王威年產噸聚丙烯酰胺生產工藝設計(文件)

　

【正文】 序變化 (1） V10 V102 中為物料混合配制，無相變化和化學變化 (2） R101 中單體在引發劑、交聯劑作用下發生反應： nCH2=CHCONH2 [－ CH2－ CH(CONH2)]n 過硫酸鉀 N,N39。 ③ 生產工作服內禁止帶東西，防止落入設備內影響生產。 常壓罐保壓 不超過，受壓罐保壓 。 ⑦ 在生產裝置檢修敲打設備的時候，必須使用銅制工具或在鐵制工具上涂上黃油，以免引起火花。 ③ 生產人員上崗必須佩帶好勞動保護用品，在接觸丙烯線胺等有毒化合物時必須帶好手套、面具及其他防護用品。 安全防護措施 3． 4． 1 聚合工段 該工段使用的原料有丙烯酰胺、純水以及過硫酸鉀和 N， N’亞甲基雙丙烯酰胺等，根據這些原料的性質，查閱《化工工藝設計手冊》、《化工生產安全與防護》等確定車間火災危險等級為乙級；車間建筑屬于一類工業建筑。 生產流程簡述 聚合工段主要由計量配料、聚合、干燥、研磨、輸送包裝等崗位組成。 引發劑的選擇 工業最常采用的丙烯酰胺聚合引發劑使氧化還原引發體系。S）： ，分子量： 2107， 水解度 %： ，濾過比： ，篩網系數： ，溶解時間 h： 2，分布寬度： 12。（ 2）分子鏈上有與 PAM 單元數目相同的側基 —酰胺基，而酰胺基具有極高的極性、易形成氫鍵和高反應活性。無氣味，吸濕性極小。 122 原料、產品的物理及化學性質 2． 1 原料 主要有丙烯酰胺、純水、引發劑、交聯劑 ① 丙烯酰胺：分子量： ；形態：片狀晶體；密度： ；熔點 ℃ ；沸點： 125℃ ；蒸汽壓： ?? Pa；蒸汽密度： （空氣 =1）；聚合熱： ；閃點 138℃ ；平衡含水量： (g 水 /kg 干 PAM)。 ① 單體濃度：根據水溶液聚合工藝要求和綜合考慮傳熱、攪拌、物料輸送等因素，聚合時單體濃度控制在 12%以內。設計有關資料和圖紙應保證計算準確、字體端正、圖面清潔、設計合理，所有計算部分都應有完整的計算過程，以達到全面訓練的目的。 ④ 經濟效益計算以及相關的環保問題 （ 2）課程設計的要求與依據 課程設計是高等學校培養學生的最后一個極其重要的教學環節，在課程設計中培養學生綜合應用所學知識的能力，不斷提高學生制圖、運算、計算機應用、查閱文獻資料、編寫說明書等技能。 10 設計原則 設計依據 （ 1）課程設計的內容 年產 800tPAM 生產工藝設計：聚合工段的工藝設計，含：聚合工序、造粒工序、干燥工序。此外，由于采油成本的制約，新型聚合物的成本還要經濟合理，因此 PAM單體應參與新型聚合物的共聚，以降低新型聚合物的生產成本，并且超高相對分子質量 PAM的耐溫耐鹽單體共聚物和梳形 辮狀聚合物又具有良好的耐高溫抗鹽的性能，因此極有可能成為高溫、高鹽油藏的驅油劑。 (2) 利用 PAM改良土壤也有很大的發展潛力，該技術不僅操作簡單，成本收益較高， 9 而且生態環境效益良好。此外， PAM水凝膠作為醫用軟組織填充材料，已經獲得了臨床應用，目前該領域的研究仍在發展， 等的研究發現，經過 I射線輻照和熱處理的聚丙烯酞胺水凝膠植入動物機體內可長時間保持自身形態，且植入這種凝膠后，組織反應極其微小。但部分水解 PAM在實際應用中也存在一些問題，如耐溫抗鹽性能差等。制備粒徑均勻可控的粉體對于納米材料的研究就顯得至關重要。其中一個重要作用便是作為紙張的增強劑；此外，還被大量用作助留劑、助濾劑、處理造紙廢水用的絮凝劑、纖維分散劑等。此法對于防治土壤流失具有見效快、成本低的特點，特別是對防止無植被或少植被覆蓋裸土的水蝕和減小徑流等具有重要的應用價值。其主要用途已發展到約 27個領域，享有 “工業味精 ”、 “酉業助劑 ”之美譽。而在國外作為一種環保產品 , PAM已被廣泛用于各種水處理中 , PAM應用 7 的最大領域為水處理行業 , 我國水處理技術和水處理劑的應用水平與國外有很大差距 , 這也說明 PAM在水處理行業應用的發展潛力巨大。 表 國內主要 PAM生產廠家情況 序號 生產廠家 生產能力（萬噸 /年） 1 大慶油田化工總廠 5 2 勝利油田長安實業集團公司 2 3 SNF公司泰興分公司 2 4 廣東李壇精細化工廠 2 5 北京恒聚油田化學品有限公司 1 6 太原重工集團祁縣聚合物有限公司 1 ② 消費 1998 年 , 我國 PAM的生產能力為 萬 t, 產品約為 萬 t, 當年實際消費量為 萬 t, 不足部分依靠進口解決。 然而，盡管 2020年有一些新增電力開工，如果以后尚無新增能力建設的話，預計今后 5年內 PAM供應仍將會感到短缺。經過 2020年需求低迷期后， 2020年起 PAM需求又較快增長，預計到2020年全球需求年增長率為 5． 4％，增長率最高的地區為：拉美 (年增長率為 6％ )、亞洲和中東 (6． 3％ )、亞太 (9． 1％ )。 表 世界 PAM生產能力分析（萬噸 /年） 乳液和分散體 微 小 粉 末 溶 液 非 離 子 — — 陰 離 子 陽 離 子 5 表 2020年 2月統計的世界各地區 PAM主要生產能力（萬噸 /年） 公司 地點 生產能力 西 歐 汽巴精化 氰特 納爾料 SNF 斯托豪森 三 F 英國布拉布拉福德 英國布拉布拉福德 法國法蘭克福 法國安德烈津克 德國克雷菲爾德 意大利 美 國 汽巴精化 氰特 納爾料 SNF 弗吉尼亞州薩福克 阿拉伯馬州莫比爾 路易斯安那州加利維爾 喬治亞州賴斯波羅 日 本 荒川化工 DaNnx 橘磨化工 日本大阪 日本新瀉 日本 亞 太 中國石油 中國石化 SNF 大慶，恒聚 勝利 泰興 ， 國外 PAM的生產商主要有美國的陶氏化學公司、氰胺公司、聯合膠體公司、納爾科公司． 日本的日東化學公司、三井東壓公司，法國 SNF圣泰公司．德國的斯托豪森公司、巴斯夫公司和英國的聯合膠體公司等。表 PAM生產能力分析。 ④ 制備用于生態建設和環保產業的 PAM產品。這是獲得超高分子量 PAM產品的基礎。決定粒子尺寸的因素主要是攪拌、分散穩定劑和相比，反相懸浮聚合可采用熱引發或氧化還原體系引發，有人認為聚合物的分子量與 222 OSK 的濃度無關，分子量較水溶液聚合為低。 （ 2）反向乳液聚合：水溶性單體丙烯酰胺的反相乳液聚合是乳液聚合研究領域中新開拓的一個分支，多采用非離子型的低分子或高分子乳化劑形成油包水型乳液體系而進行乳液聚合。在此不做過多的說明，結合實際與效益，本次設計我們采用 了過硫酸鉀與 N， N’亞甲基雙丙烯酰胺。 ① 引發體系 :丙烯酰胺聚合的引發體系近年研究甚多，其目的在于保持高合速率下能獲得高轉化率、高分子量和少支化的產物。 PAM及其衍 3 生物都是通過丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物 。可以想象，這樣大長徑比的柔性分子鏈是極易卷曲的，分子鏈之間也易發生纏結。在我國尚缺少系列化產品，因而應用單一，這在造紙和不同水質的處理種尤為突出；（ 2）生產規模和技術：我國隨有近 10家上萬噸級的生產廠，產量占倒 90%。國外的陽離子產品的品種、類型十分齊全，大品種的分子量都超過 1900萬，干粉占 53%，乳液占 35%，水溶液僅占 2%。 近些年來，隨著水凝膠材料在醫學領域應用研究的不斷發展，以及為了提高 SAP的耐鹽性問題，人們加強了對 PAM類吸水性樹脂及其凝膠材料的研究，使其種類不斷增加，性能也不斷提高。產品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。近 10年來我國 PAM發展迅速，現成為世界生產大國，產量躍居世界首位，生產規模已達國際水平。 1962年上海珊瑚化工廠建成我國第一套 PAM生產裝置，生產 PAM水溶膠產品，用于礦產品處理和石油鉆采工業。自 PAM在 1893年由實驗室制得后，于 1954年在美國實現產業 化生產，初期得產品僅室單一得非離子型 PAM。 After have a further knowledge of PAM, bined with the actual situation to choose with potassium persulfate as initiator, N, N 39。不夠填寫可附紙。 設計方案參考國內外文獻。 本課題主要內容是對 聚丙烯酰胺 的生產工藝及工藝流程的設計和車間設計等。 題目名稱 年產 800t 聚丙烯酰胺生產工藝設計 題目類型 ■工程設計 □理論研究 □實驗研究 □計算機軟件研制 □綜合 □經 管文 □法學 □藝術 題目來源 □科研項目 (請選擇： □國家級 □部級 □省級 □廳級 □市級 □校級） □企業項目 □生產實際 □實際應用 ■自選 課題內容介紹 聚丙烯酰胺在水處理行業和石油開采等方面具有廣闊的應用前景和巨大的潛在市場，聚丙烯酰胺的生產工藝設計對我國經濟發展具有相當大的重要性。 要考慮成本和環境保護，實現最佳經濟效益。 根據求得數據對生產設備進行選型 根據原料消耗、設備耗費、員工工資福利等初步估算每年經濟效益 三、畢業設計（論文）進程 安排 5 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 陳昀 ． 聚合物合成工藝設計 [M]． 北京 ： 化學工業出版社 ， 2020： 1364． [2] 肖衛東 ， 何本橋 ， 何培新 ． 聚合物材料用化學助劑 [M]． 北京：化工出版社 ， 2020： 209258． [3] 楊基和，蔣培華 ． 化工工程設計概論 [M]． 北京：中國石化出版社， 2020： 1839． [4] 趙德仁 ， 張慰盛 ． 高聚物合成工藝學 [M]． 北京：化學工業出版社 ， 1997： 107130． [5] 方道斌，郭睿威，哈潤華 .丙烯酰胺聚合物 [M]． 北京：化學工業出版社， 2020： 1719． [6] 侯文順 ． 化工設計概論 [M]． 第 5 版 ． 北京：化學工業出版 社， 2020： 6978． [7] 王延吉 ． 有機化工原料 [M]． 第 4 版 ． 北京：化學工業出版社， 2020： 727728． [8] 鄺生魯 ． 化學工程師技術全書 [M]． 北京：化學工業出版社， 2020： 12591278． [9] 周達飛，唐頌超 ． 高分子材料成型加工 [M]． 第 2 版 ． 北京：中國輕工業出版社， 2020： 3135． 發出任務書日期： 2020 年 2 月 28 日 指導教師簽名：崔亦華 預計完成日期： 2020 年 5 月 31 日 專業負責人簽章： 主管教學院長簽章： 序號 設計（論文）各階段內容 起止日期 1 查閱文獻和研究方案設計 2 確定聚丙烯酰胺的制備方法 3 通過物料衡算、熱量衡算初步確定設備選型及車間布置 4 確定干燥、包裝等后處理工段 5 環保問題以及概算與技術經濟的計算 6 設計結果匯總，撰寫論文 7 答辯 6 6廣東工業大學本科生畢業設計（論文）指導情況記錄表 學院： __輕化學院 _______專業： __食品科學與工程 _______班級： _10（ 4） __ 序號 日 期 學生簽名 教師簽名 進度情況（提前、按計劃、滯后及原因等） 1 28 王威 崔亦華 按計劃 2 1 王威 崔亦華 按計劃 3 3 王威 崔亦華 按計劃 4 4 王威 崔亦華 按計劃 5 6 王威 崔亦華 按計劃 6 9 王威 崔亦華 按計劃 7 13 王威 崔亦華 按計劃 8 15 王威 崔亦華 按計劃 9 18 王威 崔亦華 按計劃 10 21 王威 崔亦華 按計劃 11 22 王威 崔亦華 按計劃 12 25 王威 崔亦華 按計劃 13 28 王威 崔亦華 按計劃 14 2 王威 崔亦華 按計劃 15 3 王威 崔亦華 按計劃 16 5 王威 崔亦華 按計劃 17 9 王威 崔亦華 按計劃 18 11 王威 崔亦華 按計劃 19 18 王威 崔亦華 按計劃 20