阴离子聚丙烯酰胺生产工艺
文章出处：河南祥之源 浏览次数：发表时间：21-05-12
阴离子聚丙烯酰胺生产工艺
高分子量阴离子聚丙烯酰胺制备方法，包括丙烯酰胺单体纯化、加碱绝热均聚、水解、造粒、烘干和粉碎等，其特征在于采用前加碱聚合后水解制备方法，在聚合时加入多元引发剂，并通入二氧化碳控制聚合体系ＰＨ值。
工艺和用途：采用前加碱聚合后水解，通过控制反应体系ｐＨ值，并加入过ls盐、水溶性有机偶氮盐和氮三丙烯S胺多元引发剂引发丙烯酰胺水溶液均聚，然后进行水解、烘干、粉碎，可制备分子量１５００～２０００万粉状阴离子型聚丙烯酰胺，该方法简单实用，易于大规模工业化生产，制备的高分子量ＨＰＡＭ可广泛用于聚合物驱油、固液分离、污水处理及饮用水处理。
2、铜催化水合法：采用丙烯腈在铜基催化剂存在下经水合反应来制备丙烯酰胺，所述方法包括使反应体系中出现在一个分子中具有活性亚甲基基团和S性基团的化合物或其盐，然后使该含有丙烯酰胺的溶液与弱碱性或中度碱性的阴离子交换树脂接触。在上述水合反应中，杂质的生成得到抑制，而催化剂活性却不受任何影响，所得丙烯酰胺可用来制造分子量高并且水溶性好的絮凝剂。
铜催化水合法也可将丙烯腈至少通过两个纯化步骤来处理，先使丙烯腈与强S性阳离子交换树脂接触，然后与具有伯氨基或仲氨基的树脂或与活性炭接触。后在铜基催化剂存在下使所得到的丙烯腈经过水合反应。即使采用一般品质的丙烯腈，该方法也能制出高品质的丙烯酰胺，并能进一步制出具有良好水溶性的聚丙烯酰胺。
铜催化水合法的缺点是需要回收丙烯腈以及分离铜，浪费资源和能源；同时副反应较多，不容易控制，产品纯度不高。
3、微生物法：将丙烯腈、水和固定化生物催化剂调配成水合溶液，在催化反应后分离出废催化剂就可得到丙烯酰胺产品。与传统的铜催化水合法相比，其特点是：在常温常压下反应，设备简单，操作安全；单程转化率极高，无需分离回收未反应丙烯腈；酶的特异性能使选择性极高，无副反应。采用J-1菌种时，反应温度为5-15℃，PH值为7-8，反应区丙烯腈浓度为1%-2%。丙烯腈转化率为99.99%，丙烯酰胺选择性为99.98%，反应器出口丙烯酰胺浓度接近50%；失活的酶催化剂排出系统外的量小于产品的0.1%；无需铜分离工段，无需离子交换处理，使分离精制操作大为简化；产品浓度高，无需提浓操作，整个过程操作简便，设备投资少，生产经济效益高，利于小规模生产。
微生物法有以下几种具体工艺技术：
（1）应用膜技术的微生物法。该方法包含的工序有微生物菌体培养、菌体重悬液的制备、用游离菌体作生物催化剂进行丙烯腈水合反应、分离反应所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微滤膜来洗涤净化发酵液中的菌体以制备菌体重悬液，用超滤膜来分离丙烯酰胺水合液及生物杂质。采用该工艺生产丙烯酰胺可以明显提高生产效率和菌体利用率，同时水合液产品中的生物杂质含量降低，得到的丙烯酰胺质量好、纯度高。
（2）微生物连续催化法。该法通过发酵生产含有腈水合酶的丙S棒杆菌或其诱变株细胞，然后用游离细胞法或固定化细胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺，然后处理，得到高纯度的丙烯酰胺。
（3）使用经丙烯S水溶液洗涤的微生物催化剂。该法先用丙烯S水溶液洗涤微生物催化剂，然后将经洗涤的微生物催化剂用于转化反应来制备丙烯酰胺。
高分子量阴离子聚丙烯酰胺制备方法，包括丙烯酰胺单体纯化、加碱绝热均聚、水解、造粒、烘干和粉碎等，其特征在于采用前加碱聚合后水解制备方法，在聚合时加入多元引发剂，并通入二氧化碳控制聚合体系ＰＨ值。
工艺和用途：采用前加碱聚合后水解，通过控制反应体系ｐＨ值，并加入过ls盐、水溶性有机偶氮盐和氮三丙烯S胺多元引发剂引发丙烯酰胺水溶液均聚，然后进行水解、烘干、粉碎，可制备分子量１５００～２０００万粉状阴离子型聚丙烯酰胺，该方法简单实用，易于大规模工业化生产，制备的高分子量ＨＰＡＭ可广泛用于聚合物驱油、固液分离、污水处理及饮用水处理。
聚丙烯酰胺传统生产方法：
1、ls水合法：先使丙烯腈于100℃以下水解成丙烯酰胺ls盐，再中和得丙烯酰胺(AM)。初期通过丙烯酰胺均聚制得了非离子型聚丙烯酰胺，产品比较单一。不久开发了用碱部分水解(后水解法)的阴离子型聚丙烯酰胺。2、铜催化水合法：采用丙烯腈在铜基催化剂存在下经水合反应来制备丙烯酰胺，所述方法包括使反应体系中出现在一个分子中具有活性亚甲基基团和S性基团的化合物或其盐，然后使该含有丙烯酰胺的溶液与弱碱性或中度碱性的阴离子交换树脂接触。在上述水合反应中，杂质的生成得到抑制，而催化剂活性却不受任何影响，所得丙烯酰胺可用来制造分子量高并且水溶性好的絮凝剂。
铜催化水合法也可将丙烯腈至少通过两个纯化步骤来处理，先使丙烯腈与强S性阳离子交换树脂接触，然后与具有伯氨基或仲氨基的树脂或与活性炭接触。后在铜基催化剂存在下使所得到的丙烯腈经过水合反应。即使采用一般品质的丙烯腈，该方法也能制出高品质的丙烯酰胺，并能进一步制出具有良好水溶性的聚丙烯酰胺。
铜催化水合法的缺点是需要回收丙烯腈以及分离铜，浪费资源和能源；同时副反应较多，不容易控制，产品纯度不高。
3、微生物法：将丙烯腈、水和固定化生物催化剂调配成水合溶液，在催化反应后分离出废催化剂就可得到丙烯酰胺产品。与传统的铜催化水合法相比，其特点是：在常温常压下反应，设备简单，操作安全；单程转化率极高，无需分离回收未反应丙烯腈；酶的特异性能使选择性极高，无副反应。采用J-1菌种时，反应温度为5-15℃，PH值为7-8，反应区丙烯腈浓度为1%-2%。丙烯腈转化率为99.99%，丙烯酰胺选择性为99.98%，反应器出口丙烯酰胺浓度接近50%；失活的酶催化剂排出系统外的量小于产品的0.1%；无需铜分离工段，无需离子交换处理，使分离精制操作大为简化；产品浓度高，无需提浓操作，整个过程操作简便，设备投资少，生产经济效益高，利于小规模生产。
微生物法有以下几种具体工艺技术：
（1）应用膜技术的微生物法。该方法包含的工序有微生物菌体培养、菌体重悬液的制备、用游离菌体作生物催化剂进行丙烯腈水合反应、分离反应所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微滤膜来洗涤净化发酵液中的菌体以制备菌体重悬液，用超滤膜来分离丙烯酰胺水合液及生物杂质。采用该工艺生产丙烯酰胺可以明显提高生产效率和菌体利用率，同时水合液产品中的生物杂质含量降低，得到的丙烯酰胺质量好、纯度高。
（2）微生物连续催化法。该法通过发酵生产含有腈水合酶的丙S棒杆菌或其诱变株细胞，然后用游离细胞法或固定化细胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺，然后处理，得到高纯度的丙烯酰胺。
（3）使用经丙烯S水溶液洗涤的微生物催化剂。该法先用丙烯S水溶液洗涤微生物催化剂，然后将经洗涤的微生物催化剂用于转化反应来制备丙烯酰胺。
