CN104086677A - 后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用节能型水解器及方法 - Google Patents
后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用节能型水解器及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用节能型水解器及方法，所述水解器包括搅拌装置，该水解器的搅拌装置的直接动力由液压装置提供。本发明还提供了利用所述的节能型水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物的方法。利用本发明的水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物，可节能降耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明是关于一种后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物的工艺中所用的关键设备及相关工艺，具体是关于一种改进的水解器以及利用该水解器采用后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物的方法，能节能降耗，降低生产成本领域，解决后水解工艺的关键性问题。
背景技术
聚丙烯酰胺类聚合物的水解工艺分为前水解工艺和后水解工艺。后水解工艺为丙烯酰胺单体经过聚合后成为胶体，通过一次造粒设备将其造粒，然后在50～95℃的加热条件下和纯度为90～99.99%的固体氢氧化钠混合搅拌水解。加碱比例为5%～60%，水解时间为2～10h。水解反应器（简称水解器）筒体外层为夹套，通过加热介质对物料进行加热水解。水解后的物料再经过二次造粒，输送至干燥床，干燥，粉碎，筛分，得到工业产品。通过后水解工艺的聚丙烯酰胺类聚合物工业产品分子量可以大于2500万甚至3500万，同时产品的水溶性良好。
后水解虽然多一道水解工序，但聚合反应的起始反应温度低且不加碱，避免了一些杂质的带入，易得到相对分子量高的产品。目前广泛应用超高分子量的聚丙烯酰胺类聚合物多采用此方法生产。
后水解的一次造粒的目的是为了把聚丙烯酰胺大块胶块造粒，然后在搅拌下加入强碱，因为聚丙烯酰胺类聚合物不是热的良导体，为了使其受热均匀，同时也是为了氢氧化钠颗粒分布均匀，必须施加搅拌。但是，目前使用的水解器，基本上是采用电机直接连接水解器搅拌螺旋的方式提供搅拌动力（相关装置结构可参见CN202139189B，由于水解器本身无需太快的转速，该现有技术中电机可连接一个减速器后再驱动搅拌装置），这种以电机直接驱动搅拌装置的方式，功率较大，通常在100KW以上，并且启动力矩小，必须在一次造粒开始时就要启动，否则中间过程启动，由于物料粘度较大，易造成电机憋停需要人为进入掏出物料的事故。此外，由于一次造粒通常需要几个小时，因此电机能耗非常大，增加了后水解工艺生产聚丙烯酰胺类聚合物的成本。
发明内容
本发明的一个目的在于针对现有技术的后水解法工艺生产聚丙烯酰胺类聚合物能耗高的缺点，对工艺中的关键设备——水解反应器进行改进，提供一种节能型的水解反应器（水解器），以节能降耗，降低生产成本。
本发明的另一目的在于提供利用所述的节能型水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物的方法。
本发明中，主要是以液压传动装置与水解器搅拌螺旋相连接，为搅拌提供动力，可在一次造粒过程的大部分时间不需运转，当一次造粒结束前用较大力矩开启搅拌，同时加入氢氧化钠，在保证物料与氢氧化钠混合均匀及水解受热均匀的前提下，将能耗降到最低，从而克服了现有技术的后水解工艺能耗高的缺点。
具体地，一方面，本发明提供了一种节能型的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，该水解器包括搅拌装置，该水解器的搅拌装置的直接动力由液压装置提供。
根据本发明的具体实施方案，所述液压装置可以是现有技术的液压装置，通常包括顺序连接的电机、油泵、液压泵及液压传动系统。本发明中，液压传动系统与水解器的搅拌装置连接而驱动搅拌装置运作。
根据本发明的具体实施方案，本发明中所用液压装置为低速大扭矩液压装置，优选地，最低稳定转速5～15转/分，产生的扭矩为100～5000Nm（具体扭矩可按照实际生产需要进行调整）。
根据本发明的具体实施方案，本发明的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器中，液压装置的液压系统可以是开式的或者闭式的。液压装置的液压泵可以为单泵系统、双泵系统或多泵系统。
根据本发明的具体实施方案，本发明的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器中，由电机驱动液压装置从而间接给水解器提供动力，电机功率可以是电机直接驱动的水解器的1/2～1/5，通常为20～50KW。
另一方面，本发明还提供了一种利用本发明所述的节能型水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物的方法，该方法包括：
纯度为90～99.99%的固体氢氧化钠与聚合物胶粒在水解器中混合，并在加热的条件下搅拌水解，搅拌装置的直接动力由液压装置提供。
根据本发明的具体实施方案，本发明的利用本发明所述的节能型水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物的方法中，固态氢氧化钠的加入量为聚合物重量的5%～60%，加热温度为50～95℃，水解时间为2～10h。
根据本发明的具体实施方案，本发明的利用本发明所述的节能型水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物的方法中，所述搅拌为间歇式搅拌（批次之间的间歇式搅拌）。由于本发明中采用液压装置直接驱动水解器的搅拌，水解器的起动力矩较大，即使发生聚合物包裹住搅拌轴，仍然可以完成搅拌，所以可以满足当一批造粒后的聚合物进入到水解器后再开启搅拌。一方面降低了能耗，另一方面减少了聚合物颗粒相互剪切的时间，提高了分子量。
根据本发明的具体实施方案，本发明的利用本发明所述的节能型水解器生产聚丙烯酰胺类聚合物的方法中，搅拌转速为2～20转/分钟。由于本发明中采用液压装置驱动搅拌，可以实现较慢的转速，从而可降低聚合物的剪切降解，适应水解器本身无需太快转速的需求。
综上所述，本发明中以液压装置作为直接连接水解器搅拌器的动力，具有较大的启动力矩，可间歇式的启动的搅拌装置，可调节的较低的转动频率，保证物料（聚丙烯酰胺胶体颗粒）与加入的氢氧化钠颗粒可以均匀混合，同时保证物料水解均匀，不会局部受热不均，保证产品的高分子量品质，大幅度地降低能耗。
相比于目前的电机直接连接水解器搅拌螺旋提供搅拌动力而言，本发明具有如下的优势：
1、采用的间接传动的电机功率较小。用较小功率的电机通过液压装置就能带动高粘性的物料搅动，即通过减小系统功率降低能耗。
2、本发明中采用液压传动，力矩较大，从而实现水解器间歇式地启动，大大缩短一次造粒过程中水解器的运行时间，即通过缩短系统工作时间降低能耗。
3、本发明中由于采用液压装置，转速较慢，通常为2～20转/分钟，一方面降低聚合物的剪切降解，另一方面水解器本身无需太快的转速。水解器较短的运行时间也有利于降低聚合物的剪切降解，得到高品质的聚合物产品。
附图说明
图1为本发明的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用节能型水解器的结构示意图。
图2A与图2B为本发明的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用节能型水解器中液压装置与水解器搅拌装置的搅拌轴连接结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例并结合附图详细说明本发明技术方案的实施和所具有的有益效果，但不能认定为对本发明的可实施范围的任何限定。
请参见图1所示，为本发明的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用节能型水解器的结构示意图。如图所示，本发明的水解器主要包括一个水解器箱体11，水解器箱体内设置搅拌装置12（包括搅拌轴121与搅拌桨叶122），本发明中，是采用液压装置提供驱动搅拌装置的直接动力。
所述的液压装置为现有技术的低速大扭矩液压装置，最低稳定转速5～15转/分，产生的扭矩按照生产需要为100～5000Nm，该液压装置包括顺序连接的电机21、油泵22、液压泵23及液压传动系统24，液压传动系统24与水解器的搅拌装置12连接而驱动搅拌装置运作。
关于液压传动系统24与水解器的搅拌装置12之间的连接，可以采用任何可行的连接方式，本发明中的具体连接例如可采用卡扣连接，参见图2A与图2B所示，可分别在水解器搅拌装置的搅拌轴上及在液压传动系统的输出轴上设置对应的卡槽与卡榫（图中标示了卡扣工作面102），从而将二者连接固定，通过液压传动系统驱动搅拌装置运作。
本发明中的电机功率为电机直接驱动的水解器的1/2～1/5。
使用本发明的水解器，能够显著降低能耗。
实施例1
下面以4个8吨釜（水解器）说明本发明的以液压装置提供驱动搅拌装置的直接动力的水解器设备的使用情况。
首先将造粒后的聚丙烯酰胺类聚合物通过传送装置送入水解器中。升高温度至满足工艺要求。当温度达到后，按照工艺要求，向水解器中加入要求量的固体氢氧化钠。此时胶粒进入水解状态，按照工艺要求的时间进行水解。水解完成后，将料卸出，由传送装置送到下一工艺环节处。相关工艺条件及水解情况请参见表1。
表1
实施例2
下面以4个5吨釜（水解器）说明本发明的以液压装置提供驱动搅拌装置的直接动力的水解器设备的使用情况。
首先将造粒后的聚丙烯酰胺类聚合物通过传送装置送入水解器中。升高温度至满足工艺要求。当温度达到后，按照工艺要求，向水解器中加入要求量的固体碱。此时胶粒进入水解状态，按照工艺要求的时间进行水解。水解完成后，将料卸出，由传送装置送到下一工艺环节处。相关工艺条件及水解情况请参见表2。
表2
由以上实施例可以看出，后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物过程中，采用本发明的节能型水解器，可减小系统功率，降低能耗，有利于得到高品质的聚合物产品。
Claims (9)
1.一种后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，该水解器包括搅拌装置，其特征在于，该水解器的搅拌装置的直接动力由液压装置提供。
2.根据权利要求1所述的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，其特征在于，液压装置包括顺序连接的电机、油泵、液压泵及液压传动系统，液压传动系统与水解器的搅拌装置连接而驱动搅拌装置运作。
3.根据权利要求1或2所述的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，其特征在于，所述液压装置为低速大扭矩液压装置，最低稳定转速5～15转/分，产生的扭矩为100～5000Nm。
4.根据权利要求2所述的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，其特征在于，液压装置的液压传动系统是开式的或者闭式的。
5.根据权利要求2所述的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，其特征在于，液压装置的液压泵为单泵系统、双泵系统或多泵系统。
6.根据权利要求2所述的后水解法制备聚丙烯酰胺类聚合物用水解器，其特征在于：由电机驱动液压装置从而间接给水解器提供动力，电机功率为20～50KW。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述的水解器制备聚丙烯酰胺类聚合物的方法，该方法包括：
纯度为90～99.99%的固体氢氧化钠与聚合物胶粒在水解器中混合，并在加热的条件下搅拌水解，搅拌装置的直接动力由液压装置提供。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：固态氢氧化钠的加入量为聚合物重量的5%～60%，加热温度为50～95℃，水解时间为2～10h。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，搅拌转速为2～20转/分钟。
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