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            1. 聚丙烯酰胺篩分案例
              [ 時間:2023-11-15 閱讀:799次 ]
              聚丙烯酰胺篩分案例

              一、聚丙烯酰胺

              聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型高分子聚合物,分為非離子型、陽離子型、陰離子型和雙離子型。在常溫下為堅硬的玻璃態固體,產品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩定性良好。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統稱,是水溶性高分子中應用廣泛的品種之一。

               

              由于聚丙烯酰胺結構單元中含有酰胺基、易形成氫鍵、使其具有良好的水溶性和很高的化學活性,易通過接枝或交聯得到支鏈或網狀結構的多種改性物,在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫藥、農業等行業中具有廣泛的應用,有“百業助劑”之稱。據統計,全球聚丙烯酰胺的總產量中的37%用于廢水處理,27%用于石油工業,18%用于造紙工業。

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              二、聚丙烯酰胺使用特性

              1)絮凝性: PAM能使懸浮物質通過電中和,架橋吸附作用,起絮凝作用。

              2)粘合性:能通過機械的、物理的、化學的作用,起粘合作用

              3)降阻性: PAM能有效地降低流體的摩擦阻力,水中加入微量PAM就能降阻50-80%.

              4)增稠性: PAM在中性和酸條件下均有增稠作用,當PH值在10以上PAM易水解。吳半網狀結構時,增稠將更明顯。

               

              三、聚丙烯酰胺生產工藝

              聚丙烯酰胺生產工藝過程主要包括配料、聚合、造粒、干燥、粉碎篩分及包裝。原料通過管道進入配料釜內,加入相應的助劑混合均勻,降溫至0-5℃之間,將物料送至聚合釜內通氮除氧,氧含量除至1%左右,加入引發劑進行聚合,聚合后將膠塊切碎,通過輸送機送至造粒機進行造粒,造粒完的膠粒送至干燥床進行干燥,干燥好物料送至粉碎篩分系統進行粉碎篩分,粉碎完物料進入包裝系統進行包裝,形成成品。

               

              丙烯酰胺+水(引發劑/聚合)→聚丙烯酰胺膠塊→造?!稍铩鬯楹Y分(偉良提供篩分設備用于PAM的篩分)→聚丙烯酰胺產品

               

              聚丙烯酰胺的聚合方法包括水溶液聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、水相分散聚合等,近些年又有學者將輻射技術、活性/可控自由基聚合等新興的聚合方法與上述方法相結合,促進了聚丙烯酰胺生產技術的發展。 

              1、水溶液聚合法

              均相水溶液聚合是絮凝劑 PAM生產歷史久的方法,它采用水溶性無機過氧化物類及氧化—還原引發體系或水溶性偶氮類引發劑,不必回收溶劑,產品可直接使用。由于以水為溶劑,體系雜質少,且單體向水溶劑的鏈轉移常數極小,因此,該法具有產品純度好、分子量高的特點。


              2、分散相聚合法

              用分散相聚合法制備聚丙烯酰胺又可分為反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、懸浮聚合法、沉淀聚合法 4 種。

              (1) 反相乳液聚合法

              是將單體的水溶液借助油包水型(W/0) 乳化劑分散在油的連續介質中,引發聚合后,所得產品是被水溶脹者的亞微觀聚合物粒子(100nm~1000nm)在油中的膠體分散體,即W/0 型膠乳。

              (2) 反相微乳液聚合法

              近年來,在反相乳液聚合理論與技術的基礎上又出現了反相微乳液聚合法。所謂微乳液通常是指一種各向同性,清亮透明,粒徑在 8nm~80nm的熱力學穩定的膠體分散體系,通過各種方法制造的水溶性聚合物微膠乳,具有粒子均一、穩定性好等特點。

              (3) 反相懸浮聚合法

              丙烯酰胺水溶液在分散穩定劑存在下,可分散在惰性有機介質中進行懸浮聚合,產品粒徑一般在1.0um~500um。而產品粒徑在0.1nm~1.0nm時,則稱為柱狀聚合。在懸浮聚合中,丙烯酰胺水溶液在Span-60,無機氨化物、脂肪酸鈉或醋酸纖維素等分散穩定劑存在下,在汽油、二甲苯、四氯乙烯中形成穩定的懸浮液,引發后聚合。

              (4) 沉淀聚合法

              這種丙烯酰胺聚合是在有機溶劑或水和有機混合溶液中進行。這些介質對單體是溶劑,對聚合物聚丙烯酰胺是非溶劑。因此,聚合開始時反應混合物是均相的,而在聚合反應過程中,絮凝劑PAM 一旦生成就沉淀析出,使反應體系出現兩相。因此聚合是在非均相體系中進行,稱為沉淀聚合。

               

              聚丙烯酰胺生產技術除了上述的單元操作外,在工藝配方上還有較明顯的差別,引發就有前加堿共水解工藝和后加堿后水解工藝之分,兩種方法各有利弊,前加堿共水解工藝過程簡單,但存在水解傳熱易產生交聯和相對分子質量損失大的問題,后加堿后水解雖然工藝過程增加了,但水解均勻不易產生交聯,對產品相對分子質量損失也不大。

               

              前加堿共水解聚合

              該工藝采用丙烯酷胺和碳酸鈉兩種主要原料,與其它工藝的主要區別是在聚合溶液制備過程中加入碳酸鈉,在進行聚合反應的同時進行水解反應,聚合和水解在同一反應釜內完成,在熟化過程中使水解反應更加完全。聚合反應可根據所需產品的相對分子質量,既可在較低的引發溫度條件下開始,生產較高相對分子質量的產品,也可采用在較高的溫度下引發,生產中低相對分子質量產品。經聚合反應和熟化過程得到聚丙烯酷胺膠體,經切割、造粒、干燥等過程得到粉狀陰離子聚內烯酷胺產品。

              近幾年,這種技術在國內應用較為廣泛,大慶煉化公司引進的5.2萬t/a聚丙烯酷胺裝置、勝利油田寶莫生物化工有限公司、遼河油田聚合物廠等均采用了這種技術,其產品相對分子質量高能達到2200萬,粘度達到50mpa·s以上。此項技術可根據需要生產相對分子質量500--2400萬的產品。但此項技術在采用低溫引發生產高相對分子質量聚丙烯酷胺時,存在后加熱水解不均勻等問題,一定程度上影響了產品的穩定性

               

              均聚后水解工藝技術

              該工藝是先將丙烯酷胺均聚成非離子聚合物、然后加堿進行水解。由于近幾年國內三次采油要求采用高抗鹽、高相對分子質量聚丙烯酷胺產品,國內聚丙烯生產廠商對高相對分子質量聚丙烯酷胺聚合技術進行了較為深入的研究。由于該工藝更容易得到高相對分子質量、粘度高的聚丙烯酷胺產品而得到了重視。大慶煉化公司采用均聚后水解工藝建成了1.3萬t/a高抗鹽聚丙烯酷胺生產裝置,并對引進法國SNF公司的8條生產線中的4條線由原來的前加堿共水解工藝改造成后水解工藝北京恒聚油田化學劑有限公司等也采用均聚后水解工藝生產抗鹽聚合物產品。

              均聚后水解工藝有很好的靈活性,通過調節配方和引發溫度可生產各種相對分子質量的產品可根據需要生產相對分子質量為500-3500萬的產品。

               

              四、聚丙烯酰胺的篩分

               

              破碎后的聚丙烯酰胺有些像粗鹽,為不規則的顆粒狀,且帶有溫度(50-60°),遇水會發黏發粘。篩分的難點在于如何提高第二層篩分精度,且易堵網,產量不高。

              傳統篩分聚丙烯酰胺選用的機器類型為旋振篩,但存在以下問題:

              1.       產量低

              2.       底層篩分精度不夠(細粉篩不干凈)

              3.       易堵網


              偉良圓形搖擺篩應用于聚丙烯酰胺篩分

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              l  客戶案例:山東,東北某公司,大部分選用兩層篩網,上層篩上物粗料返回進入二次破碎,中間料段和二層篩下物細粉為成品。

              l  篩分的目數:16目——80目不等。

              l  部分客戶選用圓形搖擺篩模塊化篩分提高底層篩分精度(了解更多請聯系我們)

                

              圓形搖擺篩有效解決聚丙烯酰胺的篩分難題

              l  更大的篩分面積——提高產量

              l  三維翻滾運動,模塊化設計——提高精度

              l  兩層不同的清網系統——減少堵網

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