【正文】 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?yàn)樗幚硇袠I(yè), 我國(guó)水處理技術(shù)和水處理劑的應(yīng)用水平與國(guó)外有很大差距, 這也說(shuō)明PAM在水處理行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿薮?。然而，盡管2005年有一些新增電力開(kāi)工，如果以后尚無(wú)新增能力建設(shè)的話，預(yù)計(jì)今后5年內(nèi)PAM供應(yīng)仍將會(huì)感到短缺。表 1 世界PAM生產(chǎn)能力分析（萬(wàn)噸/年）乳液和分散體微 小粉 末溶 液非 離 子陰 離 子陽(yáng) 離 子 表 2 2005年2月統(tǒng)計(jì)的世界各地區(qū)PAM主要生產(chǎn)能力（萬(wàn)噸/年）公司地點(diǎn)生產(chǎn)能力西歐汽巴精化英國(guó)布拉布拉福德氰特英國(guó)布拉布拉福德納爾料法國(guó)法蘭克福SNF法國(guó)安德烈津克斯托豪森德國(guó)克雷菲爾德三F意大利美國(guó)汽巴精化弗吉尼亞州薩?？饲杼匕⒗R州莫比爾納爾料路易斯安那州加利維爾SNF喬治亞州賴(lài)斯波羅日本荒川化工日本大阪DaNnx日本新瀉橘磨化工日本亞太中國(guó)石油大慶，恒聚，中國(guó)石化勝利SNF泰興國(guó)外聚丙烯酰胺的生產(chǎn)商主要有美國(guó)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(guó)SNF圣泰公司．德國(guó)的斯托豪森公司、巴斯夫公司和英國(guó)的聯(lián)合膠體公司等。④制備用于生態(tài)建設(shè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的 PAM產(chǎn)品。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(wú)關(guān)，分子量較水溶液聚合為低。在相同溫度下，活化能小時(shí)，Rp增加。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，適于常溫聚合。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。在我國(guó)尚缺少系列化產(chǎn)品，因而應(yīng)用單一，這在造紙和不同水質(zhì)的處理種尤為突出。產(chǎn)品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。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)。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。隨后又開(kāi)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。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。（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%。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。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。相反，聚合分子量易降低。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。⑤選擇適宜的技術(shù)和設(shè)備，開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動(dòng)化的聚合工藝。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。（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(kāi)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。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。（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。（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。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。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。③ 物料衡算。通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙和說(shuō)明書(shū)能對(duì)所設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述和論證。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。② 水：密度：；比焓：；比熱容：103j/()；熱導(dǎo)率：102w/()；黏度：；表面張力：104N/m。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。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?；在聚合釜?nèi)加引發(fā)劑，在氮?dú)獾姆諊麻_(kāi)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。后處理工段主要由干燥、篩分、包裝等崗位組成。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)。⑧ 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)禁止存放大量易燃易爆物品。④ 設(shè)備檢修要有動(dòng)火票，并有專(zhuān)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。② 封頭容積及直邊高度的確定：封頭選用橢圓形封頭。查表361頁(yè)表233，取=133MPa。,取u=。=（+++2+）=② =（+）因d出=d入，故u出=u入=,Re=708004000為湍流。設(shè)備布置簡(jiǎn)述如下： 配電室設(shè)再車(chē)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，依次布置配料罐、配料泵，研磨機(jī)、造粒機(jī)，送料風(fēng)機(jī)（一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)），振動(dòng)流化床干燥系統(tǒng)，包裝系統(tǒng)等設(shè)備；聚合釜布置時(shí)考慮釜底出料口與預(yù)研磨機(jī)進(jìn)料口垂直，主要考慮出料閥門(mén)的安裝及檢修和氮?dú)膺M(jìn)口、熱水進(jìn)口閥門(mén)的操作，主要考慮聚合釜的高度及釜底出料口與預(yù)研磨機(jī)進(jìn)料口之間的距離。在設(shè)計(jì)工作中，工藝流程和設(shè)備型號(hào)經(jīng)過(guò)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(jì)。提出了合理的造粒工藝與設(shè)備，大大提高了設(shè)備的可靠性與膠塊的造粒效果，設(shè)計(jì)出了年產(chǎn)5000噸，分子量在2500萬(wàn)以上，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)等同或優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品。大分子熟化器設(shè)上、底部二層鋼平臺(tái)，主要考慮大分子熟化器設(shè)上部接管閥門(mén)操作，側(cè)面夾套熱水出口閥門(mén)操作、壓力表、安全閥的安裝。查第53頁(yè)表53得：三通ζ=2=；閘閥1/2開(kāi)ζ=5=；止回閥全開(kāi)ζ=2，；90O彎頭：ζ=10=,ζ出=。物料流量為2094+=,25%AM溶液密度為=+25%=103kg/cm3,，取u=，故VS==（3600）=104m3/hd===≈80mm其他管道參照《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》的有關(guān)管道計(jì)算，具體管徑見(jiàn)工藝流程圖。（7） 夾套筒體與封頭壁厚的確定夾套選用鋼材為16MnR，其溫度使用范圍為20至475℃。則 V實(shí)=+=考慮攪拌器等所占容積， （4） 夾熱套直徑及高度得確定① 夾套直徑得確定：基《化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第180頁(yè)表253知：Di在7001800之間時(shí)，夾套直徑為 Dj=Di+100 因Di=1900mm，得 Dj=1900+100=2000mm ② 夾套高度得確定：夾套越高，傳熱面積越大，但過(guò)高會(huì)影響封頭得裝卸。%=未反應(yīng)AM單體的量20942084=10kg/h 隨25%的AM溶液帶入的水量2094（130%）=設(shè)引發(fā)劑在聚合時(shí)全部反應(yīng)，AIBN用量6254105%=104kg/h配料后溶液濃度為25%，故純水加入量（625247。第四章 工藝計(jì)算及主要設(shè)備選型4．1 物料衡算4．1．1 計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)量5000t；年開(kāi)工時(shí)間8000h；單體總轉(zhuǎn)化率≥%；原料AM溶液濃度30%，釜中AM濃度25%；純水溫度≤10℃；聚合釜平均溫度100℃；聚合系統(tǒng)壓力≤；計(jì)量罐壓力≤，泵壓≤。⑩ 各儲(chǔ)罐裝料不得超過(guò)規(guī)定裝料系數(shù)，而且要有氮?dú)獗Ｗo(hù)。② 生產(chǎn)人員必須熟悉相關(guān)崗位消防設(shè)施的種類(lèi)及存放位置，并能熟練正確使用，了解現(xiàn)場(chǎng)物料的性質(zhì)。車(chē)間設(shè)備采用露天與廠房?jī)?nèi)布置相結(jié)合原則。主原料：?jiǎn)误w——聚丙烯酰胺；溶劑——水；引發(fā)劑——偶氮二異丁腈。3．1．3 溶劑的選擇因選擇水溶液聚合法，故溶劑為水。2．2 PAM物理及化學(xué)性質(zhì)2．2．1 PAM的結(jié)構(gòu)PAM在結(jié)構(gòu)上最基本的特點(diǎn)是：（1）分子鏈具有柔順性和分子形狀的易變性。水解反應(yīng)基本上是不可逆的。1．3．2 聚合反應(yīng)機(jī)理及影響因素（1） 聚合機(jī)