陰離子聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝
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陰離子聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝
高分子量陰離子聚丙烯酰胺制備方法，包括丙烯酰胺單體純化、加堿絕熱均聚、水解、造粒、烘干和粉碎等，其特征在于采用前加堿聚合后水解制備方法，在聚合時(shí)加入多元引發(fā)劑，并通入二氧化碳控制聚合體系ＰＨ值。
工藝和用途：采用前加堿聚合后水解，通過控制反應(yīng)體系ｐＨ值，并加入過ls鹽、水溶性有機(jī)偶氮鹽和氮三丙烯S胺多元引發(fā)劑引發(fā)丙烯酰胺水溶液均聚，然后進(jìn)行水解、烘干、粉碎，可制備分子量１５００～２０００萬粉狀陰離子型聚丙烯酰胺，該方法簡單實(shí)用，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，制備的高分子量ＨＰＡＭ可廣泛用于聚合物驅(qū)油、固液分離、污水處理及飲用水處理。
2、銅催化水合法：采用丙烯腈在銅基催化劑存在下經(jīng)水合反應(yīng)來制備丙烯酰胺，所述方法包括使反應(yīng)體系中出現(xiàn)在一個(gè)分子中具有活性亞甲基基團(tuán)和S性基團(tuán)的化合物或其鹽，然后使該含有丙烯酰胺的溶液與弱堿性或中度堿性的陰離子交換樹脂接觸。在上述水合反應(yīng)中，雜質(zhì)的生成得到抑制，而催化劑活性卻不受任何影響，所得丙烯酰胺可用來制造分子量高并且水溶性好的絮凝劑。
銅催化水合法也可將丙烯腈至少通過兩個(gè)純化步驟來處理，先使丙烯腈與強(qiáng)S性陽離子交換樹脂接觸，然后與具有伯氨基或仲氨基的樹脂或與活性炭接觸。后在銅基催化劑存在下使所得到的丙烯腈經(jīng)過水合反應(yīng)。即使采用一般品質(zhì)的丙烯腈，該方法也能制出高品質(zhì)的丙烯酰胺，并能進(jìn)一步制出具有良好水溶性的聚丙烯酰胺。
銅催化水合法的缺點(diǎn)是需要回收丙烯腈以及分離銅，浪費(fèi)資源和能源；同時(shí)副反應(yīng)較多，不容易控制，產(chǎn)品純度不高。
3、微生物法：將丙烯腈、水和固定化生物催化劑調(diào)配成水合溶液，在催化反應(yīng)后分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的銅催化水合法相比，其特點(diǎn)是：在常溫常壓下反應(yīng)，設(shè)備簡單，操作安全；單程轉(zhuǎn)化率極高，無需分離回收未反應(yīng)丙烯腈；酶的特異性能使選擇性極高，無副反應(yīng)。采用J-1菌種時(shí)，反應(yīng)溫度為5-15℃，PH值為7-8，反應(yīng)區(qū)丙烯腈濃度為1%-2%。丙烯腈轉(zhuǎn)化率為99.99%，丙烯酰胺選擇性為99.98%，反應(yīng)器出口丙烯酰胺濃度接近50%；失活的酶催化劑排出系統(tǒng)外的量小于產(chǎn)品的0.1%；無需銅分離工段，無需離子交換處理，使分離精制操作大為簡化；產(chǎn)品濃度高，無需提濃操作，整個(gè)過程操作簡便，設(shè)備投資少，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益高，利于小規(guī)模生產(chǎn)。
微生物法有以下幾種具體工藝技術(shù)：
（1）應(yīng)用膜技術(shù)的微生物法。該方法包含的工序有微生物菌體培養(yǎng)、菌體重懸液的制備、用游離菌體作生物催化劑進(jìn)行丙烯腈水合反應(yīng)、分離反應(yīng)所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微濾膜來洗滌凈化發(fā)酵液中的菌體以制備菌體重懸液，用超濾膜來分離丙烯酰胺水合液及生物雜質(zhì)。采用該工藝生產(chǎn)丙烯酰胺可以明顯提高生產(chǎn)效率和菌體利用率，同時(shí)水合液產(chǎn)品中的生物雜質(zhì)含量降低，得到的丙烯酰胺質(zhì)量好、純度高。
（2）微生物連續(xù)催化法。該法通過發(fā)酵生產(chǎn)含有腈水合酶的丙S棒桿菌或其誘變株細(xì)胞，然后用游離細(xì)胞法或固定化細(xì)胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺，然后處理，得到高純度的丙烯酰胺。
（3）使用經(jīng)丙烯S水溶液洗滌的微生物催化劑。該法先用丙烯S水溶液洗滌微生物催化劑，然后將經(jīng)洗滌的微生物催化劑用于轉(zhuǎn)化反應(yīng)來制備丙烯酰胺。
高分子量陰離子聚丙烯酰胺制備方法，包括丙烯酰胺單體純化、加堿絕熱均聚、水解、造粒、烘干和粉碎等，其特征在于采用前加堿聚合后水解制備方法，在聚合時(shí)加入多元引發(fā)劑，并通入二氧化碳控制聚合體系ＰＨ值。
工藝和用途：采用前加堿聚合后水解，通過控制反應(yīng)體系ｐＨ值，并加入過ls鹽、水溶性有機(jī)偶氮鹽和氮三丙烯S胺多元引發(fā)劑引發(fā)丙烯酰胺水溶液均聚，然后進(jìn)行水解、烘干、粉碎，可制備分子量１５００～２０００萬粉狀陰離子型聚丙烯酰胺，該方法簡單實(shí)用，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，制備的高分子量ＨＰＡＭ可廣泛用于聚合物驅(qū)油、固液分離、污水處理及飲用水處理。
聚丙烯酰胺傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：
1、ls水合法：先使丙烯腈于100℃以下水解成丙烯酰胺ls鹽，再中和得丙烯酰胺(AM)。初期通過丙烯酰胺均聚制得了非離子型聚丙烯酰胺，產(chǎn)品比較單一。不久開發(fā)了用堿部分水解(后水解法)的陰離子型聚丙烯酰胺。2、銅催化水合法：采用丙烯腈在銅基催化劑存在下經(jīng)水合反應(yīng)來制備丙烯酰胺，所述方法包括使反應(yīng)體系中出現(xiàn)在一個(gè)分子中具有活性亞甲基基團(tuán)和S性基團(tuán)的化合物或其鹽，然后使該含有丙烯酰胺的溶液與弱堿性或中度堿性的陰離子交換樹脂接觸。在上述水合反應(yīng)中，雜質(zhì)的生成得到抑制，而催化劑活性卻不受任何影響，所得丙烯酰胺可用來制造分子量高并且水溶性好的絮凝劑。
銅催化水合法也可將丙烯腈至少通過兩個(gè)純化步驟來處理，先使丙烯腈與強(qiáng)S性陽離子交換樹脂接觸，然后與具有伯氨基或仲氨基的樹脂或與活性炭接觸。后在銅基催化劑存在下使所得到的丙烯腈經(jīng)過水合反應(yīng)。即使采用一般品質(zhì)的丙烯腈，該方法也能制出高品質(zhì)的丙烯酰胺，并能進(jìn)一步制出具有良好水溶性的聚丙烯酰胺。
銅催化水合法的缺點(diǎn)是需要回收丙烯腈以及分離銅，浪費(fèi)資源和能源；同時(shí)副反應(yīng)較多，不容易控制，產(chǎn)品純度不高。
3、微生物法：將丙烯腈、水和固定化生物催化劑調(diào)配成水合溶液，在催化反應(yīng)后分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的銅催化水合法相比，其特點(diǎn)是：在常溫常壓下反應(yīng)，設(shè)備簡單，操作安全；單程轉(zhuǎn)化率極高，無需分離回收未反應(yīng)丙烯腈；酶的特異性能使選擇性極高，無副反應(yīng)。采用J-1菌種時(shí)，反應(yīng)溫度為5-15℃，PH值為7-8，反應(yīng)區(qū)丙烯腈濃度為1%-2%。丙烯腈轉(zhuǎn)化率為99.99%，丙烯酰胺選擇性為99.98%，反應(yīng)器出口丙烯酰胺濃度接近50%；失活的酶催化劑排出系統(tǒng)外的量小于產(chǎn)品的0.1%；無需銅分離工段，無需離子交換處理，使分離精制操作大為簡化；產(chǎn)品濃度高，無需提濃操作，整個(gè)過程操作簡便，設(shè)備投資少，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益高，利于小規(guī)模生產(chǎn)。
微生物法有以下幾種具體工藝技術(shù)：
（1）應(yīng)用膜技術(shù)的微生物法。該方法包含的工序有微生物菌體培養(yǎng)、菌體重懸液的制備、用游離菌體作生物催化劑進(jìn)行丙烯腈水合反應(yīng)、分離反應(yīng)所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微濾膜來洗滌凈化發(fā)酵液中的菌體以制備菌體重懸液，用超濾膜來分離丙烯酰胺水合液及生物雜質(zhì)。采用該工藝生產(chǎn)丙烯酰胺可以明顯提高生產(chǎn)效率和菌體利用率，同時(shí)水合液產(chǎn)品中的生物雜質(zhì)含量降低，得到的丙烯酰胺質(zhì)量好、純度高。
（2）微生物連續(xù)催化法。該法通過發(fā)酵生產(chǎn)含有腈水合酶的丙S棒桿菌或其誘變株細(xì)胞，然后用游離細(xì)胞法或固定化細(xì)胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺，然后處理，得到高純度的丙烯酰胺。
（3）使用經(jīng)丙烯S水溶液洗滌的微生物催化劑。該法先用丙烯S水溶液洗滌微生物催化劑，然后將經(jīng)洗滌的微生物催化劑用于轉(zhuǎn)化反應(yīng)來制備丙烯酰胺。
