你不知道的：丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝和技術(shù)發(fā)展，中國的技術(shù)也很了不起了

聚丙烯酰胺屬于有機(jī)高分子聚合物，在石油開采、水處理、選礦、造紙等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。聚丙烯酰胺由丙烯酰胺單體聚合而成。因此丙烯酰胺生產(chǎn)在聚丙烯酰胺生產(chǎn)流程中的重要性不言而喻。

聚丙烯酰胺單體丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)，無論哪一種生產(chǎn)方法，他們的原料均為丙烯腈，在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產(chǎn)品，精制后得精丙烯酰胺單體，此單體即為聚丙烯酰胺的生產(chǎn)原料。反應(yīng)流程大概如下：

　　　　　丙烯腈+(水催化劑/水) →合→丙烯酰胺粗品→→精丙烯酰胺

根據(jù)反應(yīng)催化劑的類型和發(fā)展歷史來分，丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術(shù)可分為化學(xué)法和生物法兩類：

一、化學(xué)法生產(chǎn)技術(shù)按階段可分為兩代

化學(xué)法第一代技術(shù)采用硫酸催化水合技術(shù)，此技術(shù)的缺點(diǎn)是丙烯腈轉(zhuǎn)化率低，丙稀酰胺產(chǎn)品收率低、副產(chǎn)品低，給精制帶來很大負(fù)擔(dān)，此外由于催化劑硫酸的強(qiáng)腐蝕性，使設(shè)備造價高，增加了生產(chǎn)成本；

化學(xué)法第二代生產(chǎn)技術(shù)為二元或三元骨架銅催化生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)的缺點(diǎn)是因為化學(xué)生產(chǎn)丙烯酰胺過程中，有銅離子的交換過程，因此最終產(chǎn)品中引入了影響聚合的金屬銅離子，從而增加了后處理精制的成本；

二、微生物法丙烯酰胺的生產(chǎn)技術(shù)

微生物法采用生物酶作催化劑,將丙烯腈、水和生物催化劑調(diào)配成水合溶液, 在催化反應(yīng)后分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產(chǎn)品。與銅催化水合法相比,其特點(diǎn)是:丙烯腈單程轉(zhuǎn)化率極高, 某12年論文介紹為99.99%:無需分離回收未反應(yīng)丙烯腈:酶的特異性能使選擇性極高,為99.98%,無副反應(yīng)。又因無需離子交換處理，無需銅分離工段, , 使分離精制操作大為簡化。生物法獲得的產(chǎn)品濃度高,無需提濃操作，特別適合于生產(chǎn)高粘度的超高相對分子質(zhì)量的聚丙婚酰胺。

到目前為止，微生物法已經(jīng)發(fā)展出以下三種具體工藝技術(shù)：

(1)應(yīng)用膜技術(shù)的微生物法:

包含的工序有微生物菌體培養(yǎng)，菌體重懸液的制備。用游離菌體作生物催化劑進(jìn)行丙婚腈水合反應(yīng)，分離反應(yīng)所得的丙烯酰胺水合液。其特征是用微濾膜來洗滌凈化發(fā)酵液中的菌體以制備菌體重懸液，用超濾膜來分離丙烯酰胺水合液及生物雜質(zhì)。采用該工藝生產(chǎn)丙烯酰膠可以明顯提高生產(chǎn)效率和菌體利用率,同時水合液產(chǎn)品中的生物雜質(zhì)含量降低,得到的丙烯酰胺質(zhì)量好、純度高。

(2)微生物連續(xù)催化法：

通過發(fā)酵生產(chǎn)含有腈水合酶的丙酸棒桿菌或其誘變株細(xì)胞, 然后用游離細(xì)胞法或固定化細(xì)胞法催化丙烯腈水合成丙烯酰胺，然后處理得到高純度的丙烯酰胺。

(3)使用經(jīng)丙烯酸水溶液洗滌的微生物催化劑：

先用丙烯酸水溶液洗滌微生物催化劑，然后將經(jīng)洗滌的微生物催化劑用于轉(zhuǎn)化反應(yīng)來制備丙烯酰胺。

國外微生物法技術(shù)是首先由日本日東公司開發(fā)時。該公司于1984年在日本橫濱建成一套4000t/a微生物法內(nèi)烯酰膠生產(chǎn)裝置，1992年將裝置的生產(chǎn)能力提高到2萬t/a。日東微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺技術(shù)仍以丙烯腈為原料，在多級連續(xù)平流型反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行水合反應(yīng), 反應(yīng)物經(jīng)泡沫分離和過濾直接得到50%的丙烯酰胺單體溶液,其技術(shù)的先進(jìn)性表現(xiàn)在腈水合酶催化劑選擇性好，收率高，產(chǎn)品雜質(zhì)少，副產(chǎn)物少,反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行,省去了產(chǎn)品提濃和丙烯腈回收等工段,使工藝過程得到簡化。正因為生物法生產(chǎn)丙烯酰胺單體有著這么多的優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)90年代日本和俄羅斯迅速相繼建立了萬噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。

中國是繼日、俄之后，世界上第三個擁有此技術(shù)的國家。經(jīng)三個“五年計劃”期間的種子培養(yǎng)得到的腈水合酶，代號為Norcardia-163，該技術(shù)現(xiàn)已在多家地區(qū)先后投產(chǎn)，質(zhì)量上乘，已達(dá)到了超高相對分子質(zhì)量聚丙烯酰胺的質(zhì)量指標(biāo)。標(biāo)志著我國微生物催化丙烯酰胺技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

隨著生物法生產(chǎn)丙烯酰胺單體技術(shù)持續(xù)發(fā)展，想信我國的丙烯酰胺技術(shù)發(fā)展也會成為大國重器，國家的驕傲。了不起我的國！