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你不知道的:丙烯酰胺的生產工藝和技術發展,中國的技術也很了不起了

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你不知道的:丙烯酰胺的生產工藝和技術發展,中國的技術也很了不起了

發布日期:2019-11-15 作者: 點擊:

聚丙烯酰胺屬于有機高分子聚合物,在石油開采、水處理、選礦、造紙等領域應用廣泛。聚丙烯酰胺由丙烯酰胺單體聚合而成。因此丙烯酰胺生產在聚丙烯酰胺生產流程中的重要性不言而喻。

聚丙烯酰胺單體丙烯酰胺生產技術,無論哪一種生產方法,他們的原料均為丙烯腈,在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產品,精制后得精丙烯酰胺單體,此單體即為聚丙烯酰胺的生產原料。反應流程大概如下:

     丙烯腈+(水催化劑/水) →合→丙烯酰胺粗品→→精丙烯酰胺


根據反應催化劑的類型和發展歷史來分,丙烯酰胺單體生產技術可分為化學法和生物法兩類:

一、化學法生產技術按階段可分為兩代

化學法第一代技術采用硫酸催化水合技術,此技術的缺點是丙烯腈轉化率低,丙稀酰胺產品收率低、副產品低,給精制帶來很大負擔,此外由于催化劑硫酸的強腐蝕性,使設備造價高,增加了生產成本;

化學法第二代生產技術為二元或三元骨架銅催化生產技術,該技術的缺點是因為化學生產丙烯酰胺過程中,有銅離子的交換過程,因此最終產品中引入了影響聚合的金屬銅離子,從而增加了后處理精制的成本;

二、微生物法丙烯酰胺的生產技術

微生物法采用生物酶作催化劑,將丙烯腈、水和生物催化劑調配成水合溶液, 在催化反應后分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產品。與銅催化水合法相比,其特點是:丙烯腈單程轉化率極高, 某12年論文介紹為99.99%:無需分離回收未反應丙烯腈:酶的特異性能使選擇性極高,為99.98%,無副反應。又因無需離子交換處理,無需銅分離工段, , 使分離精制操作大為簡化。生物法獲得的產品濃度高,無需提濃操作,特別適合于生產高粘度的超高相對分子質量的聚丙婚酰胺。

到目前為止,微生物法已經發展出以下三種具體工藝技術:

(1)應用膜技術的微生物法:

包含的工序有微生物菌體培養,菌體重懸液的制備。用游離菌體作生物催化劑進行丙婚腈水合反應,分離反應所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微濾膜來洗滌凈化發酵液中的菌體以制備菌體重懸液,用超濾膜來分離丙烯酰胺水合液及生物雜質。采用該工藝生產丙烯酰膠可以明顯提高生產效率和菌體利用率,同時水合液產品中的生物雜質含量降低,得到的丙烯酰胺質量好、純度高。

(2)微生物連續催化法:

通過發酵生產含有腈水合酶的丙酸棒桿菌或其誘變株細胞, 然后用游離細胞法或固定化細胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺,然后處理得到高純度的丙烯酰胺。

(3)使用經丙烯酸水溶液洗滌的微生物催化劑:

先用丙烯酸水溶液洗滌微生物催化劑,然后將經洗滌的微生物催化劑用于轉化反應來制備丙烯酰胺。

國外微生物法技術是首先由日本日東公司開發時。該公司于1984年在日本橫濱建成一套4000t/a微生物法內烯酰膠生產裝置,1992年將裝置的生產能力提高到2萬t/a。日東微生物法生產丙烯酰胺技術仍以丙烯腈為原料,在多級連續平流型反應器內進行水合反應, 反應物經泡沫分離和過濾直接得到50%的丙烯酰胺單體溶液,其技術的先進性表現在腈水合酶催化劑選擇性好,收率高,產品雜質少,副產物少,反應在常溫、常壓下進行,省去了產品提濃和丙烯腈回收等工段,使工藝過程得到簡化。正因為生物法生產丙烯酰胺單體有著這么多的優點,20世紀90年代日本和俄羅斯迅速相繼建立了萬噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。

中國是繼日、俄之后,世界上第三個擁有此技術的國家。經三個“五年計劃”期間的種子培養得到的腈水合酶,代號為Norcardia-163,該技術現已在多家地區先后投產,質量上乘,已達到了超高相對分子質量聚丙烯酰胺的質量指標。標志著我國微生物催化丙烯酰胺技術已經達到了國際先進水平。

隨著生物法生產丙烯酰胺單體技術持續發展,想信我國的丙烯酰胺技術發展也會成為大國重器,國家的驕傲。了不起我的國!


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