万吨每年聚丙烯酰胺粉末制造车间工艺设计(1)

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1、沈阳化工大学毕业设计（开题报告）题目：1.2万吨每年聚丙烯酰胺粉末制造车间工艺设计专业：材料化学学生姓名：刘博指导教师：张文政文献综述1.1.1聚丙烯酰胺酰胺的发展简史聚丙烯酰胺（Polyscrylamide，简称PAM），是由单体丙烯酰胺聚合而成的水溶性线型高分子物质。１９５４年首先在美国实现工业化生产.当时采用硫酸水合成法，使丙烯腈于１００℃以下水解成丙烯酰胺硫酸盐，再中和得丙烯酰胺（ＡＭ）。２０世纪７０年代以后，采用第二代工艺技术催化水合成法，催化剂为Ａｌ－Ｃｕ合金，使丙烯腈选择性的转化为丙烯酰胺。随着第三代工艺技术为微生物工程法的问世，聚丙烯酰胺的系列产品不

2、断地被开发。２０世纪７０年代中期，美国首先研制成功了阳离子聚丙烯酰胺，并很快投入了工业化生产。进入２０世纪９０年代以来，国外对两性聚丙烯酰胺的研究和开发趋于活跃，据报道，日本最近开发的两性聚丙烯酰胺的技术和经济上已经具有最近开发的两性聚丙烯酰胺的技术和经济上已经具有工业价值。我国则从20世纪60年代初开始PAM的工业生产，1962年上海天原化工厂建成我国第一套聚丙烯酰胺生产装置，生产水溶胶产品。PAM及其衍生物都是通过聚丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物[1]。聚合方法按单体在介质中的分散状态分类主要有本体聚合，溶液聚合，悬浮聚合和乳液聚合，按单体和聚合物的溶

3、解状态分类可分为均相聚合和非均相聚合。具体生产方法主要有：水溶液聚合法，反相乳液聚合，反相微乳液聚合，悬浮聚合，沉淀聚合，辐射聚合法和泡沫剧合法等。对产品的共同要求是相对分子量可控，易溶于水及残存单体少，产品质量稳定均一，便于使用和降低成本。这些也是当今聚丙烯酰胺生产技术发展的方向。1.1.2聚丙烯酰胺的生产工艺概况PAM一般由自由基引发聚合合成，主要有本体法、水溶液法、乳液法和悬浮法等合成方法。国大量应用和生产聚丙烯酰胺始于20世纪80年代末期，与发达国家不同的是主要作为石油工业三次采油的驱油剂，较少用于其它领域。微生物法丙烯酰胺生产技术工艺，因具有高选择性、高活

4、性和高效率，且产生“三废”少等优点，自问世以来一直备受青睐。在2009年9月召开的丙烯酰胺、聚丙烯酰胺产业发展研讨会上，国内有关专家预言，微生物法丙烯酰胺必将逐步取代化学法。（1）水溶液聚合法水溶液聚合法是生产聚丙烯酰胺的传统方法，采用该法可以生产聚丙烯酰胺胶体和粉状产品。一般聚丙烯酰胺胶体采用783$"8丙烯酰胺水溶液在引发剂作用下直接聚合而得；聚丙烯酰胺干粉则多用!#839"8丙烯酰胺溶液进行聚合:聚合后得到的聚丙烯酰胺胶体经造粒、捏合、干燥、粉碎后制得产品。其中的聚合反应是关键工序。该法具有生产安全、工艺设备简单以及生产成本较低等优点，是目前国内外生产聚丙烯酰

5、胺普遍采用的方法。我国采用该法生产聚丙烯酰胺最早采用手工作坊式的盘式聚合，后来采用捏合机。!"世纪7"年代后期开发了锥形釜聚合工艺，由核工业部五所在江都化工厂试车成功。!"世纪;"年代从国外引进的聚合技术，类似于国内的技术，只是反应釜可以旋转，聚合釜的容积也较大，可以达到。（2）乳液聚合法乳液聚合包括反相乳液聚合和正相乳液聚合。反相乳液聚合是以非极性液体如烃类溶剂为连续相(油相)，单体溶于水，水为分散相(水相)，借助于具有低表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB)的油包水型乳化剂将分散相(水相)分散于非极性液体(油相)中，形成W/O型乳液进行聚合。而正相乳液聚合正好与之

6、相反。反相乳液聚合具有聚合速率快、产物相对分子质量高、相对分子质量分布窄、散热容易、产品性能好等优点。该聚合体系至少由水溶性单体、水、有机溶剂、W/O型乳化剂、引发剂5部分组成。其中乳化剂的选择对PAM产品性能影响较大，因此乳液聚合技术的发展有赖于新型乳化剂的研究和新的乳化配方的出现。孟昆等人采用反相乳液聚合方法制备阴离子型PAM絮凝剂，选用Span80乳化剂，亚硫酸氢钠、过氧化物为氧化-还原引发体系，应用均匀设计研究引发剂、乳化剂用量等因素对产物特性黏数的影响，得到特性黏数为12.07dL/g的产物。P.Alexander等人[18]研究了用季戊四醇肉豆寇酸盐作乳

7、化剂、油溶性偶氮类化合物作引发剂的AM聚合反应，考察了其他因素对重均相对分子质量、数均相对分子质量及反应动力学的影响。R.Biswajit等人在水/叔丁基乙醇(TBA)介质中(其中TBA体积分数50%~80%)用聚乙烯甲酯(PVME)作乳化剂，过硫酸胺作引发剂，成功进行了AM聚合。XuZushun等人[20~21]用聚苯乙烯接枝聚氧化乙烯(PSt-g-PEO)作乳化剂，在水/甲苯中引发AM乳液聚合。在乳液聚合中，引发体系的选择对产品性能的影响也至关重要。T.Mircea等人[22]发现：当引发体系用原子转移自由基聚合中常见的双吡啶时，单体转化率很低(90℃反应2