聚丙烯酰胺工艺设计.ppt

聚丙烯酰胺粉体工艺设计（2万吨/年）

答辩人：王莹
班级：高材0904
学号：090103111
指导老师：张小博结构框架一、概述
PAM在结构上最基本的特点是：（1）分子链具有柔顺性和分子形状的易变性。（2）分子链上有与丙烯酰胺单元数目相同的侧基——酰胺基，而酰胺基具有高极性、易形成氢键和高反应活性。这些结构特点赋予了PAM许多极有价值的应用性能。乳酰胺基的高极性使PAM具有良好的亲水性和水溶性，其水凝胶亲水而不溶与水；柔顺的长链使PAM水溶液具有高粘性和良好的流变性能；酰胺基极易与水或含有-OH基团的物质（天然纤维、蛋白质、土壤和矿物等）形成氢键，产生很强的吸附作用；酰胺基的高反应活性可使PAM衍生出很多变性产物，拓宽了他们的应用范围。
据美国咨询公司TranTech公司分析，2009年全球PAM生产能力为9l万吨／年，美国、日本、欧洲是聚丙烯酰胺主要的生产和消费地，生产能力约占世界总能力的85％。其中25％在西欧。
我国PAM产品的开发起步较晚,1962年上海天原化工厂建成第一套PAM生产装置,生产水溶胶产品。1995年,国内PAM生产厂家有60多家,其中多数为规模较小的乡镇企业,技术水平低,产品分子量低,一般为500~800万,难以满足消费者对高分子量产品的需要。1995年底,大庆石油管理局从法国SNF公司引进的5万t/aPAM生产装置投产,生产高分子量产品(分子量为1500万),特别是近几年,胜利油田以及法国SNF公司在我国泰兴所建企业相继建成投产,使我国PAM的生产能力和生产水平
有了大幅度提高,产品质量符合油田注入聚合物驱采技术的要求。
二、原料、产品的物理及化学性质
2.1主要原料有丙烯酰胺、纯水、引发剂。

①丙烯酰胺：分子量：71.08；形态：片状晶体；密度：1.22kg/L；熔点84.5℃；沸点：125℃；蒸汽压：9.33×10-5Pa；蒸汽密度：2.46（空气=1）；聚合热：81.51kj/mol；闪点138℃；平衡含水量：1.7(g水/kg干PAM)。
②水：密度：998.1kg/批；比焓：209.3kj/mol；比热容：4.74×103j/(kg.K)；热导率：64.8×102w/(m.K)；黏度：549.4×106Pa.s；表面张力：676.9×104N/m。
③引发剂：白色柱状或粉状结晶，易燃；熔点105℃；不溶于水，遇热分解放出氮气和有机氰化物。

2.2PAM物理及化学性质
2．2．1 PAM的结构
PAM在结构上最基本的特点是：（1）分子链具有柔顺性和分子形状的易变性。（2）分子链上有与聚丙烯酰胺单元数目相同的侧基—酰胺基，而酰胺基具有极高的极性、易形成氢键和高反应活性。
2．2．2PAM的物理性质
密度：1.302g/cm3；临界表面张力：35～40mN/m；玻璃化温度：188℃；软化温度：210℃。
2．2．3PAM的性能
PAM具有良好的亲水性和水溶性，其水凝胶亲水而不溶于水；高黏性和良好的流变调节性；酰胺基极易与水或含有—OH基团的物质形成氢键，产生很强的吸附作用；酰胺基的高反应活性可使PAM衍生出很多变性产物。
三、生产流程简述3.1根据产物结构，从自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等反应机理中确定选择出自由基聚合，同时考虑自由基聚合所用原料、引发剂、传热、物料输送、产物溶解、操作方式等方面综合考虑选择水溶液聚合实施方法。该工艺路线包括了自由基形成和链增长过程；由于水溶剂存在要考虑水分的干燥。要获得阴离子型聚合物须进行碱性NaOH水解；操作方式为连续操作。
3.2具体流程工艺如下：

丙烯腈+(水催化剂/水)→合→丙烯酰胺粗品→闪蒸→精制→精丙烯酰胺
在反应完成后生成的聚丙烯酰胺胶块经切割、造粒、干燥、粉碎，最终制得聚丙烯酰胺产品。
3.3主原料：单体——丙烯酰胺；溶剂——水；引发剂——偶氮二异丁腈。
生产原理：采用水溶液均聚的方法，使聚丙烯酰胺、水和引发剂等在配料罐中配料，泵至聚合釜进行水溶液聚合。制得粘稠胶液，再通过研磨、水解、研磨、干燥、筛分获得最终产品。
3.4车间设备采用露天与厂房内布置相结合原则。其中罐区、尾气烟囱，空气过滤采用露天布置，其他全部采用厂房内布置。

3.5全装置以班为单位，每班工作6小时，每6小时为一批。
考虑装置的大修，采用年开工时为350天。
全装置主要采用连续操作方式，局部采用间歇操作方式。

一次研磨物料衡算列表4-2如下水解工段物料衡算列表4-3如下：二次研磨物料衡算列表4-4如下：干燥工段物料衡算列表4-5如下：包装工段物料衡算列表4-6如下：4.2热量衡算经计算得：
1.热量衡算：
搅拌放出的热量：7.1kw
单釜一次聚合AM的总热量：14.13t
聚合热q=1537.2kJ/kg
聚合放出的总热量为QPAM=21720.6