聚丙烯酰胺生产工艺学

　　本书聚焦于聚丙烯酰胺产品生产工艺及应用实践，详细描述了重要单体丙烯酰胺和聚丙烯酰胺产品的生产工艺技术；介绍了聚丙烯酰胺产品的应用以及生产和应用中的安全生产与环境保护等内容。全书共7章，第1章到第5章为丙烯酰胺和聚丙烯酰胺的生产工艺；第6章为聚丙烯酰胺的安全生产与环境保护；第7章简要描述了聚丙烯酰胺在各领域的应用。本书可作为高等学校化学、化工及材料类专业选修课程教材，也可供相关工程技术和生产管理人员学习参考。

　　牛太同，1994年参与创建江西农科化工有限公司，出任公司总经理。同年转让上海农药所完成的国家八五重点攻关项目《微生物法生产丙烯酰胺中试技术》，并牵头完成中试放大装置建设。1996年6月至1997年10月主持完成省科委下达的重中之重项目《微生物法丙烯酰胺晶体技术研究》，通过了省科委组织的专家鉴定。1999年该项目获江西省科技进步二等奖。生物法丙烯酰胺晶体产品获1998年度江西省优秀新产品一等奖。该技术与产品均填补了国内空白，达国内领先水平，国际先进水平。同年晋升高级工程师职称。1999年出任江西农科化工有限公司的董事长，完成我国第一条“年产10000吨生物法丙烯酰胺晶体生产线”项目工程建设，实现了国家计委与科委提出的九五期间实现丙烯酰胺产业化的目标，农科公司成为国内最大的商品生物法丙烯酰胺生产企业。2002年主持完成了科技部下达的中小企业创新基金项目。2003年主持完成了国家计委下达的高新技术产业化示范工程项目《年产4000吨高分子聚丙烯酰胺工程》。2006年至2008年先后承担辽宁省科技厅下达的2项省级重点科技项目《氧化铝生产分解添加剂产业化工程》、《氧化铝种分分解添加剂系列产品开发》。完成了省科技厅下达的中小企业创新基金项目《1000t/a进口三水铝石生产氧化铝中种分添加剂产业化开发》。2013年《ZZDD种分结晶助剂在氧化铝生产中的应用》项目通过中国有色金属协会组织的成果鉴定，并荣获中国有色工业科技进步二等奖。2010年10月创建了焦作宏达力生物化工有限公司，建成投产“反相乳液聚合技术生产超高分子聚丙烯酰胺生产线”，带领研发团队取得了3项发明专利，8项实用新型专利，并生产出适用于氧化铝和油田的多个品种的产品。

第1章  绪论     001 
　　1.1　聚丙烯酰胺产品概述 002
　　1.1.1　丙烯酰胺生产技术发展 002
　　1.1.2　聚丙烯酰胺生产技术发展 004
　　1.2　聚丙烯酰胺产品的分类用途和作用机理 005
　　1.2.1　聚丙烯酰胺产品的分类用途 005
　　1.2.2　聚丙烯酰胺产品的作用机理 008
第2章  丙烯酰胺的生产技术      010
　　2.1　丙烯酰胺的物理性质 011
　　2.2　丙烯酰胺的化学性质 014
　　2.3　酶催化体系的丙烯腈水合机理 015
　　2.4　酶催化体系的丙烯酰胺制备工艺 017
　　2.4.1　微生物催化剂——含钴型腈水合酶菌体的制备 018
　　2.4.2　丙烯腈和水在含腈水合酶游离菌体催化下的水合反应 020
　　2.4.3　产物丙烯酰胺与反应催化剂-游离细胞的分离 022
　　2.4.4　粗丙烯酰胺溶液的纯化-精制工艺 023
　　2.4.5　精丙烯酰胺溶液的蒸发浓缩 023
　　2.4.6　丙烯酰胺水溶液的结晶 026
　　2.4.7　丙烯酰胺晶体的干燥 028
第3章  聚丙烯酰胺的理化性质 032
　　3.1　聚丙烯酰胺的物理性质 033
　　3.1.1　聚丙烯酰胺水溶液的黏度性质 033
　　3.1.2　聚丙烯酰胺类水凝胶的性质 035
　　3.2　聚丙烯酰胺的化学性质 036
　　3.2.1　水解反应 036
　　3.2.2　羟甲基化反应 037
　　3.2.3　胺甲基化反应 037
　　3.2.4　磺甲基化反应 037
　　3.2.5　霍夫曼降解反应 038
　　3.2.6　交联反应 038
　　3.2.7　老化 039
    
第4章  聚丙烯酰胺产品的生产技术     041
　　4.1　丙烯酰胺聚合反应 042
　　4.1.1　丙烯酰胺自由基聚合机理 042
　　4.1.2　丙烯酰胺自由基聚合的引发方法 043
　　4.1.3　丙烯酰胺聚合反应动力学 046
　　4.1.4　丙烯酰胺衍生物的聚合 047
　　4.2　丙烯酰胺水溶液聚合生产聚丙烯酰胺 048
　　4.2.1　低浓度丙烯酰胺聚合生产聚丙烯酰胺水溶液 048
　　4.2.2　中浓度丙烯酰胺聚合生产聚丙烯酰胺干粉 049
　　4.2.3　反相悬浮聚合 056
　　4.2.4　聚丙烯酰胺干粉生产设备简述 057
　　4.3　缔合聚合物生产技术简介 063
　　4.3.1　水溶性单体与疏水性单体共聚法 064
　　4.3.2　水溶性聚合物的化学改性反应法 065
　　4.4　聚丙烯酰胺水溶液生产技术展望 066
　　4.4.1　丙烯酰胺生产技术展望 066
　　4.4.2　聚丙烯酰胺在造纸工业的应用展望 066
　　4.4.3　聚丙烯酰胺在油气田开发生产应用前景展望 068
　　4.4.4　聚丙烯酰胺在氧化铝生产方面的展望 069
第5章  反相乳液聚丙烯酰胺生产技术 071
　　5.1　聚丙烯酰胺乳液产品的种类 072
　　5.1.1　反相乳液体系的组成 072
　　5.1.2　反相乳液的稳定与预反相 072
　　5.2　影响丙烯酰胺反相乳液聚合的因素 073
　　5.3　聚丙烯酰胺反相乳液的生产技术 074
　　5.3.1　工业化过程 074
　　5.3.2　生产设备简述 074
第6章  安全生产与环境保护       078
　　6.1　丙烯酰胺安全生产与环境保护 079
　　6.1.1　丙烯酰胺的安全生产 079
　　6.1.2　丙烯酰胺生产的环境保护 084
　　6.2　聚丙烯酰胺安全生产与环境保护 089
　　6.2.1　聚丙烯酰胺的安全生产 089
　　6.2.2　聚丙烯酰胺生产的环境保护 097
第7章  聚丙烯酰胺及其衍生物的应用领域及应用技术  104
　　7.1　聚丙烯酰胺的应用领域 105
　　7.1.1　石油开采 105
　　7.1.2　水处理 106
　　7.1.3　冶金工业 107
　　7.1.4　造纸工业等其他行业 107
　　7.2　聚丙烯酰胺在石油工业中的应用 107
　　7.2.1　油田的三次采油应用技术 108
　　7.2.2　作堵水调剖剂 111
　　7.2.3　作钻井液调整剂 112
　　7.2.4　作压裂液添加剂 113
　　7.2.5　作油田水处理剂 117
　　7.3　聚丙烯酰胺在氧化铝生产中的应用 118
　　7.3.1　氧化铝生产概述 118
　　7.3.2　拜耳法赤泥浆液的物理化学性质 120
　　7.3.3　絮凝剂在氧化铝生产中的应用 122
　　7.3.4　絮凝剂在氧化铝生产中的应用实例 127
　　7.4　聚丙烯酰胺在水处理中的应用 128
　　7.4.1　概述 128
　　7.4.2　市政污水处理工艺模块化简述 128
　　7.4.3　絮凝剂在市政污水应用实例 134
　　7.5　聚丙烯酰胺在造纸工业中的应用 137
　　7.5.1　造纸工业概述 137
　　7.5.2　造纸湿部化学概述 139
　　7.5.3　聚丙烯酰胺用作造纸助留剂 142
　　7.5.4　聚丙烯酰胺用作纸张干强剂 149
　　7.5.5　聚丙烯酰胺在造纸工业中的其他应用 152
　　7.6　聚丙烯酰胺在其他方面的应用 153
　　7.6.1　在陶瓷的应用 153
　　7.6.2　在矿选废水的应用 154
　　7.6.3　在洗煤厂的应用 155
　　7.6.4　在冶炼废水的应用 155
　　7.6.5　在食品工业废水的应用 156
　　7.6.6　在化工工业废水的应用 157
　　7.6.7　炼油厂污水处理 157
　　7.6.8　在制药废水的应用 158
　　7.6.9　PAM用于水土保持 158
　　7.6.10　在膨润土湿法提纯的应用 159

参考文献 160
附录A  聚丙烯酰胺产品质量验收标准     162 
附表A-1　粉状聚丙烯酰胺的技术要求
附表A-2  胶状聚丙烯酰胺的技术要求
附表A-3　水处理剂　阴离子和非离子聚丙烯酰胺的技术要求和试验方法
附表A-4　水处理剂　阳离子型聚丙烯酰胺的指标要求和试验方法
附录B  油田压裂液通用标准 165
附表B-1　水基压裂液通用技术指标
附表B-2　油基压裂液通用技术指标
附表B-3　乳化压裂液通用技术指标
附表B-4  黏弹性表面活性剂压裂液通用技术指标
附表B-5　页岩气　压裂液　滑溜水技术指标
附表B-6　页岩气　压裂液　降阻剂性能指标
附录C  聚丙烯酰胺的应用领域与配制浓度  170
附录D  工业丙烯腈和丙烯酰胺的质量标准   172
附表D-1　工业用丙烯腈质量指标和试验方法
附表D-2　工业用丙烯酰胺技术要求
附表D-3　工业用丙烯酸技术要求