[发明专利]一种丙烯酰胺生产工艺

说明书

本发明涉及一种丙烯酰胺生产工艺，原料丙烯腈利用生物酶催化剂和水反应，生成丙烯酰胺水溶液，再利用精制、浓缩、结晶、离心、干燥等工序，得到丙烯酰胺晶体产品。本发明的优点在于：本发明丙烯酰胺生产工艺，通过该生产系统的配合既能缩短反应时间、又能控制好反应温度，能够提高反应速度、缩短反应时间、降低反应副产物丙烯酸含量、降低水合液的电导率、降低水合液杂质、提高丙烯酰胺产品质量、降低生产成本。

技术领域

本发明涉及丙烯酰胺生产技术领域，特别涉及一种丙烯酰胺生产工艺。

背景技术

丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺主要用于油气开采、造纸、水处理、矿物洗选、涂料、纺织、冶金、水泥增强剂、高吸水性树脂、黏合剂、皮革复鞣剂等领域。

丙烯酰胺是以丙烯腈为原料水合而成，从20世纪50年代至今，生产工艺先后经历了硫酸水合、铜系催化的化学水合及微生物腈水合酶生物转化3个发展阶段。与铜系催化法相比，微生物法有许多优点：酶催化反应在常温常压下进行，提高了生产安全性；丙烯腈的转化率接近100％，不需回收未反应原料；由于不需采用含铜催化剂，产品中不含铜离子，纯度更高，特别适合生产超高分子量的聚丙烯酰胺；工艺过程简单，设备投资少，生产经济效益高。

但是，目前国内生物转化法生产丙烯酰胺的生产厂家均采用间歇式反应、批式制备，产品质量不易稳定。反应条件控制好坏直接关系到生物转化法生产丙烯酰胺的产品质量和生产成本。

因此，研发一种能够提高产品质量稳定性并降低生产成本的丙烯酰胺生产工艺是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高产品质量稳定性并降低生产成本的丙烯酰胺生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种丙烯酰胺生产工艺，其创新点在于：所述生产工艺包括如下步骤：

步骤1：在种子发酵罐内加入适量的培养基和去离子水，搅拌均匀，然后直接往种子发酵罐中通入蒸汽加热至110～130℃进行消毒，消毒完毕冷却至25～30℃后用无菌接种法介入菌种室配制的菌种，通入无菌压缩空气进行一次发酵，一次发酵后，再进行二次扩大发酵达到发酵指标后，用无菌压缩空气压至发酵液储罐；

步骤2：将发酵液储罐中的发酵液，利用冷冻水降温至-4～6℃后，经碟片式离心机分离除去滤液部分，滤饼菌丝体送至水合反应釜作为催化剂使用；

步骤3：往水合反应釜内再投入定量的去离子水，然后在搅拌的作用下通过罐区变频泵缓慢加入丙烯腈，于15～20℃、常压下进行水合反应，水合过程使用0℃液氨直接蒸发制冷，在微生物催化剂的作用下，丙烯腈很快转化为丙烯酰胺；反应结束后，水合反应液由抽料泵压入中空纤维超滤膜分离器，除去菌丝体，得到粗丙烯酰胺溶液；

步骤4：将粗丙烯酰胺溶液分别流经阳离子树脂交换柱和阴离子树脂交换柱，除去阳、阴杂质离子，得到纯净的丙烯酰胺溶液；

步骤5：将纯净的丙烯酰胺溶液加入配置槽，在配置槽中采用液碱调节PH值并添加阻聚剂，使得料液中的PH值为8～9，阻聚剂浓度为15～20ppm，将调配好的料液放入溶液循环槽；

步骤6：将溶液循环槽中的料液经循环泵送入溶液加热器，加热到88～90℃后进入浓缩塔上部，在浓缩塔内，料液经循环浓缩至丙烯酰胺浓度达60wt％后，浓缩液送至结晶罐，并通过冷冻盐水降温至-4～6℃后，关闭冷冻盐水阀门，结晶一段时间后将晶料从结晶罐中放至离心机，固体在离心力作用下与母液分离，得到含水≤5％的湿料；

步骤7：含水≤5％的湿料落入螺旋输送机运往干燥床进行干燥，湿料在干燥床内与65～70℃的热空气充分接触沸腾流化进行脱水干燥后，得到含水≤0.8％的丙烯酰胺晶体成品。

进一步地，所述步骤1中的培养基为葡萄糖、尿素或硫酸镁中的一种或几种。