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聚丙烯酰胺聚合技术的发展历程

发布时间:2019-10-26 09:59:03     作者:波涛净水

聚丙烯酰胺生产是以丙烯酰胺水溶液为原料,在引发剂的作用下,进行聚合反应,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。关键工艺是聚合反应,在其后的处理过程中要注意机械降解、热降解和交联,从而保证聚丙烯酰胺的相对分子质量和水溶解性。

聚丙烯酰胺生产工艺流程图

我国聚丙烯酰胺生产技术大概也经历了3个阶段:

第一阶段是较早采用盘式聚合,即将混合好的聚合反应液放在不锈钢盘中,再将这些不锈钢盘推至保温烘房中,聚合数小时后,从烘房中推出,用铡刀把聚丙烯酰胺切成条状,进绞肉机造粒,烘房干燥,粉碎制得成品。这种工艺完全是手工作坊式。

第二阶段是采用捏合机,即将混合好的聚合反应液放在捏合机中加热,聚合开始后,开动捏合机,一边聚合一边捏合,聚合完后,造粒也基本完成,倒出物料,经干燥、粉碎得成品。

第三阶段是,20世纪80年代后期,开发了锥形釜聚合工艺,由核工业部五所在江苏江都化工厂试车成功。该工艺在锥形釜中装入预热混合好的聚合反应液,通入氮气,聚合完成后用空气将物料压出,锥形釜下部带有造料旋转刀,聚合物在压出的同时,即成粒状,经转鼓干燥机干燥,粉碎得产品。为了避免聚丙烯酰胺胶块黏附在聚合釜釜壁上,有的技术采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的内壁上,但此涂覆层在生产过程中易脱落而污染聚丙烯酰胺产品。

目前国内外的聚丙烯酰胺生产技术基本上与上述的第三阶段相似,只是在设备上有些不同:聚合釜大小及类型(有固定锥形釜,也有可旋转的锥形釜,聚合反应完成后,聚合釜倒转将聚丙烯酰胺胶块倒出)、造粒方式(有机械造粒、切割造粒,也有湿式造粒即分散液中造粒)、干燥方式(有采用穿流回转干燥,也有用振动流化床干燥)及粉碎方式。这些不同中有些是设备质量上有差异,有些是采用的具体方式上有差异,但总的来看,聚合技术趋向于固定锥形釜聚合,振动流化床干燥技术。

聚丙烯酰胺生产技术除了上述的单元操作外,在工艺配方上还有较为明显的差别,比如目前生产超高相对分子质量聚丙烯酰胺的生产工艺,同样是低温引发,就有前加碱共水解工艺和后加碱后水解工艺之分,两种方法各有利弊,前加碱共水解工艺过程简单,但存在水解传热易产生交联和相对分子质量损失大的问题,后加碱后水解虽然工艺过程增加了,但水解均匀不易产生交联,对产品相对分子质量损失也不大。

目前我国聚丙烯酰胺聚合用的引发剂有无机引发剂、有机引发剂和无机-有机混合体系3种类型。

1、过氧化物。

过氧化物大致分为无机过氧化物和有机过氧化物。无机过氧化物如过硫酸钾,过硫酸铵、过溴酸钠和过氧化氢等。有机过氧化物如过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰和叔丁基羟基过氧化物等。它们配用的还原剂有硫酸亚铁、氯化亚铁、偏亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。

2、偶氮化合物类。

如偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、偶氮双氰基戊酸钠和20世纪80年代开发的偶氮脒盐系列,如偶氮N-取代脒丙烷盐酸盐是一类竞相开发的产品,它们的加入浓度为万分之0.005-1,催化效率很高,有助于生产相对分子质量高的产品,且易溶于水,便于使用。

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