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聚丙烯酰胺產業發展趨勢

  國內化學法生產丙烯酰胺工藝起步晚,且近年沒有很大的發展,仍限于采用銅系催化劑,固定床工藝路線,最大生產能力為2000t/a,與國外先進生產技術相比,規模小,能耗高,而且產品質量不穩定,達不到生產高相對分子質量聚丙烯酰胺的原料要求。近年來,國內生化法生產丙烯酰胺技術得到了較快的發展,近期國內建設的丙烯酰胺裝置大多采用生化法技術。

  我國從20世紀80年代中期開始進行生化法生產丙烯酰胺的研究工作,上海交大、北京微生物所、石油化工科學研究院、上海生物化工研究中心等大專院校和科研部門都相繼開展了此項研究工作。1993年10月在浙江桐廬,采用上海生物化工研究所的技術完成了500t/a規模的中試裝置,得到了較高質量的丙烯酰胺產品,取得了突破性進展,并于當年通過國家科委組織的鑒定驗收。

  1999年9月,勝利油田采用上海生化所技術建成1萬t/a丙烯酰胺生產裝置之后,江西昌九農科化工有限公司、大慶石油管理局技術開發實業公司等分別建成了萬噸級生化法丙烯酰胺生產裝置。

  國內生化法技術在國內的覆蓋率在90%以上。生化法技術在國內迅速發展的主要原因是技術來源較為廣泛,工藝條件較為溫和以及國內化學法技術不夠成熟。

  3.2.2聚丙烯酰胺生產技術

  3.2.2.1前加堿共水解聚合

  該工藝采用丙烯酰胺和碳酸鈉兩種主要原料,與其它工藝的主要區別是在聚合溶液制備過程中加入碳酸鈉,在進行聚合反應的同時進行水解反應,聚合和水解在同一反應釜內完成,在熟化過程中使水解反應更加完全。聚合反應可根據所需產品的相對分子質量,既可在較低的引發溫度條件下開始,生產較高相對分子質量的產品,也可采用在較高的溫度下引發,生產中低相對分子質量產品。經聚合反應和熟化過程得到聚丙烯酰胺膠體,經切割、造粒、干燥等過程得到粉狀陰離子聚丙烯酰胺產品。近幾年,這種技術在國內應用較為廣泛,大慶煉化公司引進的5.2萬t/a聚丙烯酰胺裝置、勝利油田寶莫生物化工有限公司、遼河油田聚合物廠等均采用了這種技術,其產品相對分子質量最高能達到2200萬,粘度達到50mpa·s以上。此項技術可根據需要生產相對分子質量500-2400萬的產品。但此項技術在采用低溫引發生產高相對分子質量聚丙烯酰胺時,存在后加熱水解不均勻等問題,一定程度上影響了產品的穩定性。

  3.2.2.2均聚后水解工藝技術

  該工藝是先將丙烯酰胺均聚成非離子聚合物、然后加堿進行水解。由于近幾年國內三次采油要求采用高抗鹽、高相對分子質量聚丙烯酰胺產品,國內聚丙烯生產廠商對高相對分子質量聚丙烯酰胺聚合技術進行了較為深入的研究。由于該工藝更容易得到高相對分子質量、粘度高的聚丙烯酰胺產品而得到了重視。大慶煉化公司采用均聚后水解工藝建成了1.3萬t/a高抗鹽聚丙烯酰胺生產裝置,并對引進法國SNF公司的8條生產線中的4條線由原來的前加堿共水解工藝改造成后水解工藝。北京恒聚油田化學劑有限公司等也采用均聚后水解工藝生產抗鹽聚合物產品。均聚后水解工藝有很好的靈活性,通過調節配方和引發溫度可生產各種相對分子質量的產品,可根據需要生產相對分子質量為500-3500萬的產品。以上兩種技術為國內生產三次采油用陰離子聚丙烯酰胺的主流技術。

  4產業發展趨勢

  從經濟發展的趨勢看,隨著我國自身經濟的快速發展,我國迅速發展成為世界制造業的中心之一。西方發達國家向我國等發展中國家轉移本國已失去競爭優勢的勞動密集型產業。聚丙烯酰胺行業也在此列。

  從聚丙烯酰胺行業特點上看,由于使用的原料丙烯腈是劇毒物質,丙烯酰胺也具有一定的毒性,整個生產過程毒性較大,職業病危害因素比較嚴重,有一定數量的污染物排放,對生產環境有一定的損害。發達國家對于環保、生產安全、員工勞動保護等方面要求嚴格,對含有有毒化學品的產品生產采取不同程度的限制和不鼓勵政策。因此,發達國家采取轉移基地的策略,將新建的生產基地選在我國、印度等發展中國家。

  上述因素決定了丙烯酰胺、聚丙烯酰胺類產品在歐美等發達國家的生產規模不會持續擴大。而由于我國極具潛力的聚丙烯酰胺消費市場、以及相對寬松的投資、生產環境,為聚丙烯酰胺產業的快速發展提供了廣闊的空間。

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