【正文】 紀(jì)90年代后期．美國、西歐和日本的聚丙烯酰胺年消費(fèi)量分別為l2萬噸、8,6萬噸和6，3萬噸。預(yù)計(jì)2005年這三大市場的消費(fèi)量將分別增長到l9萬噸、l3萬噸和8萬噸。加上亞洲市場(日本除外)及其他地區(qū)2005年25萬噸左右的需求量，預(yù)時(shí)2005年全球聚丙烯酰胺總需求量為60萬噸左右。經(jīng)過2001年需求低迷期后，2002年起PAM需求又較快增長，預(yù)計(jì)到2010年全球需求年增長率為5．4％，增長率最高的地區(qū)為：拉美(年增長率為6％)、亞洲和中東(6．3％)、亞太(9．1％)。作為PAM市場的領(lǐng)先者SNF公司近期將有不少新建裝鼉投產(chǎn)，SNF公司新建的PAM 裝置(在澳大利亞、印度尼西亞、印度、俄羅斯、瑞典和美國)將于2005年投產(chǎn)，新建最大裝置建在印度(能力為2萬噸／39。年)。德固薩公司在印度尼西亞的PAM 新裝置也將于2O05年開工。然而，盡管2005年有一些新增電力開工，如果以后尚無新增能力建設(shè)的話，預(yù)計(jì)今后5年內(nèi)PAM供應(yīng)仍將會(huì)感到短缺。（2） 國內(nèi)生產(chǎn)和消費(fèi)① 生產(chǎn)我國PAM產(chǎn)品的開發(fā)起步較晚,1962 年上海天原化工廠建成第一套PAM生產(chǎn)裝置, 生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。1995 年, 國內(nèi)PAM生產(chǎn)廠家有60 多家, 其中多數(shù)為規(guī)模較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè), 技術(shù)水平低, 產(chǎn)品分子量低, 一般為500~800 萬, 難以滿足消費(fèi)者對高分子量產(chǎn)品的需要。1995 年底, 大慶石油管理局從法國SNF 公司引進(jìn)的5萬t/aPAM生產(chǎn)裝置投產(chǎn), 生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品( 分子量為1500 萬) , 特別是近幾年, 勝利油田以及法國SNF 公司在我國泰興所建企業(yè)相繼建成投產(chǎn),使我國PAM的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)水平有了大幅度提高, 產(chǎn)品質(zhì)量符合油田注入聚合物驅(qū)采技術(shù)的要求。表 3 國內(nèi)主要PAM生產(chǎn)廠家情況序號生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力（萬噸/年）1大慶油田化工總廠52勝利油田長安實(shí)業(yè)集團(tuán)公司23SNF公司泰興分公司24廣東李壇精細(xì)化工廠25北京恒聚油田化學(xué)品有限公司16太原重工集團(tuán)祁縣聚合物有限公司1② 消費(fèi)1998 年, 萬t, 萬t, 萬t, 不足部分依靠進(jìn)口解決。國內(nèi)消費(fèi)中, 81%用于石油開采, 是國內(nèi)PAM應(yīng)用的最大市場。由于我國東部油田如大慶、勝利、中原、華北、遼河、大港、河南等油田已進(jìn)入開采中后期, 采油綜合含水已達(dá)80%以上, 為提高原油采收率, 結(jié)合油田特殊的地質(zhì)條件, 推廣以PAM為主要聚合物驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用, 已成為東部油田穩(wěn)產(chǎn)的重要舉措。根據(jù)石油行業(yè)的整體規(guī)劃, 2005 年國內(nèi)PAM 在石油開采方面的用量已達(dá)到11 萬t。而在國外作為一種環(huán)保產(chǎn)品, PAM已被廣泛用于各種水處理中, PAM應(yīng)用的最大領(lǐng)域?yàn)樗幚硇袠I(yè), 我國水處理技術(shù)和水處理劑的應(yīng)用水平與國外有很大差距, 這也說明PAM在水處理行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿薮?。PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用起步于70 年代, 主要用作助留劑、干增強(qiáng)劑和廢水處理的絮凝劑。 隨著大型合資造紙企業(yè)的不斷建成投產(chǎn)和人們對紙張質(zhì)量要求的提高, PAM在造紙行業(yè)的應(yīng)用必將有一個(gè)大發(fā)展。1 .1 . 5 丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域（1） 石油開采：：調(diào)節(jié)注入水的流變性，增加驅(qū)動(dòng)液的黏度，改善水驅(qū)波發(fā)效率，降低地層中水相滲透率，使水與油能勻速的向前流動(dòng)。：在油田生產(chǎn)過程中，由于地層的非均質(zhì)性常產(chǎn)生水浸問題，需要進(jìn)行堵水，其實(shí)質(zhì)是改變水在地層中的滲流狀態(tài)，以減少油田產(chǎn)水、保持地層能量、提高油田最終采收率的目的。聚丙烯酰胺類化學(xué)堵水劑具有對油和水的滲透能力的選擇性，對油的滲透性降低最高可超過10%，而對水的滲透性能減少可超過90%。：調(diào)節(jié)鉆井液的流變性攜帶巖屑，潤滑鉆頭減少流體損失等?？蓽p輕對油氣層的壓力和堵塞，容易發(fā)現(xiàn)油氣層，并有利于鉆進(jìn)速度比常規(guī)泥漿高19%，比機(jī)械鉆速高45%左右，還可大大減少鉆井事故，減輕設(shè)備磨損防止發(fā)生井漏和坍塌。：壓裂工藝是油氣田開發(fā)致密層的重要增產(chǎn)措施，氣作用是開通巖石的餓通過，讓油流過，亞甲基聚丙烯酰胺交聯(lián)而成的壓裂液，因具有高黏度、低摩阻、良好的餓懸砂能力以及配制方便和成本低而被廣泛應(yīng)用。（2） 水處理：聚丙烯酰胺的酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附而形成氫鍵。高分子量聚丙烯酰胺在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，生成絮團(tuán)，有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應(yīng)多種絮凝現(xiàn)象，其用量小，效率高，生成的泥渣少，后處理容易，對某些情況具有特殊的價(jià)值。我國的原水處理、城市污水處理和工業(yè)廢水處理行業(yè)都在不同程度的使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。（3） 造紙：聚丙烯酰胺在造紙工業(yè)中的應(yīng)用主要用于兩方面，一是提高填料、顏料等的存留率，以降低原材料的流失和對環(huán)境的污染；二是提高紙張的強(qiáng)度。另外，使用聚丙烯酰胺還可以提高紙張的抗撕性和多孔性，以改進(jìn)視覺和印刷性能。（4） 礦冶行業(yè)：采礦過程中，通常使用大量水，最后需回收水中的有用固體，并將廢水凈化回收使用。應(yīng)用聚丙烯酰胺，可促使團(tuán)粒的下降、液體的澄清和泥餅的脫水，從而可提高生產(chǎn)效率，減少尾礦流失和水消耗，降低設(shè)備投資和加工成本，并避免環(huán)境污染。（5） 紡織、印染行業(yè)：聚丙烯酰胺作為織物處理的上漿劑、整理劑以及可生成柔順、防皺、防霉菌的餓保護(hù)層。利用他吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，能減少紡織時(shí)的斷張率。聚丙烯酰胺作后處理劑可以防止織物的靜電和阻燃。用作印染助劑時(shí)，聚丙烯酰胺可使產(chǎn)品附著牢度大、鮮艷度高，還可作為漂白的非礦高分子穩(wěn)定劑。此外，聚丙烯酰胺還用于紡織印染污水的高效凈化。（6） 其他：聚丙烯酰胺在水敏性凝膠、食品加工、電鍍工業(yè)吸水性樹脂也用著廣泛的應(yīng)用。1 .1 . 6 前景展望綜觀我國PAM歷年生產(chǎn)情況，90年代之前國內(nèi)因技術(shù)、市場等原因產(chǎn)量和使用量一直相對穩(wěn)定，后隨著石油行業(yè)的大量推廣使用，推動(dòng)了PAM產(chǎn)量的不斷增加。但目前國內(nèi)多數(shù)PAM生產(chǎn)廠家均屬低水平、小規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)落后，單機(jī)生產(chǎn)能力低，品種少，質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品分子量低，分子量分布范圍寬，抗礦化度及耐剪切能力低，難以滿足國內(nèi)及企業(yè)出口的需要。鑒于PAM具有較大的市場潛力，國內(nèi)不少企業(yè)紛紛計(jì)劃新建或擴(kuò)建產(chǎn)能。近幾年隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康、快速發(fā)展，政府和民眾的環(huán)保意識加強(qiáng)，必將促進(jìn)PAM的消費(fèi)。因此，國內(nèi)的PAM開發(fā)利用前景廣闊。鑒于次，國內(nèi)有關(guān)專家建議：①在裝置方面，應(yīng)走規(guī)模之路，有條件的企業(yè)，可以全套引進(jìn)國外的工藝技術(shù)和設(shè)備，建設(shè)萬噸級以上規(guī)模，以適應(yīng)日益激烈的市場競爭，但要防止不考慮客觀實(shí)際，一哄而上建設(shè)多套大型裝置，造成產(chǎn)能相對過剩。②國內(nèi)中小企業(yè)和相關(guān)科研院所，應(yīng)加快PAM生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)，改進(jìn)現(xiàn)有工藝，提高技術(shù)水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量并使之系列化；有條件的單位，應(yīng)加強(qiáng)在專用性產(chǎn)品和個(gè)類不同基因共聚接枝改性衍生物方面的研究。③走重組兼并之路，逐步淘汰一些落后的小規(guī)模生產(chǎn)裝置，以提高行業(yè)的整體水平。同時(shí)還要大力開發(fā)PAM在制糖、感光材料、電鍍、船舶，陶瓷、礦冶等方面的應(yīng)用，使我國的PAM生產(chǎn)應(yīng)用盡快到達(dá)發(fā)達(dá)國家的水平。1. 2 設(shè)計(jì)意義石油工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，石油是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證之一。我國石油資源相對較少，三次采油是我國保證石油供應(yīng)的重要措施。進(jìn)行聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的研究，可以使我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)規(guī)模均提升到一個(gè)較高水平，以滿足三次采油對聚丙烯酰胺質(zhì)和量的要求，避免引進(jìn)產(chǎn)品帶來的危險(xiǎn)，保證三次采油技術(shù)的順利實(shí)施最終以滿足國民經(jīng)濟(jì)對石油供應(yīng)的要求，并獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。 此外，聚丙烯酰胺在水處理行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場。隨著環(huán)境意識的不斷加強(qiáng)，聚丙烯酰胺在城市污水處理方面的應(yīng)用將會(huì)越來越受到重視，聚丙烯酰胺聚合生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究，也將對城市污水處理工藝技術(shù)的提高起到推動(dòng)作用。1． 3 設(shè)計(jì)原則1．3．1 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容年產(chǎn)5000噸聚聚丙烯酰胺工程：聚合工段的工藝設(shè)計(jì)。含：聚合工序、造粒工序、干燥工序。① 對該項(xiàng)目的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景（產(chǎn)品、工藝等）進(jìn)行綜述。② 原料路線的選擇及工藝技術(shù)的選擇。③ 物料衡算。④ 工藝物料流程（PFD）的設(shè)計(jì)。⑤ 管道及儀表流程（PID）的工藝設(shè)計(jì)。⑥ 主要工藝設(shè)備的選型。⑦ 工藝平面布置。（2）課程設(shè)計(jì)的要求與依據(jù) 課程設(shè)計(jì)時(shí)高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的最后一個(gè)及其重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力，不斷提高學(xué)生制圖、運(yùn)算、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、查閱文獻(xiàn)資料、編寫說明書等技能。通過該途徑，使學(xué)生具有一定的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及工廠主要車間的初步設(shè)計(jì)能力。具體要求學(xué)生掌握本課程的工藝設(shè)計(jì)原理、步驟和方法。通過設(shè)計(jì)圖紙和說明書能對所設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述和論證。設(shè)計(jì)有關(guān)資料和圖紙應(yīng)保證計(jì)算準(zhǔn)確、字體端正、圖面清潔、設(shè)計(jì)合理，所有計(jì)算部分應(yīng)有完整的計(jì)算過程，以達(dá)到全面訓(xùn)練的目的。1．3．2 聚合反應(yīng)機(jī)理及影響因素（1） 聚合機(jī)理丙烯酰胺聚合反應(yīng)機(jī)理屬于自由基反應(yīng)，符合自由基連鎖聚合反應(yīng)機(jī)理的一般機(jī)理，由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止等基元反應(yīng)組成。此外還常伴有鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。器總反應(yīng)式為：nCH2=CH－C(=O)－NH2 [CH2—CH（C(=O)－N