【正文】 M的工藝，人們研究的熱點(diǎn)是選擇新型聚合、造粒、干燥及粉碎技術(shù)與設(shè)備，開發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動(dòng)化聚合工藝，改進(jìn)和提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。這是獲得超高分子量PAM產(chǎn)品的基礎(chǔ)。②提高產(chǎn)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(tuán)可以改善其性能。④制備用于生態(tài)建設(shè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)的 PAM產(chǎn)品。1 .1 . 4 生產(chǎn)和消費(fèi)情況（1） 國(guó)外生產(chǎn)和消費(fèi)據(jù)美國(guó)咨詢公司TranTech公司分析，2004年全球PAM能力為9l萬噸／年，美國(guó)、f本、歐洲是聚丙烯酰胺主要的生產(chǎn)和消費(fèi)地，生產(chǎn)能力約占世界總能力的85％。表l列出世界PAM生產(chǎn)能力分析。亞太地區(qū)為最大的PAM 生產(chǎn)地，2005年生產(chǎn)照(除日本外)為23萬噸／年，其次為西歐2l萬噸／年。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(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。預(yù)計(jì)2005年這三大市場(chǎng)的消費(fèi)量將分別增長(zhǎng)到l9萬噸、l3萬噸和8萬噸。經(jīng)過2001年需求低迷期后，2002年起PAM需求又較快增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2010年全球需求年增長(zhǎng)率為5．4％，增長(zhǎng)率最高的地區(qū)為：拉美(年增長(zhǎng)率為6％)、亞洲和中東(6．3％)、亞太(9．1％)。年)。然而，盡管2005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(jì)今后5年內(nèi)PAM供應(yīng)仍將會(huì)感到短缺。1995 年, 國(guó)內(nèi)PAM生產(chǎn)廠家有60 多家, 其中多數(shù)為規(guī)模較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè), 技術(shù)水平低, 產(chǎn)品分子量低, 一般為500~800 萬, 難以滿足消費(fèi)者對(duì)高分子量產(chǎn)品的需要。表 3 國(guó)內(nèi)主要PAM生產(chǎn)廠家情況序號(hào)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力（萬噸/年）1大慶油田化工總廠52勝利油田長(zhǎng)安實(shí)業(yè)集團(tuán)公司23SNF公司泰興分公司24廣東李壇精細(xì)化工廠25北京恒聚油田化學(xué)品有限公司16太原重工集團(tuán)祁縣聚合物有限公司1② 消費(fèi)1998 年, 萬t, 萬t, 萬t, 不足部分依靠進(jìn)口解決。由于我國(guó)東部油田如大慶、勝利、中原、華北、遼河、大港、河南等油田已進(jìn)入開采中后期, 采油綜合含水已達(dá)80%以上, 為提高原油采收率, 結(jié)合油田特殊的地質(zhì)條件, 推廣以PAM為主要聚合物驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用, 已成為東部油田穩(wěn)產(chǎn)的重要舉措。而在國(guó)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?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, 這也說明PAM在水處理行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿薮蟆?隨著大型合資造紙企業(yè)的不斷建成投產(chǎn)和人們對(duì)紙張質(zhì)量要求的提高, PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用必將有一個(gè)大發(fā)展。：在油田生產(chǎn)過程中，由于地層的非均質(zhì)性常產(chǎn)生水浸問題，需要進(jìn)行堵水，其實(shí)質(zhì)是改變水在地層中的滲流狀態(tài)，以減少油田產(chǎn)水、保持地層能量、提高油田最終采收率的目的。：調(diào)節(jié)鉆井液的流變性攜帶巖屑，潤(rùn)滑鉆頭減少流體損失等。：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。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)，有利于微粒下沉。我國(guó)的原水處理、城市污水處理和工業(yè)廢水處理行業(yè)都在不同程度的使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。另外，使用聚丙烯酰胺還可以提高紙張的抗撕性和多孔性，以改進(jìn)視覺和印刷性能。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。利用他吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，能減少紡織時(shí)的斷張率。用作印染助劑時(shí)，聚丙烯酰胺可使產(chǎn)品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非礦高分子穩(wěn)定劑。（6） 其他：聚丙烯酰胺在水敏性凝膠、食品加工、電鍍工業(yè)吸水性樹脂也用著廣泛的應(yīng)用。但目前國(guó)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(jī)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(guó)內(nèi)及企業(yè)出口的需要。近幾年隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康、快速發(fā)展，政府和民眾的環(huán)保意識(shí)加強(qiáng)，必將促進(jìn)PAM的消費(fèi)。鑒于次，國(guó)內(nèi)有關(guān)專家建議：①在裝置方面，應(yīng)走規(guī)模之路，有條件的企業(yè)，可以全套引進(jìn)國(guó)外的工藝技術(shù)和設(shè)備，建設(shè)萬噸級(jí)以上規(guī)模，以適應(yīng)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但要防止不考慮客觀實(shí)際，一哄而上建設(shè)多套大型裝置，造成產(chǎn)能相對(duì)過剩。③走重組兼并之路，逐步淘汰一些落后的小規(guī)模生產(chǎn)裝置，以提高行業(yè)的整體水平。1. 2 設(shè)計(jì)意義石油工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，石油是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證之一。進(jìn)行聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的研究，可以使我國(guó)聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)規(guī)模均提升到一個(gè)較高水平，以滿足三次采油對(duì)聚丙烯酰胺質(zhì)和量的要求，避免引進(jìn)產(chǎn)品帶來的危險(xiǎn)，保證三次采油技術(shù)的順利實(shí)施最終以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)石油供應(yīng)的要求，并獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。隨著環(huán)境意識(shí)的不斷加強(qiáng)，聚丙烯酰胺在城市污水處理方面的應(yīng)用將會(huì)越來越受到重視，聚丙烯酰胺聚合生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究，也將對(duì)城市污水處理工藝技術(shù)的提高起到推動(dòng)作用。含：聚合工序、造粒工序、干燥工序。② 原料路線的選擇及工藝技術(shù)的選擇。④ 工藝物料流程（PFD）的設(shè)計(jì)。⑥ 主要工藝設(shè)備的選型。（2）課程設(shè)計(jì)的要求與依據(jù) 課程設(shè)計(jì)時(shí)高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的最后一個(gè)及其重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，不斷提高學(xué)生制圖、運(yùn)算、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、查閱文獻(xiàn)資料、編寫說明書等技能。具體要求學(xué)生掌握本課程的工藝設(shè)計(jì)原理、步驟和方法。設(shè)計(jì)有關(guān)資料和圖紙應(yīng)保證計(jì)算準(zhǔn)確、字體端正、圖面清潔、設(shè)計(jì)合理，所有計(jì)算部分應(yīng)有完整的計(jì)算過程，以達(dá)到全面訓(xùn)練的目的。此外還常伴有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。① 單體濃度：根據(jù)釜式大塊水溶液聚合工藝要求和綜合考慮傳熱、攪拌、物料輸送等因素控制在25%。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。1．3．3 水解機(jī)理在堿性條件下，PAM在較低溫度（40～60℃）就易于水解，反應(yīng)是由氫氧根離子0H對(duì)酰胺羰基的親核加成，及胺離子NH2的消除，丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元生成丙烯酸結(jié)構(gòu)單元，如下圖所示?！狢H2—CH——CH2—CH— → —CH2—CH—﹢NH2 → —CH2—CH—﹢NH3 C=O HO—C—O C=O C=ONH2 NH2 OH O在強(qiáng)堿條件下，酰胺基的堿性水解反應(yīng)對(duì)酰胺和氫氧根離子均呈一級(jí)反應(yīng)。當(dāng)堿液濃度較高時(shí)，溶劑解可以忽略，表現(xiàn)為與[OH]成正比。① 丙烯酰胺：分子量：；形態(tài)：片狀晶體；密度：；℃；沸點(diǎn)：125℃；蒸汽壓：105Pa；蒸汽密度：（空氣=1）；聚合熱：；閃點(diǎn)138℃；平衡含水量：(g水/kg干PAM)。③ 引發(fā)劑：白色柱狀或粉狀結(jié)晶，易燃；熔點(diǎn)105℃；不溶于水，遇熱分解放出氮?dú)夂陀袡C(jī)氰化物。（2）分子鏈上有與聚丙烯酰胺單元數(shù)目相同的側(cè)基—酰胺基，而酰胺基具有極高的極性、易形成氫鍵和高反應(yīng)活性。2．2．3 PAM的性能PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不溶于水；高黏性和良好的流變調(diào)節(jié)性；酰胺基極易與水或含有—OH基團(tuán)的物質(zhì)形成氫鍵，產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用；酰胺基的高反應(yīng)活性可使PAM衍生出很多變性產(chǎn)物。該工藝路線包括了自由基形成和鏈增長(zhǎng)過程；由于水溶劑存在要考慮水分的干燥。3．1．2 單體原料路線的確定通過比較丙烯腈的硫酸水合法、銅催化水合法和生物酶催化水合法等生產(chǎn)方法優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，選擇丙烯腈銅催化水合法。3．1．4 引發(fā)劑的選擇工業(yè)最常采用的AM聚合引發(fā)劑使氧化還原引發(fā)體系。因?yàn)槿軇樗途酆戏磻?yīng)活化能考慮，選擇偶氮二異丁腈（E總=62kJ/mol）。3．2 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述聚合工段主要由計(jì)量配料、聚合