【正文】 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。 3． 1． 5 自由基反應(yīng)方式 引發(fā)劑在較低溫度下即可產(chǎn)生自由基，反應(yīng)活化能低，在較低溫度（ 0— 50℃ ）引發(fā)聚合，引發(fā)速率快，對(duì)溫度依賴性小。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。 3． 1． 3 溶劑的選擇 因選擇水溶液聚合法，故溶劑為水。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。 2 .2 .4 PAM性能指標(biāo) 表 21 項(xiàng)目 固含量 % 最 小 顆 粒 %（＜ ） 不溶物 % 黏度 分子量 水解度 % 濾過(guò)比 篩網(wǎng)系數(shù) 溶解時(shí)間 h 分布寬度 數(shù)值 2107 2 12 12 第三章 生 產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 3． 1 工藝路線確定 3． 1． 1 聚合方法的確定 根據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，從自由基聚合、陰離子聚合、陽(yáng)離子聚合、配位聚合等反應(yīng)機(jī)理中確定選擇出自由基聚合，同時(shí)考慮自由基聚合所用原料、引發(fā)劑、傳熱、物料輸送、產(chǎn)物溶解、操作方式等方面綜合考慮選擇水溶液聚合實(shí)施方法。 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℃。 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。 ② 水：密度： ；比焓： ；比熱容： 103j/()；熱導(dǎo)率： 102w/()；黏度： ；表面張力： 104N/m。 第二章 原料、產(chǎn)品的物理 及 化學(xué)性質(zhì) 2． 1 原料 主要有丙烯酰胺 、純水、引發(fā)劑。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。水解反應(yīng)基本上是不可逆的。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 溫度：在配料罐中配料降溫至 10℃ ，輸送到聚合釜聚合，聚合溫度達(dá) 100℃ 左右。器總反應(yīng)式為： nCH2=CH－ C(=O)－ NH2 ????引 發(fā) 劑 [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。 1． 3． 2 聚合反應(yīng)機(jī)理及影響因素 （ 1） 聚合機(jī)理 丙烯酰胺聚合反應(yīng)機(jī)理屬于自由基反應(yīng)，符合自由基連鎖聚合反應(yīng)機(jī)理的一般機(jī)理，由鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止等基元 反應(yīng)組成。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。通過(guò)該途徑，使學(xué)生具有一定的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及工廠主要車間的初步設(shè)計(jì)能力。 ⑦ 工藝平面布置。 ⑤ 管道及儀表流程（ PID）的工藝設(shè)計(jì)。 ③ 物料衡算。 ① 對(duì)該項(xiàng)目的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景（產(chǎn)品、工藝等）進(jìn)行綜述。 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)。 此外，聚丙烯酰胺在水處理行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)。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。同時(shí)還要大力開(kāi)發(fā) PAM在制糖、感光材料、電鍍、船舶，陶瓷、礦冶等方面的應(yīng)用，使我國(guó)的 PAM生產(chǎn)應(yīng)用盡快到達(dá)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。 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(kāi)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。因此，國(guó)內(nèi)的 PAM開(kāi)發(fā)利用前景廣闊。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。 1 .1 . 6 前景展望 綜觀我國(guó) PAM歷年生產(chǎn)情況， 90年代之前國(guó)內(nèi)因技術(shù)、市場(chǎng)等原因產(chǎn)量和使用量一直相對(duì)穩(wěn)定，后隨著石油行業(yè)的大量推廣使用，推動(dòng)了 PAM產(chǎn)量的不斷增加。此外，聚丙烯酰胺還用于紡織印染污水的高效凈化。聚丙烯酰胺作后 處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。 （ 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。 （ 4） 礦冶行業(yè)：采礦過(guò)程中，通常使用大量水，最后需回收水中的有用固體，并將廢水凈化回收使用。 （ 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。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應(yīng)多種絮凝現(xiàn)象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，后處理容易，對(duì)某些情況具有特殊的價(jià)值。 （ 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?？蓽p輕對(duì)油氣層的壓力和堵塞，容易發(fā)現(xiàn)油氣層，并有利于鉆進(jìn)速度比常規(guī)泥漿高 19%，比機(jī)械鉆速高 45%左右，還可大大減少鉆井事故，減輕設(shè)備磨損防止發(fā)生井漏和坍塌。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%。 1 .1 . 5 丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域 （ 1） 石油開(kāi)采： ：調(diào)節(jié)注入水的流變性，增加驅(qū)動(dòng)液的黏度，改善水驅(qū)波發(fā)效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速的向前流動(dòng)。 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 。根據(jù)石油行業(yè)的整體規(guī)劃 , 2020 年國(guó)內(nèi) PAM 在石油開(kāi)采方面的用量已達(dá)到 11 萬(wàn) t。國(guó)內(nèi)消費(fèi)中 , 81%用于石油開(kāi)采 , 是國(guó)內(nèi) PAM應(yīng)用的最大市場(chǎng)。 1995 年底 , 大慶石油管理局從法國(guó) SNF 公司引進(jìn)的 5萬(wàn) t/aPAM生產(chǎn)裝置投產(chǎn) , 生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品 ( 分子量為 1500 萬(wàn) ) , 特別是近幾年 , 勝利油田以及法國(guó) SNF 公司在我國(guó)泰興所建企業(yè)相繼建成投產(chǎn) ,使我國(guó) PAM的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)水平 有了大幅度提高 , 產(chǎn)品質(zhì)量符合油田注入聚合物驅(qū)采技術(shù)的要求。 （ 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。德固 薩 公司在印度尼西亞的 PAM 新裝置也將于 2O05年 開(kāi)工。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 2020年投產(chǎn)，新建最大裝置建在印度 (能力為2萬(wàn)噸／ 39。加上亞洲市場(chǎng) (日本除外 )及其他地區(qū) 2020年 25萬(wàn)噸左右的需求量，預(yù)時(shí) 2020年全球聚丙烯酰胺總需求量為 60萬(wàn)噸左右。 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。亞太地區(qū)也是最大的 PAM消費(fèi)地區(qū)，其次是西歐和美國(guó)。表 2列出 2020年 2月統(tǒng)計(jì)的世界各地區(qū) PAM主要生產(chǎn)能 )。其中25％在西歐。 ⑤ 選擇適宜的技術(shù)和 4 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。 ③ 降低 PAM產(chǎn)品中殘余單體的含量：高聚物 PAM本身基本無(wú)毒， PAM的毒性來(lái)自殘余的 AM單體。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)。具體為： ①提高產(chǎn)品分子量和溶解性能：為提高產(chǎn)品分子量和溶解性能，應(yīng)采用高純單體。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。 （ 3）反向懸浮聚合： 采用 反 相懸浮法制備 AM 聚合物與反相乳液聚合有許多相似之處，關(guān)鍵在于分散相粒子尺寸的控制。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。而在 AM聚合過(guò)程中添加諸如甲醇、乙醇、異丙醇、四氫吠喃、二甲基甲酞胺等有機(jī)溶劑時(shí)，添加劑的作用可為鏈轉(zhuǎn)移、溶劑化屏蔽作用和作為沉淀劑改變聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)。相反，聚合分子量易降低。許多金屬離子能與酞胺基發(fā)生絡(luò) 合，從而影響反應(yīng)進(jìn)程。在 A M 與 丙 烯酸 (AA)等共聚中， PH對(duì)竟聚率的影響很大。在較低 PH下 (PH 2)，聚合易伴生分子內(nèi)和分子間的亞酞胺化反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物。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。用高價(jià)金屬鹽與有機(jī)物組成的體系亦不少。 （ 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。聚合方法按單體在介質(zhì)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。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。其他上百家的生產(chǎn)廠生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)相對(duì)落后，產(chǎn)品也比較單一只能滿足污水處理等一般用途的要求，沒(méi)有能力去補(bǔ)充通用品種。（ 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%。僅法國(guó) NSF公司一家的常規(guī)產(chǎn)品就超過(guò) 1000種，可以適應(yīng)各行業(yè)不同工藝條件和不同物料性質(zhì)的要求，而用于數(shù)十個(gè)行業(yè)。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。而我國(guó)陽(yáng)離子產(chǎn)品僅占 10%。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。產(chǎn)品主要包括 HPAM、 CPAM、 NAM和梳型聚丙烯酰胺等，以 HPAM為主?，F(xiàn)有生產(chǎn)廠200多個(gè)，生產(chǎn)能力（含 AM）約為 23萬(wàn)噸 /年。自 1994年自主開(kāi)發(fā)的生物酶法制丙烯酰胺工業(yè)化獲得成功及隨后的 /年丙烯酰胺示范性工業(yè)生產(chǎn)裝置的建成，以及