聚丙烯酰胺的生產(chǎn)技術(shù)

聚丙烯酰胺生產(chǎn)是以丙烯酰胺水溶液為原料，在引發(fā)劑的作用下，進(jìn)行聚合反應(yīng)，在反應(yīng)完成后生成的聚丙烯酰胺膠坱經(jīng)切割、造粒、干燥、粉碎，最終制得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。關(guān)健工藝是聚合反應(yīng)，在其后的處理過程中要注意機(jī)械降解、熱降解和交聯(lián)，從而保證聚丙稀酰胺的相對分子質(zhì)量和水溶解性。

聚丙烯酰胺的生產(chǎn)流程：丙烯酰胺+水引發(fā)劑\聚合→聚丙烯酰胺膠塊→造粒→干燥→粉碎→聚丙烯酰胺產(chǎn)品

我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)大概也經(jīng)歷了3個階段：第一階段是最早采用盤式聚合，即將混合好的聚合反應(yīng)液放在不銹鋼盤中，再將這些不銹鋼盤推至保溫烘房中，聚合數(shù)小時后，從烘房中推出，用鍘刀把聚丙烯酰胺切成條狀，進(jìn)絞肉機(jī)造粒，烘房干燥，粉碎制得成品。 這種工藝完全是手工作坊式。第二階段是采用捏合機(jī)，即將混合好的聚合反應(yīng)液放在捏合機(jī)中加熱，聚合開始后，開動捏合機(jī)，一邊聚合一邊捏合，聚合完后，造粒也基本完成，倒出物料，經(jīng)干燥、粉碎得成品。第三階段是，20世紀(jì)80年代后期，開發(fā)了錐形釜聚合工藝， 由核工業(yè)部五所在江蘇江都化工廠試車成功。該工藝在錐形釜中裝入預(yù)熱混合好的聚合反應(yīng)液，通入氮?dú)�，聚合完成后用空氣將物料壓出，錐形釜下部帶有造料旋轉(zhuǎn)刀，聚合物在壓出的同時，即成粒狀，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)干燥，粉碎得產(chǎn)品。為了避免聚丙烯酰胺膠塊黏附在聚合釜釜壁上，有的技術(shù)采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的內(nèi)壁上，但此涂覆層在生產(chǎn) 過程中易脫落而污染聚丙烯酰胺產(chǎn)品。

目前國內(nèi)外的聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)基本上與上述的第三階段相似，只是在設(shè)備上有些不 同：聚合釜大小及類型(有固定錐形釜，也有可旋轉(zhuǎn)的錐形釜，聚合反應(yīng)完成后，聚合釜倒轉(zhuǎn)將聚丙烯酰胺膠塊倒出)、造粒方式(有機(jī)械造粒、切割造粒，也有濕式造粒即分散液 中造粒)、干燥方式(有采用穿流回轉(zhuǎn)干燥，也有用振動流化床干燥)及粉碎方式。這些不 同中有些是設(shè)備質(zhì)量上有差異，有些是采用的具體方式上有差異，但總的來看，聚合技術(shù)趨向于固定錐形釜聚合，振動流化床干燥技術(shù)。

聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)除了上述的單元操作外，在工藝配方上還有較為明顯的差別，比如目前生產(chǎn)超高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，同樣是低溫引發(fā)，就有前加堿共水解工藝和后加堿后水解工藝之分，兩種方法各有利弊，前加堿共水解工藝過程簡單，但存在水解傳熱易產(chǎn)生交聯(lián)和相對分子質(zhì)量損失大的問題，后加堿后水解雖然工藝過程增加了，但水解均勻不易產(chǎn)生交聯(lián)，對產(chǎn)品相對分子質(zhì)量損失也不大。

目前我國聚丙烯酰胺聚合用的引發(fā)劑有無機(jī)引發(fā)劑、有機(jī)引發(fā)劑和無機(jī)+有機(jī)混合體系3種類型。

1、過氧化物。過氧化物大致分為無機(jī)過氧化物和有機(jī)過氧化物。無機(jī)過氧化物如過硫酸鉀，過硫酸銨、過溴酸鈉和過氧化氫等。有機(jī)過氧化物如過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰和叔/基羥基過 氧化物等。它們配用的還原劑有硫酸亞鐵、氯化亞鐵、偏亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。

2、偶氮化合物類。如偶氮二異丁腈、偶氮雙二甲基戊腈、偶氮雙氰基戊酸鈉和20世紀(jì)80年代開發(fā)的偶氮 脈鹽系列，如偶氮N-取代脒丙烷鹽酸鹽是一類競相開發(fā)的產(chǎn)品，它們的加入濃度為萬分之 0.005〜1，催化效率很高，有助于生產(chǎn)相對分子質(zhì)量高的產(chǎn)品，且易溶于水，便于使用。