聚丙烯酰胺(PAM)作为一类重要的化学助剂广泛应用于油 田开采、选矿、造纸、水处理等领域[1]。在外，PAM主要应用 领域是造纸、冶金、选矿等行业|W|,而在国内PAM应用最大的 领域是油田开采和造纸行业•但随着经济的发展，国家对环境污 染的重视.PAM作为絮凝剂在污水处理行业的应用也在迅速增加

[5]。

‘目前中国已经成为PAM生产和消费的第一大国，我国PAM 的生产M己占全球份额的40 %[6]。但我国仍需从国外市场进口大 MPAM,主要来自于日本、台湾等国家和地区p]。主要原因就是 W内火部分PAM产品种类单一、稳定性差等，使得PAM质m难 以达到造纸厂的要求。随之我国经济的高速发展，PAM的需求M 还会迅速增加，但是H前国内PAM市场良莠不齐，随着国外公司 的迁入，如n本的荒川化学工业公司、精工PMC公司、播磨化 学公司等，势必对国内市场造成更大冲击加强PAM市场的管 理，提髙PAM质量控制是规范市场的前提。

1聚丙烯酰胺生产技术特点

国内PAM生产工艺起步晚，且近年来没有很大的发展。与 国外先进生产技术相比.能耗高，产品质量不稳定m。生产仍限 J'•采用铜系催化剂，固定床工艺路线™。骨架铜催化剂主要有 Cu-Cr合金、Cu-Ni合金及Cu-Al-Zn合金等。PAM的生产技术主 要有化学法和生物法两类[111。

1.1化学法 1.1.1悬浮聚合法

悬浮聚合工艺就是在强烈的搅拌作用下将单体或单体混合物 分散在介质中进行聚合的过程[12]。工艺的关键在于分散相离子尺 汴的控制，决定粒子尺寸的因素主要是搅拌和分数稳定剂等。如 在聚合过程中添加无机盐可调节体系的表面张力，增加悬浮稳定 性而对聚合过程影响^大，但加入少量-元、二元或多元羧酸盐 有可能使产物分子M增加、聚合速率下降的特点[13]。

悬浮聚合虽具有工艺简单.操作方便，聚合物易分离、洗涤、 干燥的优点。但是在悬浮体系中由于大量有机溶剂的使用，生产 操作不太安全，有机溶剂的冋收也是技术上的一个难题[141。

1.1.2反相乳液聚合法

反相乳液聚合体系包括：水溶性AM单体、水溶性阳离子或 阴离子功能单■体、引发剂、W/OM乳化剂、水相、连续相和助剂 等11\由于聚合反应是在分散于油相中的AM微粒中进行，在聚 合过程中放出的热量散发均匀，反应体系平稳，易控制，聚合速 中.高，产物相对分子质量高等特点，此种方法在PAM生产中的应 南正在越★运广泛叫。

AM反相乳液聚°合的动力学和所得聚合物的性质，取决于乳 化剂及引发剂的种类及浓度、用作分散剂的溶剂的性质、温度以 及搅拌速率。反相乳液聚合生产的PAM胶乳与水溶液聚合法生产 的水溶胶产品和F粉产品相比较，胶乳的溶解速率快，相对分子 质量高且分布窄，残余单体少。反相乳液聚合法适宜大规模工业 生产，但生产成本稍高于其他技术。

1.1.3反相微乳液聚合法

反相微乳液聚合技术是化工领域应用非常广泛的一种技术， 该技术自被Schulman和Hoar等人1171利用水、乳化剂和油等原料发

明以来，得到极大发展。

在20世纪80年代，Candau首次提出反相微乳液聚合技术，改 技术得到的胶乳产品粒子细小均匀，并且具有非常好的水溶性。 该技术解决了胶乳产品稳定性的问题，使得反应速率更快|17]。但 是要想取得较好的聚合效果，无论正相还是反相微乳液都必须选 择适宜的乳化体系，单…乳化剂体系以及多种乳化剂体系配合使 用，效果显著。

1.1.4水溶液聚合

水溶液聚合法是较为成熟，应用广泛的技术。该技术将催化 剂和丙烯酰胺同时溶解于水中发*聚合反应，所得产品为胶体。 并在烘箱中脱水干燥得到粉末状产品。AM水溶液在适当的温度 下，几乎可以使用所有的f彳由基引发方式进行聚合，聚合过程遵 循般自由基聚合反应的规律。工业上常用的适引发剂的热分解 引发和氧化还原引发，随引发剂种类的不同，聚合产物结构和分 子量有明显差异。AM聚合反应放热量大，约82.8 kJ/mol(U70 kJ/kg),而PAM水溶液的黏度又很大，所以散热较困难。工业生 产中根据产品性能和剂型要求，可采用低质量分数(8 %〜13 %), 中质景分数(25 %〜35 %)或高质量分数(>40 %)聚合^1。

水溶液聚合法操作简单，环境污染少，聚合物产M卨R易获 得高相对分子量的聚合产物。目前，水溶液聚合的研究己经比较 深入，但该法也存在一些缺点，聚合溶液质量分数低。在制成干 粉过程中，高温烘干和剪切作用又容易使高分子链降解和交联， 使粉剂产品的溶解性、絮凝性降低等。

1.2生物法

生物法采用生物酶作催化剂，将丙烯腈、水和生物催化剂调 配成水合溶液，在催化反应后分离出废催化剂就可得到丙烯酰胺 产品。目前掌握微生物法丙烯酰胺生产技术的ra家只有我丨甸、法 国、日本、俄罗斯以及韩w。我国的生产技术己经领先国际。采 用国内技术生产的产品不但性能好，酶活力高于国外水平，而且 透雨采用了游离细胞分离耦合技术，工艺也较国外更为简咿，能 耗更少。

与铜催化水合法相比，其特点是：丙烯腈单程转化率高，为 99.99%，无副反应，无需铜分离工段，无需离f交换处理，使分

离精制操作操作简单，设备投资少，生产经济效益高；特别适合 于生产高粘度的超高相对分子量的PAM。目前我国已攻克了各种 工程放大技术，微生物法丙烯酰胺总产m已居世界第一。M外生 化法技术坫首先由日本曰东公司幵发的，口东生化法仍以内烯腈 为原枓，泎多级连续平流型反应器内进行水合反应，反应物经泡 沫分离和过滤Ft接得到50 %的丙烯酰胺申体溶液。其技术的先进 性表现在腈水合酶催化剂选择性好，收率高，产品杂质少，副产 物少，反应在常温、常压下进行，©去了产品提浓和丙烯腈冋收 等工段，使工艺得到简化。

微生物法现已发展为三种具体技术：应用膜技术的微牛.物法， 微生物连续催化法，使用经丙烯酸水溶液洗涤的微生物催化剂。 生物法相对化学法拥有巨大优势，从成本ht,仅原料消耗•项， 微生物法具有很大优势，丙烯腈中耗为0.78 t/t,而化学法为0.85 t/t。从长远•微生物法将成为PAM生产的主导技术。

2聚丙烯酰胺的市场分析

从经济发展的趋势看，随着我国自身经济的快速发展，我_ 迅速发展成为世界制造业的中心之一。西法发达国家向我国等发 展中国家转移本㈤己失去竞争优势的劳动密集塱产业，PAM行业 也在此类。山子我国极具潜力的PAM消费I打场、以及相对宽松的 投资、生产环境，为PAM产业的快速发展提供了广阔的空间。2010 年全球PAM消费1约为104万t，预计到2012年全球年增长率 为5.4%,增长率最高的地区为：拉美、亚洲、和中东。水处理和 造纸业是世界PAM的1:要消费领域，合计占PAM消费量的80 而我国PAM消费的最大市场为采油，其消费量占总消费M的68

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°我国PAM产业发展至今，虽然产能已经达到国际领先水平， 但是也存在较多的问题需要解决。

(1)生产丄艺相对落后。我国的生产水平跟国际先进水平相比 还是比较落后的。我国现有生产工艺大多是在20世纪80年代从 法国等国家引进的技术。但由于丨_|前大部分生产都保留着间歇性 的生产工艺，生产机械化水平低，幣体的生产效率无法提高。围 外采用的连续性操作生产工艺，万吨级规模的生产线只需4〜5个 工人，而R内的间歇生产工艺却需要50〜60人。

(2)产品质量相对较差。受到企业生产规模和生产工艺的影 响，我国PAM产品的质量相对国外成熟企业来说相对差些。由f 大量小规模生产企业混杂其中，产品质量、服务无法保证。fU场 上很多PAM产品表观相对分子量高，实际相对分子量低，经常出 现潮解、无絮凝效果、粘稠度不达标等M题[2QI。

(3)产业结构+合理。由于生产技术上的原因，国内…般采用 间歇式生产工艺，能耗大、效率低、成本高，限制了产品种类的 发展。国内PAM的主要品种是干粉和胶体，能够生产乳液、悬浊 液、球状、粉状等多种形式产品的厂家极少。相对而言，国外的 专利型产品多，其中阳离子PAM产品占50 %以上，而我国相应 地比较缺乏，大部分依靠进口解决需求。

3聚丙烯酰胺行业发展建议

(1)提高生产工艺水平，实现专业化、自动化、规模化。H前 PAM生产企业可根据自身条件，通过加大科研投入或借鉴W外成 熟企业的发展经验，采用灵活的方式获得更为先进的生产」:艺和 技术。逐渐向自动化方向改进，提髙生产效率，降低生产成本。

(2)企、Ik整合，扩大规模，避免軍:复建设。当前国内PAM行 业火小企业并存，|丨丨场发展良莠不齐。A有较强实力的企、Ik应该 抓住时机进行1并重组，淘汰落后技术和产能，扩大生产规模， 实现规模经营。

(3)规i市场竞争，提高品牌效应。当前众多小厂家为争夺 PAM国内市场份额进行的以降低产品质最的压价竞争给企业带 来了极大损失，也使行业的健康发展受到了影响。所以规范PAM 的使用市场，提卨企业的品牌意识非常甫要。

4结语

随着网际油价的不断攀升，为了提高油田的采油质量，预计 未来将有更多的汕田要大量使用PAM,,同时随着我国环保意识的 逐渐加强，PAM在水处理行业的应⑴必将逐渐加强。未来我闽的 PAM消费市场必将进一步繁荣，因此加强PAM生产的质M控制， 规范PAM行业的发展将变得异常取®。冋时PAM行业也将成为 •个带动我国经济发展的新兴产业。