聚丙烯酸钠生产工艺设计

1、设计任务设计项目珠状聚丙烯酸钠吸水剂生产方法以丙烯酸、氢氧化钠、交联剂为原料，用反相悬浮聚合法合成珠状聚丙烯酸钠吸水剂产品规格：（产品形状，粒径大小）生产能力（年生产规模）产品用途生产时间：年工作日330d/a (24h/d)2、生产方式的选择在此列出主反应方程式中和反应、聚合反应（共聚物中要把交联结构表现出来）聚丙烯酸钠的生产方法有以下两种。

1）水溶液聚合法反应在水相中进行，得到的凝胶状聚合体经挤出被切割成片状或经挤出机挤出成条状，待干燥后再经粉碎过筛得到粉末状产品，其特点是工艺简单，即可间歇，也可连续生产，但因粉碎易造成产品形状不规整，大小不均一，对设备要求较高。

反应后期因转化率增大而使溶液粘度提高，搅拌困难，如何较好地解决反应放热是影响生产的关键。

2）反相悬浮聚合法反相悬浮聚合工艺系以烷烃、脂肪烃或芳香烃等烃类有机物作为分散介质，在稳定剂、分散剂保护下，单体借助机械搅拌作用形成单体液滴进行聚合反应。

生成颗粒状水凝胶后，进行共沸脱水以出去其中的水分，在经过滤、干燥等后处理过程，得到颗粒状树脂。

此法温度控制稳定，最大的优点为可直接获得颗粒状树脂而加以应用，省去了粉碎工序，产物的后处理过程十分简便。

从发表论文和专利文献中来看，除各工序的操作条件外，聚合采用的分散介质、稳定剂、分散剂的种类和用量是决定聚合过程的稳定性及最终产物结构和性能的重要影响因素。

本设计采用反相悬浮聚合的生产方法制备颗粒状聚丙烯酸钠吸水剂，间歇操作。

原料单体：丙烯酸分散介质：正庚烷引发剂：过硫酸钾交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺（0.5%单体质量）分散稳定剂司班-60，司班-80 用量与课本同余与课本同3、工艺流程和设备汇总丙烯酸贮罐、浓NaOH溶液贮罐、NaOH溶液调配罐、中和罐、分散介质调配罐、引发剂调配罐、聚合反应器（以上课本中已给出）连续沉降槽（需计算截面积和高度）、转鼓真空过滤机（此设备不仅滤出全部正庚烷，而且滤出部分水）、甲苯贮罐、甲苯-水凝胶悬浮液调配罐、蒸发器、冷凝器（回收蒸出甲苯及水）、甲苯-水分离器、气流干燥器4、主要设计条件汇总1）原料准备及聚合反应过程：a 已知中和罐冷却至0℃，中和时保持0℃交联剂：N,N-亚甲基双丙烯酰胺（0.5%单体质量）反应器热量衡算时，取热损失为总传热量的10%反应器装料系数Ф＝0.7反应器封头采用标准椭圆封头(注意封头尺寸有标准可循)长径比H/D=1.5-2.0b 未知（可查阅工具书或文献资料）丙烯酸比热（设丙烯酸钠比热与之同）和密度，假设和水混溶后无体积缩小效应！丙烯酸的反应热（即聚合热），257Kcal＼Kg中和反应热2)产物后处理过程：a)沉降槽沉降槽处理后的沉渣中还含有50%的液体（注意：设定反应体系中的水全部被聚合物吸收，此水质量和聚合物的质量之和计为固体质量）进入连续沉降槽的浆料固相体积分率e f(当然需要各组分的密度！水凝胶的密度记为1.15)，底流中固相的体积分率e c，底流速度u u增浓段任一水平截面上固相体积分率，此浓度下相应的表观沉降速度u0，需要液固比-表观沉降速度对应关系表。

本科毕业设计说明书年产2000吨聚丙烯酸钠的工艺设计THE PROCESSING TECHNIQUE DESIGN OF POLYACRYLATE SODIUM WITH 2000 TONS OUTPUT PERYEAR学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：年月日年产2000吨聚丙烯酸钠的工艺设计摘要本设计对聚丙烯酸钠的国内外研究状况和使用现状、生产概况、市场需求情况和使用前景的进行了综述；对工艺流程中聚合方法、分离方法、干燥方法进行选择；对生产的物料及热量进行了衡算。

详细介绍了生产工艺流程及控制，对主要设备进行了选型和工艺尺寸的计算。

本文还对生产车间进行了设计，对工艺流程图，厂房布置图等进行了绘制。

关键词：聚丙烯酸钠，物料衡算，生产工艺，工艺流程图，厂房布置图THE PROCESSING TECHNIQUE DESIGN OF POLYACRYLATE SODIUM WITH 2000 TONS OUTPUT PER YEARABSTRACTForeign and domestic research and application, production status, market demand and prospect polyacrylate sodium reviewed in this paper. The polymerization, separation and drying method were selected, and material and heat balance were calculated. The processing technique flow and control were introduced in detail; the main equipments were selected and their dimensions were estimated. In addition, the workshop of production was also designed; the process flow diagram and plants arrangement drawing were drafted.Keywords: Polyacrylate sodium, material balance, processing technique , process flow digram, plants arrangement目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1 概述 (1)1.1 高分子量聚丙烯酸钠研究现状 (1)1.2 高分子量聚丙烯酸钠的性质和使用 (2)1.2.1 聚丙烯酸钠的性质 (2)1.2.2 聚丙烯酸钠的使用 (2)1.3 高分子量聚丙烯酸钠的需求、生产和使用前景 (3)1.4 项目的设计依据 (4)1.5 建厂规模及产品规格 (5)1.5.1 建厂规模 (5)1.5.2 产品规格 (5)2 聚丙烯酸钠的生产工艺 (6)2.1 聚丙烯酸钠聚合的实施方法 (6)2.2 反向悬浮聚合工艺条件及其影响因素 (7)2.2.1分散剂及其助分散剂的选择及其浓度对分子量的影响 (7)2.2.2 引发体系的选择及其浓度对分子量的影响 (8)2.2.3 单体浓度对分子量的影响 (8)2.2.4 链转移剂对分子量的影响 (9)2.2.5 搅拌转速的影响 (9)2.3 后处理工序的选择 (10)2.3.1 分离方法的选择 (10)2.3.2 干燥方法的选择 (10)2.4 聚丙烯酸钠的生产工艺流程 (10)2.5 生产过程主要操作及控制 (11)3 工艺衡算和设备选型 (12)3.1 物料衡算和热量衡算 (12)3.1.1 物料衡算 (12)3.1.2热量衡算 (15)3.2 主要设备工艺尺寸的计算及选型 (18)3.2.1各釜体高度和内径尺寸确定 (18)3.2.2 各釜体夹套尺寸的确定 (21)3.2.3 分离设备 (22)3.2.4 干燥设备 (23)3.2.5 其他设备的选择 (24)3.3 设备一览表 (24)3.4原料主要技术规格、供应及消耗定额 (25)3.4.1原料规格及用量 (25)3.4.2 原料消耗定额 (25)4 车间设备布置设计 (26)4.1 车间设备布置的原则 (26)4.1.1 车间设备布置的原则 (26)4.1.2 车间设备平面布置的原则 (26)4.1.3 车间设立面布置的原则 (26)4.2 车间设备布置 (27)4.2.1车间设备平面布置 (27)4.2.2车间设备立面布置 (27)5 建设工程及公用、辅助工程说明 (28)5.1建设工程说明 (28)5.2给水、排水系统 (28)5.3电力供应及生产控制 (28)6 环境保护、劳动安全和工业卫生 (29)6.1环境保护 (29)6.1.1该项目环保设计依据和标准 (29)6.1.2环保治理措施 (29)6.1.3预期效果 (29)6.1.4环保管理及监测 (29)6.1.5绿化概况 (30)6.2劳动安全、工业卫生和消防 (30)7 概算和技术经济 (31)7.1 项目投资估算 (31)7.2产品成本估算 (31)7.3 财务评估 (32)7.3.1 各项经济技术指标计算 (32)7.3.2 盈亏平衡分析 (32)总结 (33)参考文献 (34)致谢 (36)1 概述随着我国丙烯酸工业的迅速发展，对丙烯酸下游产品的研究不断深入，使用范围不断扩大。

聚丙烯酸钠的生产工艺流程，以及与其工艺流程相近的产品聚丙烯酸钠（Sodium Polyacrylate）是一种合成聚合物，因其出色的吸水性而被广泛使用。

它在个人护理产品（如超吸水性尿布）、农业、医疗保健产品以及工业应用（如水凝胶、水处理等）中都有应用。

聚丙烯酸钠的生产工艺流程：1. 单体制备：聚合的主要原料是丙烯酸单体，通常需要通过蒸馏过程纯化，以去除抑制剂和其他杂质。

2. 中和反应：丙烯酸单体与碱（如氢氧化钠）反应，进行部分或完全中和，生成丙烯酸钠单体溶液。

3. 聚合反应：在反应釜中，加入丙烯酸钠单体溶液、引发剂（如过氧化物）和可能的链转移剂或交联剂。

在严格控制的条件下（如温度、压力、氧气排除），进行自由基聚合反应，通常在加热和搅拌条件下进行。

根据所需的产品特性，聚合时间可以从几分钟到几小时不等。

4. 后处理：聚合物形成后，可能需要加热以终止反应或添加终止剂。

根据所需的最终产品形式，聚合物可能需要通过机械挤压、切割或干燥等步骤转化为粉末、颗粒或其他形式。

5. 净化和干燥：产品可能需要进一步的洗涤和净化步骤，以去除残留的单体、溶剂或催化剂。

最终的聚合物通过喷雾干燥或烘干得到。

6. 包装和储存：最终产品根据规格包装为袋装或桶装，存储在干燥处，以备运输和销售。

与聚丙烯酸钠生产工艺相近的产品：1. 聚丙烯酸（Polyacrylic Acid）：此产品的制造过程与聚丙烯酸钠类似，但通常不进行中和步骤，直接聚合丙烯酸单体。

2. 聚甲基丙烯酸甲酯（Poly(methyl methacrylate) 或PMMA）：虽然原料和应用不同，但PMMA的聚合过程（包括引发剂的使用、聚合条件的控制等）与聚丙烯酸钠的生产类似。

3. 聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol, PV A）：PV A的制造涉及醋酸乙烯的聚合和醋酸基团的水解，这与聚丙烯酸钠的合成过程在聚合和后处理阶段具有相似之处。

这些过程都需要精细的化学工程技术和严格的质量控制，以确保产品的一致性和性能标准。

常熟理工学院------材料科学与工程专业聚合物合成工艺课程设计题目：生产聚合聚丙烯酸钠树脂的工艺姓名：杨鑫学号：150208112专业：材料科学与工程专业班级：08级材料（1）班指导教师左晓兵起止日期2010.12—2011.01目录一、设计背景1、关于聚丙烯酸钠树脂2、聚丙烯酸钠树脂的产品性能和用途二、设计思路及拟要解决的问题1、生产方法2、设计思路三、聚丙烯酸钠树脂的合成原理1、合成原料以及原料的各种性质2、反应方程式四、聚丙烯酸钠树脂合成工艺过程介绍1、水溶液聚合方法2、反向悬浮聚合五、生产流程图六、生产中注意的问题七、聚丙烯酸钠树脂工艺前景八、参考文献悬浮聚合生产聚丙烯酸钠树脂的合成工艺一、设计背景1、聚丙烯酸钠简介聚丙烯酸钠，英文名Sodium polyacrylate，缩写PAAS或简称PAA-Na，结构式为[－CH2－CH(COONa)]n－。

是—种水溶性高分子化合物。

商品形态的聚丙烯酸钠，相对分子质量小到几百，大到几千万，外观为无色或淡黄色液体、粘稠液体、凝胶、树脂或固体粉末，易溶于水。

因中和程度不同，水溶液的pH一般在6-9。

能电离，有或无腐蚀性。

易溶于氢氧化钠水溶液，但在氢氧化钙、氢氧化镁等水溶液中随碱土金属离子数量增加，先溶解后沉淀。

无毒。

分子式：[C3H3O2Na]n分子量：一般10↑3-10↑7数量级水溶性直链高分子聚合物。

小相对分子质量的为液体，大的可为固体。

固体的商品为白色粉末或颗粒，无臭无味，遇水膨胀，易溶于苛性钠水溶液。

吸湿性极强。

具有亲水和疏水基团的高分子化合物。

缓慢溶于水形成极粘稠的透明液体，其0.5%溶液的粘度约Pa•s，粘性并非吸水膨润（如CMC，海藻酸钠）产生，而是由于分子内许多阴离子基团的离子现象使分子链增长，表现粘度增大而形成高粘性溶液。

其粘度约为CMC、海藻酸钠的15-20倍。

加热处理、中性盐类、有机酸类对其粘性影响很小，碱性时则粘性增大。

不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。

水质稳定剂——低分子量聚丙烯酸(钠)的合成一、实验目的1. 掌握低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成方法。

2. 用端基滴定法测定聚丙烯酸的分子量。

二、实验原理聚丙烯酸是水质稳定剂的主要原料之一。

高分子量的聚丙烯酸(相对分子质量在几万或几十万以上) 多用于皮革工业、造纸工业等方面。

作为阻垢用的聚丙烯酸，分子量都在一万以下，聚丙烯酸分子量的大小对阻垢效果有极大影响，从各项试验表明，低分子量的聚丙烯酸阻垢作用显著，而高分子量的聚丙烯酸丧失阻垢作用。

丙烯酸单体极易聚合，可以通过本体、溶液、乳液和悬浮等聚合方法得到聚丙烯酸，它符合一般的自由基聚合反应规律。

本实验用控制引发剂用量和应用调聚剂异丙醇，合成低分子量的聚丙烯酸，并用端基滴定法测定其分子量。

三、实验仪器和试剂四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗，pH计丙烯酸，过硫酸铵，异丙醇，氢氧化钠标准溶液四、实验步骤Ⅰ.低分子量聚丙烯酸的合成1. 在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的250mL四颈瓶中，加入100mL蒸馏水和1 g 过硫酸铵。

待过硫酸铵溶解后，加入5g丙烯酸单体和8 g异丙醇。

开动搅拌器，加热使反应瓶内温度达到65~70℃。

2. 将40g丙烯酸单体和2 g过硫酸铵在40 mL水中溶解，由滴液漏斗渐渐滴入瓶内，由于聚合过程中放热，瓶内温度有所升高，反应液逐渐回流。

滴完丙烯酸和过硫酸铵溶液约0.5 h。

3. 在94℃继续回流1h，反应即可完成。

聚丙烯酸相对分子质量约在500~4000之间。

4. 如要得到聚丙烯酸钠盐，在已制成的聚丙烯酸水溶液中，加入浓氢氧化钠溶液(浓度为30%) 边搅拌边进行中和，使溶液的pH值达到10~12范围内即停止，即制得聚丙烯酸钠盐。

Ⅱ.端基法测定聚丙烯酸的分子量准确称量约0.2 g样品放入100mL烧杯中，加入1 mol/L的氯化钠溶液50 mL，用0.2 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定，测定其pH值，用消耗的氢氧化钠毫升数对pH值作图，找出终点所消耗的碱量。

合成反应方程式：丙烯酸被中和，中和反应方程式如下：CH2=CH—COOH+NaO H→CH2=CH—COONa+H2O引发剂引发单体进行自由基聚合，其反应方程式如下：n CH2=CH—COONa→(CH2-CH)n COONa生产方法：将去离子水和34kg链转移剂异丙醇依次加入反应釜中，加热至80～82℃。

滴加14kg过硫酸铵和170kg单体丙烯酸的水溶液（去离子水）。

滴毕后，反应3h。

冷至40℃，加入30%的NaOH水溶液，中和至pH值为8.0～9.0蒸出异丙醇和水得液体产品。

喷雾干燥得固体产品。

生产方法丙烯酸或丙烯酸酯与氢氧化钠反应得丙烯酸钠单体，除去副生的醇类，经浓缩、调节pH值，以过硫酸铵为催化剂聚合而得。

生产方法由丙烯酸和氢氧化钠反应制得丙烯酸钠单体，再在过硫酸铵催化下，聚合成聚丙烯酸钠。

生产方法将相对分子质量1 000～3 000的聚丙烯酸钠加入反应釜中，配成30%的水溶液即可。

聚丙烯酸钠的合成研究进展聚丙烯酸钠用途广泛，但它的用途与其分子量大小有很大关系。

其中分子量在500～5000的低分子量PAANa主要起分散作用，特别是分子量在2000～：3000的PAANa在造纸工业中能降低高浓涂料的粘度，使之有良好的流变性。

PAANa的合成方法主要有以下几种：(1)聚合法：先用丙烯酸和烧碱反应生成丙烯酸单体，再在引发剂引发下聚合成聚丙烯酸钠。

(2)中和法：先将丙烯酸在引发剂作用下聚合成聚丙烯酸，然后将聚丙烯酸与烧碱中和成聚丙烯酸钠。

(3)皂化法：先由丙烯酸与甲醇反应生成丙烯酸甲酯，在引发剂作用下聚合为聚丙烯酸甲酯，聚丙烯酸甲酯悬浮液和乳胶在苛性钠水溶液中加热制得聚丙烯酸钠。

低分子量聚丙烯酸钠制备多采用聚合法。

国外有机分散剂产品的分散性能最好的为美国大洋公司的产品sN一5040[6]。

近年来，国内有机分散剂的开发应用比较活跃，其中北京的Dc分散剂，上海的YH分散剂为开发的较成功的产品。

YH分散剂采用的工艺是：自由基水溶液聚合，异丙醇作链转移剂，过硫酸铵作引发剂，引发游离基型的聚合反应，固含量为30％～38％，分散性能良好，但固含量太低，生产成本高。

聚丙烯酸钠生产工艺
聚丙烯酸钠是一种重要的高分子化合物，广泛应用于纺织、造纸、建材等行业。

下面简要介绍一种聚丙烯酸钠的生产工艺。

首先，聚丙烯酸钠的生产需要原料丙烯酸、溶剂和催化剂。

将丙烯酸和溶剂按一定比例混合，然后加入适量的催化剂，通过搅拌使其均匀混合。

接着，将混合好的原料倒入反应釜中，并加热至一定温度。

温度的控制对反应的进行至关重要，一般可选取60～90℃的范围。

催化剂的作用下，丙烯酸开始聚合生成聚丙烯酸。

在反应过程中，需要不断地进行搅拌，以保持反应物的均匀性。

同时，还需对反应釜的压力进行监控，如果压力过高，需要适时进行泄压处理。

聚合反应进行一段时间后，可对反应物进行分离和纯化。

分离过程常采用离心机进行，将聚合物和溶剂分离。

然后将分离得到的聚合物经过洗涤、干燥等处理，最终得到聚丙烯酸钠。

聚丙烯酸钠生产过程中需严格控制反应条件和操作参数。

首先，要确保原料的质量和比例准确无误；其次，要控制反应温度的稳定性，避免产生副反应或反应不完全；另外，搅拌速度、压力等参数也需要适时调整。

总的来说，聚丙烯酸钠的生产工艺相对较为简单，但仍需要严
格控制各个环节，以保证产品的质量和效益。

生产过程中还需注意安全生产，确保工作人员的安全和工作环境的卫生。

高分子量聚丙烯酸钠的合成及应用研究高分子量聚丙烯酸钠是一种重要的水溶性高分子材料，具有良好的水溶性、抗粘度磨损、渗透性好等优点，广泛应用于生物学、医疗、化学和环保等领域。

高分子量聚丙烯酸钠的合成过程主要分为三个步骤：单体聚合、钠化和粉碎干燥。

1. 单体聚合单体聚合是高分子量聚丙烯酸钠的关键步骤，主要是将丙烯酸单体加入到反应釜中进行聚合反应。

一般来说，单体的体积分数为20％至40％，反应温度为60℃至80℃，反应时间为4小时至6小时。

2. 钠化聚合得到的丙烯酸聚合物通常带有较多的羧酸基，为了使其成为水溶性高分子，需要进行钠化处理。

一般情况下，将聚合物和氢氧化钠混合，加热至80℃至90℃，反应时间为2小时至3小时。

在此过程中，氢氧化钠会与羧酸基反应生成钠盐，同时还会产生大量的气体，需要及时排放。

3. 粉碎干燥钠化完成后，需要将产物进行粉碎干燥，以获得可用于制备水溶液的粉末产品。

此过程一般是将水溶性高分子聚合物放入烘箱中干燥，干燥温度为60℃至80℃，通常需要24小时。

1. 生物学和医疗领域高分子量聚丙烯酸钠在生物学和医疗领域中具有广泛的应用。

例如，可以用于生物分离和纯化、细胞培养和细胞凝胶、药物缓释和内科治疗。

高分子量聚丙烯酸钠在化学领域中也有着重要的应用。

例如，可以用于沉淀分离、分子筛分离和分子印迹等。

3. 环保领域高分子量聚丙烯酸钠还可以应用于环保领域。

例如，可以用于废水处理和污染物的吸附。

此外，也可以用作水性油墨中的增稠剂和粘合剂。

综上所述，高分子量聚丙烯酸钠是一种极具应用前景的高分子材料。

虽然其合成较为繁琐，但其具有优良的水溶性和许多独特的性能，使其在许多领域都有着重要的应用前景。

常熟理工学院------材料科学与工程专业聚合物合成工艺课程设计题目：聚丙烯酸钠的合成工艺设计*名：**学号：*********专业：材料科学与工程专业班级：09级材料（ 1 ）班指导教师耿飞起止日期2012.6.27—2012.7.6目录1.概述 (1)1.1聚丙烯酸钠的性质 (1)1.2 聚丙烯酸钠的应用 (1)1.3 高分子量聚丙烯酸钠的需求、生产和应用前景 (3)2.聚丙烯酸钠合成原理 (4)2.1合成反应方程式 (4)2.2聚丙烯酸钠聚合的实施方法 (4)3.主要原料简介 (6)3.1丙烯酸 (6)3.2氢氧化钠 (6)3.3庚烷 (6)3.4 Span 60 (6)3.5过硫酸钾 (7)4.聚合物合成工艺设计 (8)4.1聚合物工艺流程图 (8)4.2工艺流程的分析 (9)5.聚合物合成工艺的物料衡算 (11)5.1主要原料丙烯酸的投料量 (11)5.2 V102(中和罐)物料衡算 (11)5.3 V101（NaOH溶液调配罐）物料衡算 (12)5.4 V103（分散介质调配罐）物料衡算 (13)5.5 R101（聚合反应器）物料衡算 (14)5.6 V104（引发剂调配罐）物料衡算 (15)5.7整理并校核计算结果 (15)6.聚合物反应器的设计 (17)7.设计总结 (19)参考文献 (20)1.概述1.1聚丙烯酸钠的性质聚丙烯酸钠，英文名Sodium polyacrylate，缩写PAAS或简称PAA-Na，结构式为－[CH2－CH(COONa)]n－，是—种水溶性高分子化合物。

商品形态的聚丙烯酸钠，相对分子质量小到几百，大到几千万，外观为无色或淡黄色液体、粘稠液体、凝胶、树脂或固体粉末，易溶于水；因中和程度不同，水溶液的pH一般在6-9；能电离，有或无腐蚀性；易溶于氢氧化钠水溶液，但在氢氧化钙、氢氧化镁等水溶液中随碱土金属离子数量增加，先溶解后沉淀；无毒。

(1) 稳定性1) 热稳定性：聚丙烯酸钠热稳定性好，海藻酸钠、梭甲基纤维素钠等天然粘稠液，经热处理，其粘度降到初始的1/10以下，但聚丙烯酸钠的水溶液仅降低3/10。

低分子量聚丙烯酸钠的合成实验报告一、实验目的1.了解低分子量聚丙烯酸钠的合成原理；2.掌握低分子量聚丙烯酸钠的合成方法；3.了解低分子量聚丙烯酸钠在医药、化妆品等领域中的应用。

二、实验仪器与试剂1.实验仪器：反应釜、加热器、磁力搅拌器、恒温水浴槽等；2.试剂：丙烯酸钠、空气过硫酸钠、高锰酸钾、脱离剂等。

三、实验步骤1.反应釜内加入一定量的蒸馏水，并在加热器上加热至水温达到80℃；2.将一定量的丙烯酸钠溶液慢慢倒入反应釜内，同时开启磁力搅拌器以加强溶液的混合；3.将空气过硫酸钠溶液滴加至反应釜中，继续搅拌均匀；4.将高锰酸钾溶液滴加至反应釜中，继续搅拌均匀；5.将反应釜置于恒温水浴槽中，并将水温调节至80℃，反应3-4小时；6.反应结束后，关闭热源，取出反应釜，并使用脱离剂对产物进行脱离处理；7.将产物进行过滤、洗涤及干燥处理，最终得到低分子量聚丙烯酸钠。

四、实验结果与讨论1.实验结果：通过上述实验步骤得到了低分子量聚丙烯酸钠。

产物为白色粉末状或颗粒状，溶于水中呈浑浊胶状溶液。

2.实验讨论：通过添加空气过硫酸钠和高锰酸钾，可以引发丙烯酸钠的自由基聚合反应。

反应过程中，空气过硫酸钠起到引发剂的作用，高锰酸钾起到活性物种的清除剂的作用。

恒温水浴槽的设定温度可以控制聚合反应的速率和产物的分子量。

五、实验结论通过本次实验，成功合成了低分子量聚丙烯酸钠，并对其形态、溶解性进行了初步的表征。

低分子量聚丙烯酸钠具有良好的溶解性和增稠性能，在医药、化妆品等领域有广泛应用。

六、实验总结本次实验通过合成低分子量聚丙烯酸钠，使我们对聚合反应以及高分子化合物的合成有了更深入的了解。

同时，对于合成产物的分离、纯化和表征也有了一定的经验。

通过本实验，我们不仅掌握了合成方法，还了解了新材料的制备及应用领域，为今后的科研工作奠定了基础。

常熟理工学院------材料科学与工程专业聚合物合成工艺课程设计题目：聚丙烯酸-丙烯酸钠的合成工艺流程设计姓名：田江学号：Z15114128专业：材料科学与工程专业班级：高分子材料141班指导教师耿飞起止日期2016.12.08—2016.12.28目录第1章前言 (1)1.2 聚丙烯酸钠简介 (1)1.3 聚丙烯酸-丙烯酸钠的应用 (2)1.4 高分子量聚丙烯酸钠的需求、生产和应用前景 (4)第2章 聚丙烯酸-丙烯酸钠合成原理 (6)2.1 合成原理 (6)2.2 合成反应方程式 (6)2.3合成原料以及各原料的性质 (6)2.4分散剂的选择 (7)2.5 反相悬浮聚合及相关高分子化学及物理的原理 (8)2.6选用反向乳液聚合的原因 (9)第3章 聚合物合成工艺设计 (10)3.1聚合物生产工艺流程图 (10)3.2聚合物合成工艺流程图 (11)3.3工艺流程分析 (12)第４章 聚合物合成工艺的物料衡算及效益估算 (14)4.1主要原料丙烯酸（COOH CH CH -=2）的投料量 (14)4.2 V102(中和罐)物料衡算 (14)4.3（NaOH 溶液调配罐）物料衡算 (15)4.4 V103（分散介质调配罐）物料衡算 (16)4.5 R101（聚合反应器）物料衡算 (17)4.6 V104（引发剂调配罐）物料衡算 (17)4.7整理并校核计算结果 (18)第５章 聚合反应反应设备的设计 (20)5.1反应器形式的选择 (20)5.2釜式反应器的选择原因 (21)5.3反应器体积的计算 (21)5.4外形尺寸的设计 (23)5.5搅拌器的设计 (24)5.6分离设备 (21)5.7干燥设备 (25)第6章 建设工程及公用、辅助工程说明 (27)6.1建设工程说明 (27)6.2生产车间布置 (27)6.3给水、排水系统 (27)6.4电力供应及生产控制 (28)6.5车间布置图 (28)第7章 概算与技术经济 (29)7.1成本预算 (29)7.1.1原料成本 (29)7.1.2其他成本 (29)7.2利润预算 (30)7.3应用前景 (30)7.5产品的销售市场 (31)第8章环境保护、劳动安全与工业卫生 (33)8.1丙烯酸的安全使用和储存 (33)8.2环保治理措施 (35)第8章设计总结 (37)设计总结： (37)参考文献 (38)第1章前言1.1 聚丙烯酸简介聚丙烯酸，英文名是Polyacrylic acid，缩写为PAA，结构式为[－CH2－CH(COOH)]n －；无色或淡黄色液体。

高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备一、实验目的1、了解高吸水性树脂的基本功能及其用途。

2、了解合成聚合物类高吸水性树脂制备的基本方法。

3、探讨反应时间对吸水倍数的影响。

二、实验原理高吸水树脂的吸水原理：高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。

吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。

与水接触时，因为吸水树脂上含有多个亲水基团，故首先进行水润湿，然后水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。

由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。

由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。

水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。

同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。

高吸水树脂的吸水性受多种因素制约，归纳起来主要有结构因素、形态因素和外界因素三个方面。

结构因素包括亲水基的性质、数量、交联剂种类和交联密度，树脂分子主链的性质等，树脂的结构与生产原料、制备方法有关。

交联剂的影响：交联剂用量越大，树脂交联密度越大，树脂不能充分地吸水膨胀；交联剂用量太低时，树脂交联不完全，部分树脂溶解于水中而使吸水率下降。

吸水力与水解度的关系：当水解度在60~85%时，吸收量较大；水解度大于时，吸收量下降，其原因是随着水解度的增加，尽管亲水的羧酸基增多，但交联剂也发生了部分水解，使交联网络被破坏。

形态因素主要指高吸水性树脂的主品形态。

增大树脂主品的表面，有利于在较短时间内吸收较多的水，达到较高吸水率，因而将树脂制成多孔状或鳞片可保证其吸水性。

外界因素主要指吸收时间和吸收液的性质。

随着吸收时间的延长，水分由表面向树脂产品内部扩散，直至达到饱和。

高吸水树脂多为高分子电解质。

其吸水性受吸收液性质，特别是离子种类和浓度的制约。

在纯水中吸收能力最高；盐类物质的存在，会产生同离子效应，从而显著影响树脂的吸收能力；遇到酸性或碱性物质，吸水能力也会降低。

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设计总说明聚丙烯酸钠的应用极为广泛。

在涂料、陶瓷、造纸、纺织工业用作颜料分散剂；在日用化工领域用作清洁剂成份。

可用于墙体材料粘结剂、农药防漂散剂，且在生物方面对动植物蛋白的絮凝有特效作用。

此外在石油工业的油田化学领域，用作钻井液的增粘剂、降滤失剂、粘土稳定剂等；还可用作酸化液、制药、化妆品等方面的增稠剂等等。

聚丙烯酸钠合成方法主要有本体聚合、水溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合、微波合成及辐射合成等多种方式。

通过查阅大量相关文献，进行网络与市场调研，选定了基于反相悬浮聚合方法来生产聚丙烯酸钠，将中和后的丙烯酸钠水溶液与由分散介质和分散稳定剂配制好的分散液共同放入反应釜中，在引发剂的作用下进行聚合反应至共沸脱水，反应后生成的混合物通过离心机分离分散介质与聚合物，再经热水洗涤除去聚合物表面的一些残留助剂，将分离工序过后的聚合物进行干燥、计量包装等处理后，得到聚丙烯酸钠产品。

根据任务书的要求对生产条件进行了探讨，分散剂种类、单体浓度、聚合温度对分子量的影响，搅拌转速的影响，中和度的确定，后处理工艺中分离方法和干燥方法的选取，确定了以Span-60作为分散剂，抽余油作为分散介质，过硫酸铵作为引发剂，单体丙烯酸钠中和度为100% 来进行聚合反应，离心机分离后，使用气流干燥机进行干燥。

本设计规模为年生产聚丙烯酸钠1000吨，按全年330天，每天2班，一班8小时生产，一班可以生产两批，每批产量为773.04 kg。

并以此进行物料衡算、能量衡算和设备选型，并且进行了简单的经济概算，仅在第一年就可以盈利1444.45万元。

而后说明了安全生产规范以及环境保护措施。

IllustrationApplication of sodium polyacrylate is very extensive,it can be used as pigment dispersant in the paint, ceramics, papermaking, textile industry，a cleaning agent composition in daily chemical industry,and the pesticide of wall materials and bleaching powder binder. Sodium polyacrylate has special effect on protein in Biology. In addition, it is used as tackifier, drilling fluid filtrate reducer, clay stabilizer in the oil field chemistry of petroleum industry,also it can be used for acidizing fluid, pharmaceutical, cosmetics and other aspects of the thickener etc..Sodium polyacrylate can be synthesized by the bulk polymerization, solution polymerization, inverse suspension polymerization, inverse emulsion polymerization, microwave synthesis and radiation synthesis etc.. Through consulting a number of literature, surfing on the internet and researching market, I use inverse emulsion polymerization toproduct sodium polyacrylate. There are Sodium acrylate solution that had been neutralized，dispersion medium and dispersant in the reactor, The polymerization reaction under the effect of initiator will be carry on until azeotropic dehydration, the generated mixture will be separated of the polymer and remnant dispersion medium by the machine. Finally，the polymer transform into the completion by the post processing such as drying, metering and packing.The design according to the design tasks are assigned the task of the book, the production conditions are discussed. The type of dispersant, monomer concentration, polymerization temperature effect on the molecular weight, the effects of stirring speed, determination the degree of neutralization, the selection of the separating method and drying method in the end ensure that polymerization reaction is implemented through using Span-60 as dispersant, raffinate oil as dispersing medium, ammonium persulfate as initiator, sodium acrylate whose neutralization degree is 100% as monomer. After that, separating by using the centrifuge, drying by airflow dryer.The scale of the design for the sodium polyacrylate is1000 tons per year，according to 330 days a year，2 shift a day, 8 working hours a shift, they can produce two batches in a shift, the yield of each batch is 773.04kg. Then mentioned safety production standardization and the measure of environmental protection.Professor XuChunHua, guiding by the director originally, had submitted a lot of valuable and positive suggestions, had helped me to raise the design mass. Here, I express my sincere thanks to them. Throughout the design process, I had a comprehensive understanding of their production process. According to my professional knowledge, combined with the learning experience, flexible application, laid a basis for future work related.Because of the wide range of knowledge of the design of Polyacrylate sodium process, and my knowledge and experience is limited. So having design errors and anything wrong with that, I urge marking teacher criticism.目录1前言 (1)2聚丙烯酸钠的概述 (1)2.1聚丙烯酸钠性能 (2)2.2聚丙烯酸钠的分类 (2)2.2.1低分子量聚丙烯酸钠 (2)2.2.2高分子量聚丙烯酸钠 (3)2.3聚丙烯酸钠的应用 (3)2.4聚丙烯酸钠国内外发展状况及发展前景 (4)3聚丙烯酸钠生产工艺 (6)3.1聚丙烯酸钠的聚合方法 (6)3.1.1水溶液聚合 (6)3.1.2反相乳液聚合 (6)3.1.3微波法 (6)3.1.4辐射聚合 (7)3.1.5反相悬浮聚合 (7)4聚合过程中工艺条件的确定 (8)4.1分散剂及其助分散剂对分子量的影响 (8)4.2引发体系的选择及其浓度对分子量的影响 (8)4.3交联剂对分子量的影响 (9)4.4单体浓度对分子量的影响 (9)4.5聚合温度对分子量的影响 (10)4.6聚合升温控制对聚合稳定性的影响 (10)4.7搅拌转速的影响 (11)4.8中和度的选取 (11)4.9分离方法的选择 (12)4.10干燥方法的选择 (12)5聚丙烯酸钠的生产工艺 (13)5.1生产工艺 (13)5.2生产原料以产品指标 (14)6工艺衡算 (14)6.1物料衡算 (14)6.2热量衡算 (18)6.2.1配碱工序 (19)6.2.2中和工序 (19)6.2.3聚合反应工序 (20)7设备选型 (22)7.1釜的选择 (22)7.1.1配碱釜的选择 (22)7.1.2中和反应釜的选择 (24)7.1.3分散介质调配釜的选择 (25)7.1.4聚合反应釜的选取 (26)7.1.5釜体夹套尺寸的确定 (28)7.2分离设备 (31)7.3干燥设备 (32)7.4泵的选型 (33)8生产工艺流程图 (34)9设备一览表 (35)10车间设计 (35)10.1车间设备布置的原则 (35)10.2车间设备平面布置的原则 (36)10.3车间布置图 (36)11经济概算 (37)11.1原料估算 (37)11.1.1原料用量 (37)11.1.2原料费用 (38)11.2其他费用 (38)11.3利润估算 (39)12生产安全与环境保护 (39)12.1设计依据 (39)12.2环保治理措施 (40)12.2.1预期效果 (40)12.2.2环保管理及监测 (40)12.2.3绿化概况 (40)12.2.4劳动安全、工业卫生与消防 (41)致谢..................................................................................................... 错误!未定义书签。