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單體生產技術

丙烯酰胺單體的生產時以丙烯腈為原料，在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產品，經(jīng)閃蒸、精制后得精丙烯酰胺單體，此單體即為聚丙烯酰胺的生產原料。

丙烯腈+(水催化劑/水) →合 →丙烯酰胺粗品→閃蒸→精制→精丙烯酰胺

按催化劑的發(fā)展歷史來分，單體技術已經(jīng)歷了三代：

第一代為硫酸催化水合技術，此技術的缺點是丙烯腈轉化率低，丙稀酰胺產品收率低、副產品低，給精制帶來很大負擔，此外由于催化劑硫酸的強腐蝕性，使設備造價高，增加了生產成本；

第二代為二元或三元骨架銅催化生產技術，該技術的缺點是在最終產品中引入了影響聚合的金屬銅離子，從而增加了后處理精制的成本；第三代為微生物腈水合酶催化生產技術，此技術反應條件溫和，常溫常壓下進行，具有高選擇性、高收率和高活性的特點，丙烯腈的轉化率可達到100%，反應完全，無副產物和雜質。　 產品丙烯酰胺中不含金屬銅離子，不需進行離子交換來出去生產過程中所產生的銅離子，簡化了工藝流程，此外，氣相色譜分析表明丙烯酰胺產品中幾乎不含游離的丙烯腈，具有高純性，特別適合制備超高相對分子質量的聚丙烯酰胺及食品工業(yè)所需的無毒聚丙烯酰胺。

微生物催化丙烯酰胺單體生產技術，首先由日本在1985年建立了6000t/a的丙烯酰胺裝置，其后俄羅斯也掌握了此項技術，20世紀90年代時日本和俄羅斯相繼建立了萬噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。我國是繼日本、俄羅斯之后，世界上第三個擁有此技術的國家。微生物催化劑活性為2857國際生化單位，已經(jīng)達到了國際水平。我國微生物催化丙烯酰胺單體生產技術是由上海市農藥所經(jīng)過“七五”、“八五”和“九五”等3個五年計劃開發(fā)完成的，微生物催化劑腈水合酶是在1990年篩選出的，是由泰山山腳土壤中分離出163菌株和無錫土壤中分離出145菌株，經(jīng)種子培養(yǎng)得到的腈水合酶，代號為Norcardia-163。該技術現(xiàn)已在江蘇如皋、江西南昌、勝利油田及河北萬全先后投產，質量上乘，達到了生產超高相對分子質量聚丙烯酰胺的質量指標。

標志著我國微生物催化丙烯酰胺技術已經(jīng)達到了國際先進水平。

聚合技術

聚丙烯酰胺生產是以丙烯酰胺水溶液為原料，在引發(fā)劑的作用下，進行聚合反應，在反應完成后生成的聚丙烯酰胺膠塊經(jīng)切切割、造粒、干燥、粉碎，最終制得聚丙烯酰胺產品。關鍵工藝是聚合反應，在其后的處理過程中要注意機械降溫、熱降解和交聯(lián)，從而保證聚丙烯酰胺的相對分子質量和水溶解性。

丙烯酰胺+水（引發(fā)劑/聚合）→聚丙烯酰胺膠塊→造粒→干燥→粉碎→聚丙烯酰胺產品

我國聚丙烯酰胺生產技術大概也經(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，進絞肉機造粒，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，即將混合好的聚合反應液放在捏合機中加熱，聚合開始后，開始捏合機，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。該工藝在錐形釜下部帶有造料旋轉刀，聚合物在壓出的同時，即成粒狀，經(jīng)轉鼓干燥機干燥，粉碎得產品。

為了避免聚丙烯酰胺膠塊黏附在聚合釜釜壁上，有的技術采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的內壁上，但此涂覆層在上產過程中易脫落而污染聚丙烯酰胺產品。

也有可旋轉的錐形釜，聚合反應完成后，聚合釜倒轉將聚丙烯酰胺膠塊倒出）、造粒方式 （有機械造粒、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備質量上有差異，有些是采用的具體方式上的油差異，但總的來看，聚合技術趨向于固定錐形釜聚合，振動流化床干燥技術。

聚丙烯酰胺生產技術除了上述的單元操作外，在工藝配方上還有較明顯的差別，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生交聯(lián)和相對分子質量損失大的問題，后加堿后水解雖然工藝過程增加了，但水解均勻不易產生交聯(lián)，對產品相對分子質量損失也不大。