年產(chǎn)5000噸晶體丙

烯酰胺工藝設(shè)計(jì)第一章概述1.1丙烯酰胺的介紹丙烯酰胺（AM）是一種有機(jī)化合物，純品為結(jié)晶固體，易溶于水、甲醇、乙醇、丙醇，稍溶于乙酸乙酯、氯仿，微溶于苯,在酸堿環(huán)境中可水解成丙烯酸。職業(yè)性接觸主要見于丙烯酰胺生產(chǎn)和樹脂、黏合劑等的合成，在地下建筑、改良土壤、油漆、造紙及服裝加工等行業(yè)也有接觸機(jī)會。日常生活中，丙烯酰胺可見于吸煙、經(jīng)高溫加工處理的淀粉食品及飲用水中。丙烯酰胺屬中等毒類，對眼睛和皮膚有一定的刺激作用，可經(jīng)皮膚、呼吸道和消化道吸收，在體內(nèi)有蓄積作用，主要影響神經(jīng)系統(tǒng)，急性中毒十分罕見。密切大量接觸可出現(xiàn)亞急性中毒，中毒者表現(xiàn)為嗜睡、小腦功能障礙以及感覺運(yùn)動型多發(fā)性周圍神經(jīng)病。長期低濃度接觸可引起慢性中毒，中毒者出現(xiàn)頭痛、頭暈、疲勞、嗜睡、手指刺痛、麻木感，還可伴有兩手掌發(fā)紅、脫屑，手掌、足心多汗，進(jìn)一步發(fā)展可出現(xiàn)四肢無力、肌肉疼痛以及小腦功能障礙等。1.2丙烯酰胺的合成方法1.2.1硫酸水合法19世紀(jì)末，由丙烯酰氯與氨首次合成了丙烯酰胺。1954年，美國Cyanamid公司采用丙烯臘硫酸水合法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),并被各國廣泛應(yīng)用。丙烯臘在硫酸存在下水合成丙烯酰胺的硫酸鹽,然后用液氨中和即生成丙烯酰胺和硫酸銨。反應(yīng)時(shí),過長的停留時(shí)間和過高的反應(yīng)溫度都會增加副產(chǎn)物的收率，特別是聚合物和丙烯酸。必須嚴(yán)格控制反應(yīng)物的比例，以便抑制副反應(yīng)。從反應(yīng)混合物中回收丙烯酰胺是整個(gè)過程中成本最高和最困難的一步。一般采用苯結(jié)晶提純法和離子交換樹脂法。硫酸水合法投資大，丙烯臘等原料消耗定額高,并產(chǎn)生大量含丙烯酰胺的硫酸鹽或硫酸廢液污染環(huán)境，從20世紀(jì)60年代開始，美國、日本等國積極研制開發(fā)無公害的工藝路線。到當(dāng)前為止，采用硫酸水合法制備丙烯酰胺的工藝已經(jīng)基本被淘汰。1.2.2銅催化法70年代初日本和美國同時(shí)開發(fā)了以銅為主的各類催化水合法生產(chǎn)丙烯酰胺，由于它合硫酸法比有很多優(yōu)越性，純度及轉(zhuǎn)化率都有很大的提高，環(huán)境污染少，成本低，在70年代中期基本上取代了硫酸水合法。流程圖如圖1-1圖1-1銅催化法流程方塊圖1.2.3微生物催化法采用微生物催化法效率大大的提高了，生產(chǎn)工藝大為簡化，除了省去丙烯臘回收、除Cu等工段外，微生物催化法的其它工段的生產(chǎn)工藝過程如脫色、濃縮、結(jié)晶、干燥等均合化學(xué)合成法相同。微生物法的核心技術(shù)在于生產(chǎn)高效率的微生物催化劑。如圖1-2丙烯?水合反應(yīng)10~25C>催化一?脫色固定?產(chǎn)*濃縮圖1-2微生物催化法方塊流程圖當(dāng)前,世界各國生產(chǎn)丙烯酰胺的主要廠商、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)方法見表一。表一生產(chǎn)丙烯酰胺的主要廠商和生產(chǎn)能力和生產(chǎn)方法國別公司名稱生產(chǎn)能力（萬噸/年）生產(chǎn)方法美國氤胺公司4.54硫酸水合催化水合道化學(xué)公司4.53硫酸水合催化水合納爾科公司0.68催化水合小計(jì)9.75西西德司道克豪生化學(xué)公司道化學(xué)公司0.250.55催化水合歐荷蘭氤胺公司2.7催化水合英國同盟膠體制造公司0.75催化水合小計(jì)4.25日本二菱化成3.0催化水合二井東壓1.5催化水合日東2.0微生物小計(jì)6.51.3丙烯酰胺聚合物的發(fā)展歷史丙烯酰胺（AM）最早于1893年由Moureu首次合成成功，至今已有一百多年的歷史。PAM在1983年由實(shí)驗(yàn)室制得。1954年首先在美國實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，初期的品種僅是單一的非離子型PAM。不久開發(fā)了堿性水解的陰離子型PAM和陰離子型PAM。PAM的優(yōu)良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化學(xué)反應(yīng)活性顯示出了巨大的市場潛力和廣闊的應(yīng)用前景。丙烯酰胺單體由丙烯臘經(jīng)硫酸催化水合制取。20世紀(jì)70年代初美國和日本開發(fā)了丙烯臘銅催化水合法,1985年在日本又有丙烯臘酶催化水合法問世。1.4中國丙烯酰胺的發(fā)展?fàn)顩r中國聚丙烯酰胺產(chǎn)品的開發(fā)始于五十年代末期，1962年上海天原化工廠建成中國第一套聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)廠家有70多家，總生產(chǎn)能力約為65kt/a（折合為100%），產(chǎn)量約為55kt/a，消費(fèi)量約為70-75kt/a。其中大慶油田化學(xué)助劑廠于1995年從法國SNF公司引進(jìn)的50kt/a聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置是當(dāng)前中國最大的生產(chǎn)廠家（分子量為1500萬），1998年產(chǎn)量達(dá)到5kt。中國聚丙烯酰胺的應(yīng)用研究開始于六十年代。最早用于礦物精選，而后在制糖、造紙、鋼鐵、水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大。當(dāng)前聚丙烯酰胺的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槭烷_采、水處理、造紙、高吸水樹脂、冶金和洗煤等。其消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：油田開采占81%、水處理占9%、造紙占5%、礦山占2%、其它占3%。PAM最有價(jià)值的性能是分子量很高，水溶性強(qiáng)，能夠制作出親水而水不溶性的凝膠，能夠引進(jìn)各種離子基團(tuán)并調(diào)節(jié)分子量以得到持定的性能，對許多固體表面和溶解物質(zhì)有良好的粘附力。由于這些性能，使得PAM被廣泛應(yīng)用于增稠、絮凝、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)、成膜、阻垢、凝膠及生物醫(yī)學(xué)材料等許多方面。PAM的最大用途是在水處理、造紙、采油、冶礦等領(lǐng)域。近年來，中國應(yīng)用最多的是三次采油方面。在水處理方面，主要利用PAM中酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附、形成氫鍵的特性。高分子分子量PAM在被吸附的粒子間形成”橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)。達(dá)到微粒沉降的目的。依水質(zhì)的不同，可應(yīng)用非離子、陰離子、陽離子型等不同類型的聚合物。當(dāng)前中國用于水處理方面的絮凝劑80%是聚丙烯酰胺產(chǎn)品。隨著水資源保護(hù)和環(huán)境意識的增強(qiáng)。PAM在工業(yè)水處理方面將擁有巨大的潛在市場。據(jù)國外某公司預(yù)測，至21世紀(jì)初，中國50萬人口以上的城市,用于水處理方面的PAM將達(dá)到(6-8)萬噸/年。1.5丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用國際上丙烯酰胺聚合物用量最大的領(lǐng)域是水處理。由于其特有的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)因而在水處理領(lǐng)域具有極廣泛的用途，主要用作：絮凝劑、污泥脫水劑、助濾劑。在原水處理中與活性炭配合使用，用于水的澄清，以得到符合要求的生活水源和工業(yè)水源；在污水達(dá)標(biāo)處理中用做污泥脫水劑，以減少對環(huán)境的污染;在工業(yè)廢水處理中用作配方劑，以提高水的重復(fù)利用率。絮凝技術(shù)是一種用來提高水質(zhì)處理效率的最常見技術(shù)。當(dāng)前，絮凝技術(shù)是國內(nèi)外普遍用來提高水質(zhì)處理效率的一種既經(jīng)濟(jì)又簡便的水質(zhì)處理方法，廣泛地被用來處理工業(yè)廢水、生活污水、循環(huán)冷卻水等，對于加強(qiáng)全球環(huán)境保護(hù)和促進(jìn)人類身體健康，具有重大意義。當(dāng)前，丙烯酰胺聚合物的研究開發(fā)主要有兩個(gè)方向：一方面具有新型結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)的丙烯酰胺衍生物聚合物的研究開發(fā)使聚丙烯酰胺衍生物的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展;另一方面對原有聚丙烯酰胺衍生物進(jìn)行改性和進(jìn)一步開發(fā)新的應(yīng)用。中國聚丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大，用量在逐步增加。當(dāng)前國內(nèi)丙烯酰胺聚合物生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)規(guī)模較小，技術(shù)水平低,產(chǎn)品牌號少，產(chǎn)品分子質(zhì)量低，一些高分子