Framleiðsla pólýakrýlamíðs samanstendur af tveimur meginþrepum:
Einliða framleiðslutækni: Framleiðsla á akrýlamíð einliða nýtir akrýlónítríl sem hráefni. Undir virkni hvata fer akrýlonítrílið í vökvun til að gefa óhreina akrýlamíðafurð. Eftir skyndiuppgufun og hreinsun fæst hreinsuð akrýlamíð einliða; þessi einliða þjónar sem aðalhráefni til framleiðslu á pólýakrýlamíði.
Akrýlónítríl + (vatn/hvati) → vökvun → hrátt akrýlamíð → leifturgufun → hreinsun → hreinsað akrýlamíð.
Byggt á sögulegri þróun hvata, hefur einliða framleiðslutækni þróast í gegnum þrjár aðskildar kynslóðir:
Fyrsta kynslóðin notaði brennisteinssýru-hvataða vökvatækni. Ókostir þessarar aðferðar voru meðal annars lágt umbreytingarhlutfall akrýlonítríls, lágt afrakstur akrýlamíðafurða og myndun fjölmargra aukaafurða-, sem lagði verulega byrði á síðari hreinsunarferlið. Ennfremur, vegna mikillar tæringar brennisteinssýruhvatans, var tækjakostnaður hár, sem jók þannig heildarframleiðslukostnað. Önnur kynslóðin notaði tvöfalda eða þrílaga beinagrind koparhvata. Ókosturinn við þessa tækni var innleiðing koparjóna-sem trufla fjölliðunarferlið-í lokaafurðina og auka þar með kostnaðinn sem tengist niðurstreymishreinsun og eftir-vinnslu. Þriðja kynslóðin notar örveru nítrílhýdratasa hvatatækni. Þessi tækni virkar við vægar hvarfaðstæður-sérstaklega við umhverfishita og andrúmsloftsþrýsting-og einkennist af mikilli sértækni, mikilli uppskeru og mikilli hvatavirkni. Umbreytingarhlutfall akrýlonítríls getur náð 100%, sem tryggir fullkomið hvarf án þess að mynda- aukaafurðir eða óhreinindi. Akrýlamíðvaran sem myndast inniheldur engar koparjónir; þannig, það er engin þörf á jónaskiptaaðferðum til að fjarlægja koparjónir sem myndast við framleiðslu, sem einfaldar heildarferlisflæðið verulega. Þar að auki gefur gasskiljun til kynna að akrýlamíð afurðin inniheldur nánast ekkert afgangslaust akrýlonítríl, sem sýnir mikinn hreinleika. Þetta gerir það sérstaklega hentugt til framleiðslu á pólýakrýlamíði með miklum-mólþunga, sem og ó-eitruðu pólýakrýlamíði sem matvælaiðnaðurinn þarfnast.
Varðandi tæknina til að framleiða akrýlamíð einliða með örveruhvata, var Japan fyrst til að koma á fót verslunaraðstöðu-sérstaklega 6.000-tonna-verksmiðju á-ári (t/a)-árið 1985. Í kjölfarið náðu Rússland einnig tökum á þessari tækni; á tíunda áratug síðustu aldar tóku bæði Japan og Rússland í notkun stóra-10-þúsunda-tonna-flokka aðstöðu fyrir örveruhvataða-framleiðslu á akrýlamíði. Á eftir Japan og Rússlandi er landið okkar það þriðja í heiminum sem býr yfir þessari tækni. Virkni örveruhvatans stendur í 2.857 alþjóðlegum lífefnafræðilegum einingum, stig sem hefur náð alþjóðlegum stöðlum. Tækni landsins okkar fyrir örveruhvataða-framleiðslu á akrýlamíð einliða var þróuð og fullgerð af Shanghai Pesticide Research Institute á þremur fimm{21}}áraáætlunum í röð: „Sjöunda,“ „Áttunda“ og „Níunda“ áætlunin. Örveruhvatinn-nítrílhýdrasa-var fyrst skimaður árið 1990; það var unnið úr nítrílhýdrasa sem fékkst með fræræktun, með því að nota 163 bakteríustofna einangraða úr jarðvegi við rætur Tai-fjalls og 145 stofnar einangraðir úr jarðvegi í Wuxi. Þessi hvati var merktur með kóðanum "Nocardia-163." Þessi tækni hefur síðan verið tekin í notkun í atvinnuskyni í Rugao (Jiangsu), Nanchang (Jiangxi), Shengli olíuvellinum og Wanquan (Hebei). Vörurnar sem myndast eru af yfirburða gæðum og uppfylla þær tilteknu gæðamælikvarða sem þarf til framleiðslu á pólýakrýlamíði með mjög háan hlutfallslegan mólþunga. Þetta afrek táknar að tækni landsins okkar fyrir örveruhvataða framleiðslu á akrýlamíði hefur náð háþróaðri alþjóðlegu stigi.
Fjölliðunartækni: Framleiðsla á pólýakrýlamíði notar vatnslausn af akrýlamíð einliða sem hráefni. Undir virkni frumkvöðla fer fjölliðunarviðbrögð fram. Þegar hvarfinu er lokið fara pólýakrýlamíð hlaupblokkirnar sem myndast í röð vinnsluþrepa-skera, kyrna, þurrka og mylsna-til að fá endanlega pólýakrýlamíðafurð. Mikilvæga skrefið í þessu ferli er fjölliðunarviðbrögðin sjálf; á síðari vinnslustigum þarf að huga sérstaklega að því að koma í veg fyrir vélrænt niðurbrot, hitauppstreymi og víxltengingu til að tryggja að pólýakrýlamíðið haldi hlutfallslegum mólþunga og vatnsleysni.
Akrýlamíð + Vatn (Frumkvöðull/fjölliðun) → Pólýakrýlamíð hlaupblokkir → Kornun → Þurrkun → Pulverizing → Pólýakrýlamíð Vara
Pólýakrýlamíð framleiðslutækni landsins okkar hefur almennt þróast í gegnum þrjú mismunandi stig:
Fyrsta stigið fól í sér fyrstu samþykkt "pönnu fjölliðunar." Í þessari aðferð var vandlega blönduðu fjölliðunarhvarflausninni hellt í bakka úr ryðfríu stáli. Þessum bökkum var síðan ýtt inn í hitastýrðan-þurrkofn. Eftir fjölliðun í nokkrar klukkustundir voru bakkarnir fjarlægðir úr ofninum; pólýakrýlamíð hlaupið var skorið í ræmur með því að nota guillotínskera, borið í kjötkvörn til að kyrna, þurrkað í ofni og að lokum mulið til að framleiða fullunna vöru. Allt þetta ferli var framkvæmt í stíl við hefðbundið handvirkt verkstæði. Annað stigið felur í sér notkun á hnoðara: For-blandaða fjölliðunarhvarflausnin er sett í hnoðarann og hituð. Þegar fjölliðun er hafin er hnoðarinn virkjaður, sem gerir hnoða og fjölliðun kleift að halda áfram samtímis. Þegar fjölliðun er lokið er kornun einnig að mestu lokið; losað efni er síðan þurrkað og mulið til að fá endanlega vöru.
Þriðja stigið kom fram seint á níunda áratugnum með þróun keilulaga reactor fjölliðunarferlisins. Þessi tækni var prufukeyrð af fimmtu rannsóknarstofnun kjarnorkuiðnaðarráðuneytisins í Jiangdu efnaverksmiðjunni í Jiangsu héraði. Þetta ferli er með snúnings kornunarblaði staðsett neðst á keilulaga reactor; þegar fjölliðan er pressuð út myndast hún samtímis í korn. Efnið er síðan þurrkað með snúningstromluþurrkara og mulið til að framleiða lokaafurðina.
Til að koma í veg fyrir að pólýakrýlamíð hlaupblokkir festist við innri veggi fjölliðunarkjarnans, nota sumar aðferðir húðun úr flúor- eða sílikon-fjölliðasamböndum sem eru sett á innra hluta reactorsins. Hins vegar er hætta á að þessi húðun flagni af meðan á framleiðsluferlinu stendur og mengar þar með pólýakrýlamíð vöruna.
Það er líka hönnun sem notar snúanlega keilulaga reactors; þegar fjölliðunarhvarfinu er lokið er reactorinu snúið við til að losa pólýakrýlamíð hlaupblokkina. Ennfremur eru breytileikar varðandi kornunaraðferðir (þar á meðal vélrænni kornun, skurðkornun og blautkornun-þ.e. kyrning í dreifimiðli), þurrkunaraðferðir (svo sem í gegnum-flæðissnúningsþurrkun eða titringsvökvaþurrkun) og duftunaraðferðir. Þó að sumir þessara muna stafi af mismunandi gæðum búnaðar, endurspegla aðrir mun á sérstökum rekstraraðferðum sem notaðar eru, í stórum dráttum er ríkjandi stefna í fjölliðunartækni að færast í átt að notkun fastra keilulaga kjarnaofna ásamt titrandi þurrkunartækni með vökvarúmi.
Til viðbótar við fyrrnefnda einingastarfsemi sýnir pólýakrýlamíð framleiðslutækni verulega breytileika í ferlisamsetningu. Sérstaklega varðandi upphafsþrepið, er gerður greinarmunur á "for-alkali co-hydrolysis" ferli og "eftir-base post-hydrolysis" ferli. Hver aðferð hefur sína kosti og galla: for-alkalí sam-vatnsrofsferlið er einfaldara, en það býður upp á áskoranir sem tengjast varmaflutningi við vatnsrof-sérstaklega, tilhneigingu til að kross-tenging eigi sér stað og verulegt tap á hlutfallslegum mólmassa. Á hinn bóginn, þó að eftir-basísk eftir-vatnsrofsferlið feli í sér flóknari aðferðarröð, tryggir það samræmda vatnsrof, lágmarkar hættuna á víxltengingu og leiðir til óverulegs taps á hlutfallslegum mólmassa vörunnar.
Í mínu landi falla frumkvöðlar sem notaðir eru til pólýakrýlamíðfjölliðunar almennt í þrjá flokka: ólífræna frumkvöðla, lífræna frumkvöðla og blönduð ólífræn-lífræn kerfi. (1) Peroxíð
Peroxíð eru í stórum dráttum flokkuð í ólífræn peroxíð og lífræn peroxíð. Ólífræn peroxíð innihalda kalíumperoxýdísúlfat, ammóníumperoxýsúlfat, natríumperbrómat og vetnisperoxíð. Lífræn peroxíð innihalda bensóýlperoxíð, lauróýlperoxíð og tert-bútýlhýdroperoxíð. Afoxunarefnin sem venjulega eru paruð með þessum peroxíðum eru járnsúlfat, járnklóríð, natríummetabísúlfít og natríumþíósúlfat.
(2) Asó efnasambönd
Dæmi eru azóbisísóbútýrónítríl (AIBN), azóbis(dímetýlvalerónítríl), natríumazóbis(sýanóvalerat) og röð azóamínsölta sem þróuð voru á níunda áratugnum -eins og azó-N-skipt amínóprópanhýdróklóríð. Þetta táknar flokk vara sem hefur verið háð mikilli samkeppnisþróun. Þeim er venjulega bætt við í styrk á bilinu 0,005 til 1 hluti af hverjum 10.000; þær sýna mikla hvatavirkni, auðvelda framleiðslu fjölliða með háan hlutfallslegan mólmassa og eru vatnsleysanlegar, sem gerir þær þægilegar í notkun.
Andhverf sviflausn fjölliðun: Pólýakrýlamíð er eitt mikilvægasta lífræna fjölliða flocculantið í iðnaði. Iðnaðarlega er pólýakrýlamíð venjulega framleitt með því að nota annað hvort vatnslausnaraðferðina eða öfugri sviflausnarfjölliðunaraðferð. Eftirfarandi hluti lýsir ferlinu til að framleiða pólýakrýlamíð með öfugri sviflausnfjölliðun.
Öfug sviflausn fjölliðun er sem stendur mest notaða og tæknilega þroskaða aðferðin til að framleiða pólýakrýlamíð (PAM) örkúlur. Ferlið felur í sér að nota kröftugan hræring til að dreifa einliða (eða blöndu af einliðum) í samfelldan miðil (venjulega lífrænan leysi), sem myndar fína dropa. Í kjölfarið er fjölliðun hafin meðal einliða, frumkvöðla, lífrænna leysiefna og dreifingarstöðugleika. Þegar fjölliðunarhvarfinu er lokið, gengst afurðin undir loftleysisþurrkun, aðskilnað og þurrkun til að fá agnaafurð. Vörur sem eru fengnar með öfugri sviflausnfjölliðun hafa venjulega fast efni sem er yfir 90%, umbreytingarhlutfall fjölliðunar sem er meira en 95% og einliða innihald afgangs sem er minna en 0,5%; kornastærð vörunnar er á bilinu 10 til 500 míkrómetrar og varan sýnir framúrskarandi vatnsleysni.
Þessi aðferð er mjög hæf fyrir innleiðingu á -iðnaðarstærðum vegna einfalds ferlis hennar, auðveldrar rekstrarstýringar, auðveldrar fjarlægingar fjölliðunarhita og auðveldis sem hægt er að skilja fjölliðuna að, þvo og þurrka; ennfremur einkennist varan sem myndast af hreinleika, einsleitni og stöðugleika. Hins vegar, öfug sviflausn fjölliðun stendur frammi fyrir nokkrum áskorunum í iðnaðarframleiðslu. Þar á meðal er mikil næmni fyrir hræringarhraða, sem oft leiðir til agnasamruna og hlaupmyndunar. Ennfremur hefur kerfið tilhneigingu til að vera óstöðugt við azeotropic eimingu og ferlið einkennist af lengri afvötnunartíma. Að auki hafa þættir eins og breið kornastærðardreifing vörunnar, mikil notkun lífrænna leysiefna, öryggisvandamál varðandi framleiðslustarfsemi og of hár fjölliðunarkostnaður sameiginlega leitt til þess að öfug sviflausn fjölliðunaraðferð er sjaldan notuð innanlands til framleiðslu á pólýakrýlamíði.
