【文章內(nèi)容簡介】 Ｈ值7～8，反應(yīng)區(qū)AN濃度1%～2%。%，AM（丙烯酰胺）%，反應(yīng)器出口AM濃度約為50%。我國從1984年開始進(jìn)行微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺的研究工作，主要研究單位有化工部上海生物化學(xué)工程研究中心（即上海農(nóng)藥研究所）、中國科學(xué)院微生物研究所、上海交通大學(xué)、北京石油化工研究院。微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺是一項(xiàng)具有國際先進(jìn)水平的生產(chǎn)工藝，對(duì)我國化學(xué)工業(yè)趕超世界先進(jìn)水平，特別是對(duì)有機(jī)化工和精細(xì)化工的發(fā)展將起重要作用。b） 丙烯酰胺工藝技術(shù)比選、生化法連續(xù)催化水合工藝和國內(nèi)生化法間歇催化水合工藝生產(chǎn)丙烯酰胺的工藝技術(shù)特點(diǎn)。 丙烯酰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)序號(hào)比較項(xiàng)目化學(xué)法懸浮床連續(xù)水合工藝生化法連續(xù)水合工藝生化法間歇水合工藝一技術(shù)特點(diǎn)1產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量較好，但含有銅等金屬離子，副反應(yīng)較多產(chǎn)品質(zhì)量好，無副產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量好，無副產(chǎn)品2催化劑催化劑為銅系催化劑，在裝置內(nèi)完成預(yù)制、回收和再生循環(huán)，活性穩(wěn)定。催化劑選擇性為99%第三代生物酶催化劑壽命長，催化劑選擇性約為100%生物酶催化劑采用固定化細(xì)胞形式，催化劑選擇性近100%3單線最大生產(chǎn)能力1條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力達(dá)5萬噸/年1條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力達(dá)2萬噸/年4原料及化學(xué)品消耗主要原料丙烯腈的單耗較高，對(duì)丙烯腈原料質(zhì)量要求嚴(yán)格，化學(xué)品的種類較多，部分化學(xué)品需要進(jìn)口丙烯腈原料的單耗低，接近理論值，對(duì)丙烯腈質(zhì)量要求不高，催化劑和一些化學(xué)品不需要進(jìn)口丙烯腈原料的單耗低，接近理論值，對(duì)丙烯腈質(zhì)量要求不高，化學(xué)品消耗較高，可在國內(nèi)解決5公用工程消耗公用工程用量較低，尤其是電耗明顯低于生化法公用工程用量較高，尤其是電和壓縮空氣的用量明顯高于化學(xué)法公用工程用量較高，尤其是壓縮空氣和電的用量高于化學(xué)法 丙烯酰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)序號(hào)比較項(xiàng)目化學(xué)法懸浮床連續(xù)水合工藝生化法連續(xù)水合工藝生化法間歇水合工藝二設(shè)備特點(diǎn)采用了大型懸浮床丙烯酰胺反應(yīng)器，是世界上最大的丙烯腈水合反應(yīng)器，采用了防聚合容器，采用了催化氧化燃燒裝置處理廢氣采用了多級(jí)連續(xù)型水合反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)化采用了膜分離系統(tǒng)，解決了細(xì)菌細(xì)胞的分離問題采用常規(guī)的水合反應(yīng)器和處理設(shè)備，反應(yīng)間歇進(jìn)行采用的超濾裝置處理由酶菌催化劑引入產(chǎn)品中的細(xì)菌細(xì)胞三環(huán)保特點(diǎn)采用了催化氧化燃燒裝置處理廢氣對(duì)裝置排放的污水進(jìn)行預(yù)處理后，采用生化處理方法處理采用掩埋的方法處理廢渣高架排放廢氣對(duì)裝置排放的污水進(jìn)行預(yù)處理后，采用生化處理方法處理采用焚燒的方法處理廢渣高架排放廢氣采用生化處理方法處理污水采用焚燒的方法處理廢渣c(diǎn)） 推薦的丙烯酰胺工藝技術(shù)銅催化水合法生產(chǎn)丙烯酰胺工藝是**目前掌握的國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)具有選擇性高、能耗低、轉(zhuǎn)化率高、投資省的特點(diǎn)。 聚丙烯酰胺工藝技術(shù)路線的介紹 a） 聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)路線概況聚丙烯酰胺的生產(chǎn)方法主要有水溶液聚合法、乳液聚合法和輻射聚合法。水溶液聚合法是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的傳統(tǒng)方法，具有安全、工藝設(shè)備簡單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。目前，國內(nèi)外聚丙烯酰胺生產(chǎn)大都采用水溶液聚合法生產(chǎn)。水溶液聚合法可制得聚丙烯酰胺膠體或粉狀產(chǎn)品。一般聚丙烯酰胺膠體采用8～10%AM水溶液在引發(fā)劑作用下直接聚合制得，聚丙烯酰胺干粉則多用25～30%AM溶液進(jìn)行中濃度聚合，聚合后得到的聚丙烯酰胺膠體經(jīng)造粒、捏合、干燥、粉碎后制得聚丙烯酰胺。乳液聚合法是指水溶性的丙烯酰胺借助表面活性劑(多采用非離子型表面活性劑)的作用，使丙烯酰胺單體分散在油相中形成乳化體系，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行乳液聚合，形成穩(wěn)定的高分子量速溶的聚丙烯酰胺膠乳產(chǎn)品，經(jīng)共沸蒸餾脫水后即可得到粉狀聚丙烯酰胺。聚合反應(yīng)是在分散于油相中的丙烯酰胺微粒中進(jìn)行，故聚合過程中放出的熱量分散均勻，反應(yīng)體系平穩(wěn)，易控制，適合于制備高分子量且分子量分布窄的聚丙烯酰胺膠乳或干粉型產(chǎn)品。輻射引發(fā)（光引發(fā)）法是丙烯酰胺單體在紫外線或R射線下引發(fā)直接聚合得固體產(chǎn)品。該法工藝簡單，所得產(chǎn)品分子量分布很寬，目前在北京恒聚化學(xué)品有限公司進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。b） 推薦的聚丙烯酰胺工藝技術(shù)**30000噸/年聚丙烯酰胺裝置的聚丙烯酰胺陰離子聚合單元采用山東環(huán)通化學(xué)有限責(zé)任公司提供的光聚合低溫引發(fā)后水解生產(chǎn)工藝技術(shù)生產(chǎn)聚丙烯酰胺。該技術(shù)工藝簡單，設(shè)備投資少。 工藝概述、流程及消耗定額 工藝概述 裝置規(guī)模和年操作時(shí)數(shù)本項(xiàng)目裝置規(guī)模為30000噸/年（干基）PAM，年操作時(shí)間為8000小時(shí)。 裝置組成裝置分為四部分：單體聚合單元、精制單元、聚合單元及干燥及造粒單元。單體聚合單元單元由以下部分組成：丙烯腈精制、催化反應(yīng)、丙烯酰胺精制系統(tǒng)。精制單元單元由反應(yīng)液配制、聚合、預(yù)切割及造粒、干燥和研磨、篩分、包裝工段組成。聚合單元單元由提濃、結(jié)晶工段組成。干燥及造粒單元由干燥、造粒及包裝工段組成。 原料和輔助材料本裝置所需的原料、輔助材料數(shù)量和主要原料性質(zhì)（規(guī)格）、 主要原料及輔助材料數(shù)量表序號(hào)名稱單位數(shù)量來源輸送方式1丙烯腈噸/年23400丙烯腈廠初期汽車，正常生產(chǎn)管道2CuCr催化劑噸/年45國內(nèi)購買汽車3氫氧化鈉（固）噸/年450國內(nèi)購買汽車4引發(fā)劑（尿素）噸/年600國內(nèi)購買汽車5引發(fā)劑（玉米淀粉）噸/年300國內(nèi)購買汽車 丙烯腈規(guī)格指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)值備注丙烯腈（AN）%(wt)工業(yè)優(yōu)級(jí)≥%國標(biāo)優(yōu)等品水%(wt)丙酮mg/L100HCNmg/L5丙烯醛mg/L10總?cè)﹎g/L50銅mg/L鐵mg/L過氧化氫mg/LpH6~9色度5乙腈mg/l150 丙烯酰胺規(guī)格表指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)值備注丙烯酰胺（AM）%(wt)≥25 丙烯酸含量%(wt)≤ 鐵離子ppm≤ 銅離子ppm≤ 羥基丙腈ppm≤1000 甲醇溶解性%(wt)≥ 電導(dǎo)率μs/cm≤5色度≤10PH～ 產(chǎn)品及副產(chǎn)品、。產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。 主要產(chǎn)品產(chǎn)量表(噸/年)序號(hào)產(chǎn)品名稱單位數(shù)量備注1PAM陰離子噸/年250002PAM陽離子噸/年20003PAM兩性離子噸/年3000 聚丙烯酰胺陰離子產(chǎn)品規(guī)格表指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)值備注外觀顆粒狀干粉分子量≥2000萬表觀粘度mpas≥＜%水解度%（wt）23~30濾過比%（wt）≤不溶物%（wt）≤2溶解速度h≤2殘余單體%（wt）≤固含量%（wt）≥89顆粒%（wt）≤5() 聚丙烯酰胺陽離子產(chǎn)品規(guī)格表指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)值備注外觀顆粒狀干粉分子量≥300~1000萬陽離子度%（wt）10~45濾過比%（wt）≤不溶物%（wt）≤2溶解速度h≤2殘余單體%（wt）≤固含量%（wt）≥89顆粒%（wt）≤5 聚丙烯酰胺兩性離子產(chǎn)品規(guī)格表指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)值備注外觀顆粒狀干粉分子量≥500~1500萬陽離子度%（wt）3~10水解度%（wt）10~15%濾過比%（wt）≤不溶物%（wt）≤2溶解速度h≤2殘余單體%（wt）≤固含量%（wt）≥89顆粒%（wt）≤5 工藝流程說明 丙烯酰胺單體制備工藝流程說明a） 反應(yīng)原理：CH2=CHCN+H2O cat,T,P CH2=CHCONH2b） 生產(chǎn)流程簡述：將催化劑加入催化反應(yīng)釜中，并加入一定量的去離子水，通入氮?dú)膺M(jìn)行調(diào)和攪拌，加入精制過的丙烯腈，丙烯腈在一定的溫度及催化作用下，轉(zhuǎn)化生成丙烯酰胺，當(dāng)丙烯酰胺濃度達(dá)到2530%（wt）時(shí)，作為單體加入儲(chǔ)罐，供聚合使用。工藝流程圖見附圖2。 聚丙烯酰胺陰離子聚合工藝流程說明a）反應(yīng)原理：n(CH2CHCONH2) [CH2CHCONH2]n加堿水解原理：[CH2CHCONH2]n +nNaOH ([CH2CHCONa])n +NH3b）工藝流程簡述濃度大于25%（wt）的合格單體水溶液和純水，經(jīng)上料泵進(jìn)入計(jì)量罐后，進(jìn)入配劑釜。向配劑釜中通氮?dú)猓獨(dú)饬康拇笮∫砸后w液面作一般翻動(dòng)即可，保持通氮30分鐘左右。在通氮?dú)獾耐瑫r(shí)，打開配料釜夾套的冷卻鹽水進(jìn)行冷卻，溫度控制在15℃177。2℃（冬天為17℃，夏天為13℃）。通氮?dú)饨Y(jié)束前加入配好的引發(fā)劑溶液，停止通氮，加入催化劑，攪拌35分鐘后停止攪拌。開動(dòng)上料泵上料，把料均勻打入聚合床中的聚合槽內(nèi)。打料完畢開啟光照，進(jìn)行光引發(fā)聚合反應(yīng)。聚合完畢后（約35小時(shí)）開始出料造粒，料進(jìn)入捏合機(jī)水解。出料結(jié)束后聚合槽又開始下一個(gè)循環(huán)（即又開始下一次聚合）。料進(jìn)入捏合機(jī)中，開始攪拌（反轉(zhuǎn)），調(diào)解料溫到6870℃，加入一定數(shù)量的NaOH，水解反應(yīng)2小時(shí)后開始造粒，造粒完成進(jìn)入干燥機(jī)中進(jìn)行干燥。最后進(jìn)入磨粉系統(tǒng)制粒，包裝入庫。c）主要工藝特點(diǎn)本工藝為后水解生產(chǎn)PAM工藝，操作簡單，設(shè)備投資少。工藝聚合時(shí)間短，從聚合到造粒只需7小時(shí)左右，而前水解工藝需16小時(shí)，聚合過程中不需要氮?dú)獗Ｗo(hù)。本工藝采用光照聚合，加上特殊微量低高溫引發(fā)劑，使聚合分步進(jìn)行，其聚合物分子量高且放熱平穩(wěn)，溫度一般不超過70℃，從而避免高溫產(chǎn)生的副反應(yīng)，保持了工藝的先進(jìn)性和穩(wěn)定性。本工藝引發(fā)劑用量少，生產(chǎn)成本低，光照所需光源普通耐用，只要單體質(zhì)量保證的情況下，產(chǎn)成品的合格率可達(dá)100%。干燥系統(tǒng)三臺(tái)設(shè)備串連，是根據(jù)聚丙烯酰胺的特點(diǎn)而制定的。第一段是高溫段，第二段中溫干燥，第三段低溫干燥，不發(fā)生其它副反應(yīng)，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。使生產(chǎn)產(chǎn)品的主要指標(biāo)，如分子量、粘度等受AM單體質(zhì)量影響不大。本工藝設(shè)備可生產(chǎn)出十多種不同類型的PAM產(chǎn)品，不需要增加其它設(shè)備。本工藝經(jīng)多次改造，克服老工藝人工出料，采用較大塊聚合，電動(dòng)傳送出料及封閉生產(chǎn)使勞動(dòng)環(huán)境得到根本改善。聚丙烯酰胺陰離子聚合工藝流程圖見附圖3。 丙烯酰胺干粉制備工藝流程說明a）工藝流程簡述把濃度為25%（wt）的AM水溶液用泵定量不停地送入提濃器。通過提濃器后濃度達(dá)到60%的物料，按一定的量經(jīng)套管換熱器初步冷卻后，進(jìn)入結(jié)晶釜內(nèi)冷卻。冷卻結(jié)晶好的物料進(jìn)入離心機(jī)中甩干，母液再回到提濃器中繼續(xù)提濃，而結(jié)晶物則通過出料管，經(jīng)絞籠進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)。結(jié)晶物首先進(jìn)入干燥機(jī)中的打碎機(jī)打碎，由于AM結(jié)晶體容易流動(dòng)，干燥后的結(jié)晶體，進(jìn)入一級(jí)，或二級(jí)除塵器中。經(jīng)過除塵的物料進(jìn)行包裝，然后成品入庫。有微量的AM晶體用水回收到了一定濃度后再回到提濃器中提濃回收。丙烯酰胺干粉制備工藝流程圖見附圖4。 物料平衡 丙烯酰胺單體制備單元物料平衡。 丙烯酰胺單體制備單元物料平衡表（t/a）裝置名稱進(jìn)裝置出裝置備注序號(hào)物料名稱數(shù)量（噸/年）物料名稱數(shù)量（噸/年）丙烯酰胺單體制備單元1丙烯腈2340025%丙烯酰胺水溶液1714282純水150218廢水2100小計(jì)173618173528 聚丙烯酰胺陰離子聚合單元物料平衡。 聚丙烯酰胺陰離子聚合單元物料平衡表（t/a）裝置名稱進(jìn)裝置出裝置備注序號(hào)物料名稱數(shù)量（噸/年）物料名稱數(shù)量（噸/年）聚丙烯酰胺陰離子聚合單元1丙烯酰胺60000聚丙烯酰胺300002氫氧化鈉450干燥脫除水21003引發(fā)劑3004引發(fā)劑6005小計(jì)6095032100 裝置消耗定額、。 聚丙烯酰胺裝置消耗定額表(以噸產(chǎn)品計(jì))名 稱規(guī) 格單 位消耗定額消耗量（t）備 注每小時(shí)每年原料丙烯腈工業(yè)優(yōu)級(jí)≥%t 23400CuCr催化劑t 45氫氧化鈉（固）t 450引發(fā)劑（尿素）t 600引發(fā)劑（玉米淀粉）t 300注：以30000噸/年P(guān)AM產(chǎn)品計(jì)。 公用工程消耗定額名 稱單 位等價(jià)值MJ噸產(chǎn)品單耗小時(shí)耗量年耗量新鮮水t260000t8240000電400150012000000綜合能耗MJ/t　　注：循環(huán)水、冷凍水、壓縮空氣、儀表空氣、氮?dú)庾灾埔噪姾挠?jì)；脫鹽水利用蒸汽凝液。 工藝安裝方案 裝置布置**位于吉林化工園區(qū)內(nèi)，吉林石化