國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺專用設(shè)備概況.docx

國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺生產(chǎn)專用設(shè)備狀況目前全球大約有20個(gè)公司（主要是經(jīng)濟(jì)規(guī)模較大的公司）為全球采油工業(yè)提供聚丙烯酰胺（簡(jiǎn)稱PAM），其中前五大公司分別是法國(guó)愛森集團(tuán)(SNF)、芬蘭凱美拉公司(Kemira)、日本DiaNitrix株式會(huì)社、美國(guó)亞什蘭公司和德國(guó)巴斯夫公司。這些國(guó)外公司生產(chǎn)裝置均采用的為法國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家機(jī)械設(shè)備及自控系統(tǒng)，設(shè)備精良，技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備成本高，工程造價(jià)高。國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺產(chǎn)品的開發(fā)始于20世紀(jì)50年代末期。據(jù)資料記載是在1962年，第一套PAM生產(chǎn)裝置由上海珊瑚化工廠建成，用來生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品，用于廠油鉆采工業(yè)和礦產(chǎn)品處理。隨后又開發(fā)了輻射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生產(chǎn)PAM干粉。由于在油氣田開采和三次采油中的大量應(yīng)用，以及在污水處理、造紙等方面用量的增加，有需求就有市場(chǎng)，我國(guó)PAM的生產(chǎn)能力不斷增加。自1994年自主開發(fā)的生物酶法制丙烯酰胺工業(yè)化獲得成功及隨后的2.5萬(wàn)噸/年丙烯酰胺示范性工業(yè)生產(chǎn)裝置的建成，以及1995年引進(jìn)法國(guó)SNF公司5萬(wàn)噸/年P(guān)AM生產(chǎn)裝置后，我國(guó)的PAM產(chǎn)量和質(zhì)量有了更大的提升。因?yàn)閲?guó)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)裝置起步較晚，所以國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)聚丙烯胺酰胺專用設(shè)備的廠商較少，國(guó)內(nèi)其他聚丙烯酰胺生產(chǎn)廠均采用國(guó)內(nèi)設(shè)備，設(shè)備選型多數(shù)采用礦山機(jī)械、糧食機(jī)械、食品機(jī)械等代替，設(shè)備簡(jiǎn)單可用、造價(jià)低廉，但由于不是專用機(jī)械設(shè)備，在生產(chǎn)過程中機(jī)械設(shè)備的性能、效率、完好率、長(zhǎng)周期運(yùn)行等方面與專用設(shè)備對(duì)比差距較大，并且國(guó)內(nèi)設(shè)備目前基本無(wú)法采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。我國(guó)在1995年開始引進(jìn)大規(guī)模生產(chǎn)裝置，例如：大慶煉化公司聚丙烯酰胺裝生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)技術(shù)；當(dāng)時(shí)機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)工藝都是從法國(guó)愛森集團(tuán)(SNF)引進(jìn)購(gòu)置。大慶煉化公司2010年完成聚合物擴(kuò)能工程建設(shè)任務(wù)，并在技術(shù)、設(shè)備兩個(gè)核心層面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，其中預(yù)研磨機(jī)、緩沖料箱、研磨機(jī)等設(shè)備均由大慶市三星機(jī)械制造公司設(shè)計(jì)制造。聚丙烯酰胺生產(chǎn)專用設(shè)備主要是生產(chǎn)聚丙烯酰胺過程中使用的專用設(shè)備，主要有聚丙烯酰胺研磨機(jī)、造粒機(jī)、緩沖料箱、旋轉(zhuǎn)篩、旋風(fēng)分離器等。聚丙烯酰胺（PAM）在石油開采中，PAM主要用于鉆井泥漿材料以及提高采油率等方面，廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、固井、壓裂、強(qiáng)化采油等油田開采作業(yè)中，目前我國(guó)油田開采已經(jīng)步入中后期，為提高原油采收率，目前主要推廣聚合物驅(qū)油和三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)。通過注入PAM水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。我國(guó)由于特殊的地質(zhì)條件，大慶油田和勝利油田已經(jīng)開始廣泛采用聚合物驅(qū)油技術(shù)。聚丙烯酰胺（PAM）在石油開采、采礦、造紙及水處理四大應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)將以7.2%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng),隨著聚丙烯酰胺（PAM）應(yīng)用領(lǐng)域和使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有聚丙烯酰胺生產(chǎn)商設(shè)備逐步升級(jí)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，聚丙烯酰胺生產(chǎn)專用設(shè)備的市場(chǎng)也在逐步增加。目前以大慶三星機(jī)械公司為代表的企業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯酰胺生產(chǎn)專用設(shè)備通過不斷的開發(fā)完善設(shè)備技術(shù)成熟可靠，具有兩高兩低的特點(diǎn)：產(chǎn)能高、性價(jià)比高、故障率低、維護(hù)成本低。產(chǎn)能高:此類專用設(shè)備單臺(tái)成品處理能力能夠達(dá)到7000噸年；性價(jià)比高：設(shè)備性能完全達(dá)到進(jìn)口設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格僅為進(jìn)口設(shè)備的四分之一；故障率低：設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行，年連續(xù)生產(chǎn)達(dá)到7000小時(shí)以上。維護(hù)成本低：易損部件少，大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度；大慶煉化公司擴(kuò)能工程國(guó)產(chǎn)化將成本造價(jià)降到國(guó)外引進(jìn)成本的三分之一左右，節(jié)約大量資金，目前開工狀態(tài)良好，經(jīng)過2年時(shí)間運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，單線生產(chǎn)能力達(dá)到了7500噸年，完全達(dá)到了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平。目前國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)生產(chǎn)規(guī)模偏小，縱覽國(guó)內(nèi)外各行業(yè)，那些處于領(lǐng)先地位、具有成本優(yōu)勢(shì)、生存時(shí)間比較長(zhǎng)的企業(yè)都是那些取得規(guī)模經(jīng)濟(jì)的企業(yè)。據(jù)行業(yè)分析，PAM的經(jīng)濟(jì)規(guī)模是5000t/a以上，最大是8000t/a，我國(guó)的PAM生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模大多在5000t/a以下，聚丙烯酰胺（PAM）在石油開采、采礦、造紙及水處理四大應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)將以7.2%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng),隨著聚丙烯酰胺（PAM）應(yīng)用領(lǐng)域和使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)正處在深挖企業(yè)潛力，整合資源，擴(kuò)大單個(gè)企業(yè)規(guī)模的階段，對(duì)聚丙烯酰胺專用設(shè)備需求較大，設(shè)備制造廠商需要滿足產(chǎn)能高、性價(jià)比高、故障率低、維護(hù)成本低、單臺(tái)成品處理能力能夠達(dá)到8000噸年等要求。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)聚丙烯酰胺專用設(shè)備的廠商在90年代開始陸續(xù)開始設(shè)計(jì)制造，主要分為三種類型：1、 其中廠家是將原有生產(chǎn)的糧食機(jī)械、礦山機(jī)械、食品機(jī)械原有的基礎(chǔ)上，再根據(jù)聚丙烯酰胺的物理特性進(jìn)行了局部改造，但在功能上并沒有充分滿足生產(chǎn)需要，并且設(shè)備產(chǎn)能還停留在原有設(shè)備產(chǎn)能基礎(chǔ)上甚至還有所降低。2、 廠家根據(jù)根據(jù)聚丙烯酰胺的物理特性自行設(shè)計(jì)研發(fā)設(shè)備，經(jīng)過試驗(yàn)反復(fù)改造基本滿足了要求，但在設(shè)備的產(chǎn)能、耐用性、效率等方面與專用設(shè)備相比仍有較大差距。3、 廠家借鑒國(guó)外聚丙烯酰胺專用設(shè)備的制造經(jīng)驗(yàn)，并消化吸收再自主創(chuàng)新，設(shè)計(jì)開發(fā)了擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用設(shè)備產(chǎn)品，在滿足了生產(chǎn)需要的同時(shí)，并且大幅度降低了產(chǎn)品成本，逐漸從單臺(tái)設(shè)備制造向集成單元配套發(fā)展，從單一機(jī)械設(shè)備向機(jī)電一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械設(shè)備、工藝技術(shù)服務(wù)配套發(fā)展。聚丙烯酰胺具有絮凝、增稠、減阻、粘接、穩(wěn)定膠體、成膜和阻垢等多種特性，普遍用于造紙、采礦、洗煤、冶金、環(huán)保、石油開采等重要工業(yè)部門，是水處理的重要化學(xué)品。對(duì)提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量有重要的作用。特別是作為當(dāng)前最有效的三次采油驅(qū)油劑，在世界石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為提高油田采收率的重要手段，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)丙烯酰胺聚合技術(shù)日趨成熟，聚合反應(yīng)工藝及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，逐漸打破了高分子量聚丙烯酰胺長(zhǎng)期依靠進(jìn)口的局面。然而，由于國(guó)內(nèi)后處理技術(shù)及設(shè)備的陳舊和落后，嚴(yán)重影響了高分子量聚丙烯酰胺的生產(chǎn)和應(yīng)用，極大地阻礙了它的發(fā)展。 聚丙烯酰胺作為一種高分子聚合物具有特殊的物理及化學(xué)性質(zhì)，特別是在后處理過程中表現(xiàn)的尤為突出。膠狀的聚合物即不易于分割、破碎，更不易于干燥、粉碎，而且輸送、計(jì)量都很困難。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的聚丙烯酰胺后處理工藝為：采用捏和機(jī)對(duì)聚合后的膠塊進(jìn)行破碎和脫水，然后在回轉(zhuǎn)窯中干燥。這樣得到的產(chǎn)品分子量降低三分之一以上，大大降低了產(chǎn)品質(zhì)量，而且產(chǎn)品性質(zhì)不穩(wěn)定，過濾比超標(biāo)；同時(shí)干燥時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，生產(chǎn)環(huán)境差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率很低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)化生產(chǎn)。 國(guó)外對(duì)聚丙烯酰胺后處理的方法為：先將聚合后的大膠塊分割、破碎成為較小的膠塊，然后再進(jìn)行造粒，造粒后的小顆粒采用振動(dòng)流化干燥，干燥后再進(jìn)行粉碎、篩分，最后包裝。具有代表性的為大慶煉化公司50000噸/年聚丙烯酰胺的全套引進(jìn)裝置，整個(gè)工藝過程連續(xù)進(jìn)行，可密閉操作，無(wú)污染；生產(chǎn)環(huán)境好，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，物耗能耗低；產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，質(zhì)量容易保證；適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。 大慶市三星機(jī)械制造有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)出的聚丙烯酰胺后處理技術(shù)及成套設(shè)備，是在消化吸收引進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)的具體情況而設(shè)計(jì)產(chǎn)生的。根據(jù)我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的具體特點(diǎn)，針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝、不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)要求，開發(fā)出了不同的技術(shù)工藝和專用設(shè)備與之相適應(yīng)。其主要特點(diǎn)是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)充分體現(xiàn)高效與節(jié)能。聚合后的聚丙烯酰胺膠塊，含水75%左右，類似膠凍，具有很強(qiáng)的粘彈性。后處理的目的就是要除去其中的水分及揮發(fā)組份，從而獲得具有一定固含量的固體產(chǎn)品，并將其加工成為2080目的顆粒。然而，對(duì)大的膠塊直接干燥是非常困難的，需要消耗很大的能量和很長(zhǎng)干燥時(shí)間，干燥效率很低。所以必須將大的膠塊分割破碎成為小顆粒，提高物料的比表面積，以提高其干燥效率。而且顆粒粒度越小，物料比表面積越大，干燥越容易進(jìn)行，干燥效率越高。經(jīng)干燥達(dá)到固含量要求的顆粒才能進(jìn)行粉碎、篩分等操作。所以聚丙烯酰胺后處理的重點(diǎn)在于造粒和干燥部分，造粒是關(guān)鍵，造粒的質(zhì)量及顆粒的大小直接影響干燥、粉碎等后續(xù)的處理。本工藝過程分為造粒、干燥、粉碎、包裝四段，連續(xù)操作。 造粒是整個(gè)工藝過程的龍頭，也是最難處理的過程，顆粒的大小將直接影響干燥的效果，而干燥的程度又直接影響粉碎的進(jìn)行。因此我們將造粒過程分為粗造粒和細(xì)造粒兩步，保證其在滿足顆粒粒度的同時(shí)達(dá)到生產(chǎn)效率要求。 聚合好的膠塊首先進(jìn)行粗造粒，根據(jù)聚合的不同方式及膠塊的不同形狀和大小選擇不同的粗造粒形式，將其處理成為60毫米的膠塊；粗造粒的目的是將相對(duì)較大的膠塊分割破碎成為相對(duì)較小的形狀，以滿足物料輸送的要求，同時(shí)保證造粒的有效喂料。 加入分散劑且經(jīng)過混合的小膠塊由螺旋輸送機(jī)連續(xù)送入造粒機(jī)進(jìn)行細(xì)造粒，特殊設(shè)計(jì)的高效造粒機(jī)對(duì)膠塊進(jìn)一步實(shí)施切割破碎，得到粒度3 毫米左右的小膠粒?？焖儆行У那邢鞣绞酱_保分子量不降解；而且制得的顆粒均勻、松散，具有良好的流動(dòng)性，易于干燥。 解決了造粒問題就給聚丙烯酰胺的干燥創(chuàng)造了有力的條件。對(duì)于聚丙烯酰胺的干燥，既要蒸發(fā)大量的水分，又要控制物料溫度不能過高，同時(shí)還要防止局部過熱，所以干燥機(jī)的高效和節(jié)能就顯得尤為突出。我們采用的振動(dòng)式流化床干燥機(jī)具備了這一特點(diǎn)：除受氣流外，物料還受到激振力的作用，這就使得物料在風(fēng)量較小的情況下形成流態(tài)化，降低了所需風(fēng)量及能耗；同時(shí)物料的干燥條件、停留時(shí)間易于調(diào)整和控制，保證了最終產(chǎn)品的合格。進(jìn)入流化床的物料與熱風(fēng)充分接觸，翻騰跳躍，同時(shí)在激振力的作用下逐級(jí)前進(jìn)，干燥時(shí)間一般在4060 分鐘，最后固含量達(dá)到90%以上。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，在干燥機(jī)尾部增加了一級(jí)冷卻段，將干燥后的物料溫度降低到適合粉碎等操作的正常溫度。 造粒、干燥后的聚合物顆粒，大小均勻，固含量高，粉碎比較容易進(jìn)行。采用對(duì)輥式磨粉機(jī)，差速運(yùn)轉(zhuǎn)的雙輥及壓花的輥表面結(jié)構(gòu)有效控制細(xì)粉率5%，經(jīng)篩分后得到要求粒度的粉狀產(chǎn)品即可包裝。在國(guó)外先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的具體情況，在聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉等膠狀高分子聚合物的后處理方面開發(fā)出多種后處理生產(chǎn)工藝和專用設(shè)備，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)膠狀高分子聚合物后處理技術(shù)和專用設(shè)備的空白。先后開發(fā)出多種形式及規(guī)格的聚合物專用破碎、造粒、干燥和粉碎設(shè)備；在膠狀高分子聚合物的后處理工程方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠獨(dú)立完成高分子量聚丙烯酰胺的后處理全套工藝設(shè)計(jì)并提供主要設(shè)備。提高生產(chǎn)的控制水平，適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)集中控制，提高企業(yè)的自動(dòng)化水平。 技術(shù)創(chuàng)新：預(yù)研磨機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化，在所述的預(yù)研磨桿與儲(chǔ)料箱接合處裝有盤根腔，盤根腔內(nèi)裝有四氟盤根繩，盤根腔上有盤根壓蓋。在所述的兩個(gè)鏈輪之間裝有漲緊結(jié)構(gòu)，漲緊結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臂、漲緊鏈輪和支撐桿，其中，施轉(zhuǎn)臂和漲緊鏈輪固接，旋轉(zhuǎn)臂上有弧形滑槽，漲緊鏈輪和鏈條相咬合；支撐桿一端與支架固定連接，另一端進(jìn)入滑槽內(nèi)并能夠在滑槽內(nèi)滑動(dòng)。具有以下優(yōu)點(diǎn)：預(yù)研磨機(jī)的底部加裝支撐板，預(yù)研磨桿穿出儲(chǔ)料箱以后連同軸承和軸承座一起置于支撐板上，這樣增加了軸承座和儲(chǔ)料箱之間的距離，使得軸承座和儲(chǔ)料箱分離獨(dú)立，防止軸承座進(jìn)入物料對(duì)軸承造成損害，減少預(yù)研磨機(jī)的幫障率，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，同時(shí)支撐板還具有支撐的作用，提高預(yù)研磨桿和軸承的使用壽命。在預(yù)研磨桿和儲(chǔ)料箱的結(jié)合處增加盤根腔，盤根腔內(nèi)裝有四氟盤根繩，盤要腔上有盤根壓蓋，避免了設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)物料被擠入軸承座內(nèi)對(duì)軸承造成損害，密封效果好；盤根繩容易更換，減少了維修難度；兩個(gè)鏈輪之間增設(shè)漲緊結(jié)構(gòu)，能夠避免預(yù)研磨桿的鏈輪和減速機(jī)輸出軸的鏈輪咬合不好造成的鏈條斷裂，可調(diào)程度較高，可大大提高鏈條和鏈輪的使用壽命。研磨機(jī)由蝸輪蝸桿減速機(jī)、絲杠升降機(jī)、軋距同步調(diào)節(jié)軸共同傳動(dòng)兩側(cè)絲械同步行走，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)控制，增加了調(diào)整的穩(wěn)定性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了調(diào)整的時(shí)間，降低了撞輥的發(fā)生率，延長(zhǎng)了研磨輥的使用壽命，增加了經(jīng)濟(jì)效益。研磨機(jī)在軸承座壓板上加裝了皮帶輪漲緊器，通過調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)皮帶的松緊度，并通過調(diào)節(jié)皮帶因受力過大或受熱變化給皮帶進(jìn)行補(bǔ)償，提高了皮帶的使用壽命，另外便于拆裝皮帶輪組的皮帶，降低了維修難度。研磨機(jī)在喂料門與喂料輥之間加裝金屬去除器，靠磁力吸取碳鋼類金屬，減少了因金屬物體