摘要：聚丙烯酰胺在我國的應用領域十分的廣闊，發(fā)展前景也比較樂觀，是一種水溶性高分子聚合物，具有高粘度和高分子量的特點，聚丙烯酰胺具有工藝流程簡單、成本低、消耗少和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢。本文主要闡述了聚丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝技術以及國內(nèi)外對聚丙烯酰胺技術的發(fā)展。

1 生產(chǎn)工藝技術

1.1 硫酸水合法

硫酸水合法是由美國一家公司利用等摩爾比的丙烯腈和水，在八十到一百攝氏度之間，保證硫酸的存在下進行水合，終生成丙烯酰胺酸鹽，經(jīng)過加入氫產(chǎn)生的中和作用，產(chǎn)生結晶分離出丙烯酰胺和硫酸銨。使用該種方法的優(yōu)點在于結晶單體比較容易獲得，缺點使需要消耗較高的丙烯腈等物品，產(chǎn)品的收率比較低、純度不高，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生比較多的的硫酸鹽和廢棄液體，對環(huán)境造成污染。

1.2 催化水合法

催化水合法是有美國和日本兩個國家先后研究和開發(fā)成功的，原理是丙烯腈和水在使用骨架銅催化劑的作用下，直接生成丙烯酰胺，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，與硫酸水合法比較，催化水合法生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高純度、污染少的優(yōu)點，很容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，目前催化水合法是世界上比較常用的一種生產(chǎn)丙烯酰胺的方法。主要采用二元或者三元以上的骨架銅催化劑合金，經(jīng)過產(chǎn)生的反應后催化劑被溶解掉一部分，剩下比較活潑的骨架銅。骨架銅催化劑有多種合金組合，比較常見的有Cu-Cr合金、Cu-Ni合金及Cu-Al-Zn合金等。懸浮床和固定床為反應器，日本公司固定床中使用的骨架銅催化劑通常為Cu-Cr催化劑，連續(xù)催化工藝。我國比較常使用的固定床連續(xù)催化工藝中Cu-Al-Zn骨架銅為催化劑，南非某家公司已經(jīng)研究和開發(fā)了一種直接從丙烯腈中直接生產(chǎn)出丙烯酰胺的一步工藝法，已經(jīng)工業(yè)化投產(chǎn)使用。在化學上采用催化劑蒸餾的方式，利用丙烯腈經(jīng)過氧化銅催化劑的反映下產(chǎn)生水解反應，產(chǎn)生百分之三十五到五十的丙烯酰胺水溶液，沒有其他副產(chǎn)品。一般情況下標準的固定床工藝使用三個反應器，生成的丙酰胺溶液大約為百分之二十和沒有發(fā)生溶解的丙烯腈百分之四左右，想要送往市場進行使用就要在凈化和濃縮百分之五十的丙烯酰胺才可以，但是還不能在生產(chǎn)聚丙酰胺和丙烯酸。在南非研究的新工藝中，在催化劑蒸餾塔頂部加入丙烯腈和軟化水，一直到蒸餾塔的中部位置。溶液經(jīng)過硫酸泵輸送到蒸餾塔的底部，控制PH值和一直其中的聚合反應。因為在其中停留較短的時間，因此產(chǎn)生的副產(chǎn)品就少，丙烯酰胺生成后因為其本身的重量，將會下降到蒸餾塔底部，沒有產(chǎn)生反應的物品在蒸餾塔上部繼續(xù)循環(huán)，直到產(chǎn)生丙烯酰胺，使用新工藝的成本為固定床成本的一般左右，還能節(jié)省一部分操作費用。

1.3 生化法

生化法的原理就是利用丙烯腈、固定生物催化劑和原料水經(jīng)過調(diào)配混合成水溶液，經(jīng)過差生的催化反應，生成的廢催化劑就是丙烯酰胺。該方法的優(yōu)點就是在常溫常壓下就能進行生產(chǎn)，需要的設備簡單，操作穩(wěn)定可靠，其中酶的特異性選擇性較高，沒有副產(chǎn)品產(chǎn)生。較早研究和開發(fā)出生化法的企業(yè)是日本的一家公司，目前我國的上海研究中點也研究和開發(fā)出菌株，其催化水平也達到了國際先進水平。

2 國內(nèi)外討論

我們將以上三種工藝方法在國內(nèi)外的技術現(xiàn)狀進行分析和對比，將以上三種工藝從原料、催化劑、工藝生產(chǎn)過程中的優(yōu)點和缺點都進行對比說明，主要具有的差別有以下幾個方面：

（1）國內(nèi)生產(chǎn)的丙烯酰胺使用的技術一般是前加堿共水解和均聚后水解工藝兩種，無論那種工藝產(chǎn)生的產(chǎn)品都具有分子量高、粘度大等優(yōu)點，我國在聚合引發(fā)體系上的研究與開發(fā)已經(jīng)達到了國際先進水平。其中國內(nèi)外的主要差異在于生產(chǎn)的設備和設備的成套性上面，首先單臺設備的生產(chǎn)能力肯定不夠，制備長期運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負荷比較大，維修周期較長，影響設備的正常生產(chǎn)運行和生產(chǎn)效率；然后設備與設備之間的成套性不夠，國內(nèi)研究開發(fā)的設備之間在生產(chǎn)過程中匹配性存在差異，這種情況造成每個生產(chǎn)工藝之間的連接不夠流暢，影響設備的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量的好壞與設備的質(zhì)量有直接的影響，生產(chǎn)產(chǎn)品中溶解性、過濾性和顆粒度等各項指標都與設備質(zhì)量有一定的影響。

（2）我國國內(nèi)企業(yè)在進行投資建設的時候，因為工藝技術方面的諸多限制，生產(chǎn)模式主要是手動控制或者儀表控制，生產(chǎn)的產(chǎn)品穩(wěn)定性不夠高，沒有達到國際先進水平。

（3）國外生產(chǎn)工藝技術已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，目前技術比較成熟，工業(yè)化生產(chǎn)模式已經(jīng)成型。我國生產(chǎn)工藝技術發(fā)展的比較晚，工藝復雜、投資成本比較高，生產(chǎn)的丙烯酰胺分子量一般能達到兩千萬左右，生產(chǎn)更高分子量的聚丙烯酰胺的能力不足。

（4）前加減共聚水解工藝和均聚后水解工藝相比較，前者的工藝更加的簡單，消耗的成本比較低，生產(chǎn)的產(chǎn)品分子量比較高，也能達到兩千萬左右，粘度也比較好，但是因為工藝技術本身的限制，也很難生產(chǎn)出更高分子量的產(chǎn)品。

3 結語

經(jīng)過以上的研究和分析發(fā)現(xiàn)，硫酸水合法、催化水合法和生化法是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的主要工藝方法。目前我國經(jīng)過將兩種或者兩種以上的聚合方法結合，研究出新型的工藝方法生產(chǎn)丙烯酰胺類聚合物，所以我們?nèi)蘸蟮难芯糠较蚓褪潜０肪酆衔锏囊l(fā)體系、反映催化劑等。在目前生產(chǎn)聚丙烯酰胺方法的基礎上研究新的PAM產(chǎn)品，具有更高的性能和環(huán)保效果。