聚丙烯酰胺生产工艺技术研究

李鹏  尚尔挥 张占鹏

大庆炼化公司化工生产四部

摘要：聚丙烯酰胺是一种在工业生产中十分常见的高分子聚合物，具有使用价值高、生产工艺简单以及成本低等特点，其巨大的工业价值推动着该研究领域的不断进步。在我国工业生产领域的应用十分广泛，并且发展前景同样乐观，主要适用于化工生产领域。对聚丙烯酰胺生产工艺技术的研究，对推动我国矿业以及石油冶炼等的工业化进程具有一定意义。本文通过分析研究该生产工艺，希望能够对相关人员提供指导意见。

关键词：聚丙烯酰胺；生产工艺；生产技术

前言：在我国经济迅猛发展的大背景下，石油开采等国家工业化的进程因此加快了脚步，采矿、选矿等矿业领域的生产也同样日渐繁荣。近年来聚丙烯酰胺在多行业领域中的实际应用改变了原有的生产模式，提高了效率，在工业生产领域发挥着越来越重要的作用。因此，聚丙烯酰胺的深入研究，不仅能够实现产量的再增长，还能对提升我国工业研究领域在国际上的综合竞争力产生积极影响。

1聚丙烯酰胺加工

1.1原材料筛选

聚丙烯酰胺的主要原材料为丙烯酰胺、丙烯酸以及阳离子等。想要实现聚丙烯酰胺的深加工，还需要一定的催化剂、抗氧化以及抗结块剂。不论是原料还是助剂都需要经过一定的检测和筛选，才能保证生产出的聚丙烯酰胺成分均匀，符合生产标准。丙烯酰胺的原材料主要为丙烯腈，依靠丙烯腈单体经过混合催化从而形成丙烯酰胺[1]。在实际生产活动中，根据加入的不同离子单体，经过聚合反应后生成的聚丙烯酰胺也不相同，根据生产结果的不同，主要包括阴离子、阳离子聚丙烯酰胺以及非离子聚丙烯酰胺，不同的聚丙烯酰胺成品可根据原材料的不同进行划分。无论是哪一种离子构型的聚丙烯酰胺，都是由丙烯酰胺为主要原材料，因此在筛选原材料时，可根据丙烯酰胺的原材料丙烯腈生产质量的高低进行评判。

1.2精制加工

筛选出符合生产要求的原材料之后，首先要进行配料，即将各种原材料通过不同方式按照一定的比例进行配比，搅拌均匀后加入聚合釜中进行下一步的加工聚合。此时需要注意控制好聚合温度和压力，通过釜中发生的混合反映生成整块的聚丙烯酰胺胶体，在此过程中为保证生成的胶体质量，应不断搅拌从而实现反映均匀。其次，成块的胶体加工作业结束后，此时成品还需经过切碎处理，为后续成粒做准备，此阶段主要依靠造粒机来实现。最后，将造粒机生成的聚丙烯酰胺粒子进行干燥处理，控制其含水量保持在标准规定的范围内，同时进行筛分作业，筛选出符合规定大小以及粒子直径的聚丙烯酰胺产品。此外为保证生产产品的最终质量以及生产环节的专业有效性，应对成品的外观颜色以及直径大小等进行检验，确定符合标准后，包装入袋。

2聚丙烯酰胺生产工艺技术

2.1硫酸水合生产技术

硫酸水合法主要通过等比例的水和丙烯腈设置好环境温度后，在硫酸参与反应的基础上进行水合，生成丙烯酰胺酸盐，通过和氢离子的反应中合作用，结果产生丙烯酰胺和硫酸铵[2]。该技术的优点在于较容易获得通过结晶分离出丙烯酰胺，但是由于接近传统的生产制造工艺，对丙烯腈的依赖度较高，分离出的单体较少，且整个生产过程中产生的硫酸以及各种废弃物较多，对环境造成的影响较大。

2.2生物发酵生产技术

顾名思义，生物发酵生产技术主要是利用生物发酵的原理，依靠各种细菌真菌的呼吸效应从而产生各种酶化物，根据生产量以及生产质量的不同，可选择不同的微生物菌群，使其能够充分适应聚丙烯酰胺生产的要求。通过密闭的生产环境，防止杂菌的进入而影响整个生产工序的顺利进行，降低聚丙烯酰胺的纯度。通过此种方式实现微生物菌群的唯一变量。首先，该技术需要采用必要的无杂菌环境，确保实验环境内无变量外的其他杂菌，生产过程才能够高效进行。其次，在使用生物环境的基础上，应当给予外部措施，如施加一定的生物催化剂，在保证正常发酵过程的前提下，合理控制反应的进度，防止出现安全事故。最后，在催化反应进行过程中实时更新催化剂，避免因时间过长而导致其失效影响整个聚丙烯酰胺的生物发酵进程。

2.3悬浮聚合生产技术

悬浮聚合生产主要工作方式是通过较强的旋转力，在容器中将其中的原料等混合物质打乱，使其存在于介质当中，最终通过再次聚合从而实现聚丙烯酰胺成品的产出。重点部分是通过搅拌将不同的分子物质打乱从而进行再次聚合，搅拌时间以及力度的把握是关键，因为该步骤关系到最终生产成品的质量高低。液体为主导的生产环境，致使其反应场所被理解为每一滴液体。此种生产技术的优点是分离过后的分子量高、分离聚合物质的方法简单易行。分离以及聚合步骤的相互关联，使其能够保证一定的纯度关系，一般能够直接应用于工业生产过程中。该技术的缺点也较为明显，如操作难度大、风险偏高且成本投入大，还没有真正实现广泛普及。

2.4水溶液聚合生产技术

水溶聚合法是在各个生产地区都较为普遍采用的一种生产方法，实际操作过程中，通过在一定容量的水溶液中，设置好适当的温度条件，通过丙烯酰胺的自由基引发反应，从而进行聚合，产生聚丙烯酰胺，并且有着一定的规律可循。此外还需通过一定量的催化剂来实现这一聚合反应，由不同的催化剂所引发的不同的催化反应会产生不同的聚合产物，其结构也具有明显差异。这一聚丙烯酰胺的生产过程相比于其他聚合生产，具有原料浪费少、对环境影响小的特点。由于其传导介质主要为水溶液，因此反应过程中的温度比较容易控制，且反应过程结束后生成的聚丙烯酰胺数量多，在成本控制得当的前提下，比较适合在工业生产中进行推广。但是该过程也同样有一些弊端：聚丙烯酰胺混合物制成后，必然要进行干燥、造粒等后续工序，该聚合生产方式由于特殊性质导致干燥过程中的高温环境不能够保证其分散性，又会产生黏连等情况，对后续最终产品的制造产生影响。

2.5沉淀聚合生产技术

该方法也同样需要将水溶液作为介质，此时加入一定量的丙烯酰胺，保持和水溶液一定的比例，加入一定量的催化剂，以至于可以用催化剂代替水溶剂，丙烯酰胺即可发生沉降。在此聚合反应过程中，聚丙烯酰胺生成速度较快，并且能够保持相对较低的分子容量。此外，聚合过程中加入的催化剂对丙烯酰胺具有一定的分解作用，会导致丙烯酰胺的分子链还没有到达一定的比例时就会发生分解。使得其分子量相对较低，产生的聚丙烯酰胺聚合物少[3]。

根据不同的聚合方式，还可以将此类聚合法分支为分散聚合法，可以称之为另一种较为特殊的沉淀聚合，聚合原理二者基本相同，都是通过沉淀的方式来实现聚丙烯酰胺聚合物的产出。该聚合方法同样是借助于水溶液而存在，并且经过反应后借助于分散剂使得聚丙烯酰胺得以生成，主要借助于分散剂而实现聚合物的产出。该聚合方法具有一定的实用性，同时也具有操作简单的特点。

2.6辐射聚合法

除通过借助于其他溶剂作为传导介质而进行的聚合反应生成聚丙烯酰胺的聚合方法外，还包括可不借助介质直接依靠本体，只借助于一些普通的催化剂，主要依靠辐射而发生聚合反应，之后再经过干燥以及造粒最终得到聚丙烯酰胺的辐射聚合法。该方法不仅生产工艺简单，得到的聚丙烯酰胺浓度较高且整个聚合过程控制难度低。但同样存在一定的弊端，如聚合反应得到的聚丙烯酰胺分子量小、整个生产过程的投入较大等。

结束语：综上所述，聚丙烯酰胺作为现代工业生产过程中不可缺少的原材料之一，对于采矿行业以及石油开采行业都具有深远影响。随着我国工业化水平的不断提高，聚丙烯酰胺在其中的应用也将越来越广泛。通过对上文中的论述进行总结：聚丙烯酰胺产物不仅需要经过原材料筛选，还要经过精细加工，对生产要求较高，但对工业生产的价值较大，可通过硫酸水合、水溶液聚合以及沉淀聚合等方式来实现对聚丙烯酰胺物质的加工。

参考文献：

[1]李建闻,解秘,朱桂华.不同离子型聚丙烯酰胺在湿法磷酸生产中的应用研究[J].磷肥与复肥,2023,38(11):31-33.

[2]万东.聚丙烯酰胺生产中残余丙烯酰胺含量的控制研究[J].安徽化工,2023,49(04):89-91+95.

[3]姚辉,石琳,周新军.聚丙烯酰胺的制备与应用[J].煤炭与化工,2023,46(07):134-139+144.