способ получения анионоактивного полиакриламида

Формула изобретения

Способ получения анионоактивного полиакриламида, включающий гидролиз 10 - 50%-ного водного геля полиакриламида водой при нагревании, осуществляемый непрерывно и под давлением, отличающийся тем, что гидролиз проводят в течение 10 - 90 мин при температуре 150 - 220^oС путем подачи исходного геля полиакриламида под давлением 1,6 - 2,7 МПа в реактор, выполненный в виде электрообогреваемой трубы длиной 0,8 - 3,5 м, диаметром 0,02 - 0,2 м, с диафрагмой на конце.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения частично гидролизованного полиакриламида (ПАА), применяемого в качестве флокулянта при очистке питьевой и сточных вод, загустителя осадков, реагента для повышения нефтедобычи, стабилизации буровых растворов и в других областях.

Самым распространенным способом получения рассматриваемого типа полимеров является гидролиз водных гелей полиакриламида водой или щелочными агентами. Процесс протекает по следующим уравнениям реакций:

а) при гидролизе водой:



б) при гидролизе щелочью:



Известен способ синтеза частично гидролизованного ПАА выдерживанием гелеобразного ПАА при 93-94^oC в течение 4 часов в емкостном реакторе с последующей сушкой и измельчением [Японская заявка, C 08 F 20/56, N 54-83085. РЖ Хим 1980, 14C357П].

Недостатками указанного способа являются длительность и периодичность процесса, частичная деструкция полимера.

Вариантом осуществления данного способа является введение гранул ПАА в реактор со скоростью 60 кг/ч и гидролизующего агента (20%-ный NaOH) со скоростью 8,4 кг/ч, получают степень гидролиза до 20% [Японская заявка, C 08 F 8/12, N 54-102931. РЖ Хим 1980, 14C360П].

Осуществление процесса гидролиза по описанному способу дополнительно осложняется следующими причинами:

- удваивание операций сушки и измельчения (до и после гидролиза);

- использование щелочи в качестве гидролизующего агента - это вызывает образование натрийкарбоксилатных групп в составе полимера, что ограничивает использование продукта в кислых и нейтральных средах;

- повышает экологическую опасность производства.

Известна автоклавная технология гидролиза ПАА, при которой последний обрабатывают водой в соотношении полимер:-вода от 1:20 до 1:5 по массе при температуре 150-220^oC и давлении 15-27 атм в автоклаве [А.с. 643512, C 08 F 8/12, 25.01.75).

При реализации этого способа возникают затруднения при использовании растворов ПАА выше 20% ввиду образования очень вязких и нетекучих (операции загрузки-выгрузки), кроме того, неоднородность теплового состояния аппарата приводит к образованию кека и полидисперсных продуктов гидролиза и вызывает необходимость периодической чистки аппарата.

В качестве прототипа настоящего изобретения принят непрерывный способ гидролиза ПАА в экструдере при температуре 10-150^oC [Пат. США, N 3784597]. Согласно данному способу гелеобразный ПАА загружают в экструдер, затем добавляют щелочной агент. На выходе получают частично гидролизованный ПАА со степенью гидролиза 1-70% (преимущественно 5-50%). Концентрация используемых гелей - до 50%, время процесса - от 30 с до 6 мин.

Получение продукта по данному методу осложнено факторами, обычными при использовании щелочных агентов (см. выше), повышенным расходом последних.

Задачей изобретения является получение анионоактивного ПАА повышенной молекулярной массы и пониженного содержания не растворимого в воде остатка (гель-фракции) путем непрерывного гидролиза без использования щелочных агентов.

Поставленная задача решается путем проведения гидролиза гелеобразного ПАА в специальном реакторе, выполненном в виде электрообогреваемой трубы с диафрагмой. Процесс гидролиза проводится в режиме, близком к режиму идеального вытеснения. При этом предлагается использовать реакторы возможно меньшего диаметра для обеспечения достаточной скорости продвижения геля и невозможности образования пленок на внутренней поверхности реактора, как это имеет место в других случаях. При таком способе осуществления процесса регулирование степени гидролиза может осуществляться:

- изменением температуры;

- изменением времени пребывания.

Последний фактор зависит от линейных размеров реактора и от скорости подачи геля. Оптимальным вариантом для проведения гидролиза в данном случае является реактор длиной 0,8- 3,5 м и диаметром 0,02-0,2 м в зависимости от производительности подающего гель шнека.

Для обеспечения необходимого давления внутри реактора на выходе установлена диафрагма.

Осуществление гидролиза ПАА по изобретению проводится следующим образом: в предварительно нагретый до температуры 150-220 ^oC реактор с помощью шнека подают водный ПАА- гель под давлением 1,6-2,7 МПа; полученный радикальной полимеризацией водных растворов акриламида, с концентрацией до 50%. После прохождения реактора гидролизованный ПАА далее по массопроводу поступает на шнековый гранулятор, затем в шнековую сушилку, дробилку, классификатор и укупорочную машину.

В табл. 1 представлены режимы и результаты проведения процесса по изобретению в реакторе длиной 0,8 м и диаметром 0,02 м.

В табл. 2 представлены свойства полиакриламида, полученного заявленным способом в сравнении с прототипом.

Использование данного изобретения позволяет исключить из процесса использование щелочей, что повышает экологическую безопасность производства, значительно упростить аппаратурное оформление, расширить возможности варьирования степени гидролиза ПАА, получать продукт с улучшенными характеристиками.