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    丙烯酰胺單體溶液生產方法技術
    
                            
    技術編號：43963916 閱讀：2 留言：0更新日期：2025-01-07 21:49
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發明專利技術公開了丙烯酰胺單體溶液生產方法，方法步驟如下：將丙烯腈、水和固定化腈水合酶加入反應釜中進行水合反應，制得丙烯酰胺單體；反應釜包括釜體，釜體上端設置有釜蓋，釜體底部設置有出料管，釜蓋設置有第一進料管、第二進料管、第三進料管和攪拌電機，攪拌電機的輸出軸設置有攪拌軸，攪拌軸上分布有攪拌槳；釜體內還設置有環形的分布器，分布器包括分布腔，分布腔上端連接有調節腔，調節腔內設置有噴射頭，噴射頭設置有與分布腔連通的噴射孔，分布腔通過循環管與釜體底部連通，且循環管上設置有循環泵。本發明專利技術以高穩定性的固定化腈水合酶對丙烯腈進行水解，解決了現有的生物催化法制備丙烯酰胺存在的酶穩定性較差和生產成本較高的問題。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及丙烯酰胺生產，尤其涉及丙烯酰胺單體溶液生產方法。

    技術介紹
    1、丙烯酰胺是一種重要的化工中間體，廣泛用于生產聚丙烯酰胺、絮凝劑、污水處理劑、造紙和紡織助劑等。其制備方法主要包括兩種：化學法和生物催化法。
    2、化學法制備丙烯酰胺主要包括腈水合法和水解法，腈水合法以丙烯腈為原料，在酸性介質中和硫酸銅催化下，將丙烯腈水解為丙烯酰胺；水解法為丙烯腈直接與水反應，生成丙烯酰胺，通常在高溫高壓條件下進行。現有的化學法制備丙烯酰胺存在副產物多、環境污染較大和能耗高等問題。
    3、生物催化法制備丙烯酰胺主要包括酶催化法和微生物催化法，酶催化法是利用腈水合酶將丙烯腈直接水解為丙烯酰胺；微生物催化法則是通過能夠產生腈水合酶的微生物來催化丙烯腈水解生成丙烯酰胺。現有的生物催化法制備丙烯酰胺存在酶穩定性較差和生產成本較高等問題。

    技術實現思路
    1、基于
    技術介紹
    存在的技術問題，本專利技術提出了丙烯酰胺單體溶液生產方法，以高穩定性的固定化腈水合酶對丙烯腈進行水解，解決了現有的生物催化法制備丙烯酰胺存在的酶穩定性較差和生產成本較高的問題。
    2、本專利技術提出的丙烯酰胺單體溶液生產方法，方法步驟如下：將丙烯腈、水和固定化腈水合酶加入反應釜中進行水合反應，制得丙烯酰胺單體；
    3、所述固定化腈水合酶制備的方法步驟如下：
    4、s1：分別將鎳鹽、鈷鹽和半胱氨酸溶于去離子水；
    5、s2：將1-h-3,5-吡唑二甲酸一水合物溶于二甲基亞砜；</p>
    6、s3：將鎳鹽溶液和鈷鹽溶液混勻后加入半胱氨酸溶液中并混合均勻；
    7、s4：將s2的1-h-3,5-吡唑二甲酸一水合物溶液加入s3的混合溶液中進行反應，經過濾和真空干燥后得催化劑載體；
    8、s5：將催化劑載體分散于pbs緩沖液中，再加入腈水合酶，攪拌后靜置，制得固定化腈水合酶。
    9、優選地，丙烯腈和水的體積比為1:3-5，所述固定化腈水合酶的添加量為丙烯腈和水總質量的0.05-0.15％。
    10、優選地，水合反應的溫度為18-25℃，時間5-10h。
    11、優選地，s1中鎳鹽為硝酸鎳、乙酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或幾種；鈷鹽為硝酸鈷、乙酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種；半胱氨酸為l-半胱氨酸。
    12、優選地，1-h-3,5-吡唑二甲酸一水合物、鎳鹽、鈷鹽和半胱氨酸的摩爾比為1:0.3-0.5:0.3-0.5:0.05-0.15。
    13、優選地，s4中反應的溫度為20-30℃，時間12-36h；真空干燥的溫度為30-40℃，時間1-3h。
    14、優選地，s5中攪拌時間5-10h，攪拌速率100-300rpm，靜置的時間為10-14h，靜置溫度0-35℃。
    15、優選地，所述反應釜包括上端開口的釜體，所述釜體上端開口處可拆卸設置有釜蓋，所述釜體底部設置有出料管，所述釜蓋設置有第一進料管、第二進料管、第三進料管和攪拌電機，所述攪拌電機的輸出軸固定設置有攪拌軸，所述攪拌軸位于所述釜體內均勻分布有若干攪拌槳；
    16、所述釜體內還設置有環形的分布器，所述分布器包括分布腔，所述分布腔上端連接有若干均勻分布的調節腔，所述調節腔內可拆卸設置有噴射頭，所述噴射頭設置有與分布腔連通的噴射孔，所述分布腔通過循環管與所述釜體底部連通，且所述循環管上設置有循環泵。
    17、優選地，所述攪拌槳分布在所述分布器的上方和下方。
    18、優選地，攪拌軸的攪拌速率n按如下公式確定：
    19、n＝300·qα·sin(θ+θ0)β
    20、式中，q為循環泵流量；θ為噴射孔傾斜角度；θ0為角度校正值；α為循環泵流量影響指數；β為噴射孔傾斜角度影響指數。
    21、本專利技術的有益技術效果：
    22、(1)本專利技術利用鎳和鈷合成雙金屬有機框架，能夠通過調節金屬離子之間的電子相互作用，優化mof的電子結構，這種電子調控可以影響mof的導電性和電子密度分布，從而提高酶與基質之間的電子轉移效率；此外，鎳、鈷雙金屬中心可以通過協同作用增強mof的穩定性和催化性能，鎳和鈷具有不同的氧化還原電位，有效地保證腈水合酶的穩定性和催化效率。
    23、(2)本專利技術的半胱氨酸能夠與mof的金屬中心(鎳、鈷)形成穩定的配位鍵，這種配位作用能夠穩定腈水合酶在mof上的固定化，從而提高酶的活性和穩定性；半胱氨酸上的氨基和羧基還能夠與mof形成氫鍵作用，提高mof的親水性，有助于在水中保持酶的結構穩定性，并增強酶的催化活性；此外，半胱氨酸還能夠改善mof與腈水合酶之間的親和力，使得酶在mof上的固定更加穩定；最后半胱氨酸的硫原子還能夠參與電子轉移過程，進一步促進酶的電子傳遞效率，加速反應速率，提升腈水合酶的催化性能。
    24、(3)本專利技術的1-h-3,5-吡唑二甲酸一水合物能夠與鎳和鈷形成穩定的螯合結構，不僅能夠增強mof結構的穩定性，還能夠提供更多的結合位點；通過調控mof的孔道尺寸和形貌，可以提高腈水合酶的固定化效果，且該孔道結構能夠給腈水合酶提供適當的微環境，有助于維持腈水合酶的活性。
    25、(4)本專利技術構建了攪拌速率與循環泵流量和噴射孔噴射角度的數學模型，當三者滿足該數學模型時，能夠得到最優的丙烯酰胺生產效率。
    本文檔來自技高網...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，方法步驟如下：將丙烯腈、水和固定化腈水合酶加入反應釜中進行水合反應，制得丙烯酰胺單體；
    2.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，丙烯腈和水的體積比為1:3-5，所述固定化腈水合酶的添加量為丙烯腈和水總質量的0.05-0.15％。
    3.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，水合反應的溫度為18-25℃，時間5-10h。
    4.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，S1中鎳鹽為硝酸鎳、乙酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或幾種；鈷鹽為硝酸鈷、乙酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種；半胱氨酸為L-半胱氨酸。
    5.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，1-H-3,5-吡唑二甲酸一水合物、鎳鹽、鈷鹽和半胱氨酸的摩爾比為1:0.3-0.5:0.3-0.5:0.05-0.15。
    6.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，S4中反應的溫度為20-30℃，時間12-36h；真空干燥的溫度為30-40℃，時間1-3h。
    7.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，S5中攪拌時間5-10h，攪拌速率100-300rpm，靜置的時間為10-14h，靜置溫度0-35℃。
    8.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，所述反應釜包括上端開口的釜體(1)，所述釜體(1)上端開口處可拆卸設置有釜蓋(11)，所述釜體(1)底部設置有出料管(3)，所述釜蓋(11)設置有第一進料管(7)、第二進料管(8)、第三進料管(10)和攪拌電機(9)，所述攪拌電機(9)的輸出軸固定設置有攪拌軸(6)，所述攪拌軸(6)位于所述釜體(1)內均勻分布有若干攪拌槳(12)；
    9.根據權利要求8所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，所述攪拌槳(12)分布在所述分布器(2)的上方和下方。
    10.根據權利要求8所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，攪拌軸的攪拌速率N按如下公式確定：
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，方法步驟如下：將丙烯腈、水和固定化腈水合酶加入反應釜中進行水合反應，制得丙烯酰胺單體；
    2.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，丙烯腈和水的體積比為1:3-5，所述固定化腈水合酶的添加量為丙烯腈和水總質量的0.05-0.15％。
    3.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，水合反應的溫度為18-25℃，時間5-10h。
    4.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，s1中鎳鹽為硝酸鎳、乙酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種或幾種；鈷鹽為硝酸鈷、乙酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種；半胱氨酸為l-半胱氨酸。
    5.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，1-h-3,5-吡唑二甲酸一水合物、鎳鹽、鈷鹽和半胱氨酸的摩爾比為1:0.3-0.5:0.3-0.5:0.05-0.15。
    6.根據權利要求1所述的丙烯酰胺單體溶液生產方法，其特征在于，s4中反...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發人員：王林，徐強，趙國華，王清清，
    
        申請(專利權)人：安徽巨成精細化工有限公司，
    
        類型：發明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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