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浅谈聚丙烯酰胺(PAM)生产技术
发布时间:2019-04-09 09:14:57 浏览

目前世界上聚丙烯酰胺(PAM) 的生产都是由石油裂解得到的丙烯出发制造的。其过程包括三个步骤:合成丙烯腈,合成丙烯酸胺,聚丙烯酰胺单体聚合等。聚丙烯酰胺在污水处理领域一般作絮凝剂使用。

1.1丙烯腈的合成

目前工业上普遍采用氨氧化法,此法对丙烯的要求不高,除生成丙烯腈外,还产生乙腈、丙烯醛、氢氨酸等易分离和可综合利用的副产品。 

1.2丙烯酰胺的合成

1.2.1硫酸水合法

1960年,美国氰胺公司首先采用等摩尔比的丙烯腈和水,在HzSO.存在条件下,于80—100~(2进行水合,先生成丙烯酰胺硫酸盐,然后再用氨(或烧碱、生石灰)中和,结晶分离出丙烯酰胺产品和副产品硫酸胺。

该法优点是易制得结晶单体。主要缺点是:原料丙烯腈等消耗定额高,产品纯度低,收率低,产生大量含丙烯酰胺的硫酸盐和废液,污染环境。

1.2.2催化水合法

上世纪70年代初,美、日两国先后开发了利用骨架铜催化剂使丙烯腈与水直接反应生成丙烯酰胺的工艺。美国道化学公司和El本东亚化学公司于1972年分别实现工业化。

催化水合法比硫酸水合法产品纯度高,基本无三废,易实现工业化。目前世界上主要采用催化水合法生产丙烯酰胺。采用的骨架铜催化剂是二元或三元以上的合金,经碱处理后溶解掉一部分,留下活泼态的金属成为骨架铜。骨架铜催化剂有Cu-Cr合金、Cu—Ni合金及Cu—A1一Zn合金等。反应器采用悬浮床或固定床均可。以美国道化学公司为代表的是固定床连续催化工艺,采用Cu-Cr催化剂,产品是50%AM水溶液和晶体。我国目前通常用Cu-A1一

Zn骨架铜催化剂固定床连续催化工艺。

1.2.3生化法

生化法即生物酶催化水合法。它采用生物酶作催化剂,应用细胞固定技术,使丙烯腈水溶液通过含固定酶的生物反应器生产AM。生物酶催化剂是继骨架铜催化剂生产AM 的第三代技术,具有高选择性、高洁性和高收率的特点,丙烯腈反应完全,无副产物。该法还具有反应条件温和、能耗低、三废少等特点。

生化法技术早由日本日东公司于1985年在横滨实现工业化,并于1991年达到了14kt/a的规模。生化法大的优点是常温下反应,不需铜催化剂,因此无副反应带来的杂质和铜离子,单体不需提纯即可直接聚合,聚合物分子量可以大大超过硫酸水合和催化水合工艺丙烯酰胺聚合物的分子量。我国生化法丙烯酰胺经上海生物化工研究中心多年研究,筛选出优质菌株,总酶活力达到国际先进水平,从技术指标来看,已具备与化学法竞争的能力。 

1.3聚合法

工业上PAM 及其衍生物都是经过AM 自由基聚合制造的。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解状态分类可分为均相聚合和非均相聚合。AM 的自由基聚合主要分为均相水溶液聚合法、反相乳液聚合法、悬浮聚合法等,以获得各种剂型的产品。PAM 产品主要有三大剂型:水溶液胶体、粉状和乳液,每种剂型中都有不同离子型产品。丙烯酰胺聚合所采用的引发手段有利用各种辐射、光(可见光和紫外线)、超声波、电流或在聚合条件下易分解的化合物引发聚合。


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