胡士國(guó)

山東福源節(jié)能環(huán)保工程有限公司 山東濟(jì)南 250031

聚丙烯酞胺水凝膠的狀態(tài)最仕，所制得的聚丙烯酞胺溶脹率穩(wěn)定、保水能力強(qiáng)、在受超聲工作溫度影響下體積變化小，并且其隨超聲頻率變化的相對(duì)幅值也明顯減小。結(jié)果說明，超聲聲源頻率越高，聚丙烯酞胺水凝膠的聲衰減系數(shù)越大；改變其單體濃度也會(huì)顯著影響聚丙烯酞胺水凝膠的聲學(xué)性質(zhì)；利用這點(diǎn)，可通過控制單體濃度配比，制得在最優(yōu)濃度下表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定聲學(xué)性質(zhì)且達(dá)到最優(yōu)成像效果的禍合劑。

1 產(chǎn)品概述

聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，簡(jiǎn)稱PAM）是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統(tǒng)稱，是水溶性高分子中應(yīng)用最廣泛的品種之一。在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，有“百業(yè)助劑”之稱。在資源逐漸成為制約大多數(shù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素的今天，聚丙烯酰胺作為三次采油過程中的驅(qū)油劑和污水處理過程中的絮凝劑，對(duì)于充分利用石油資源和保護(hù)環(huán)境有著至關(guān)重要的作用[1]。

我公司所生產(chǎn)的聚丙烯酰胺在實(shí)驗(yàn)研究時(shí)采用反相微乳聚合制備聚丙烯酰胺的方式，以廉價(jià)的煤油為分散介質(zhì)，Span80Tween60為復(fù)合乳化劑體系，（NH）4S2O8-NaHSO3為引發(fā)劑進(jìn)行丙烯酰胺（AM）和丙烯酸鈉（SA）的反相微乳液聚合，所得的聚丙烯酰胺-丙烯酸鈉粒子達(dá)到了納米級(jí)別，粒子分布較均勻，呈規(guī)則球形，粒徑大小達(dá)到納米級(jí)。所得聚合物微乳液在室溫條件下放置6個(gè)月，體系沒有發(fā)生任何變化，未出現(xiàn)分層或凝固現(xiàn)象，穩(wěn)定性較好。具有環(huán)保、高效、節(jié)能等特點(diǎn)。該產(chǎn)品在具體使用過程中，可以自主降解，有效解決了使用某些化工產(chǎn)品產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。

2 國(guó)內(nèi)外討論

（1）國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的丙烯酰胺使用的技術(shù)一般是前加堿共水解和均聚后水解工藝兩種，無論那種工藝產(chǎn)生的產(chǎn)品都具有分子量高、粘度大等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)在聚合引發(fā)體系上的研究與開發(fā)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。其中國(guó)內(nèi)外的主要差異在于生產(chǎn)的設(shè)備和設(shè)備的成套性上面，首先單臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)能力肯定不夠，制備長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負(fù)荷比較大，維修周期較長(zhǎng)，影響設(shè)備的正常生產(chǎn)運(yùn)行和生產(chǎn)效率；然后設(shè)備與設(shè)備之間的成套性不夠，國(guó)內(nèi)研究開發(fā)的設(shè)備之間在生產(chǎn)過程中匹配性存在差異，這種情況造成每個(gè)生產(chǎn)工藝之間的連接不夠流暢，影響設(shè)備的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量的好壞與設(shè)備的質(zhì)量有直接的影響，生產(chǎn)產(chǎn)品中溶解性、過濾性和顆粒度等各項(xiàng)指標(biāo)都與設(shè)備質(zhì)量有一定的影響。（2）我國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)在進(jìn)行投資建設(shè)的時(shí)候，因?yàn)楣に嚰夹g(shù)方面的諸多限制，生產(chǎn)模式主要是手動(dòng)控制或者儀表控制，生產(chǎn)的產(chǎn)品穩(wěn)定性不夠高，沒有達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。（3）國(guó)外生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，目前技術(shù)比較成熟，工業(yè)化生產(chǎn)模式已經(jīng)成型。我國(guó)生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展的比較晚，工藝復(fù)雜、投資成本比較高，生產(chǎn)的丙烯酰胺分子量一般能達(dá)到兩千萬左右，生產(chǎn)更高分子量的聚丙酰胺的能力不足。（4）前加減共聚水解工藝和均聚后水解工藝相比較，前者的工藝更加的簡(jiǎn)單，消耗的成本比較低，生產(chǎn)的產(chǎn)品分子量比較高，也能達(dá)到兩千萬左右，粘度也比較好，但是因?yàn)楣に嚰夹g(shù)本身的限制，也很難生產(chǎn)出更高分子量的產(chǎn)品。

3 生產(chǎn)工藝技術(shù)

3.1 生產(chǎn)工藝流程

①生產(chǎn)周期：從原料到成品生產(chǎn)周期9-10天，包括原料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)、設(shè)計(jì)配方、實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)、大規(guī)模生產(chǎn)、產(chǎn)品包裝等。②采購原料：丙烯酰胺（AM）；氫氧化鈉（NaOH）；丙烯酸（AA）；煤油（未經(jīng)提純）；吐溫60（Tween-60）；司盤80（Span-80）；過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉；液氮等。③原料成分分析：對(duì)原料技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試，為確定配比比例。④配比混合：將原料按照計(jì)算出來的配比進(jìn)行混合。⑤投入反應(yīng)釜：反應(yīng)包括升溫，氮?dú)獗Ｗo(hù)、攪拌，加引發(fā)劑等過程。⑥破乳：反應(yīng)產(chǎn)物是乳液狀態(tài)，需要用乙醇進(jìn)行破乳，并用乙醇洗去雜質(zhì)。⑦磨粉：將破乳得到的產(chǎn)品磨成粉末狀，方便客戶使用。⑧裝袋銷售：將產(chǎn)品裝袋并投入市場(chǎng)。

3.2 催化水合法

催化水合法是有美國(guó)和日本兩個(gè)國(guó)家先后研究和開發(fā)成功的，原理是丙烯腈和水在使用骨架銅催化劑的作用下，直接生成丙烯酰胺，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，與硫酸水合法比較，催化水合法生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高純度、污染少的優(yōu)點(diǎn)，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，目前催化水合法是世界上比較常用的一種生產(chǎn)丙烯酰胺的方法。主要采用二元或者三元以上的骨架銅催化劑合金，經(jīng)過產(chǎn)生的反應(yīng)后催化劑被溶解掉一部分，剩下比較活潑的骨架銅。骨架銅催化劑有多種合金組合，比較常見的有Cu-Cr合金、Cu-Ni合金及Cu-Al-Zn合金等。懸浮床和固定床為反應(yīng)器，日本公司固定床中使用的骨架銅催化劑通常為Cu-Cr催化劑，連續(xù)催化工藝。我國(guó)比較常使用的固定床連續(xù)催化工藝中Cu-Al-Zn骨架銅為催化劑，南非某家公司已經(jīng)研究和開發(fā)了一種直接從丙烯腈中直接生產(chǎn)出丙烯酰胺的一步工藝法，已經(jīng)工業(yè)化投產(chǎn)使用。在化學(xué)上采用催化劑蒸餾的方式，利用丙烯腈經(jīng)過氧化銅催化劑的反映下產(chǎn)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生百分之三十五到五十的丙烯酰胺水溶液，沒有其他副產(chǎn)品。一般情況下標(biāo)準(zhǔn)的固定床工藝使用三個(gè)反應(yīng)器，生成的丙酰胺溶液大約為百分之二十和沒有發(fā)生溶解的丙烯腈百分之四左右，想要送往市場(chǎng)進(jìn)行使用就要在凈化和濃縮百分之五十的丙烯酰胺才可以，但是還不能在生產(chǎn)聚丙酰胺和丙烯酸。在南非研究的新工藝中，在催化劑蒸餾塔頂部加入丙烯腈和軟化水，一直到蒸餾塔的中部位置。溶液經(jīng)過硫酸泵輸送到蒸餾塔的底部，控制PH值和一直其中的聚合反應(yīng)。

4 結(jié)語

我國(guó)對(duì)聚丙烯酰胺產(chǎn)品具有很高的技術(shù)指標(biāo)，另外，該產(chǎn)品成本低，效率高，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯；產(chǎn)品應(yīng)用面廣，市場(chǎng)需求緊迫。在未來的聚丙烯酰胺市場(chǎng)上有著廣闊的發(fā)展空間。