后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用節(jié)能型水解器及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用節(jié)能型水解器及方法，所述水解器包括攪拌裝置，該水解器的攪拌裝置的直接動(dòng)力由液壓裝置提供。本發(fā)明還提供了利用所述的節(jié)能型水解器生產(chǎn)聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物的方法。利用本發(fā)明的水解器生產(chǎn)聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物，可節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用節(jié)能型水解器及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物的工藝中所用的關(guān)鍵設(shè)備 及相關(guān)工藝，具體是關(guān)于一種改進(jìn)的水解器以及利用該水解器采用后水解法制備聚丙烯酰 胺類(lèi)聚合物的方法，能節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本領(lǐng)域，解決后水解工藝的關(guān)鍵性問(wèn)題。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物的水解工藝分為前水解工藝和后水解工藝。后水解工藝為丙 烯酰胺單體經(jīng)過(guò)聚合后成為膠體，通過(guò)一次造粒設(shè)備將其造粒，然后在50?95°C的加熱條 件下和純度為90?99. 99%的固體氫氧化鈉混合攪拌水解。加堿比例為5%?60%,水解時(shí) 間為2?10h。水解反應(yīng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)水解器）筒體外層為夾套，通過(guò)加熱介質(zhì)對(duì)物料進(jìn)行加熱 水解。水解后的物料再經(jīng)過(guò)二次造粒，輸送至干燥床，干燥，粉碎，篩分，得到工業(yè)產(chǎn)品。通 過(guò)后水解工藝的聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物工業(yè)產(chǎn)品分子量可以大于2500萬(wàn)甚至3500萬(wàn)，同時(shí) 產(chǎn)品的水溶性良好。
[0003] 后水解雖然多一道水解工序，但聚合反應(yīng)的起始反應(yīng)溫度低且不加堿，避免了一 些雜質(zhì)的帶入，易得到相對(duì)分子量高的產(chǎn)品。目前廣泛應(yīng)用超高分子量的聚丙烯酰胺類(lèi)聚 合物多采用此方法生產(chǎn)。
[0004] 后水解的一次造粒的目的是為了把聚丙烯酰胺大塊膠塊造粒，然后在攪拌下加入 強(qiáng)堿，因?yàn)榫郾０奉?lèi)聚合物不是熱的良導(dǎo)體，為了使其受熱均勻，同時(shí)也是為了氫氧化 鈉顆粒分布均勻，必須施加攪拌。但是，目前使用的水解器，基本上是采用電機(jī)直接連接水 解器攪拌螺旋的方式提供攪拌動(dòng)力（相關(guān)裝置結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)CN202139189B，由于水解器本身 無(wú)需太快的轉(zhuǎn)速，該現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)可連接一個(gè)減速器后再驅(qū)動(dòng)攪拌裝置)，這種以電機(jī)直 接驅(qū)動(dòng)攪拌裝置的方式，功率較大，通常在100KW以上，并且啟動(dòng)力矩小，必須在一次造粒 開(kāi)始時(shí)就要啟動(dòng)，否則中間過(guò)程啟動(dòng)，由于物料粘度較大，易造成電機(jī)憋停需要人為進(jìn)入掏 出物料的事故。此外，由于一次造粒通常需要幾個(gè)小時(shí)，因此電機(jī)能耗非常大，增加了后水 解工藝生產(chǎn)聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的后水解法工藝生產(chǎn)聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物 能耗高的缺點(diǎn)，對(duì)工藝中的關(guān)鍵設(shè)備--水解反應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)，提供一種節(jié)能型的水解反 應(yīng)器(水解器)，以節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供利用所述的節(jié)能型水解器生產(chǎn)聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物 的方法。
[0007] 本發(fā)明中，主要是以液壓傳動(dòng)裝置與水解器攪拌螺旋相連接，為攪拌提供動(dòng)力，可 在一次造粒過(guò)程的大部分時(shí)間不需運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)一次造粒結(jié)束前用較大力矩開(kāi)啟攪拌，同時(shí)加 入氫氧化鈉，在保證物料與氫氧化鈉混合均勻及水解受熱均勻的前提下，將能耗降到最低， 從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的后水解工藝能耗高的缺點(diǎn)。
[0008] 具體地，一方面，本發(fā)明提供了一種節(jié)能型的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物 用水解器，該水解器包括攪拌裝置，該水解器的攪拌裝置的直接動(dòng)力由液壓裝置提供。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，所述液壓裝置可以是現(xiàn)有技術(shù)的液壓裝置，通常包 括順序連接的電機(jī)、油泵、液壓泵及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明中，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與水解器的攪 拌裝置連接而驅(qū)動(dòng)攪拌裝置運(yùn)作。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明中所用液壓裝置為低速大扭矩液壓裝置，優(yōu) 選地，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速5?15轉(zhuǎn)/分，產(chǎn)生的扭矩為100?5000Nm (具體扭矩可按照實(shí)際生 產(chǎn)需要進(jìn)行調(diào)整)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解 器中，液壓裝置的液壓系統(tǒng)可以是開(kāi)式的或者閉式的。液壓裝置的液壓泵可以為單泵系統(tǒng)、 雙栗系統(tǒng)或多栗系統(tǒng)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解 器中，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓裝置從而間接給水解器提供動(dòng)力，電機(jī)功率可以是電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的 水解器的1/2?1/5,通常為20?50KW。
[0013] 另一方面，本發(fā)明還提供了一種利用本發(fā)明所述的節(jié)能型水解器生產(chǎn)聚丙烯酰胺 類(lèi)聚合物的方法，該方法包括：
[0014] 純度為90?99. 99%的固體氫氧化鈉與聚合物膠粒在水解器中混合，并在加熱的 條件下攪拌水解，攪拌裝置的直接動(dòng)力由液壓裝置提供。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用本發(fā)明所述的節(jié)能型水解器生產(chǎn)聚丙 烯酰胺類(lèi)聚合物的方法中，固態(tài)氫氧化鈉的加入量為聚合物重量的5%?60%，加熱溫度為 50?95°C，水解時(shí)間為2?10h。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用本發(fā)明所述的節(jié)能型水解器生產(chǎn)聚丙 烯酰胺類(lèi)聚合物的方法中，所述攪拌為間歇式攪拌(批次之間的間歇式攪拌)。由于本發(fā)明 中采用液壓裝置直接驅(qū)動(dòng)水解器的攪拌，水解器的起動(dòng)力矩較大，即使發(fā)生聚合物包裹住 攪拌軸，仍然可以完成攪拌，所以可以滿(mǎn)足當(dāng)一批造粒后的聚合物進(jìn)入到水解器后再開(kāi)啟 攪拌。一方面降低了能耗，另一方面減少了聚合物顆粒相互剪切的時(shí)間，提高了分子量。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，本發(fā)明的利用本發(fā)明所述的節(jié)能型水解器生產(chǎn)聚丙 烯酰胺類(lèi)聚合物的方法中，攪拌轉(zhuǎn)速為2?20轉(zhuǎn)/分鐘。由于本發(fā)明中采用液壓裝置驅(qū)動(dòng) 攪拌，可以實(shí)現(xiàn)較慢的轉(zhuǎn)速，從而可降低聚合物的剪切降解，適應(yīng)水解器本身無(wú)需太快轉(zhuǎn)速 的需求。
[0018] 綜上所述，本發(fā)明中以液壓裝置作為直接連接水解器攪拌器的動(dòng)力，具有較大的 啟動(dòng)力矩，可間歇式的啟動(dòng)的攪拌裝置，可調(diào)節(jié)的較低的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，保證物料(聚丙烯酰胺 膠體顆粒）與加入的氫氧化鈉顆?？梢跃鶆蚧旌?，同時(shí)保證物料水解均勻，不會(huì)局部受熱不 均，保證產(chǎn)品的高分子量品質(zhì)，大幅度地降低能耗。
[0019] 相比于目前的電機(jī)直接連接水解器攪拌螺旋提供攪拌動(dòng)力而言，本發(fā)明具有如下 的優(yōu)勢(shì)：
[0020] 1、采用的間接傳動(dòng)的電機(jī)功率較小。用較小功率的電機(jī)通過(guò)液壓裝置就能帶動(dòng)高 粘性的物料攪動(dòng)，即通過(guò)減小系統(tǒng)功率降低能耗。
[0021] 2、本發(fā)明中采用液壓傳動(dòng)，力矩較大，從而實(shí)現(xiàn)水解器間歇式地啟動(dòng)，大大縮短一 次造粒過(guò)程中水解器的運(yùn)行時(shí)間，即通過(guò)縮短系統(tǒng)工作時(shí)間降低能耗。
[0022] 3、本發(fā)明中由于采用液壓裝置，轉(zhuǎn)速較慢，通常為2?20轉(zhuǎn)/分鐘，一方面降低聚 合物的剪切降解，另一方面水解器本身無(wú)需太快的轉(zhuǎn)速。水解器較短的運(yùn)行時(shí)間也有利于 降低聚合物的剪切降解，得到高品質(zhì)的聚合物產(chǎn)品。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用節(jié)能型水解器的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0024] 圖2A與圖2B為本發(fā)明的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用節(jié)能型水解器中液 壓裝置與水解器攪拌裝置的攪拌軸連接結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施和所具有的有 益效果，但不能認(rèn)定為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的任何限定。
[0026] 請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，為本發(fā)明的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用節(jié)能型水解器 的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的水解器主要包括一個(gè)水解器箱體11，水解器箱體內(nèi)設(shè)置 攪拌裝置12 (包括攪拌軸121與攪拌槳葉122)，本發(fā)明中，是采用液壓裝置提供驅(qū)動(dòng)攪拌 裝置的直接動(dòng)力。
[0027] 所述的液壓裝置為現(xiàn)有技術(shù)的低速大扭矩液壓裝置，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速5?15轉(zhuǎn)/ 分，產(chǎn)生的扭矩按照生產(chǎn)需要為100?5000Nm，該液壓裝置包括順序連接的電機(jī)21、油泵 22、液壓泵23及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)24,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)24與水解器的攪拌裝置12連接而驅(qū)動(dòng)攪 拌裝置運(yùn)作。
[0028] 關(guān)于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)24與水解器的攪拌裝置12之間的連接，可以采用任何可行的 連接方式，本發(fā)明中的具體連接例如可采用卡扣連接，參見(jiàn)圖2A與圖2B所示，可分別在水 解器攪拌裝置的攪拌軸上及在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出軸上設(shè)置對(duì)應(yīng)的卡槽與卡榫（圖中標(biāo)示 了卡扣工作面102)，從而將二者連接固定，通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)攪拌裝置運(yùn)作。
[0029] 本發(fā)明中的電機(jī)功率為電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的水解器的1/2?1/5。
[0030] 使用本發(fā)明的水解器，能夠顯著降低能耗。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 下面以4個(gè)8噸釜(水解器)說(shuō)明本發(fā)明的以液壓裝置提供驅(qū)動(dòng)攪拌裝置的直接動(dòng) 力的水解器設(shè)備的使用情況。
[0033] 首先將造粒后的聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物通過(guò)傳送裝置送入水解器中。升高溫度至滿(mǎn) 足工藝要求。當(dāng)溫度達(dá)到后，按照工藝要求，向水解器中加入要求量的固體氫氧化鈉。此時(shí) 膠粒進(jìn)入水解狀態(tài)，按照工藝要求的時(shí)間進(jìn)行水解。水解完成后，將料卸出，由傳送裝置送 到下一工藝環(huán)節(jié)處。相關(guān)工藝條件及水解情況請(qǐng)參見(jiàn)表1。
[0034] 表 1
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解器，該水解器包括攪拌裝置，其特征 在于，該水解器的攪拌裝置的直接動(dòng)力由液壓裝置提供。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解器，其特征在于， 液壓裝置包括順序連接的電機(jī)、油泵、液壓泵及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與水解器的攪 拌裝置連接而驅(qū)動(dòng)攪拌裝置運(yùn)作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解器，其特征 在于，所述液壓裝置為低速大扭矩液壓裝置，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速5?15轉(zhuǎn)/分，產(chǎn)生的扭矩為 100 ?5000Nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解器，其特征在于， 液壓裝置的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是開(kāi)式的或者閉式的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解器，其特征在于， 液壓裝置的液壓泵為單泵系統(tǒng)、雙泵系統(tǒng)或多泵系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的后水解法制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物用水解器，其特征在于： 由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓裝置從而間接給水解器提供動(dòng)力，電機(jī)功率為20?50KW。
7. -種利用權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的水解器制備聚丙烯酰胺類(lèi)聚合物的方法，該 方法包括： 純度為90?99. 99%的固體氫氧化鈉與聚合物膠粒在水解器中混合，并在加熱的條件 下攪拌水解，攪拌裝置的直接動(dòng)力由液壓裝置提供。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中：固態(tài)氫氧化鈉的加入量為聚合物重量的5%? 60%，加熱溫度為50?95°C，水解時(shí)間為2?10h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，攪拌轉(zhuǎn)速為2?20轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號(hào)】C08F20/56GK104086677SQ201410033985
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】朱卓巖, 陳國(guó)浩, 歐陽(yáng)堅(jiān), 王鳳, 王源源, 薛俊杰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司