Способ получения полиакриламида

 

Союз Советскни

Соцнапнстнческни

Респ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 897776 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 01. 80 (21) 2864976/23-05 с присоединением заявки М (23) Приоритет-Опубликовано 15.01.82. бюллетень М 2

Дата опубликования описания 16 01 82 (5l)M. Кл.

С 08 F 120/56 фзоудвротваииый комитет

СССР

I!0 яолзн изабрвтвиий и открытий (53) УДК 678. .745(088.8) А.M. Котов, И.А. Якубович, Л.Ф. Лео и А.Д. Малкин (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАКРИЛАМИДА

Изобретение относится к получению высокомолекулярных веществ, применяемых в качестве флокулирующих реагентов, и может быть использовано в химической, угольной, гидрометаллургической и нефтяной промышленностях.

Известен способ получения полиакриламида, заключающийся в том, что акрилонитрил подвергают гидролизу l0 в водной среде, в присутствии серной кислоты. Получающийся сульфоакриламид нейтрализуют суспенэией Са(ОН) в воде. При этом в осадке получают гипс — CaSO„. который отжимают от т5 водного раствора акриламида. Раствор акриламида (10-15X) подвергают тонкой фильтрации и направляют на вакуумную дистилляцию (пленочный испаритель) при 20=40 мм рт.ст. и 44-54 C. Вытекающий из испарителя раствор с концентрацией акриламида

75-807. подают на суспензионную полимеризацию известным способом jl) .

Недостатком известного способа является сложность выделения твердых гранул полиакриламида.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения полиакриламида путем гидролиза акрилонитрила в водном растворе серной кислоты, нейтрализации полученного в результате гидролиэа сульфоакриламида газообразным аммиаком, введения в реакционную среду радикального инициатора и полимеризации акриламида без вьщеления иэ реакционной среды сульфата аммония С21.

Недостатком способа является сложность выделения целевого продукта из реакционного раствора в виде гранул.

Для получения из образующегося геля полиакриламида в виде гранул используют известный способ (3), по которому гель измельчают, высаливают в насыщенном растворе сульфата аммо6 4

23%) образуется вместо раствора только слегка увлажненный порошок акриламида, который практически невозможно смешать с ипициатором из-эа воэможности спонтанной полимериэации.

Кроме того, для получения в этих (не оптимальных) условиях водорастворимых полимеров необходимо существенно увеличить содержание регулятора (0,3-0,57), что неизбежно приводит к получению низкомолекулярного полимера с низкими флокулирующими свойствами, а в отсутствии карбамата ИН получают только сшитые гели.

При снижении концентрации акриламида ниже 15% выливание полимера без дополнительной добавки сульфата аммония к гелю не происходит. Использование добавляемого количества карбамата МН в указанном диапазоне (0,05-0,207. от мономера) обеспечивает получение эффективного высокомолекулярного флокулянта, полностью растворимого в воде.

Пример 1 . В реактор (на

1,0 л) с мешалкой и обратным холодильником загружают 15 r воды, 222 г 93.33Х-ной серной кислоты (20? г 100%-ного вещества);

2 11 r моль), 0,22 г гидрохинона и смесь нагревают до 80 С, после чего медленно по каплям добавляют

I13,3 г технического 98,77-ного акрилонитрила АН (2,11 r моль, 112 г 100Х-ного вещества) в течение

50 мин (мольное отношение AH H O:

:Н SO, = 1:1:1), после чего смесь

4 выдерживают при 90-100 С при переиешивании еще 1 ч. Полученную реакционную смесь разбавляют водой до

0,7 л и нейтрализуют газообразным аммиаком до рН 4,5 при 38-42 С, затем вновь разбавляют водой до плотности 1151 кг/м и анализируют на з содержание акриламида.

Процесс синтеза занимает 4 ч, при этом получают 1 кг 157-ного тех- . нологического акриламида (его состав150 r акриламида, 279 r сульфата аммония, 571 г воды). Затем водным аммиаком доводят рН до 9,0 и при 20 С добавляют 0,15 г диметилдитиокарбамата натрия (0,17 от массы акриламида) и перемещивают 5 с, после чего до бавляют окислительный инициатор () Н ) 5 0в в количестве 0,75 г(0,5Х от массы акриламида), перемешивают еще 15 с и далее полимеризуют без перемешивания в течение б ч. Полу3

89777 ния с добавлением сухой соли или суспензии сульфата аммония, отжимают влажные гранулы и высушивают их. Раствор сульфата аммония выводится, упаривается или утилизируется в других технологических процессах.

Цель изобретения — упрощение выделения полиакриламида в виде гранул.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения о- tO лиакриламида путем гидролиза акрилонитрила в водном растворе серной кислоть1, нейтрализации полученного в результате гидролиза сульфоакриламида газообразным аммиаком, введения в 15 реакционную среду радикального инициатора и полимериэации полученного акриламида полимеризацию акриламида осуществляют при его концентрации

15-25 вес.7 и дополнительном введении в реакционную среду диметилдитиокарбамата натрия в количестве

0,05-0,2% от массы акриламида.

Согласно способу 1,21 полимеризация акриламида проводится при его концентрации 6-8Х. Увеличение начальной концентрации акриламида перед полимеризацией свыше 8% невозможно, так как при этом образуются сшитые, не растворимые в воде продукты, не обладающие флокулирующими свойствами, Дополнительное введение в техно логические растворы акриламида непосредственно перед из полимеризацией эффективного регулятора полиме35 ризации - диметилдитиокарбамата натрия (карбамата ИН), предотвращающего сшивку, и повышение концентрации акриламида в этих же растворах с

6-8Х до 15-237. позволяет после поли40 меризации получить гель с начальной концентрацией сульфата аммония 23% в его влаге, что приводит к самовысаливанию гелеобразного полиакрил, амида в процессе полимеризации и об43 раэованию нелипкого хорошо измельчающегося (режущегося) геля.

Самовысаливание полимера происходит только за счет сульфата аммония, присутствующего в геле и образовавшегося при нейтрализации сульфоакриламида, и его дополнительного введения не требуется. Далее измельченные гранулы направляют на отжим влаги и сушку в обычном режиме.

При увеличении концентрации акриламида в воде (в смеси с сульфатом аммония) сверх оптимальной (более

897776 6 мера осуществляется в течение 13 ч. синтез акриламида 4 ч, полимеризация

6 ч, высаливание 2 ч, сушка 1 ч.

Водорастворимый полимер имеет мол. вес 2,62 млн. и влажность 11,2Х.

Таким образом. производительность процесса по известному способу ниже, чем по предлагаемому на 157. (за счет времени высаливания).Скорость осаж10 дения каолиновой суспензии пример

1 при расходе флокулянта, полученного по предлагаемому способу, 60 г/т твердого составляет 1,92 м ч, по известному способу 1,90 м/ч, т.е.

15 флокулирующие свойства нах. цятся на одном уровне.

Повышение концентрации акриламида в технологических растворах при осуществлении предлагаемого способа

2р сокращает их объем в 2-3 раза что ,приводит к уменьш :нию рабочих размеров существующего оборудования (или увеличению его мощности при неизменных размерах).

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 1!870/33 Тираж 511 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул Проектная, 4 ченный при этом нелипкий гель полиакриламида с влажностью 577. измельчают в течение 5 мин в шнеке на куски с размером частиц менее 8 мм, отжимают на резиновых валках до влажности 537. и высушивают в аэрофонтанной сушилке воздухом при 45-50"С в те !ение

45 мин. Готовый флокулянт имеет вес

2,59 млн., влажность — 8,27 и полностью растворим в воде. Весь процесс получения сухого фпокулянта составляет 10 ч 50 мин (из них 4 ч на синтез акриламида), при этом на высаливание полиакриламида из геля сульфат аммония не расходуется. В отсутствии карбамата HH в этих же условиях образуется нерастворимый полимер.

Скорость осаждения нейтральной каолиновой суспензии (содержит 50 г/л твердого класса 1007. — 0,15 мм) при расходе полученного флокулянта 25 г/т твердого составляет 1,52 м/ч.

Пример 2. По аналогичной методике из 158 г 98,77.-ного акрилонитрила(156 r 100 .-ного вещества, 2,83 г моль), 309 r 93,33 -ной

H SO (288 г 100Х-ного вещества;

2,83 г моль) и 32 г воды (при исходном соотношении компонентов 1:1:l в молях) получают 1 кг 20,97.-ного технологического раствора акриламида (его состав — 209 r акриламида, 388 г сульфата аммония и 403 г воды; плотность раствора 1194 кг/м ) эа е

1 тем при рН 8.8. 19 С добавляют 0,418 r карбамата HH (0,2 от мономера), пе— ремешивают 5 с, после чего добавляют инициатор NHq) S20 в(1,045 г, О, 57 от массы мономера, вновь перемешивают 15 с и полимеризуют без перемешивания 6 ч. Далее, как в примере

1, нелипкий гель с влажностью 40,3Х измельчают, отжимают на валках и сушат, получая водорастворимый гранулированный полиакриламид с молекулярным весом 2,44 млн. и влажностью

7,9Х.

По известному способу в аналогичных условиях (рН, расход инициатора) получают 1 кг исходного 8Х-ного геля; на его высаливание расходуется дополнительно 283 г сульфата аммония. Процесс получения гранулированного полиСпособ получения полиакрилаьщда щ путем гидролиза акрилонитрила в водном растворе -серной кислоты, нейтрализации полученного в результате гидролиза сульфоакриламида газообразным аммиаком, введения в реакционную среду радикального инициатора и полимеризации полученного акриламида, отличающийся тем, что, с целью упрощения выделения полиакриламида в виде гранул, полнмеризацию акриламида осуществляют при его концентрации 15-25 вес.Х и дополнительном введении в реакционную среду диметилдитиокарбамата натрия в количестве 0,05-0,27 от массы акрнламида.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ! ° Авторское свидетельство СССР № 246510, кл. С 08 F 120/56, 1968.

2. Савицкая М.Н. и Кододова Ю.Д.

Полиакриламид, Киев, "Техника", !

969, с. 47-49 (прототип).

3 ° Авторское свидетельство СССР № 546623, кл. С 08 F 120/56, 1974.