聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、word文檔整理分享聚丙烯酰胺（PAM）生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)石油工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，石油是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證之一。我國(guó)石油資源相對(duì)較少，三次采油是我國(guó)保障石油供應(yīng)的重要措施。進(jìn)行聚丙烯酰生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的研究，目的是使我國(guó)聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、及生產(chǎn)規(guī)模均提升到一個(gè)較高水平，以滿足三次采油對(duì)聚丙烯酰胺質(zhì)和量的要求，避免引進(jìn)產(chǎn)品帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，保證三次采油技術(shù)的順利實(shí)施最終以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)石油供應(yīng)的要求，并獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，進(jìn)行聚丙烯酰生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的研究，可滿足隨著三次采油工藝技術(shù)的不斷提高而對(duì)聚丙烯酰胺各項(xiàng)性能不斷改進(jìn)的要求。PAM最有價(jià)值的性能是分子量很高，水溶性強(qiáng)，可以制作

2、出親水而水不溶性的凝膠，可以引進(jìn)各種離子基團(tuán)并調(diào)節(jié)分子量以得到特定的性能，對(duì)許多固體表面和溶解物質(zhì)有良好的粘附力。由于這些性能，使得PAM被廣泛應(yīng)用于增稠、絮凝、穩(wěn)定膠體、減阻、粘結(jié)，成膜、阻垢、凝膠及生物醫(yī)學(xué)材料等許多方面。PAM的最大用途是在水處理、造紙、采油、冶礦等領(lǐng)域。此外，聚丙烯酰胺在水處理行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)。隨著環(huán)境意識(shí)的不斷加強(qiáng)，聚丙烯酰胺在城市污水處理方面的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越受到重視。聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究，也將對(duì)城市污水處理工藝技術(shù)的提高起到推動(dòng)作用。目前PAM生產(chǎn)的工藝路線一般從丙烯腈(AN)為原料開(kāi)始，經(jīng)AM裝置生產(chǎn)出AM水溶液，再以AM為原料在PA

3、M裝置生產(chǎn)出PAM產(chǎn)品。AM生產(chǎn)工藝主要有以骨架銅為主體的重金屬類為催化劑的化學(xué)法和以生物酶為催化劑的生物法，其技術(shù)的關(guān)鍵在于催化劑，依催化劑的不同生產(chǎn)工藝有較大差異。PAM的生產(chǎn)工藝方法較多，依PAM產(chǎn)品性能要求不同及生產(chǎn)過(guò)程采用的引發(fā)劑不同，生產(chǎn)工藝方法有較大的差異，其中引發(fā)劑是技術(shù)關(guān)鍵，屬各公司的技術(shù)秘密。對(duì)PAM生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究主要體現(xiàn)在引發(fā)體系和與PAM生產(chǎn)相關(guān)的專用設(shè)備上。在AM制備方面，國(guó)外化學(xué)催化水合法已屬成熟技術(shù)，生物催化水合法在日本已取得成功，并有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。國(guó)內(nèi)化學(xué)法則長(zhǎng)期來(lái)無(wú)大的技術(shù)突破，引起關(guān)注的是用微生物法生產(chǎn)AM水溶液的研究取得了成功。該研究利用生物發(fā)酵方

4、法培養(yǎng)出含腈水合酶的菌體，再將其菌體用海藻酸鈉包埋作為催化劑使AN與水生成AM。據(jù)報(bào)道其產(chǎn)酶細(xì)胞最高活性達(dá)2924u/ml，平均酶活為2556u/ml, AN轉(zhuǎn)化率為99.9%，其主要生產(chǎn)技術(shù)屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先且達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在國(guó)內(nèi)微生物法AM技術(shù)研究取得成功后，利用其技術(shù)相繼建設(shè)了四套規(guī)模在1000-2000t/a的中試裝置，中試過(guò)程對(duì)其工藝技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步研究完善。這些研究中包括與AM聚合工藝相配合的對(duì)AM純度、雜質(zhì)含量等進(jìn)行純化的研究。1 工藝流程2 x 104t/a聚丙烯酰胺工業(yè)化開(kāi)發(fā)研究包括微生物法AM裝置和PAM裝置兩個(gè)主要工藝裝置。AM裝置工藝過(guò)程主要包括AN原料制備，空氣凈化、生物

5、發(fā)酵、催化反應(yīng)和AM精制5個(gè)工序；PAM裝置主要有AM配液、AM聚合、PAM造粒、PAM干燥、研磨、篩分、包裝等工序。A、AN原料制備 本工序的目的是脫除原料AN在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中所加的阻聚劑（對(duì)苯二酚單甲基醚)。 從儲(chǔ)罐中來(lái)的AN經(jīng)加熱后進(jìn)閃蒸罐，在真空狀態(tài)閃蒸，氣相經(jīng)冷凝、冷卻后進(jìn)AN中間儲(chǔ)罐。 b、空氣凈化 本工序的目的是生產(chǎn)無(wú)油、無(wú)菌的空氣，供細(xì)菌培養(yǎng)用風(fēng)。 壓縮空氣(0.35MPa )，經(jīng)冷卻分離出部分水分，控制空氣露點(diǎn)在20以下，再加熱后進(jìn)總過(guò)濾器，消除空氣中雜菌，送發(fā)酵工序。c、生物發(fā)酵本工序的目的是培養(yǎng)生產(chǎn)含腈水合酶的細(xì)菌。 操作的第一步是將培養(yǎng)基送入種子罐、繁殖罐、發(fā)酵罐；第二步是

6、用蒸汽對(duì)設(shè)備及培養(yǎng)液進(jìn)行嚴(yán)格消毒；第三步是移種、繁殖、發(fā)酵，生產(chǎn)出具有較高酶活性的發(fā)酵液。本工序操作為間歇操作。 d、催化反應(yīng) 本工序的目的是在生物酶催化劑的作用下，完成AN與H2O轉(zhuǎn)化為AM的反應(yīng)。 發(fā)酵液經(jīng)固定化細(xì)胞技術(shù)生產(chǎn)出顆粒狀的生物酶催化劑，與水按一定配比進(jìn)催化反應(yīng)器，精制后的AN經(jīng)計(jì)量后滴加至催化反應(yīng)器，控制反應(yīng)器內(nèi)溶液中AN濃度在3-4%，同時(shí)控制反應(yīng)器的溫度，待AM達(dá)到預(yù)定濃度，AN濃度500mg/l時(shí)進(jìn)AM中間罐。生物酶催化劑有效活性為三個(gè)周期，用三個(gè)周期后，催化劑經(jīng)過(guò)濾分離后送去焚燒。 e、 AM精制 本工序的目的是分離AM中因原料所帶入的輕組份雜質(zhì)，及培養(yǎng)基、催化劑、設(shè)備

7、帶入的雜質(zhì)，包括生物細(xì)胞、有機(jī)物、金屬離子等。AM水溶液在高真空狀態(tài)下閃蒸，脫除AN原料帶入的輕組份，進(jìn)超濾膜過(guò)濾器過(guò)濾，除去生物細(xì)胞、有機(jī)物等，再經(jīng)離子交換樹(shù)脂脫金屬離子，得到滿足后續(xù)聚合工藝要求的AM水溶液產(chǎn)品。f、AM配液本工序的目的是將AM、H2O、堿按一定比例配制成預(yù)定濃度的混合溶液，同時(shí)控制溶液溫度在設(shè)定范圍。 g、聚合、水解 本工序的目的是在引發(fā)劑的作用下，使AM聚合成高分子量的PAM膠體、并在同一聚合釜內(nèi)進(jìn)行水解反應(yīng)，達(dá)到所要求的水解度。 AM溶液進(jìn)聚合釜后，用純N2( 99. 99%)除去溶液中的O2，然后按預(yù)定程序和量加入各種引發(fā)劑，進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程不需溫度控制。聚合

8、反應(yīng)完成后在聚合釜夾套內(nèi)通入熱水保溫進(jìn)行水解反應(yīng)。 h、PAM膠體造粒 本工序的目的是將膠塊狀PAM切割成3-6mm膠粒。 PAM膠體從聚合釜用空氣壓入儲(chǔ)料箱，再?gòu)膬?chǔ)料箱壓入造粒機(jī)。造粒機(jī)內(nèi)的螺桿把膠體從喂料口輸送至刀孔，同時(shí)借螺桿的壓力使膠體從刀孔中擠出形成細(xì)條狀，再經(jīng)與刀孔配合的旋轉(zhuǎn)切TJ刀將膠條切成顆粒。通過(guò)造粒機(jī)可以得到顆粒尺寸約為3-6mm的膠粒，再以氣力輸送方式把膠粒輸入干燥機(jī)。 i、PAM干燥 本工序的目的是將PAM膠體變成固體顆粒狀PAM，其含水量從膠體的75%降至固體狀PAM的10%. 干燥器分2段，第一段用110-120的熱空氣干燥，干燥至PAM含水約25%，第二段用90-

9、70熱空氣干燥，干燥至PAM含水10%，然后冷卻至55。干燥分兩條生產(chǎn)線，一條線規(guī)模6500t/a，采用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品；另一線規(guī)模13500t/a，采用引進(jìn)設(shè)備。干燥過(guò)程所產(chǎn)生的NH3、H2O汽與空氣一同排入高空。 j、研磨及包裝 本工序的目的是將固體大顆粒狀PAM研磨成小顆粒狀粉體，經(jīng)篩分得0.15-1.Omm的顆粒狀PAM干粉，并將其包裝成袋。從振動(dòng)篩出來(lái)的產(chǎn)品經(jīng)負(fù)壓氣力輸送到旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器底部的物料進(jìn)雙層篩分器，經(jīng)雙層篩分器分成三部分，細(xì)粉末進(jìn)料斗入袋；粗顆粒進(jìn)研磨機(jī)重新研磨，再送至旋風(fēng)分離器;符合要求的顆粒輸送至混合料斗內(nèi)，使不同反應(yīng)釜的產(chǎn)品混合得到均勻產(chǎn)品，然后通過(guò)包裝機(jī)計(jì)量裝

10、袋。2 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1AN精制AN易自聚。在儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中，為防AN自聚，通常采取在AN中加入對(duì)苯二酚單甲基醚。對(duì)苯二酚單甲基醚帶入AM中對(duì)生產(chǎn)高分子量PAM有較大影響。因此，在AN進(jìn)行水合反應(yīng)前要將其脫除。由于對(duì)苯二酚單甲基醚沸點(diǎn)為165，AN沸點(diǎn)為77.3，二者沸點(diǎn)差較大，采用閃蒸分離的方法較為有效；由于AN原料中對(duì)苯二酚單甲基醚的含量很少，一般在40-50mg/L，所以采取定期從閃蒸釜中清除釜底聚積的重組份物質(zhì)(主要是對(duì)苯二酚單甲基醚)的方法可使工藝流程較為簡(jiǎn)單;由于AN高溫下極易自聚，所以閃蒸溫度不宜過(guò)高，為降低閃蒸溫度，采取在微真空壓力下閃蒸，同時(shí)加大阻聚劑用量的方法進(jìn)行。2.2

11、 生物發(fā)酵生物發(fā)酵過(guò)程是細(xì)菌繁殖并產(chǎn)酶的過(guò)程。利用菌種發(fā)酵制備產(chǎn)酶細(xì)胞采用的是單一純菌發(fā)酵。自然環(huán)境中細(xì)菌無(wú)處不在，以至常常由于工藝條件及設(shè)備選擇不當(dāng)，配管安裝不當(dāng)，操作不當(dāng)?shù)仍蚨咕N或發(fā)酵過(guò)程受到自然環(huán)境中雜菌的污染和干擾，從而引起所用菌不能生長(zhǎng)或酶產(chǎn)量大幅度下降。因此，生物發(fā)酵過(guò)程的關(guān)鍵是有效地避免雜菌的干擾和污染，即避免染菌。 為避免染菌，在工藝設(shè)備及配管設(shè)計(jì)中需采取的措施主要有： a、工藝過(guò)程采用全密閉工藝，始終維持系統(tǒng)正壓，防止?jié)B漏帶入雜菌。 b、合理設(shè)置無(wú)菌室，使菌種不受污染，此為防止染菌的重點(diǎn)措施。 c、發(fā)酵用空氣采用冷卻水冷卻，控制露點(diǎn)在10左右，保持空氣千燥，同時(shí)用過(guò)濾器

12、消除雜菌。達(dá)到無(wú)菌、無(wú)油、干燥條件。 d、設(shè)備及配管設(shè)計(jì)要避免有消毒(蒸汽滅菌)不到的死角，設(shè)備內(nèi)表面應(yīng)保持光潔，頂部有排氣閥，閥門采用發(fā)酵專用閥門(抗生素截止閥)，管道設(shè)計(jì)不留流體不流動(dòng)的空間。 e、對(duì)培養(yǎng)基(營(yíng)養(yǎng)液)及發(fā)酵設(shè)備設(shè)置蒸汽消毒(滅菌)流程，以保持系統(tǒng)各部位均可有效地消毒，消除雜菌存留的空間。 f、管道焊接采用惰性氣保護(hù)焊，以使焊口內(nèi)表面平整，消除由于焊口局部空隙而使消毒操作不徹底從而引起染菌的現(xiàn)象。g、對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)管道進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，保證系統(tǒng)密閉，防止?jié)B漏染菌。2.3 生物催化劑制造固定化細(xì)胞 固定化細(xì)胞是微生物法AM工藝技術(shù)的一個(gè)重要部分，其目的是將含有AN水合酶細(xì)胞的發(fā)酵液固

13、定于某種載體上，制造出固體顆粒生物催化劑。經(jīng)過(guò)中試裝置試驗(yàn)，確定采用以海藻酸鈉為載體的包埋法。這種方法具有造粒工藝簡(jiǎn)便，酶活力高，反應(yīng)后固定化細(xì)胞容易分離的優(yōu)點(diǎn)。海藻酸鈉以氯化鈣水溶液為固化劑，海藻酸鈉及氯化鈣水溶液的濃度分別為2%, 0.2M時(shí)較為合適。固化工藝條件：固化溫度4，固化時(shí)間20-24h，物料配比為8%含菌發(fā)酵液:海藻酸鈉:0.2M氯化鈣=100: 2: 300。此外，為了生物催化劑顆粒均勻，應(yīng)使發(fā)酵液與海藻酸鈉混合液流出造粒機(jī)的速度恒定。2.4 AN水合反應(yīng)濃度、溫度控制采用微生物法生產(chǎn)AM，其AN水合反應(yīng)是在生物酶作用下完成的。生物催化劑在反應(yīng)液中AN濃度高于5%(質(zhì)量)時(shí)將

14、中毒失效。另一方面，AN水合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度將隨生成物AM濃度的增加而升高，溫度升高對(duì)反應(yīng)有兩方面的不利影響，一是生物催化劑在高溫下易失效；二是在高溫條件下，反應(yīng)產(chǎn)物AM易自聚。因此，AN水合反應(yīng)需嚴(yán)格控制反應(yīng)液濃度，同時(shí)根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物的濃度變化控制反應(yīng)溫度。本設(shè)計(jì)采用近紅外濃度分析儀在線檢測(cè)反應(yīng)液中AN、AM濃度，用AN濃度信號(hào)調(diào)節(jié)AN加料泵電機(jī)用電頻率以實(shí)現(xiàn)AN加料量自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制反應(yīng)液中AN濃度；用AM濃度信號(hào)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜冷卻水量以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度自動(dòng)控制。反應(yīng)溫度為變溫控制過(guò)程，溫度控制值根據(jù)所檢測(cè)的AM濃度確定。2.5 AM水溶液中輕組份雜質(zhì)的脫除生物法AM工藝技術(shù)的特點(diǎn)是原料

15、AN轉(zhuǎn)化率高(可達(dá)99. 9%)，選擇性高(催化劑只對(duì)AN起作用，對(duì)原料中的其它雜質(zhì)不起作用)。原料AN中帶入的其它組份仍然從產(chǎn)物中帶出，AN殘留于AM水溶液中的濃度約為250mg/L。這些都需脫除才可滿足聚合的要求。但AM水溶液在高溫下易自聚的特點(diǎn)，使得這些輕組份雜質(zhì)不能用加熱閃蒸的方法脫除，而需采用高真空閃蒸的方法，閃蒸壓力為-0.095MPa。閃蒸為一次閃蒸。為有效脫除AN等輕組份雜質(zhì)，加大了循環(huán)量，循環(huán)量約為進(jìn)料量的20倍。2.6 AM水溶液中生物細(xì)胞、有機(jī)物等雜質(zhì)的脫除生物法生產(chǎn)的AM水溶液中含有生物催化劑漏失的生物細(xì)胞及有機(jī)物，這些對(duì)生產(chǎn)高分子量的PAM有較大的影響，需脫除。經(jīng)過(guò)現(xiàn)

16、場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用超濾膜過(guò)濾的方法較好，可使AM水溶液中的蛋白及其它有機(jī)物大分子得到有效過(guò)濾。同時(shí)膜過(guò)濾后延長(zhǎng)了陽(yáng)床的再生周期，減少了脫鹽水用量，降低了能耗，同時(shí)也減少了污水量。2.7 AM水溶液中金屬離子的脫除生物法生產(chǎn)的AM產(chǎn)品，基本不含銅離子，但在生物發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)基、水不可避免要帶入金屬離子，且生物催化劑制造過(guò)程中存在大量鈣離子，這些金屬離子隨催化劑部分散失于AM水溶液產(chǎn)品中。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，銅離子、鐵離子、鈣離子等高價(jià)金屬離子濃度對(duì)生產(chǎn)高分子量PAM有很大影響，所以需脫除。脫除金屬離子的方法采用離子交換法，根據(jù)所采用的聚合引發(fā)體系的要求，控制出口AM水溶液電導(dǎo)率小于300s/cm。陽(yáng)床

17、設(shè)2臺(tái)，一臺(tái)工作，另一臺(tái)用鹽酸水溶液再生后備用。2.8 AM溶液的輸送與儲(chǔ)存AM溶液極易自聚，自聚產(chǎn)物為具彈性的固態(tài)膠狀物，其后果是設(shè)備、管道阻塞報(bào)廢。AM溶液的自聚溫度隨濃度、純度、運(yùn)行狀態(tài)、材料、表面粗糙度等等因素不同而異。在AM溶液含有氧(氧為阻聚劑)，且處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)，工作溫度可到45，在靜止?fàn)顟B(tài)，自聚溫度37.8，但實(shí)際操作中，常常在室溫不超過(guò)30時(shí)便發(fā)生自聚的現(xiàn)象。另一方面，AM溶液在低溫條件下結(jié)晶，50%濃度的AM結(jié)晶溫度為5, 30%濃度的AM結(jié)晶溫度為-8C，因此，儲(chǔ)存溫度下限要避免結(jié)晶現(xiàn)象出現(xiàn)。普遍認(rèn)為AM溶液在20以下保存是安全的，下限溫度則隨AM濃度不同而異。 AM溶液

18、對(duì)設(shè)備、管道材質(zhì)有較多的限制，F(xiàn)e, Cu, A1是禁用的。因?yàn)镕e離子的存在易引起AM溶液聚合，Cu, A1離子是阻聚劑，影響后續(xù)聚合工藝產(chǎn)品質(zhì)量。一般選用不銹鋼，近年來(lái)PVC等非金屬材料已有應(yīng)用。AM溶液對(duì)設(shè)備、管道的表面光潔度有較高的要求。AM溶液在粗糙表面上極易自聚，因此，AM設(shè)備金屬內(nèi)表面要求拋光處理。 根據(jù)AM的以上特性，在工程設(shè)計(jì)中主要采取了以下措施:a、與AM溶液接觸的管道、設(shè)備、儀表采用不銹鋼、PVC材料。b、AM儲(chǔ)罐內(nèi)壁拋光處理。c、AM儲(chǔ)存溫度控制在10-20之間。d、在工藝流程設(shè)置上，設(shè)阻聚空氣系統(tǒng)，對(duì)靜止及溫度較高的AM溶液通入空氣。c、輸送AM溶液的泵采用磁力離心泵

19、。f、流程設(shè)置上盡可能使管道中的AM溶液處于流動(dòng)狀態(tài)。對(duì)可能短時(shí)間靜止的間歇性生產(chǎn)的管道采用冷凍水伴冷。g、配管設(shè)計(jì)中，避免管道安裝中的死角。h、設(shè)脫鹽水沖洗系統(tǒng)，在停運(yùn)時(shí)隨之沖洗管道。2.9 AM配液對(duì)于前加堿均聚共水解聚合工藝，要求AM水溶液在聚合前與堿充分溶解，以使聚合產(chǎn)品水解度均勻。本工藝中聚合引發(fā)體采用的堿為Na2CO3固體，其在AM混合物要求的溫度(10-13)條件下溶解度較小，約8%。因此，使AM溶液與Na2CO3充分A合的最好方法是先將Na2CO3溶解，制得Na2CO3水溶液，再使AM溶液與Na2CO3水溶液混合。但這要求AM溶液有較高的濃度，以滿足加入Na2CO3水溶液后仍可

20、保證AM混合液的濃度要求。得到高濃度AM的途徑有兩條，一是提高AN水合反應(yīng)產(chǎn)物的濃度，這在目前技術(shù)條件下難于實(shí)現(xiàn)；二是將較低濃度的AM水溶液濃縮，這需較高的能耗，且由于AM溶液在常溫下就極易自聚，濃縮工藝較為復(fù)雜，建設(shè)投資大。因此，根據(jù)中試裝置實(shí)踐，確定采用固堿直接溶于AM水溶液的方法。為了使AM溶液與固態(tài)Na2CO3充分混合，在溶解過(guò)程中始終進(jìn)行攪拌，同時(shí)，采用給料器向溶解罐給料，使Na2CO3均勻進(jìn)入溶液，防止結(jié)塊。2.10 聚合釜形式及特點(diǎn)AM溶液聚合后為高粘度的膠狀物。膠狀物卻料、輸送均較困難。國(guó)外公司PAM聚合釜卸料均采用傾倒形式，即待AM聚合成膠狀物后將聚合釜傾倒，使膠體卻出。這種

21、方式聚合釜形式可以多樣，也可有較大的容積，安裝高度可以較低，但機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)控制要求高，設(shè)備投資高，且目前國(guó)內(nèi)的設(shè)備制造能力難于滿足工業(yè)化要求。目前國(guó)內(nèi)較多采用的是圓筒氣壓卸料式聚合釜，本項(xiàng)目亦如此。從工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中體會(huì)到，這種聚合釜形式，有操作方便，設(shè)備投資低的優(yōu)點(diǎn)，但由于膠體難于輸送的特點(diǎn)，設(shè)備必須安裝在較高的位置，使得設(shè)備安裝難度大，安裝配套設(shè)施費(fèi)用高，采用10m3聚合釜已使設(shè)備安裝高度至20m，廠房高度至25m。其它方面的難點(diǎn)：a、由于聚合釜溫度壓力周期性變化，內(nèi)涂層易于脫落；b、為膠體卻料用閥門需特殊開(kāi)發(fā)；c、從工藝角度考慮，聚合釜內(nèi)聚合反應(yīng)完成后溫度約為75，而其后在釜內(nèi)進(jìn)行的水

22、解反應(yīng)按現(xiàn)配方要求溫度為90，即釜內(nèi)膠體需從75升至90。但由于膠體的傳熱性能很差，上述升溫過(guò)程難于實(shí)現(xiàn)。因此，采用圓筒氣壓卸料式聚合釜，其釜容積要增大較困難。但就目前國(guó)內(nèi)設(shè)備制造能力而言，圓筒氣壓卸料式聚合釜仍將是首選的。2.11 PAM膠體造粒PAM膠體干燥前需切割成3-6mm的顆粒。由于PAM膠體具有極高的粘度，所以將其切割成小顆粒，從工程上考慮需解決如下幾方面的問(wèn)題：a、膠體進(jìn)入造粒機(jī)的喂料問(wèn)題；b、造粒機(jī)內(nèi)部膠體的傳送問(wèn)題；c、膠體切割及造粒的均勻性問(wèn)題；d、膠體造粒后防止重新粘結(jié)在一起的問(wèn)題。本項(xiàng)目采用重力與氣壓喂料相結(jié)合的進(jìn)料方式，造粒機(jī)內(nèi)部采用雙螺桿傳送物料，造粒采用孔板擠壓與

23、旋轉(zhuǎn)切割相結(jié)合的方式，在造粒的同時(shí)，向膠粒表面噴入表面活性劑與白油調(diào)配的混合物，噴入量小于膠體量的1%。2.12 PAM膠粒干燥PAM膠粒含水75%，需干燥至含水10%。由于PAM膠體的高粘性、及在高溫下易使分子量下降、且易交鏈而使溶解性變差的特點(diǎn)，因此從工程上考慮，干燥PAM膠粒需解決如下問(wèn)題；a、為防止膠粒在干燥過(guò)程中再度粘結(jié)，須使膠粒處于流化狀態(tài)；b、為防止高溫降解及交鏈，需控制膠體表面溫度不超高，且干燥器床層不能有死床現(xiàn)象，以免局部過(guò)熱；c、PAM膠體中包含了聚合反應(yīng)的副產(chǎn)物NH3，在干燥過(guò)程中隨干燥介質(zhì)釋放出來(lái)，因此，干燥過(guò)程需要密閉；且排氣高度應(yīng)符合環(huán)保要求；d、PAM干燥風(fēng)量較大

24、，隨風(fēng)帶出的PAM需有效回收；e、PAM干燥是能量大量消耗的過(guò)程，需考慮能量綜合利用及降低能耗的措施。本項(xiàng)目采用流化床，用蒸汽加熱空氣作為干燥介質(zhì)，隨風(fēng)帶出的PAM采用旋風(fēng)分離器回收，廢氣從50m高煙筒排放；為保證干燥出口物料溫度滿足要求，增加了冷卻段；由于系統(tǒng)噪聲較大，主要噪聲源被封閉在隔音室內(nèi)。2.13 PAM研磨PAM干粉的溶解性與其顆粒度有關(guān)，因此PAM干燥后需進(jìn)行研磨，使之成為顆粒為0.15-1.0mm的產(chǎn)品。研磨的關(guān)鍵是解決細(xì)粉量過(guò)多的問(wèn)題，其次是排放廢氣的除塵問(wèn)題。本項(xiàng)目采用棒錘式研磨機(jī)，可控制細(xì)粉量3%，廢氣除塵采用布袋式除塵器，自動(dòng)切換。2.14 PAM包裝PAM干粉易吸潮而

25、變粘，因此包裝需在密閉狀態(tài)進(jìn)行。本項(xiàng)目采用全封閉的半自動(dòng)定量包裝機(jī)，配套傳送帶、封口熱合、縫紉功能。包裝袋規(guī)格25kg,尺寸約575mm x 975mm。2.15 PAM膠塊、膠粒及干粉的輸送 PAM膠粒及干粉采用氣力輸送比其它機(jī)械傳送的方法有輸送距離長(zhǎng)，投資省、占地少、傳輸方便、能耗少的優(yōu)點(diǎn)，因而在國(guó)外類似裝置廣泛采用。但由于氣力輸送的工藝計(jì)算尚無(wú)成熟方法，許多參數(shù)依賴試驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)值。PAM膠塊輸送較膠粒輸送難度更大，以往國(guó)內(nèi)大部分小裝置都是采用人工轉(zhuǎn)送的辦法，勞動(dòng)強(qiáng)度大。對(duì)于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，采用送料螺桿輸送或傳送帶輸送是可行的，但送料螺桿及傳送帶輸送距離受限制，一般限于短距離，如果需輸送

26、較長(zhǎng)的距離，則需用幾級(jí)串聯(lián)。 所以，對(duì)于PAM膠塊、膠粒、干粉的輸送設(shè)計(jì)，首先需在設(shè)備布置時(shí)予以充分考慮，盡可能減少膠塊、膠粒、干粉的輸送距離，其次氣力輸送管道安裝應(yīng)盡可能少拐彎，拐彎管道的曲率半徑應(yīng)大于6DN，甚至更大。在氣力輸管道的選擇上，最好選用無(wú)縫鋼管，以免漏風(fēng)，特別是對(duì)真空輸送系統(tǒng)。氣力輸送系統(tǒng)的喂料口設(shè)計(jì)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，需根據(jù)氣力輸送的不同形式仔細(xì)考慮。2.16 設(shè)備、管道脫脂生物發(fā)酵過(guò)程和AM生產(chǎn)過(guò)程對(duì)設(shè)備管道的潔凈度都有較高的要求。發(fā)酵過(guò)程中設(shè)備、管道所帶的油脂等雜物可影響菌種的培養(yǎng)及產(chǎn)酶，使酶產(chǎn)量下降；AM生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備、管道所帶的油脂等雜物可影響AM溶液的質(zhì)量，使AM純度降低，而且可能帶入對(duì)AM聚合產(chǎn)生較大影響的雜質(zhì)，影響聚合物分子量。因此，對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)及與AM溶液有關(guān)的設(shè)備、管道、閥門均需做脫脂處理。3 分析與討論3.1 進(jìn)一步提高水合反應(yīng)產(chǎn)物中AM濃度目前國(guó)外許多高技術(shù)的公司AM濃度已經(jīng)能達(dá)到40%到50