一次研磨物料衡算列表42如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM102103AM101101水103104合 計(jì)103104出料PAM102103AM101101水103104合 計(jì)103104總 損 失104 水解工段物料衡算水解方程式如下：[CH2—CH（C(=O)－NH2 ）]n﹢NaOH→[CH2—CH（C(=O)－ONa）]n﹢NH3↑CH2=CH－C(=O)－NH2﹢NaOH→CH2=CH－C(=O)－ONa﹢NH3↑PAM平均水解度25%，NaOH原料濃度50%，AM全部與NaOH反應(yīng)，NaOH全部反應(yīng)，則有：PAM 62425%（）=207kg/hPAM 62475%=468kg/hAM （）=消耗NaOH溶液 ｛（156/）﹢()｝40=產(chǎn)生NH3｛（156/）﹢()｝17=產(chǎn)生水187．9750%=得總水103﹢=103kg/h水解工段物料衡算列表43如下：組 分kg/ht/dt/a進(jìn)料PAM102103AM101101水103104NaOH102103合 計(jì)103104出料PAM102103AM101102水103104PAM102103NH310110