技术简介：

工艺流程的选择原则是：有一定的科学先进性，能体现社会经济效益以及可操作性强。在兼顾企业的实际情况下，制定出工艺流程简短、技术成熟度高、投资少、生产成本低、适应生产连续化的工艺流程，使整个生产装置达到高水平。

1．原料路线的选择

按原料来源不同，高吸水树脂一般分为淀粉类、纤维素类和合成树脂类三大类。淀粉类制备的SAP工艺复杂，生产能耗高、产品耐热性能差、颜色黄，易霉变不宜长期贮存；纤维素类制备的SAP，制图示工艺也复杂，吸水性较差；合成树脂类制备的SAP是具有离子型电解质的高分子物质，比如丙烯酸钠高分子交联体--聚丙烯酸钠，由于我国近年来丙烯酸工业的发展，具有丰富的原料来源，其制备工艺简单，产品具有防霉变性好、吸水综合性能好等优点，已经成为国内外SAP生产的主要原料路线。

由于拟生产的保水剂主要是用于农林园艺方面，聚丙烯酸钠中钠离子的存在对土壤有不良影响，我们研究出采用碳酸氢铵固体直接中和丙烯酸水溶液后聚合的生产工艺。采用碳酸氢铵固体直接中和丙烯酸水溶液，中和过程不放出热量，不像氢氧化钠溶解和中和会大量放热，需要水冷却和独立配置氢氧化钠溶解设备，消耗冷却水量大，设备投资增加。生产的聚丙烯酸铵保水剂还含有植物生长所需的氮元素，对植物的生长有益。

根据我们所了解的市场保水剂的情况，并对原料来源、产品性能、合成工艺可靠性和设备投资等情况进行综合考虑，本设计选择碳酸氢铵中和丙烯酸后进行交联聚合的路线。

2．聚合方法的选择

目前，采用丙烯酸钠为原料制备SAP的聚合方法主要有水溶液聚合法、反相悬浮聚合法和乳液聚合法。

水溶液聚合法是以水为溶剂，用碱部分中和丙烯酸后，加入交联剂和引发剂，然后将溶液加热到一定温度下进行交联聚合、干燥粉碎而制香SAP。该法具有的优点：以水为溶剂，不用有机溶剂，在生产中无污染和危险性；设备投资较小；生产操作简单、效率高；SAP产品表面积大，吸水均匀，速度快。存在的问题是反应速度快，反应温度不易控制；后处理需增加干燥、粉碎、筛分工序。水溶液聚合法生产的SAP产品因呈不规则粉末状，易分布均匀，吸水速度快，在卫生用品方面应用效果较好，是SAP生产的主要方法。

根据分析和试验结果，在本项目中SAP生产选用水溶液聚合法。

3．造粒方法的选择

丙烯酸钠交联聚合后的产物为湿的胶体状物，具有高含水（45%～60%）性及弹性、黏性大的特点，由不同大小SAP颗粒所作的干燥实验表明，同等条件下粒径和干燥时间呈非线性关系，相差几百倍。

我们经多种造粒试验比较，决定选用肉类绞碎机，其挤压行程短，可快速有效地解碎胶体，得到颗粒粒径≤5mm的均匀胶粒，对聚合物基本无因反复挤压所造成的降解，使干燥时间大大缩短、能耗降低、产品质量能保持不变，而且适合后续工序的连续性生产。

4．干燥方法的选择

SAP湿胶体经造粒后的干燥可采用箱式、回转窑、远红外线、微波等干燥方式。由于干燥的时间和温度是影响分子量的重要因素，箱式干燥、回转窑设备均不适合SAP胶粒干燥方式。红外线、微波都是非常先进的干燥手段。微波干燥具有干燥速度快的特点，但是存在温度控制困难、对被干燥物的开头大小要求均匀、投资大等缺点，其应用受到限制。远红外线干燥法近年来在食品、农副产品、煤、陶瓷、木材、化工产品等干燥方面都有着广泛的应用。特别是流态化干燥法干燥时间短，效率高，近年来在化工产品（如硅胶、无机盐、聚丙烯酰胺）等干燥方面都有着广泛的应用。

根据分析和试验，对于SAP湿胶粒的干燥，确定采用远红外隧道式干燥方式。

5．粉碎方法的选择

干燥后的SAP变成相对疏松的块状物，先经颚式破碎机压散，然后用万能粉碎机粉碎。采用这些常用的工业处理手段，即可得到所需要的产品。

粉碎、筛分包装车间内应清洁、干燥，相对温度应保持在55%～60%。

技术的应用领域前景分析：

一种农用有机-无机复合营养保健型高效保水剂，它是一种比普通保水剂增加了营养保健功能，不用有机溶剂，没有污染，工艺简单，有利于产业化生产的新技术。它为我国农业提供抗旱保水和改良土壤，对农林业提供营养保健功能、成本低、功效显著的新产品。

干旱少水制约了农业的发展，应用保水剂这种化学制剂降低土壤表面蒸发和降低作物表面蒸腾，提高农田水分利用率，是国内外通行的有效技术手段。保水剂是一种具有高吸水特性的高分子材料，能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的水，具有反复吸水功能，吸水后的水凝胶可缓慢释放水分供作物利用。在国际上，保水剂被称为继化肥、农药、地膜之后的第四大类农用化学制品。

但是，普通的保水剂成本高，只有保水、释水单一功能，吸水后强度低，不能满足现代农业发展的需要。因此，如何降低保水剂成本，研究开发出具有保水、释水、保肥、赋肥、保健等多功能于一身的新型保水剂是目前急需解决的问题。

一种新型的农用有机-无机复合营养保健保水剂，在制备过程中加入磷酸氢二铵、尿素及保健型功能原料等物质，在中和过程中用氢氧化钾来调节体系的PH值，产品中含有农作物生长所必需的氮、磷、钾等元素，在吸水、释水功能外，还具有生化营养保健功能，起到改良土壤等作用。为了降低保水剂的成本，提高保水剂吸水剂吸水后的凝胶强度，它们在制备过程中增添相应的制剂，使保水剂容易被土壤同化和吸收，保护环境。

近年来，随着气候变暖，干旱加剧，干旱面积不断扩大，土壤退化，土地荒漠化，农业减产的问题日趋严重，尤其是三北地区。我们所发明的这种新型的农用有机-无机复合营养保健型高效保水剂，将会为促进干旱、半干旱地区农业生产的持续发展起到积极作用。

经济收益分析：

产品按每年生产高吸水性树脂1000t计，含税价19000元/吨，不含税价15770元/吨，平均销售价为18000元/吨。

年产值：按售价计1000×1。8=1800（万元）

年销售收入：

含税销售收入1000×1。8=1800（万元）

不含税销售收入1000×1。8/1。17=1538。5（万元）

年税金：

增值税3846×17%=653。8（万元）

所得税751。5×33%=248（万元）

年利润总额3846―3094。5=751。5（万元）

税后利润751。5―248=503。5（万元）

投资回收期：

本项目固定资产总投资417。3万元，其贷款利息按月利率5‰，预计从贷款的第二年开始四年内还清，建设期利息15万元，以部分净利润归还贷款。

年净利润为：751。5－751。5×33%=503。5（万元）

投资回收期=1＋[（417。3＋15）÷503。5]=1。8（年）

项目建成后第一年满负荷达产，可在一年十个月收回投资。

（1）投资利润率（503。5÷417。3）×100%=120。6%

（2）投资利税率[（503。5＋417。3）÷417。3]×100%=220。7%

（3）内部收益率IRR=（工资+折旧+纯利）÷总投资×100%

=（50＋37。5＋503。5）÷417。3×100%=142%

4．盈亏平衡分析

正常年度总成本3094。5万元，其中固定成本227。28万元，变动成本2867。225万元，年产值4500万元。

①盈亏平衡量=[227。28/（4500－2867。225）]×2500=348（t）

②盈亏平衡点时的产值=348×1。8=626。4（万元）

即年产量达348t，销售收入达626。4万元时可保不亏本。