年产5000吨晶体丙烯酰胺工艺设计.doc

第一章 概 述1.1丙烯酰胺的介绍 丙烯酰胺（AM）是一种有机化合物，纯品为结晶固体，易溶于水、甲醇、乙醇、丙醇，稍溶于乙酸乙酯、氯仿，微溶于苯，在酸碱环境中可水解成丙烯酸。职业性接触主要见于丙烯酰胺生产和树脂、黏合剂等的合成，在地下建筑、改良土壤、油漆、造纸及服装加工等行业也有接触机会。日常生活中，丙烯酰胺可见于吸烟、经高温加工处理的淀粉食品及饮用水中。丙烯酰胺属中等毒类，对眼睛和皮肤有一定的刺激作用，可经皮肤、呼吸道和消化道吸收，在体内有蓄积作用，主要影响神经系统，急性中毒十分罕见。密切大量接触可出现亚急性中毒，中毒者表现为嗜睡、小脑功能障碍以及感觉运动型多发性周围神经病。长期低浓度接触可引起慢性中毒，中毒者出现头痛、头晕、疲劳、嗜睡、手指刺痛、麻木感，还可伴有两手掌发红、脱屑，手掌、足心多汗，进一步发展可出现四肢无力、肌肉疼痛以及小脑功能障碍等。 1.2 丙烯酰胺的合成方法 1.2.1 硫酸水合法 19世纪末，由丙烯酰氯与氨首次合成了丙烯酰胺。1954年，美国Cyanamid公司采用丙烯腈硫酸水合法实现了工业化生产，并被各国广泛应用。 丙烯腈在硫酸存在下水合成丙烯酰胺的硫酸盐，然后用液氨中和即生成丙烯酰胺和硫酸铵。反应时，过长的停留时间和过高的反应温度都会增加副产物的收率，特别是聚合物和丙烯酸。必须严格控制反应物的比例，以便抑制副反应。从反应混合物中回收丙烯酰胺是整个过程中成本最高和最困难的一步。通常采用苯结晶提纯法和离子交换树脂法。硫酸水合法投资大，丙烯腈等原料消耗定额高，并产生大量含丙烯酰胺的硫酸盐或硫酸废液污染环境，从20世纪60年代开始，美国、日本等国积极研制开发无公害的工艺路线。到目前为止，采用硫酸水合法制备丙烯酰胺的工艺已经基本被淘汰。 1.2.2 铜催化法 70年代初日本美国同时开发了以铜为主的各类催化水合法生产丙烯酰胺，由于它合硫酸法比有很多优越性，纯度及转化率都有很大的提高，环境污染少，成本低，在70年代中期基本上取代了硫酸水合法。 图1-1铜催化法流程方块图 1.2.3微生物催化法 采用微生物催化法效率大大的提高了，生产工艺大为简化，除了省去丙烯腈回收、除Cu等工段外，微生物催化法的其他工段的生产工艺过程如脱色、浓缩、结晶、干燥等均合化学合成法相同。微生物法的核心技术在于生产高效率的微生物催化剂。 图1-2微生物催化法方块流程图 目前，世界各国生产丙烯酰胺主要厂商生产能力生产丙烯酰胺的主要厂商和生产能力 国别 公司名称 生产能力（万吨/年） 生产方法 美 国氰胺公司 4．54 硫酸水合 催化水合 道化学公司 4．53 硫酸水合 催化水合 纳尔科公司 0．68 催化水合 小计 9．75 西 欧西 德 司道克豪生化学公司 道化学公司 0．25 0．55 催化水合 荷兰 氰胺公司 2．7 催化水合 英国 同盟胶体制造公司 0．75 催化水合 小计 4．25 日 本 二菱化成 3．0 催化水合 二井东压 1．5 催化水合 日东 2．0 微生物 小计 6．5 1.3丙烯酰胺聚合物的发展 丙烯酰胺(AM)最早于1893年由Moureu首次合成成功，至今已有一百多年的历史。1.4 我国丙烯酰胺的发展状况 我国聚丙烯酰胺产品的开发始于五十年代末期， 1962年上海天原化工厂建成我国第一套聚丙烯酰胺生产装置， 生产水溶胶产品。目前国内生产厂家有70多家，总生产能力约为65kt/a(折合为100%) ，产量约为55kt/a ，消费量约为70- 75kt/ a。其中大庆油田化学助剂厂于1995年从法国SNF公司引进的50kt/a 聚丙烯酰胺生产装置是目前我国最大的生产厂家(分子量为1500万)，1998年产量达到5kt。 我国聚丙烯酰胺的应用研究开始于六十年代。最早用于矿物精选，而后在制糖造纸、钢铁、水处理等领域的应用逐渐扩大。目前聚丙烯酰胺的主要应用领域为石油开采、水处理、造纸、高吸水树脂、冶金和洗煤等。其消费结构为： 油田开采占81%、水处理占9%、造纸占5%、矿山占2%、其它占3%。 PAM最有价值的性能是分子量很高，水溶性强，可以制作出亲水而水不溶性的凝胶，可以引进各种离子基团并调节分子量以得到持定的性能，对许多固体表面和溶解物质有良好的粘附力。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的最大用途是在水处理、造纸、采油、冶矿等领域。近年来，我国应用最多的是三次采油方面。 在水处理方面，主要利用PAM中酰胺基可与许多物质亲和、吸附、形成氢键的特性。高分子分子量PAM在被吸附的粒子间形成“桥联”，生成絮团。达到微粒沉降的目的。依水质的不同，可应用非离子、阴离子