【正文】 年代 , 主要用作助留劑、干增強劑和廢水處理的絮凝劑 。 （ 2） 國內(nèi)生產(chǎn)和消費 ① 生產(chǎn) 我國 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。 上個世紀(jì) 90年代后期．美國、西歐和日本的聚丙烯酰胺年消費量分別為 l2萬噸、8,6萬噸和 6， 3萬噸。 ⑤ 選擇適宜的技術(shù)和 4 設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動化的聚合工藝。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℃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。相反，聚合分子量易降低。對這些體系的研究工作多集中在聚合速率方面 ，對分子量影響討論甚少。引發(fā)劑主要是過氧化物和偶氮化合物，輻射引發(fā) 常 用碳 60源的 Y射線。而我國的陽離子產(chǎn)品分子量較低，一般在 500800萬之間，產(chǎn)品劑型以水溶液為主，制約了我國水處理和造紙工業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)有生產(chǎn)廠200多個，生產(chǎn)能力（含 AM）約為 23萬噸 /年。丙烯酰胺單體由丙烯腈經(jīng)硫酸催化水合制取。第一章 概述 1． 1 聚 丙烯酰胺簡介 1 .1 . 1 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。 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潛力和廣闊的應(yīng)用前景。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。國外的陽離子產(chǎn)品的品種、類型十分齊全，大品種的分子量都超過 1900萬，干粉占 53%，乳液占 35%，水溶液僅占 2%。 1． 1． 3 丙烯酰胺聚合方法介紹 丙烯酰胺聚合反應(yīng)屬于自由基引發(fā)體系，引發(fā)方法常用引發(fā)劑引發(fā)和輻射引發(fā)兩種。如 KMn04一乳酸、抗壞血酸或輕基乙酸， Ceo+一硫醇、硫代磷酸、檸檬酸，三 (乙酸丙酮 )釩一輕胺， VS+一環(huán)己酮， KBr03琉基乙酸等 .這些體系的特點是反應(yīng)活性高，適于常溫聚合。在相同溫度下，活化能小時，Rp增加。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。 ④ 制備用于生態(tài)建設(shè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的 PAM產(chǎn)品。 表 1 世界 PAM生產(chǎn)能力分析（萬噸 /年） 乳液和分散體 微 小 粉 末 溶 液 非 離 子 陰 離 子 陽 離 子 表 2 2020年 2月統(tǒng)計的世界各地區(qū) PAM主要生產(chǎn)能力（萬噸 /年） 公司 地點 生產(chǎn)能力 西 歐 汽巴精化 英國布拉布拉福德 氰特 英國布拉布拉福德 納爾料 法國法蘭克福 SNF 法國安德烈津克 斯托豪森 德國克雷菲爾德 三 F 意大利 美 國 汽巴精化 弗吉尼亞州薩?？? 氰特 阿拉伯馬州莫比爾 納爾料 路易斯安那州加利維爾 SNF 喬治亞州賴斯波羅 日 荒川化工 日本大阪 DaNnx 日本新瀉 本 橘磨化工 日本 亞 太 中國石油 大慶，恒聚 ， 中國石化 勝利 SNF 泰興 國外聚丙烯酰胺的生產(chǎn)商主要有美國的陶氏化學(xué)公司、氰胺公司、聯(lián)合膠體公司、納爾科公司． 日本的日東化學(xué)公司、三井東壓公司，法國 SNF圣泰公司．德國的斯托豪森公司、巴斯夫公司和英國的聯(lián)合膠體公 司等。 然而，盡管 2020年有一些新增電力開工，如果以后尚無新增能力建設(shè)的話， 預(yù)計 今后5年內(nèi) PAM供應(yīng)仍將會感到短缺 。而在國外作為一種環(huán)保產(chǎn)品 , PAM已被廣泛用于各種水處理中 , PAM應(yīng)用 的最大領(lǐng)域為水處理行業(yè) , 我國水處理技術(shù)和水處理劑的應(yīng)用水平與國外有很大差距 , 這也說明 PAM在水處理行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿薮蟆?：壓裂工藝是油氣田開發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施，氣作用是開通巖石的餓通過，讓油流過，亞甲基聚丙烯酰胺交聯(lián)而成的壓裂液，因 具有高黏度、低摩阻、良好的餓懸砂能力以及配制方便和成本低而被廣泛應(yīng)用。應(yīng)用聚丙烯酰胺，可促使團(tuán)粒的下降、液體的澄清和泥餅的脫水，從而可提高生產(chǎn)效率，減少尾礦流失和水消耗，降低設(shè)備投資和加工成本，并避免環(huán)境污染。但目前國內(nèi)多數(shù) PAM生產(chǎn)廠家均屬低水平、小規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)落后，單機生產(chǎn)能力低，品 種少，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品分子量低，分子量分布范圍寬，抗礦化度及耐剪切能力低，難以滿足國內(nèi)及企業(yè)出口的需要。 1. 2 設(shè)計意義 石油工業(yè) 是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，石油是經(jīng)濟發(fā)展的重要保證之一。 ② 原料路線的選擇及工藝技術(shù)的選擇。具體要求學(xué)生掌握本課程的工藝設(shè)計原理、步驟 和方法。 ③ 雜質(zhì)：體系中雜質(zhì)主要有未反應(yīng)單體、水、空氣中的氧、 AA等。 ① 丙烯酰胺：分子量： ；形態(tài)：片狀晶體；密度： ；熔點 ℃；沸點： 125℃；蒸汽壓： 105Pa；蒸汽密度： （空氣 =1）；聚合熱： ；閃點 138℃；平衡含水量： (g 水 /kg 干 PAM)。該工藝路線包括了自由基形成和鏈增長過程；由于水溶劑存在要考慮水分的干燥。 3． 2 生產(chǎn)流程簡述 聚 合工段 主要由計量配料、聚合、研磨輸送等崗位組成。水解工段由水解、研磨輸送等崗位組成。 3． 6 安全防護(hù)措施 3． 6． 1 聚合工段 該工段使用的原料有 丙烯酰胺、純水以及偶氮二異丁腈等，根據(jù)這些原料的性質(zhì)，查閱《化工工藝設(shè)計手冊》、《化工生產(chǎn)安全與防護(hù)》等確定車間火災(zāi)危險等級為乙級；車間建筑屬于一類工業(yè)建筑。 ⑦ 在生產(chǎn)裝置檢修敲打設(shè)備的時候，必須使用銅制工具或在鐵制工具上涂上黃油，以免引起火花。所有電器設(shè)備在運轉(zhuǎn)中禁止用手亂動。 4． 1． 3 聚合釜物料衡算 聚合釜物料衡算圖如下所示： 每小時產(chǎn)膠量 5000 1000247。 （ 3） 聚合釜筒體直徑與高度的確定 一般聚合釜的長徑比在 13之間，高徑比大有利于傳熱，但不利于攪拌。 （ 6） 聚合釜封頭壁厚的確定 設(shè)計中選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，其壁厚計算公式 S=? ?2 pD p? ??+C C=C1+C2+C3 C3= (S0+ C2) 式中 S— 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的壁厚， mm； Di— 封頭內(nèi)直徑， mm； C— 封頭壁厚附加量， mm； C1— 鋼板負(fù)偏差， mm； C2— 腐蝕余量 mm； C3— 封頭熱加壓成型時壁厚減薄量， mm； S0— 計算壁厚， mm； P— 設(shè)計壓力 MPa； ??t? — 設(shè)計溫度時的許用應(yīng)力 MPa； ?— 焊縫系數(shù)，若為整塊鋼板制造，則 =1。 （ 8） 聚合釜質(zhì)量 估算 m 筒 = 716= m 封 =2 479=58kg m 法蘭 = m 夾 = 558= m 夾封 =397kg 釜質(zhì)量 m 釜 = m 筒 ﹢ m 封 ﹢ m 法蘭 ﹢ m 夾 =。蒸汽壓 。 （ 3） 選泵：根據(jù)所輸送物料的流量、揚程及性質(zhì)，確定選擇 Y型油泵。 本設(shè)計消防水系統(tǒng)按 同一時間發(fā)生火災(zāi)計， 室內(nèi)消防水用量 10L/S，室外消防水用量 35L/S，合計消防水用量 45L/S，火災(zāi)持續(xù) 3 個小時。通過 課程 設(shè)計，我感到自己的理論水平和實踐應(yīng)用能力有了較大的提高，為此，我衷心感謝為我完成設(shè)計而付出辛勤勞動的老師以及給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們。 在設(shè)計工作中，工藝流程和設(shè)備型號 經(jīng)過多次選擇和修改論證，完成了包括配料、聚合、研磨、水解、干燥、包裝的工藝流程圖的設(shè)計。設(shè)備布置簡述如下： 配電室設(shè)再車間西南側(cè)，配電室東面依次設(shè)置值班室、操作室及男女更衣室；熱水罐及熱水泵布置在室外；依工藝流程，車間 ? 平面由西至東，依次布置配料罐、配料泵，研磨機、造粒機，送料風(fēng)機（一次風(fēng)機、二次風(fēng)機），振動流化床干燥系統(tǒng)，包裝系統(tǒng)等設(shè)備；聚合釜布置時考慮釜底出料口與預(yù)研磨機進(jìn)料口垂直，聚合釜底部鋼平臺高度為 ，主要 考慮出料閥門的安裝及檢修和氮氣進(jìn)口、熱水進(jìn)口閥門的操作，聚合釜上部鋼平臺的設(shè)置高度為 ，主要考慮聚合釜的高度及釜底出料口與預(yù)研磨機進(jìn)料口之間的距離，該距離約 。 Hf?入 =（ +++2+） ? = ② Hf?出=（ ld? + ?? ） 22rug 因 d 出 =d 入 ，故 u 出 =u 入 =,Re=708004000 為湍流。 ② 計算 ：管道的截面積為圓形，以 dAM表示 30%AM 水溶液管道內(nèi)徑，以 d 水 表示純水管道內(nèi)徑，則由 VS= sw d= 4svu? 得 VS（ AM） =2049/（ 3600 ） = 104m3/h dAM= 44 10 ????=≈ 50mm VS（水） =(3600 )= 104m3/h d 水 = ? 44 10 ????=≈ 25mm ( 2 ) 聚合管道以及研磨、水解、干燥管道 ① 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：因研磨、水解、干燥主物料管道與聚合釜主物料管道性質(zhì)及流量相同，故由聚合釜管道計算作代表。 壁厚計算結(jié)果 S= 1800 133 ? ??? ? ? ?= 取與筒體相同的壁厚，即 16mm。根據(jù) Di查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第三冊第 230 頁及《化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊》第四卷第 10 頁查得 V 封 =； m 封 =479kg ③ 筒體高度的確定：有 Di= 查 《 化工設(shè)備機械基礎(chǔ) 》附