CN107475317B - 丙烯酰胺水溶液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丙烯酰胺水溶液的制备方法，属于高分子合成技术领域。所述的丙烯酰胺水溶液的制备方法，是将水合酶和去离子水依次进行混合、搅拌、升温，然后向其中滴加含有丙烯酰胺的丙烯腈溶液进行反应，得到丙烯酰胺水溶液。本发明解决了目前制备工艺中存在的丙烯腈水合效率低的问题，通过向丙烯腈中加入一定浓度的丙烯酰胺，能够在丙烯腈水合开始阶段就起到激活水合酶的作用，能够在反应开始阶段迅速激活水合酶的活性，使其在水合过程中保持水合活性，有利于高效的制造出高品质的丙烯酰胺水溶液。

Description

丙烯酰胺水溶液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种丙烯酰胺水溶液的制备方法，属于高分子合成技术领域。
背景技术
丙烯酰胺能够作为凝聚剂、石油回收剂、制纸工业中的纸力增强剂、或抄纸用增稠剂来使用，是可用作聚合物原料的物质。
丙烯腈水合制备丙烯酰胺主要有两种制备方法：一种是将丙烯腈在铜催化剂(金属铜、还原铜、或骨架铜)存在条件下，将丙烯腈进行水合而获得丙烯酰胺水溶液的铜催化剂法；另一种是以含有腈水合酶的微生物菌体以及菌体处理物等作为催化剂进行水合反应的微生物法。上述两种方法中，微生物法与铜催化法相比，由于丙烯腈的转化率及选择性高，因此，现在大部分工业装置都采用微生物法来进行丙烯酰胺水溶液的制备。
采用微生物法来制备丙烯酰胺时，需要对反应后的微生物菌体进行洗涤等操作，以使得微生物菌体能够进行重复利用，同时，由于丙烯腈对于微生物菌体有致毒作用，为了保证每一批次丙烯腈水合反应的反应效率，要求每一批制备得到的丙烯酰胺水溶液中的丙烯腈残留要低于0.1wt％，一般在工业生产中，微生物菌体能够重复使用4-6次。由于不同厂家的丙烯腈中微量杂质的种类及含量都不同，因此，将其在同一种微生物菌体上进行水合试验时，其反应批次及每批的丙烯腈残留都不同，而丙烯酰胺生产厂家要求不同的丙烯腈在进行水合试验时尽可能达到相同批次及丙烯腈残留。
CN103687844B和CN101410527A通过采用降低丙烯腈中噁唑、氢氰酸的方法，以提高丙烯腈水合效率，同时改善由含有腈水合酶的微生物来更有效地制造出更高品质的丙烯酰胺水溶液。但是，即使利用上述去除杂质的方法，也难以有效的提高丙烯腈水合效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种丙烯酰胺水溶液的制备方法，解决了目前制备工艺中存在的丙烯腈水合效率低的问题，具有过程简单、水合效率高、产品品质高的特点。
本发明所述的丙烯酰胺水溶液的制备方法，是将水合酶和去离子水依次进行混合、搅拌、升温，然后向其中滴加含有丙烯酰胺的丙烯腈溶液进行反应，得到丙烯酰胺水溶液。
其中，优选的技术方案如下：
所述的水合酶、去离子水和丙烯腈的质量比为1:17.5:5。
所述的水合酶是指具有将水腈化合物生成相对应的酰胺化合物能力的酶。
所述的水合酶和去离子水混合后的pH值为7.5-8.5。
所述的反应温度为16-23℃。
丙烯腈溶液中丙烯酰胺的质量相对于丙烯腈的质量为50-150ppm。
所述的滴加速度优选控制在1-2mL/min之内。
本发明通过向丙烯腈中加入一定浓度的丙烯酰胺，能够在丙烯腈水合开始阶段就起到激活水合酶的作用，能够在反应开始阶段迅速激活水合酶的活性，使其在水合过程中保持水合活性，有利于高效的制造出高品质的丙烯酰胺水溶液。
本发明的有益效果如下：
本发明的制备方法简单、易操作，水合酶能够保持活性的时间长，得到的产品品质高，水合效率高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为7.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至16℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为50ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在20℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例2
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为8.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至20℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为150ppm，丙烯腈的滴加速度为2mL/min，反应温度控制在23℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例3
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为8，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至18℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为100ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在22℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例4
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为8，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至19℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为120ppm，丙烯腈的滴加速度为1.5mL/min，反应温度控制在20℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例5
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为7.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至17℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为75ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在20℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例6
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为7.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至16℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为90ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在21℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例7
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为8，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至22℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为110ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在21℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
实施例8
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为8.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至22℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为100ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在21℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
对比例1
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为5.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至16℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为20ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在21℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
对比例2
丙烯酰胺水溶液的制备方法如下：
将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为5.5，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至16℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为350ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在21℃，最终得到丙烯酰胺水溶液。
将实施例1-8及对比例1-2的产品中的丙烯腈残留及水合酶的使用批次进行检测，检测结果见表1。
表1实施例1-8及对比例1-2的产品中的丙烯腈残留及水合酶的使用批次
Figure BDA0001011950340000041

Claims (1)

1.一种丙烯酰胺水溶液的制备方法，其特征在于：将20g水合酶及350g去离子水加入到500mL的四口烧瓶中，调节混合溶液的pH为8，然后进行搅拌，搅拌转速为200rpm，同时将混合溶液温度升至18℃，然后开始向混合溶液中滴加100g丙烯腈，其中，丙烯腈中的丙烯酰胺含量为100ppm，丙烯腈的滴加速度为1mL/min，反应温度控制在22℃，最终得到丙烯酰胺水溶液；
所述的水合酶是指具有将水腈化合物生成相对应的酰胺化合物能力的酶。
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