【文章內容簡介】 ............................................ 28 盈虧平衡分 析 ............................................................................................................ 28 7 環(huán)境保護、勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生 ...................................................................................... 30 環(huán)境保護 .................................................................................................................... 30 12 該項目環(huán)保設計依據(jù)和標準 ........................................................................... 30 環(huán)保治理措施 .................................................................................................. 30 預期效果 .......................................................................................................... 30 環(huán)保管理及監(jiān)測 .............................................................................................. 31 綠化概況 .......................................................................................................... 31 勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生與消防 .................................................................................... 31 總結 .......................................................................................................................................... 32 參考文獻 .................................................................................................................................. 33 致謝 .......................................................................................................................................... 35 1 1 概述 聚丙烯酰胺簡介 丙烯酰胺聚合物的發(fā)展 隨著我國丙烯酰胺工業(yè)的迅速發(fā)展，對丙烯酰胺下游產品的研究不斷深入，應用范圍不斷擴大。自 PAM在 1893年由實驗室制得后，于 1954年在美國實現(xiàn)產業(yè) 化生產，初期得產品僅室單一得非離子型 PAM。不久開發(fā)了堿性陰離子型 PAM和陽離子型 PAM。 PAM優(yōu)良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化學反應活性的顯示出了巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。 我國 PAM產品的開發(fā)始于 20世紀 50年代末期。 1962年上海珊瑚化工廠建成我國第一套 PAM生產裝置，生產 PAM水溶膠產品，用于礦產品處理和石油鉆采工業(yè)。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 PAM干粉。由于在油氣田開采和三次采油中的大量應用，以及在污水處理和造紙等方面的用量增加，我國 PAM的生產能力不斷增加。 自 1995年法國 NSF公司 5萬噸 /年 PAM生產裝置后，我國 PAM的產量和質量都油了很大的提升。近 10年來我國 PAM發(fā)展迅速，現(xiàn)成為世界生產大國，產量躍居世界首位，生產規(guī)模已達國際水平?，F(xiàn)有生產廠 200多個，生產能力（含 AM）約為 23萬噸 /年。我國的銷售量約占全球的 1/3。產品主要包括 HPAM、 CPAM、 NAM和梳型 PAM等，以 HPAM為主。產品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。生物酶法制丙烯酰胺、梳型 PAM和超高分子量 PAM等方面已達到世界先進水平。 值得一提的是對于 PAM的吸水性而言，高吸 水性樹脂 (SAP)及其凝膠是一類重要的功能高分子材料，具有優(yōu)異的吸水保水性、穩(wěn)定的結構以及無毒無味等特性，近年來得到迅速發(fā)展。在 SAP的發(fā)展過程中，人們早就發(fā)現(xiàn)， PAM輕度交聯(lián)后即可成為吸水性樹脂，且吸水后能形成透明水凝膠，但由于丙烯酰胺均聚物交聯(lián)后吸水性能不是很好，所以這類材料最初并未引起人們的關注。 近些年來，隨著水凝膠材料在醫(yī)學領域應用研究的不斷發(fā)展，以及為了提高 SAP的耐鹽性問題，人們加強了對 PAM類吸水性樹脂及其凝膠材料的研究，使其種類不斷增加，性能也不斷提高。與同類材料相比，這類材料具有吸水速率 快、耐鹽性高、生物相容性好等優(yōu)點，目前這類材料的研究已經成為 SAP研究領域的熱點之一。 2但是在總體上，我國的 PAM產品與國外相比還存在大的差距，主要表現(xiàn)在（ 1）產品系列：國外陽離子產品約占總產量的一半，且仍以每年 10%的速度增長。而我國陽離子產品僅占 10%。國外的陽離子產品的品種、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%。而我國的陽離子產品分子量較低，一般在 500800萬之間，產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。在品種系列化上，國外已形成 齊全的多品種系列產品，達到 2020多個品種。僅法國 NSF公司一家的常規(guī)產品就超過 1000種，可以適應各行業(yè)不同工藝條件和不同物料性質的要求，而用于數(shù)十個行業(yè)。在我國尚缺少系列化產品，因而應用單一，這在造紙和不同水質的處理種尤為突出；（ 2）生產規(guī)模和技術：我國隨有近 10家上萬噸級的生產廠，產量占倒 90%。但這些規(guī)模大的生產廠主要以滿足石油開采所需的通用化學助劑為主，其產品單一，主要十陰離子型粉劑，尚無上規(guī)模的乳液型和陽離子型產品。其他上百家的生產廠生產規(guī)模較小，技術相對落后，產品也比較單一只能滿足污水處理等一 般用途的要求，沒有能力去補充通用品種。 丙烯酰胺聚合物的結構及性質 PAM 在結構上最基本的特點是： (1)分子鏈具有柔順性和分子形狀（即構象）的易變性，如分子量 710 萬的 PAM，其分子鏈伸直后的長徑比高達 10 的 5 次方，相當于直徑 1mm、長 100m的細絲?？梢韵胂?，這樣大長徑比的柔性分子鏈是極易卷曲的，分子鏈之間也易發(fā)生纏結。 (2) 分子鏈上具有與丙烯酰胺單元數(shù)相同的側基 —酰胺基，而酰胺基具有高極性，易形成氫鍵和高反應活性。 這些結構特點賦予了 PAM許多極有價值的應用性能，如酰胺基的高極性使 PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不溶于水；柔順的長鏈使 PAM水溶液具有高黏性和良好的流變調節(jié)性；酰胺基極易與水或含有 —OH 基團的物質（天然纖維、蛋白質、土壤和礦物等）形成氫鍵，產生很強的吸附作用，酰胺基的高反應活性可使 PAM衍生出很多變性產物，拓寬了它們的應用范圍 丙烯酰胺聚合方法介紹 丙烯酰胺聚合反應屬于自由基引發(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。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。 PAM及其衍 3 生物都是通過丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物 。聚合方法按單體在介質中的分散狀態(tài)有：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。其中主要有水溶液聚合、反向懸浮聚合和反向乳液聚合。 （ 1） 水溶液聚合 :在丙烯酰胺的聚合方法中，采用水溶液聚合的較多，主要涉及到引發(fā)體系、介質 PH、添加劑和單體濃度等。 ① 引發(fā)體系 :丙烯酰胺聚合的引發(fā)體系近年研究甚多，其目的在于保持高合速率下能獲得高轉化率、高分子量和少支化的產物。有過硫 酸錢一亞硫酸氫鈉一偶氮化合物、過硫酸錢一雕白粉一偶氮化合物等復合引發(fā)體系，以及 22OH 胺、特丁基過氧化氫 3NaHSO , 822 OSK 一三 (氨基甲 酰 乙基 )胺或疏基乙醇、 尿素、硫脈等有機一無機物組成的引發(fā)體系。用高價金屬鹽與有機物組成的體系亦不少。這些體系的特點是反應活性高，適于常溫聚合。在此不做過多的說明，結合實際與效益，本次設計我們采用 了過硫酸鉀與 N， N’亞甲基雙丙烯酰胺。 ② PH值 :丙烯酰胺聚合中，介質 PH值可影響反應動力學及聚合物的結構和性質。在較低 PH下 (PH2)，聚合易伴生分子內和分子間的亞酰胺化反應，形成支鏈或交聯(lián)型產物。在較高 PH下，單體或聚合物分子中的酰胺基會發(fā)生水解反應，使均聚物變成含丙烯酸鏈節(jié)的共聚物。 （ 2）反向乳液聚合：水溶性單體丙烯酰胺的反相乳液聚合是乳液聚合研究領域中新開拓的一個分支，多采用非離子型的低分子或高分子乳化劑形成油包水型乳液體系而進行乳液聚合。乳膠粒是通過乳化劑吸附膜的阻隔或高聚物的位阻作用而穩(wěn)定的，有人認為這種乳膠粒也是通過膠束成長起來的。近十年來的研究豐富了乳液聚合理論，獲得了有實際價值的膠乳型產品，其具有速溶等顯著特點 。 （ 3）反向懸浮聚合：采用反相懸浮法制備丙烯酰胺聚合物與反相乳液聚合有許多相似之處，關鍵在于分散相粒子尺寸的控制。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)，有人認為聚合物的分子量與 222 OSK 的濃度無關，分子量較水溶液聚合為低。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 222 OSK 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 PAM。 （ 4）水溶液聚合展望：水溶液聚合是丙烯酰胺最常用的聚合方法，對于水溶液聚合法制造 PAM的工藝，人們研究的熱點是選擇新型聚合、造粒、干燥及粉碎技術與設備， 4開發(fā)更先進的連續(xù)化、自動化聚合工藝，改進和提高產品的性能和質量。具體為： ① 提高產品分子量和溶解性能：為提高產品分子量和溶解性能，應采用高純單體。這是獲得超高分子量 PAM產品的基礎。還要掌握好聚合反應規(guī)律優(yōu)選聚合工藝、聚合引發(fā)體系，適當增大單體濃度、減少引發(fā)劑濃度和降低聚合反應溫度，使反應平穩(wěn)。 ② 提高產品的耐溫抗鹽和抗剪切性能：在聚合物分子主鏈段上引入不同的基團可以改善其性能。 ③ 降低 PAM產品中殘余單體的含量：高聚物 PAM本身基本無毒， PAM的毒性來自殘余的丙烯酰胺單體。 ④ 制備用于生態(tài)建設和環(huán)保產業(yè)的 PAM產品。 ⑤ 選擇適宜的技術和設備，開發(fā)更先進的連續(xù)化、自動化的聚合工藝。 生產和消費情況 （ 1） 國外生產和消費 據(jù)美國咨詢公司 TranTech公司分析， 2020年全球 PAM能力為 9l萬 噸／年，美國、 f本、歐洲是 PAM主要的生產和消費地，生產能力約占世界總能力的 85％。其中 25％在西歐。表 PAM生產能力分析。表 2020年 2月統(tǒng)計的世界各地區(qū) PAM主要生產能 )。亞太地區(qū)為最大的 PAM 生產地， 2020年生產照 (除日本外 )為 23萬噸／年，其次為西歐 2l萬噸／年。亞太地區(qū)也是最大的 PAM消費地區(qū)，其次是西歐和美國。 表 世界 PAM生產能力分析（萬噸 /年） 乳液和分散體 微 小 粉 末 溶 液 非 離 子 — — 陰 離 子 陽 離 子 5 表 2020年 2月統(tǒng)計的世界各地區(qū) PAM主要生產能力（萬噸 /年） 公司 地點 生產能力 西 歐 汽巴精化 氰特 納爾料 SNF 斯托豪森 三 F 英國布拉布拉福德 英國布拉布拉福德 法國法蘭克福 法國安德烈津克 德國克雷菲爾德 意大利 美 國 汽巴精化 氰特 納爾料 SNF 弗吉尼亞州薩?？? 阿拉伯馬州莫比爾 路易斯安那州加利維爾 喬治亞州賴斯波羅 日 本 荒川化工 DaNnx 橘磨化工 日本大阪 日本新瀉 日本 亞 太 中國石油 中國石化 SNF 大慶，恒聚 勝利 泰興 ， 國外 PAM的生產商主要有美國的陶氏化學公司、氰胺公司、聯(lián)合膠體公司、納