聚丙烯酰胺分子式和結構式
聚丙烯酰胺(PAM)是聚合氯化鋁的相關產品,分子式CONH2[CH2-ch]n,為水溶性高分子聚合物,別名絮凝劑3號,無毒無害,其生產工藝復雜,并有非離子、陰離子、陽離子和兩性離子四種類型,有良好的絮凝性、粘合性、降阻性、增稠性等作用,用途于造紙、選礦、采油、冶金、建材、污水處理等行業。
聚丙烯酰胺分子式和結構式
分子式:CONH2[CH2-ch]n 化學式:C2n+1H2n+2NO
結構式:
-
陰離子聚丙烯酰胺分子式:[CH2CH(CONH2)]m[CH2CH(COONa)]n
化學式:C3n+3mH5m+3nOm+2nNmNan -
陽離子聚丙烯酰胺分子式:[CH2CH(CONH2)]m-[(CH2CH)COO-CH2CH2N+(CH3)3CL]n
化學式:C3m+8nH5m+16nOm+nO-nNmN+nCLn -
兩性聚丙烯酰胺分子式:[CH2CHCONH2]n1[CH2CHCOONa]n2[CH2CHCONHCH2R1N+R3CLR2]n3
化學式:C3n1+3n2+4n3H5n1+3n2+6n3On1+n2+n3Nn1Nan2R1n3R2n3 -
非離子聚丙烯酰胺分子式:[CH2CHCONH2]n
化學式:C3nH5nOnNn
聚丙烯酰胺生產設備和生產工藝
聚丙烯酰胺的生產設備有造粒機、破碎機、振動式流化床干燥機、磨粉機等——
造粒機
聚丙烯酰胺工藝的重點在于造粒和干燥部分,造粒是關鍵,造粒的質量及顆粒的大小直接影響干燥、粉碎等后續的處理,所以,需要將造粒過程分為粗造粒和細造粒兩步,保證其在滿足顆粒粒度的同時達到生產效率要求。
聚合好的膠塊首先進行粗造粒,根據聚合的不同方式及膠塊的不同形狀和大小選擇不同的粗造粒形式,將其處理成為≤60毫米的膠塊;粗造粒的目的是將相對較大的膠塊分割破碎成為相對較小的形狀,以滿足物料輸送的要求,同時保證造粒的有效喂料。
加入分散劑且經過混合的小膠塊由螺旋輸送機連續送入造粒機進行細造粒,特殊設計的高效造粒機對膠塊進一步實施切割破碎,得到粒度3毫米左右的小膠粒??焖儆行У那邢鞣绞酱_保分子量不降解;而且制得的顆粒均勻、松散,具有良好的流動性,易于干燥。
破碎機
聚合后的聚丙烯酰胺膠塊,含水75%左右,類似膠凍,具有很強的粘彈性,所以要除去其中的水分及揮發組份,從而獲得具有一定固含量的固體產品,并將其加工成為20-80目的顆粒,這就需要破碎機。
振動式流化床干燥機:
對于聚丙烯酰胺的干燥,既要蒸發大量的水分,又要控制物料溫度不能過高,同時還要防止局部過熱,所以干燥機的高效和節能就顯得尤為突出,而振動式流化床干燥機具備了這一特點:除受氣流外,物料還受到激振力的作用,這就使得物料在風量較小的情況下形成流態化,降低了所需風量及能耗;同時物料的干燥條件、停留時間易于調整和控制,保證了最終產品的合格。進入流化床的物料與熱風充分接觸,翻騰跳躍,同時在激振力的作用下逐級前進,干燥時間一般在40-60分鐘,最后固含量達到90%以上。
對輥式磨粉機
造粒、干燥后的聚合物顆粒,大小均勻,固含量高,粉碎比較容易進行,采用對輥式磨粉機,差速運轉的雙輥及壓花的輥表面結構有效控制細粉率≤5%,經篩分后得到要求粒度的粉狀產品即可包裝。
以上只是從聚丙烯酰胺生產設備來說的生產工藝,而詳細的聚丙烯酰胺生產工藝是——
1、溶解工序
該工序裝置所用的溶解系統包括10臺溶解罐及其配套的10臺輸料泵,其中每四條線共用一個備用倒料罐,主要原料是丙烯酰胺(AM)和脫鹽水(DMW)丙烯酰胺供料系統是從擴能丙烯酰胺裝置管線接到裝置,裝置有脫鹽水儲罐,專供溶解使用,脫鹽水和溶解罐均有相配套的攪拌設備和降溫系統。
每罐反應液的配制量為24噸,可供兩個聚合釜反應使用。具體步驟為:將50%丙烯酰胺水溶液和脫鹽水按配方所計算的原料量轉入溶解罐內,待原料轉入完畢后,罐體循環系統以及攪拌系統自動開啟,使原料充分均勻混合。
采用聚合物廠擴能聚丙烯酰胺裝置制冷站供應的冷凍鹽水系統對溶解罐進行降溫,使反應液溫度降到規定溫度值。
2、聚合反應工序
在此工段中,主要進行聚合反應,先得到非離子聚丙烯酰胺中間產品。聚合工段分為8條生產線,每條線設有4臺13.2m3聚合釜,共32臺,每條生產線的工藝流程為:
來自AM單體配置罐的AM單體制備液經AM單體輸料泵打入聚合反應釜(即搪玻璃反應罐),打開氮氣進氣閥通氮40分鐘(根據工藝調節)左右后,將復合引發體系中的各種引發劑按配方量加入反應釜中,引發聚合反應,繼續吹氮30分鐘左右,關閉氮氣閥,進行聚合反應4-5小時,得到聚合物膠體。聚合完成后,打開放料閥并同時打開壓縮空氣進氣閥,用0.2-0.3MPa的壓縮空氣進行壓料,約30分鐘出料完成。
3、膠體預研磨及造粒工序
將反應釜中反應完的膠體用壓縮風加壓方式卸入預研磨器中。在預研磨器中用旋轉螺桿將約12噸的膠體碾切成比較小的膠塊,由供料螺桿輸送到造粒機中進行造粒,同時計量螺桿的轉速控制造粒機進料速度。造粒機工作同時要開啟系統,噴入研磨油分散劑,防止膠粒粘連,減小造粒機的負荷。
水解進料前應做好準備工作:預研磨料倉內有足夠料位;流程的切換、確認;水解機已經準備就緒。
將從造粒機中出來的膠粒由輸料風機輸送到水解機中。水解進料量由水解機底部的電子秤計量。水解機進料時,應觀測水解機電流,視水解機實際負荷決定水解進料量。
4、水解工序
水解機夾套加熱系統始終保持投用,保溫介質為脫鹽水,由裝置熱水系統提供。水解進料條件滿足后,打開排氨閥,進行進料操作,待水解機中的物料收完之后,按配方比例加入定量的粒堿(NaOH)后,關閉排氨閥,物料在水解機中進行水解反應,水解時間要求不低于155分鐘。水解完成后,打開水解機下料閥,卸料進入緩沖料箱中,經造粒機再次造粒,然后由輸送風機輸送到干燥器內進行膠粒烘干。
5、干燥工序
水解后的物料進入干燥器后,進行干燥,在此過程中聚丙烯酰胺由膠體變成粉劑,水含量由75%降到10%左右,干燥器每小時約蒸發出約2603kg的水,在不同的操作條件下,干燥器的輸出能力隨原料質量及最終產品溫度變化而增減,所得產品含水約10%左右。
開啟風機,將緩沖料箱的膠體從造粒機輸入干燥器中。振動流化床干燥器采用熱空氣干燥,分為三段,一、二段為加熱段,每段干燥面積9m2,一段干燥物料含水由70%降到30%,入口物料流量為3230kg/h-3550 kg/h;二段干燥物料含水由30%降到10%;三段為冷吹段。經過過濾器過濾后的較為純凈空氣,先經預熱器進行預熱,預熱器熱介質為70-85℃余熱水,空氣經過預熱后,由空氣入口風機和空氣加熱器(加熱介質為導熱油)分別加熱至一定溫度后,進入干燥器流化床的第一段的干燥區和第二段干燥區??諝饧訜岷蟮臏囟瓤捎煽諝饧訜崞鲗嵊凸芫€上的調節閥調節導熱油的量來實現。進入第一段干燥器區的熱空氣溫度為125℃-150℃,進入第二段干燥區的熱空氣溫度為100℃-130℃。由于經二段干燥后物料的溫度較高,采用三段冷吹風機降低出料溫度。干燥后的產品通過干燥器出口的回轉振動篩將未干燥好的塊狀物料除去,干燥好的產品進入篩分、研磨、包裝系統。
干燥器粉塵返料風機啟動后,旋風分離器開始工作,把被高速氣流從流化態表面夾帶出的產品細顆粒分離出來,由輸料風機重新加入干燥器中,同時也使干燥器內保持微負壓狀態,防止氨氣擴散到廠房內,分離后的廢氣由干燥器排風風機送入60m高的煙囪排至大氣中。
本工段加熱介質采用余熱水和導熱油,預熱段采用余熱水(70-85℃)加熱,加熱段用導熱油(235℃-245℃)。熱水總流量為約為400m3/h,每條線的流量約為50 m3/h。
6、研磨與篩分工序
該工序主要是把干燥器出來的物料研磨粉碎,達到要求粒度,再經過篩分分離后,儲存到混合料斗中。
從干燥器出口振動篩出來的產品,經風機輸送至旋風分離器中,旋風分離器底部產品經旋轉閥進入雙層篩,旋風分離器氣流中的粉塵被袋式過濾器收集在料斗中。
雙層篩把物料分成三部分:上層大顆粒產品被雙層篩篩分出來進入下面的研磨機料斗,經過研磨機研磨粉碎,然后由旋風分離器經旋轉閥輸送到雙層篩重新進行篩分。
中層為顆粒徑在0.212-1mm的產品,由風機輸送物料經成品緩沖料斗后進入兩個混合料斗中,由立式螺桿攪拌后得到混合均勻的合格產品;下層為細粉,被輸送到細粉料斗中,然后被風機輸送到緩沖料倉上方的旋風分離器中,經過旋轉閥下落到輸料螺桿中,在上方噴入霧化的脫鹽水混合成大顆粒,下落入緩沖料倉內與水解料進行均勻混合,輸入進干燥器進行干燥。
7、包裝
成品聚丙烯酰胺由風機經輸送到混合料斗。在混合料斗中裝有立式提升螺桿,由電子秤系統控制卸料并輸送到帶式混合器中,同時稱量物料重量,足夠750kg后停止輸送物料,然后經過包裝機包裝到已經掛好的包裝袋中,做好標識,扎緊袋口后送到成品聚丙烯酰胺庫房。
8、聚丙烯酰胺生產工藝流程圖:
聚丙烯酰胺標準參數
項目 型號 |
外觀 |
分子量(萬) |
固含量% |
離子度或水解度% |
殘余單體% |
使用范圍 |
陰離子型 |
白色顆?;蚍勰?/span> |
300—2200 |
≥88 |
水解度 10—35 |
≤0.2 |
水的PH值為中性或堿性 |
陽離子型 |
白色顆粒 |
500-1200 |
≥88 |
離子度 5-80 |
≤0.2 |
帶式機離心式壓濾機 |
非離子型 |
白色顆粒 |
200—1500 |
≥8 |
水解度 0-5 |
≤0.2 |
水的PH值為中性或堿性 |
兩性離子型 |
白色顆粒 |
500—1200 |
≥88 |
離子度 5-50 |
≤0.2 |
帶式機離心式壓濾機 |
聚丙烯酰胺的作用和用途:
1、用途于工業廢水處理,特別是對于懸浮顆粒、較粗、濃度高、粒子帶陽電荷,水的PH值為中性或者堿性的污水,如鋼鐵廠廢水,電鍍廠廢水,冶金廢水,洗煤廢水等污水處理,陰離子聚丙烯酰胺作用效果很好。
2、飲用水處理。我國很多自來水廠的水源自江河泥少及礦物質含量高,比較混濁,雖經過沉淀處理,但仍達不到要求,需要投加絮凝劑,才能使水質變清,很多自來水廠采用無機絮凝劑,但投加量大,造成污泥量增大效果不好,采用陰離子聚丙烯酰胺作絮凝劑,投加量是無機絮凝的五十分之一,但效果是無機絮凝劑的幾倍至幾十倍,特別是使用枘澎聚丙烯酰胺,殘余單體已達到食品級(小于0.05%),接近國外先進水平,無毒,對處理飲用水更為合適,對于有機物污染嚴重的江河水用無機絮凝劑和聚丙烯酰胺配合使用效果更好。
3、用作淀粉廠及酒精廠的流失淀粉及酒糟的回收?,F在很多淀粉廠排出的廢水內淀粉很高,排放之后影響環境,浪費資源,投加PAM,使淀粉沉淀,沉淀物經壓濾機壓濾變成餅類可作飼料,酒精廠大量的酒糟就是采用這種工藝加工的,用聚丙烯酰胺作絮凝劑,對酒糟進行回收可以取得很大的經濟效益。
4、用途于造紙工業,一是提高填料、顏料等存留率,以降低原材料的流失和對環境的污染;二是提高紙張的強度(包括干強度和濕強度),另外,使用PAM還可以提高紙抗撕性和多孔性,以改進視覺和印刷性能,還用于食品及茶葉包裝紙中。 也可以用作造紙助劑,PAM在造紙方面用途很廣泛,可作為長纖維造紙分散劑、干濕增強劑、助留、助濾劑及造紙廢水的絮凝劑等。
5、用途于石油工業、采油、鉆井泥漿、廢泥漿處理、防止水竄、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到廣泛運用。
6、用途于紡織上漿劑、漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。
7、用途于增稠、穩定膠體、減阻、粘結、成膜、生物醫學材料等方面。
8、在食品行業,用途于甘蔗糖、甜菜糖生產中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。
9、用于增稠、穩定膠體、減阻、粘結、成膜、生物醫學材料等方面。
10、土壤改良,聚丙烯酰胺溶成0.3%的濃度加入交聯劑,噴灑在沙漠上,固化成膜可防沙,固沙,在治理沙漠上,是一個很重要的方法。PAM的吸濕性很強,它可保持土壤的水份,在干旱的地區,使用PAM進行土壤改良是一個很好的措施。 7)PAM和木質纖維素配合,再加一些化學助劑,可用油田調剖堵水劑。 8)可用作建筑業,建筑膠水,內墻涂料等方面。
11、酵液絮凝澄清工業 ,還用于飼料蛋白的回收、質量穩定、性能好,回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產蛋無不良影響,合成樹脂涂料,土建灌漿材料堵水,建材工業、提高水泥質量、建筑業膠粘劑,填縫修復及堵水劑,電鍍工業、印染工業等。
聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁同時使用更好
在平時處理有些污水的時候,使用單一的一種絮凝劑是達不到效果的,必須兩種結合使用,在使用無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC和聚丙烯酰胺復合絮凝劑處理污水會達到更好的效果,但是添加藥劑的時候要注意順序(順序不正確,也是達不到效果):
在使用復合絮凝劑的時候必須注意添加的先后順序和投加時間間隔!PAC與PAM聯合使用就是讓聚合氯化鋁PAC先完成中和電荷/膠體脫穩形成細小絮體之后,進一步加大絮體體積有利于充分沉淀。由于聚合氯化鋁PAC反應時間很短,所以加入后需要強烈的混合,PAM作用時間要長,混合注意先強后弱——先強是為了混合均勻后弱是為了避免破壞絮體!聚丙烯酰胺屬于絮凝劑,聚合氯化鋁屬于混凝劑,一般情況下是先加混凝劑再加聚丙烯酰胺,但為了保險起見,建議大家通過實驗效果來確定添加的順序,加藥點、加藥量、加藥時間以及混合強度需要實驗確定,切記千萬不能把他們兩種藥劑放在一起使用,否則會影響效果,增大使用成本。
聚丙烯酰胺廠家——枘澎環保采用先進生產設備和生產工藝,優質高產聚合氯化鋁,并精通聚丙烯酰胺的作用和用途,以及聚合氯化鋁的使用方法,供應的陽離子型聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、硫酸亞鐵、聚氯化鋁等水處理絮凝劑用途廣作用大,可為用戶創造更好的使用效益。