聚丙烯酰胺生产工艺设计说明书样本

聚丙烯酰胺（PAM）生产工艺设计

石油工业是国民经济支柱产业，石油是经济发展重要保证之一。国内石油资源相对较少，三次采油是国内保障石油供应重要办法。进行聚丙烯酰生产工艺设计研究，目是使国内聚丙烯酰胺生产工艺技术、产品质量、及生产规模均提高到一种较高水平，以满足三次采油对聚丙烯酰胺质和量规定，避免引进产品带来风险，保证三次采油技术顺利实行最后以满足国民经济发展对石油供应规定，并获得最大经济效益。与此同步，进行聚丙烯酰生产工艺设计研究，可满足随着三次采油工艺技术不断提高而对聚丙烯酰胺各项性能不断改进规定。

PAM最有价值性能是分子量很高，水溶性强，可以制作出亲水而水不溶性凝胶，可以引进各种离子基团并调节分子量以得到特定性能，对许多固体表面和溶解物质有良好粘附力。由于这些性能，使得PAM被广泛应用于增稠、絮凝、稳定胶体、减阻、粘结，成膜、阻垢、凝胶及生物医学材料等许多方面。PAM最大用途是在水解决、造纸、采油、冶矿等领域。

此外，聚丙烯酰胺在水解决行业具备辽阔应用前景和巨大潜在市场。随着环境意识不断加强，聚丙烯酰胺在都市污水解决方面应用将会越来越受到注重。聚丙烯酰胺生产工艺技术研究，也将对都市污水解决工艺技术提高起到推动作用。

当前PAM生产工艺路线普通从丙烯腈(AN)为原料开始，经AM装置生产

出AM水溶液，再以AM为原料在PAM装置生产出PAM产品。AM生产工艺重要有以骨架铜为主体重金属类为催化剂化学法和以生物酶为催化剂生物法，其技术核心在于催化剂，依催化剂不同生产工艺有较大差别。PAM生产工艺办法较多，依PAM产品性能规定不同及生产过程采用引起剂不同，生产工艺办法有较大差别，其中引起剂是技术核心，属各公司技术秘密。对PAM生产工艺技术研究重要体当前引起体系和与PAM生产有关专用设备上。

在AM制备方面，国外化学催化水合法已属成熟技术，生物催化水合法在日本已获得成功，并有大规模工业应用。国内化学法则长期来无大技术突破，引起关注是用微生物法生产AM水溶液研究获得了成功。该研究运用生物发酵办法培养出含腈水合酶菌体，再将其菌体用海藻酸钠包埋作为催化剂使AN与水生成AM。据报道其产酶细胞最高活性达2924u/ml，平均酶活为2556u/ml，AN转化率为99.9%，其重要生产技术属国内领先且达到国际先进水平。

在国内微生物法AM技术研究获得成功后，运用其技术相继建设了四套规模在1000-t/a中试装置，中试过程对其工艺技术进行了进一步研究完善。这些研究中涉及与AM聚合工艺相配合对AM纯度、杂质含量等进行纯化研究。

1 工艺流程

2 x 104t/a聚丙烯酰胺工业化开发研究涉及微生物法AM装置和PAM装置两个重要工艺装置。AM装置工艺过程重要涉及AN原料制备，空气净化、生物发酵、催化反映和AM精制5个工序；PAM装置重要有AM配液、AM聚合、

PAM造粒、PAM干燥、研磨、筛分、包装等工序。

A、AN原料制备

本工序目是脱除原料AN在储运过程中所加阻聚剂（对苯二酚单甲基醚)。

从储罐中来AN经加热后进闪蒸罐，在真空状态闪蒸，气相经冷凝、冷却后进AN中间储罐。

b、空气净化

本工序目是生产无油、无菌空气，供细菌培养用风。

压缩空气(0.35MPa )，经冷却分离出某些水分，控制空气露点在20℃如下，再加热后进总过滤器，消除空气中杂菌，送发酵工序。

c、生物发酵

本工序目是培养生产含腈水合酶细菌。

操作第一步是将培养基送入种子罐、繁殖罐、发酵罐；第二步是用蒸汽对设备及培养液进行严格消毒；第三步是移种、繁殖、发酵，生产出具备较高酶活性发酵液。

本工序操作为间歇操作。

d、催化反映

本工序目是在生物酶催化剂作用下，完毕AN与H2O转化为AM反映。

发酵液经固定化细胞技术生产出颗粒状生物酶催化剂，与水按一定配比进催化反映器，精制后AN经计量后滴加至催化反映器，控制反映器内溶液中AN浓度在3-4%，同步控制反映器温度，待AM达到预定浓度，AN浓度

≤500mg/l时进AM中间罐。

生物酶催化剂有效活性为三个周期，用三个周期后，催化剂通过滤分离后送去焚烧。

e、AM精制

本工序目是分离AM中因原料所带入轻组份杂质，及培养基、催化剂、设备带入杂质，涉及生物细胞、有机物、金属离子等。

AM水溶液在高真空状态下闪蒸，脱除AN原料带入轻组份，进超滤膜过滤器过滤，除去生物细胞、有机物等，再经离子互换树脂脱金属离子，得到满足后续聚合工艺规定AM水溶液产品。

f、AM配液

本工序目是将AM、H2O、碱按一定比例配制成预定浓度混合溶液，同步控制溶液温度在设定范畴。

g、聚合、水解

本工序目是在引起剂作用下，使AM聚合成高分子量PAM胶体、并在同一聚合釜内进行水解反映，达到所规定水解度。

AM溶液进聚合釜后，用纯N2( 99. 99%)除去溶液中O2，然后按预定程序和量加入各种引起剂，进行聚合反映，反映过程不需温度控制。聚合反映完毕后在聚合釜夹套内通入热水保温进行水解反映。

h、PAM胶体造粒

本工序目是将胶块状PAM切割成3-6mm胶粒。

PAM胶体从聚合釜用空气压入储料箱，再从储料箱压入造粒机。造粒机内螺杆把胶体从喂料口输送至刀孔，同步借螺杆压力使胶体从刀孔中挤出形成细条状，再经与刀孔配合旋转切TJ刀将胶条切成颗粒。

通过造粒机可以得到颗粒尺寸约为3-6mm胶粒，再以气力输送方式把胶粒输入干燥机。

i、PAM干燥

本工序目是将PAM胶体变成固体颗粒状PAM，其含水量从胶体75%降至固体状PAM10%.

干燥器分2段，第一段用110-120℃热空气干燥，干燥至PAM含水约25%，第二段用90-70℃热空气干燥，干燥至PAM含水10%，然后冷却至55℃。干燥分两条生产线，一条线规模6500t/a，采用国内开发产品；另一线规模13500t/a，采用引进设备。

干燥过程所产生NH3、H2O汽与空气一同排入高空。

j、研磨及包装

本工序目是将固体大颗粒状PAM研磨成小颗粒状粉体，经筛分得0.15-1.Omm颗粒状PAM干粉，并将其包装成袋。

从振动筛出来产品经负压气力输送到旋风分离器，旋风分离器底部物料进双层筛分器，经双层筛分器提成三某些，细粉末进料斗入袋；粗颗粒进研磨机重新研磨，再送至旋风分离器;符合规定颗粒输送至混合料斗内，使不同反映釜产品混合得到均匀产品，然后通过包装机计量装袋。