国内聚丙烯酰胺专用设备概况.docx

国内聚丙烯酰胺生产专用设备状况目前全球大约有20个公司（主要是经济规模较大的公司）为全球采油工业提供聚丙烯酰胺（简称PAM），其中前五大公司分别是法国爱森集团(SNF)、芬兰凯美拉公司(Kemira)、日本DiaNitrix株式会社、美国亚什兰公司和德国巴斯夫公司。这些国外公司生产装置均采用的为法国、美国、德国、日本等国家机械设备及自控系统，设备精良，技术先进，设备成本高，工程造价高。国内聚丙烯酰胺产品的开发始于20世纪50年代末期。据资料记载是在1962年，第一套PAM生产装置由上海珊瑚化工厂建成，用来生产水溶胶产品，用于厂油钻采工业和矿产品处理。随后又开发了辐射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生产PAM干粉。由于在油气田开采和三次采油中的大量应用，以及在污水处理、造纸等方面用量的增加，有需求就有市场，我国PAM的生产能力不断增加。自1994年自主开发的生物酶法制丙烯酰胺工业化获得成功及随后的2.5万吨/年丙烯酰胺示范性工业生产装置的建成，以及1995年引进法国SNF公司5万吨/年PAM生产装置后，我国的PAM产量和质量有了更大的提升。因为国内大规模生产装置起步较晚，所以国内专业生产聚丙烯胺酰胺专用设备的厂商较少，国内其他聚丙烯酰胺生产厂均采用国内设备，设备选型多数采用矿山机械、粮食机械、食品机械等代替，设备简单可用、造价低廉，但由于不是专用机械设备，在生产过程中机械设备的性能、效率、完好率、长周期运行等方面与专用设备对比差距较大，并且国内设备目前基本无法采用自动控制系统。我国在1995年开始引进大规模生产装置，例如：大庆炼化公司聚丙烯酰胺装生产装置和生产技术；当时机械设备及生产工艺都是从法国爱森集团(SNF)引进购置。大庆炼化公司2010年完成聚合物扩能工程建设任务，并在技术、设备两个核心层面实现国产化，其中预研磨机、缓冲料箱、研磨机等设备均由大庆市三星机械制造公司设计制造。聚丙烯酰胺生产专用设备主要是生产聚丙烯酰胺过程中使用的专用设备，主要有聚丙烯酰胺研磨机、造粒机、缓冲料箱、旋转筛、旋风分离器等。聚丙烯酰胺（PAM）在石油开采中，PAM主要用于钻井泥浆材料以及提高采油率等方面，广泛应用于钻井、完井、固井、压裂、强化采油等油田开采作业中，目前我国油田开采已经步入中后期，为提高原油采收率，目前主要推广聚合物驱油和三元复合驱油技术。通过注入PAM水溶液，改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。我国由于特殊的地质条件，大庆油田和胜利油田已经开始广泛采用聚合物驱油技术。聚丙烯酰胺（PAM）在石油开采、采矿、造纸及水处理四大应用领域的市场将以7.2%的年均复合增长率持续增长,随着聚丙烯酰胺（PAM）应用领域和使用规模的不断扩大，原有聚丙烯酰胺生产商设备逐步升级扩大生产规模，聚丙烯酰胺生产专用设备的市场也在逐步增加。目前以大庆三星机械公司为代表的企业生产的聚丙烯酰胺生产专用设备通过不断的开发完善设备技术成熟可靠，具有两高两低的特点：产能高、性价比高、故障率低、维护成本低。产能高:此类专用设备单台成品处理能力能够达到7000吨年；性价比高：设备性能完全达到进口设备的标准，价格仅为进口设备的四分之一；故障率低：设备长周期运行，年连续生产达到7000小时以上。维护成本低：易损部件少，大幅度降低劳动强度；大庆炼化公司扩能工程国产化将成本造价降到国外引进成本的三分之一左右，节约大量资金，目前开工状态良好，经过2年时间运行，设备运行平稳，单线生产能力达到了7500吨年，完全达到了国外先进技术水平。目前国内聚丙烯酰胺生产企业多数生产规模偏小，纵览国内外各行业，那些处于领先地位、具有成本优势、生存时间比较长的企业都是那些取得规模经济的企业。据行业分析，PAM的经济规模是5000t/a以上，最大是8000t/a，我国的PAM生产企业规模大多在5000t/a以下，聚丙烯酰胺（PAM）在石油开采、采矿、造纸及水处理四大应用领域的市场将以7.2%的年均复合增长率持续增长,随着聚丙烯酰胺（PAM）应用领域和使用规模的不断扩大，国内聚丙烯酰胺生产企业正处在深挖企业潜力，整合资源，扩大单个企业规模的阶段，对聚丙烯酰胺专用设备需求较大，设备制造厂商需要满足产能高、性价比高、故障率低、维护成本低、单台成品处理能力能够达到8000吨年等要求。国内生产聚丙烯酰胺专用设备的厂商在90年代开始陆续开始设计制造，主要分为三种类型：1、 其中厂家是将原有生产的粮食机械、矿山机械、食品机械原有的基础上，再根据聚丙烯酰胺的物理特性进行了局部改造，但在功能上并没有充分满足生产需要，并且设备产能还停留在原有设备产能基础上甚至还有所降低。2、 厂家根据根据聚丙烯酰胺的物理特性自行设计研发设备，经过试验反复改造基本满足了要求，但在设备的产能、耐用性、效率等方面与专用设备相比仍有较大差距。3、 厂家借鉴国外聚丙烯酰胺专用设备的制造经验，并消化吸收再自主创新，设计开发了拥有自有知识产权的专用设备产品，在满足了生产需要的同时，并且大幅度降低了产品成本，逐渐从单台设备制造向集成单元配套发展，从单一机械设备向机电一体化自动控制系统发展，转变为机械设备、工艺技术服务配套发展。聚丙烯酰胺具有絮凝、增稠、减阻、粘接、稳定胶体、成膜和阻垢等多种特性，普遍用于造纸、采矿、洗煤、冶金、环保、石油开采等重要工业部门，是水处理的重要化学品。对提高生产效率、改善产品质量有重要的作用。特别是作为当前最有效的三次采油驱油剂，在世界石油工业中得到了广泛的应用，已成为提高油田采收率的重要手段，取得了显著的经济效益。随着我国丙烯酰胺聚合技术日趋成熟，聚合反应工艺及产品技术指标已达到国际先进水平，逐渐打破了高分子量聚丙烯酰胺长期依靠进口的局面。然而，由于国内后处理技术及设备的陈旧和落后，严重影响了高分子量聚丙烯酰胺的生产和应用，极大地阻碍了它的发展。 聚丙烯酰胺作为一种高分子聚合物具有特殊的物理及化学性质，特别是在后处理过程中表现的尤为突出。胶状的聚合物即不易于分割、破碎，更不易于干燥、粉碎，而且输送、计量都很困难。国内传统的聚丙烯酰胺后处理工艺为：采用捏和机对聚合后的胶块进行破碎和脱水，然后在回转窑中干燥。这样得到的产品分子量降低三分之一以上，大大降低了产品质量，而且产品性质不稳定，过滤比超标；同时干燥时间长，能耗高，生产环境差，工人劳动强度大，生产效率很低，无法实现大规模的连续化生产。 国外对聚丙烯酰胺后处理的方法为：先将聚合后的大胶块分割、破碎成为较小的胶块，然后再进行造粒，造粒后的小颗粒采用振动流化干燥，干燥后再进行粉碎、筛分，最后包装。具有代表性的为大庆炼化公司50000吨/年聚丙烯酰胺的全套引进装置，整个工艺过程连续进行，可密闭操作，无污染；生产环境好，工人劳动强度低，物耗能耗低；产品性质稳定，质量容易保证；适合大规模连续化生产，可实现全自动控制。 大庆市三星机械制造有限公司设计开发出的聚丙烯酰胺后处理技术及成套设备，是在消化吸收引进技术及设备的基础上结合我国的具体情况而设计产生的。根据我国企业生产的具体特点，针对不同的生产工艺、不同的生产规模和不同的生产要求，开发出了不同的技术工艺和专用设备与之相适应。其主要特点是在保证产品质量的同时充分体现高效与节能。聚合后的聚丙烯酰胺胶块，含水75%左右，类似胶冻，具有很强的粘弹性。后处理的目的就是要除去其中的水分及挥发组份，从而获得具有一定固含量的固体产品，并将其加工成为2080目的颗粒。然而，对大的胶块直接干燥是非常困难的，需要消耗很大的能量和很长干燥时间，干燥效率很低。所以必须将大的胶块分割破碎成为小颗粒，提高物料的比表面积，以提高其干燥效率。而且颗粒粒度越小，物料比表面积越大，干燥越容易进行，干燥效率越高。经干燥达到固含量要求的颗粒才能进行粉碎、筛分等操作。所以聚丙烯酰胺后处理的重点在于造粒和干燥部分，造粒是关键，造粒的质量及颗粒的大小直接影响干燥、粉碎等后续的处理。本工艺过程分为造粒、干燥、粉碎、包装四段，连续操作。 造粒是整个工艺过程的龙头，也是最难处理的过程，颗粒的大小将直接影响干燥的效果，而干燥的程度又直接影响粉碎的进行。因此我们将造粒过程分为粗造粒和细造粒两步，保证其在满足颗粒粒度的同时达到生产效率要求。 聚合好的胶块首先进行粗造粒，根据聚合的不同方式及胶块的不同形状和大小选择不同的粗造粒形式，将其处理成为60毫米的胶块；粗造粒的目的是将相对较大的胶块分割破碎成为相对较小的形状，以满足物料输送的要求，同时保证造粒的有效喂料。 加入分散剂且经过混合的小胶块由螺旋输送机连续送入造粒机进行细造粒，特殊设计的高效造粒机对胶块进一步实施切割破碎，得到粒度3 毫米左右的小胶粒。快速有效的切削方式确保分子量不降解；而且制得的颗粒均匀、松散，具有良好的流动性，易于干燥。 解决了造粒问题就给聚丙烯酰胺的干燥创造了有力的条件。对于聚丙烯酰胺的干燥，既要蒸发大量的水分，又要控制物料温度不能过高，同时还要防止局部过热，所以干燥机的高效和节能就显得尤为突出。我们采用的振动式流化床干燥机具备了这一特点：除受气流外，物料还受到激振力的作用，这就使得物料在风量较小的情况下形成流态化，降低了所需风量及能耗；同时物料的干燥条件、停留时间易于调整和控制，保证了最终产品的合格。进入流化床的物料与热风充分接触，翻腾跳跃，同时在激振力的作用下逐级前进，干燥时间一般在4060 分钟，最后固含量达到90%以上。为了保证生产的连续性，在干燥机尾部增加了一级冷却段，将干燥后的物料温度降低到适合粉碎等操作的正常温度。 造粒、干燥后的聚合物颗粒，大小均匀，固含量高，粉碎比较容易进行。采用对辊式磨粉机，差速运转的双辊及压花的辊表面结构有效控制细粉率5%，经筛分后得到要求粒度的粉状产品即可包装。在国外先进技术及设备的基础上，结合国内生产的具体情况，在聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等胶状高分子聚合物的后处理方面开发出多种后处理生产工艺和专用设备，填补了国内胶状高分子聚合物后处理技术和专用设备的空白。先后开发出多种形式及规格的聚合物专用破碎、造粒、干燥和粉碎设备；在胶状高分子聚合物的后处理工程方面积累了丰富的经验，能够独立完成高分子量聚丙烯酰胺的后处理全套工艺设计并提供主要设备。提高生产的控制水平，适合大规模连续化生产，可实现全自动集中控制，提高企业的自动化水平。 技术创新：预研磨机进一步优化，在所述的预研磨杆与储料箱接合处装有盘根腔，盘根腔内装有四氟盘根绳，盘根腔上有盘根压盖。在所述的两个链轮之间装有涨紧结构，涨紧结构包括旋转臂、涨紧链轮和支撑杆，其中，施转臂和涨紧链轮固接，旋转臂上有弧形滑槽，涨紧链轮和链条相咬合；支撑杆一端与支架固定连接，另一端进入滑槽内并能够在滑槽内滑动。具有以下优点：预研磨机的底部加装支撑板，预研磨杆穿出储料箱以后连同轴承和轴承座一起置于支撑板上，这样增加了轴承座和储料箱之间的距离，使得轴承座和储料箱分离独立，防止轴承座进入物料对轴承造成损害，减少预研磨机的帮障率，延长机器的使用寿命，同时支撑板还具有支撑的作用，提高预研磨杆和轴承的使用寿命。在预研磨杆和储料箱的结合处增加盘根腔，盘根腔内装有四氟盘根绳，盘要腔上有盘根压盖，避免了设备长期运转物料被挤入轴承座内对轴承造成损害，密封效果好；盘根绳容易更换，减少了维修难度；两个链轮之间增设涨紧结构，能够避免预研磨杆的链轮和减速机输出轴的链轮咬合不好造成的链条断裂，可调程度较高，可大大提高链条和链轮的使用寿命。研磨机由蜗轮蜗杆减速机、丝杠升降机、轧距同步调节轴共同传动两侧丝械同步行走，实现了电动控制，增加了调整的稳定性，降低了劳动强度，缩短了调整的时间，降低了撞辊的发生率，延长了研磨辊的使用寿命，增加了经济效益。研磨机在轴承座压板上加装了皮带轮涨紧器，通过调节螺杆调节皮带的松紧度，并通过调节皮带因受力过大或受热变化给皮带进行补偿，提高了皮带的使用寿命，另外便于拆装皮带轮组的皮带，降低了维修难度。研磨机在喂料门与喂料辊之间加装金属去除器，靠磁力吸取碳钢类金属，减少了因金属物体