CN101143831B - 一种丙烯酰胺晶体的制备方法 - Google Patents

一种丙烯酰胺晶体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丙烯酰胺晶体的制备方法，属于生物化工领域。本发明主要是将从浓缩塔出来的高温丙烯酰胺浓缩水溶液，过滤后通过两级串连的换热器进行冷却，第一级用循环水冷却，第二级用低温丙烯酰胺结晶母液冷却，可采用高效的板式换热器；冷却降温后，进入搅拌式锥底夹套结晶釜进行冷却结晶，晶浆用双级推料式离心机进行离心脱水，然后用多级振动式流化床进行干燥，获得含水量低于1％的丙烯酰胺晶体产品。本发明生产效率高、产品质量好、能量消耗低、操作环境好。

Description

一种丙烯酰胺晶体的制备方法
技术领域
本发明属于生物化工领域，具体地说涉及丙烯酰胺晶体的制备方法。
背景技术
利用丙烯酰胺(Acrylamide，分子式为C3H5NO，结构式为H2C＝CHCONH2)合成的各种类型的聚丙烯酰胺(PAM)在三次采油、水处理、造纸、采矿、冶金、洗煤和制造高吸水性树脂等工业生产中具有非常广泛的应用。
丙烯酰胺的生产一般是以丙烯腈为原料，进行催化水合而成。丙烯酰胺的生产经历了硫酸水合法、铜催化法、微生物法三个发展阶段。由于微生物法具有反应在常温常压下进行、能耗低、操作简单、安全、丙烯腈转化率高、产物浓度和纯度高等优点，与其他方法相比，微生物法具有明显的优势。
微生物法生产丙烯酰胺晶体可以采用固定化细胞法和游离细胞法。固定化细胞法主要分为发酵、造粒、固定化细胞催化水合、精制、浓缩、结晶、干燥等七个主要工序。在游离细胞法中，游离细胞催化耦合膜分离工序取代了造粒和固定化细胞催化水合工序，因此简化为六个主要工序。其中，结晶工序是生产高质量的丙烯酰胺晶体的关键步骤，同时也是整个生产过程中能耗最大的工序之一。
在丙烯酰胺新工艺的研究过程中，日本三井东压化学株式会社1986年公开了“丙烯酰胺晶体的制备方法(申请号：86103400)，使丙烯酰胺水溶液和冷却剂分别从电解抛光冷却管的夹壁式或壳管式换热器的内部和冷却管的外部流过，而从丙烯酰胺水溶液中制备出丙烯酰胺晶体，而不是采用真空结晶法。该工艺的设备要求较高、生产维护不便。1998年，江西昌九公司申请了“一种丙烯酰胺晶体的制造方法”(专利号：98126463.8)的专利，提出将丙烯酰胺水溶液通过多级串连的结晶釜中逐级冷却降温，晶浆离心脱水后在沸腾床干燥器中干燥获得成品。该方法涉及多个结晶釜的降温操作，设备投资大，能耗大，且沸腾干燥器在干燥过程中物料返混严重，干燥过程易产生聚合物，且尾气夹带严重。2006年，山东宝莫生物化工有限公司公开了“用离心、脱水、干燥一体机生产丙烯酰胺晶体的方法”(申请号：200610070642.4)，涉及一种利用刮板蒸发器浓缩冷冻结晶再用离心、冷冻、干燥一体机干燥生产丙烯酰胺晶体的方法。该方法的实际操作较为复杂，能耗高。
总体而言，上述丙烯酰胺晶体的制造方法都存在设备投资较大、能耗较高、生产效率较低等缺点，并且在整个生产工艺中都没有考虑回收利用丙烯酰胺晶浆经离心分离后得到的低温结晶母液(5～15℃)的冷量。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备丙烯酰胺晶体的方法，本发明方法投资少、能耗低、效率高、产品质量好。
本发明一种丙烯酰胺晶体的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将温度为50～90℃、浓度为500～650g/L的丙烯酰胺浓缩水溶液经布袋过滤器过滤后通入一级水冷换热器，循环水入口温度为10～35℃，丙烯酰胺浓缩水溶液出口温度为40～50℃；
(2)将步骤(1)丙烯酰胺浓缩水溶液送入二级回冷换热器，二级回冷换热器丙烯酰胺结晶母液或循环水入口温度为5～15℃，丙烯酰胺浓缩水溶液的出口温度为28～38℃；
(3)将丙烯酰胺浓缩水溶液送入搅拌式夹套结晶釜中，结晶釜夹套中的低温冷冻液体的温度为-9～0℃，通过控制低温冷冻液体的流速在3～5小时内将结晶釜中温度降为3～6℃，丙烯酰胺浓缩水溶液在3～6℃保持0.5～2小时，获得丙烯酰胺结晶溶液；
(4)、将丙烯酰胺结晶溶液送入离心机进行离心，得丙烯酰胺晶体沉淀和丙烯酰胺结晶母液(上清液)；
(5)、将丙烯酰胺晶体送入多级振动流化床，流化床分为二级，第一级送入65～90℃空气，第二级送入45～60℃空气，1～3小时后得到干燥的丙烯酰胺晶体。
上述制备方法步骤(1)和步骤(2)中所述的换热器可以是板式换热器或套管式换热器；优选板式换热器。
上述制备方法步骤(2)中所述的丙烯酰胺结晶母液来自于步骤(4)离心所得上清液，丙烯酰胺结晶母液的温度为5～15℃。
上述制备方法步骤(3)中所述的夹套结晶釜可以是锥底搪瓷结晶釜等。
上述制备方法步骤(3)中所述的低温冷冻液体可以是盐水或液氨，优选盐水。
上述制备方法步骤(4)中所述的离心机可以是双级推料式离心机、单级离心机、四级推料式离心机或三足式离心机等，优选双级推料式离心机。
上述制备方法步骤(4)中所得丙烯酰胺结晶母液可送入步骤(2)的第二级换热器作为回流冷却液，丙烯酰胺结晶母液的温度为5～15℃。
上述制备方法步骤(2)中经过第二级换热器的丙烯酰胺结晶母液可返回丙烯酰胺溶液储罐，精制后再利用。
上述用于制备丙烯酰胺晶体的设备，主要包括换热器1、换热器2、搅拌式夹套锥底搪瓷结晶釜3、离心机4和二级振动流化床干燥器5(见图1)；
上述设备中所述的一级和二级板式换热器或套管换热器为标准设备，可从市场上购买，其换热板需进行抛光处理。该类换热器具有换热效率高，体积紧凑，不易产生固体沉积和堵塞，容易拆卸清洗等优点。
上述设备中所述结晶釜，其材质可以为搪瓷衬里，釜底部可以为锥形，锥角≤45°，利于放料和清洗。其夹套内通入冷却介质(-9℃～0℃冷冻盐水或液氨)，控制降温速率和结晶速率，使晶体成长，最后冷却到3℃～6℃，并养晶0.5～2小时。
上述设备中所述的单级、双级或四级推料式离心机，可从市场上购买，型号可根据生产规模确定，比如：5000～1万吨/年的生产规模可以选用双级HR400-N。推料式离心机分离效率高、出料含水量低，生产能力大、密封性能好、全自动连续操作，工人劳动强度低，适宜于有毒的丙烯酰胺的生产。三足式离心机为标准设备，可从市场中购买。三足式离心机结构简单、制造方便、运转平稳、适应性强，适用于过滤周期长、处理量不大、要求滤渣含液量较低的场合。
上述设备中所述的干燥器为二级振动流化床干燥器，可从市场上购买，如可以采用GZQ系列。这种流化床分为二级，第一级送入高温气体(65～90℃)，以利于快速脱除水份，第二级送入中温空气(45～60℃)完成干燥，并防止晶体因温度过高而变质。用热空气进行脱湿，以气流和机械振动使晶体处于流化状态，晶体不结块、物料磨损轻、连续化操作、流化状态均匀、无死床和吹穿现象、作业环境清洁。干燥后获得含水量小于1％的高质量丙烯酰胺晶体。
本发明优点和有益效果：(1)本发明提供了一种节能型高效制备丙烯酰胺的新途径；(2)本发明产品质量高，含水量小于1％；(3)本发明方法集成了一系列设备，降低了设备能耗、大大提高了生产效率，降低了生产成本；(4)本发明对丙烯酰胺低温母液冷量的回收利用，降低了冷却剂制冷能耗。
附图说明
图1本发明丙烯酰胺高效结晶方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
将温度为75℃、浓度为600g/L的丙烯酰胺浓缩水溶液通入一级水冷板式换热器，循环水入口温度35℃，丙烯酰胺浓缩液出口温度46℃；进一步送入二级母液回冷换热器，使丙烯酰胺浓缩液出口温度下降到35℃；然后进入结晶釜进行冷却结晶，通过夹套中的低温冷冻盐水流量控制降温速率，4.5 hr后温度降为4℃，结晶过程中未见晶疤生成。4℃保持半小时后出料，进入双级推料式离心机进行离心分离。离心得到的丙烯酰胺晶体含水量为3.0％。将丙烯酰胺晶体送入振动流化床进行干燥，1hr后收获干燥的丙烯酰胺白色晶体，含水量为0.85％。
实施例2
将温度为70℃、浓度为650g/L的丙烯酰胺浓缩水溶液，通入一级水冷板式换热器，循环水入口温度25℃，丙烯酰胺浓缩液出口温度40℃；进一步送入二级母液回冷换热器，使丙烯酰胺浓缩液出口温度下降到30℃；然后进入结晶釜进行冷却结晶，通过夹套中的低温冷冻盐水流量控制降温速率，3.5hr后温度降为4℃，结晶过程中未见晶疤生成。4℃保持半小时后出料，进入双级推料式离心机进行离心分离。离心得到的丙烯酰胺晶体含水量为2.8％。将丙烯酰胺晶体送入振动流化床进行干燥，1hr后收获干燥的丙烯酰胺白色晶体，含水量为0.8％。
采用本发明方法制备的丙烯酰胺晶体，外观为白色晶体，晶体颗粒大小分布均匀，丙烯酰胺含量约为99％，水含量小于1％，杂质铁含量小于1.0ppm。与现有的三级串连结晶釜结晶、三足式离心机离心及沸腾床干燥器干燥的工艺相比，产率提高30％以上，同时能耗降低30％以上。

Claims (10)

1.一种丙烯酰胺晶体的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将温度为50～90℃、浓度为500～650g/L的丙烯酰胺浓缩水溶液经布袋过滤器过滤后通入一级水冷换热器，循环水入口温度为10～35℃，丙烯酰胺浓缩水溶液出口温度为40～50℃；
(2)将步骤(1)丙烯酰胺浓缩水溶液送入二级回冷换热器，二级回冷换热器丙烯酰胺结晶母液或循环水入口温度为5～15℃，丙烯酰胺浓缩水溶液的出口温度为28～38℃；
(3)将丙烯酰胺浓缩水溶液送入搅拌式夹套结晶釜中，结晶釜夹套中的低温冷冻液体的温度为-9～0℃，通过控制低温冷冻液体的流速在3～5小时内将结晶釜中温度降为3～6℃，并在3～6℃保持0.5～2小时，获得丙烯酰胺结晶溶液；
(4)、将丙烯酰胺结晶溶液送入推料式离心机或三足式离心机进行离心，得丙烯酰胺晶体沉淀和丙烯酰胺结晶母液；
(5)、将丙烯酰胺晶体送入多级振动流化床，流化床分为二级，第一级送入65～90℃空气，第二级送入45～60℃空气，1～3小时后得到干燥的丙烯酰胺晶体。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)和步骤(2)中所述的换热器是板式换热器或套管式换热器。
3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的换热器是板式换热器。
4.按照权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的丙烯酰胺结晶母液来自于步骤(4)离心所得上清液，丙烯酰胺结晶母液的温度为5～15℃。
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的夹套结晶釜是锥底搪瓷结晶釜。
6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的低温冷冻液体是盐水或液氨。
7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的低温冷冻液体是盐水。
8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的推料式离心机是双级推料式离心机、单级推料式离心机、四级推料式离心机。
9.按照权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的离心机是双级推料式离心机
10.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所得丙烯酰胺结晶母液送入步骤(2)的二级回冷换热器作为回流冷却液。
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SG10201801535PA (en) * 2013-08-29 2018-03-28 Meiji Co Ltd Production method for concentrated product using freeze-concentration method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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