【正文】 易，對(duì)某些情況具有特殊的價(jià)值。（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?？蓽p輕對(duì)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。聚丙烯酰胺類化學(xué)堵水劑具有對(duì)油和水的滲透能力的選擇性，對(duì)油的滲透性降低最高可超過(guò)10%，而對(duì)水的滲透性能減少可超過(guò)90%。1 .1 . 5 丙烯酰胺聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域（1） 石油開(kāi)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)。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。根據(jù)石油行業(yè)的整體規(guī)劃, 2005 年國(guó)內(nèi)PAM 在石油開(kāi)采方面的用量已達(dá)到11 萬(wàn)t。國(guó)內(nèi)消費(fèi)中, 81%用于石油開(kāi)采, 是國(guó)內(nèi)PAM應(yīng)用的最大市場(chǎng)。1995 年底, 大慶石油管理局從法國(guó)SNF 公司引進(jìn)的5萬(wàn)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(wàn)) , 特別是近幾年, 勝利油田以及法國(guó)SNF 公司在我國(guó)泰興所建企業(yè)相繼建成投產(chǎn),使我國(guó)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。（2） 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和消費(fèi)① 生產(chǎn)我國(guó)PAM產(chǎn)品的開(kāi)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。德固薩公司在印度尼西亞的PAM 新裝置也將于2O05年開(kāi)工。作為PAM市場(chǎng)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(guó))將于2005年投產(chǎn)，新建最大裝置建在印度(能力為2萬(wàn)噸／39。加上亞洲市場(chǎng)(日本除外)及其他地區(qū)2005年25萬(wàn)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(wàn)噸左右。上個(gè)世紀(jì)90年代后期．美國(guó)、西歐和日本的聚丙烯酰胺年消費(fèi)量分別為l2萬(wàn)噸、8,6萬(wàn)噸和6，3萬(wàn)噸。亞太地區(qū)也是最大的PAM消費(fèi)地區(qū)，其次是西歐和美國(guó)。表2列出2005年2月統(tǒng)計(jì)的世界各地區(qū)PAM主要生產(chǎn)能)。其中25％在西歐。⑤選擇適宜的技術(shù)和設(shè)備，開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的連續(xù)化、自動(dòng)化的聚合工藝。③降低PAM產(chǎn)品中殘余單體的含量：高聚物PAM本身基本無(wú)毒，PAM的毒性來(lái)自殘余的AM單體。還要掌握好聚合反應(yīng)規(guī)律優(yōu)選聚合工藝、聚合引發(fā)體系，適當(dāng)增大單體濃度、減少引發(fā)劑濃度和降低聚合反應(yīng)溫度，使反應(yīng)平穩(wěn)。具體為：①提高產(chǎn)品分子量和溶解性能：為提高產(chǎn)品分子量和溶解性能，應(yīng)采用高純單體。最近的一份報(bào)告指出，采用環(huán)己烷和一種非離子表面活性劑作為乳化劑，以K2S202作為引發(fā)劑，在3040℃及濃度50%條件下可得到分子量大于1000萬(wàn)的速溶型粉狀聚丙烯酞胺。（3）反向懸浮聚合：采用 反 相懸浮法制備AM 聚合物與反相乳液聚合有許多相似之處，關(guān)鍵在于分散相粒子尺寸的控制。乳膠粒是通過(guò)乳化劑吸附膜的阻隔或高聚物的位阻作用而穩(wěn)定的，有人認(rèn)為這種乳膠粒也是通過(guò)膠束成長(zhǎng)起來(lái)的。而在 AM聚合過(guò)程中添加諸如甲醇、乙醇、異丙醇、四氫吠喃、二甲基甲酞胺等有機(jī)溶劑時(shí)，添加劑的作用可為鏈轉(zhuǎn)移、溶劑化屏蔽作用和作為沉淀劑改變聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)。相反，聚合分子量易降低。許多金屬離子能與酞胺基發(fā)生絡(luò)合，從而影響反應(yīng)進(jìn)程。在 A M 與 丙 烯酸(AA)等共聚中，PH對(duì)竟聚率的影響很大。在較低PH下(PH 2)，聚合易伴生分子內(nèi)和分子間的亞酞胺化反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物。對(duì)這些體系的研究工作多集中在聚合速率方面，對(duì)分子量影響討論甚少。用高價(jià)金屬鹽與有機(jī)物組成的體系亦不少。（1） 水溶液聚合在AM 的聚合方法中， 采用水溶液聚合的較多， 主要涉及到引發(fā)體系、介質(zhì)PH、添加劑和單體濃度等。聚合方法按單體在介質(zhì)中的分散狀態(tài)有：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。引發(fā)劑主要是過(guò)氧化物和偶氮化合物，輻射引發(fā)常用碳60源的Y射線。乳酰胺基的高極性使PAM具有良好的親水性和水溶性，其水凝膠親水而不溶與水；柔順的長(zhǎng)鏈?zhǔn)筆AM水溶液具有高粘性和良好的流變性能；酰胺基極易與水或含有OH基團(tuán)的物質(zhì)（天然纖維、蛋白質(zhì)、土壤和礦物等）形成氫鍵，產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用；酰胺基的高反應(yīng)活性可使PAM衍生出很多變性產(chǎn)物，拓寬了他們的應(yīng)用范圍。（2）分子鏈上有與丙烯酰胺單元數(shù)目相同的側(cè)基——酰胺基，而酰胺基具有高極性、易形成氫鍵和高反應(yīng)活性。其他上百家的生產(chǎn)廠生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)相對(duì)落后，產(chǎn)品也比較單一只能滿足污水處理等一般用途的要求，沒(méi)有能力去補(bǔ)充通用品種。（2）生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)：我國(guó)隨有近10家上萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)廠，產(chǎn)量占倒90%。僅法國(guó)NSF公司一家的常規(guī)產(chǎn)品就超過(guò)1000種，可以適應(yīng)各行業(yè)不同工藝條件和不同物料性質(zhì)的要求，而用于數(shù)十個(gè)行業(yè)。而我國(guó)的陽(yáng)離子產(chǎn)品分子量較低，一般在500800萬(wàn)之間，產(chǎn)品劑型以水溶液為主，制約了我國(guó)水處理和造紙工業(yè)的發(fā)展。而我國(guó)陽(yáng)離子產(chǎn)品僅占10%。生物酶法制丙烯酰胺、梳型聚丙烯酰胺和超高分子量PAM等方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。產(chǎn)品主要包括HPAM、CPAM、NAM和梳型聚丙烯酰胺等，以HPAM為主。現(xiàn)有生產(chǎn)廠200多個(gè)，生產(chǎn)能力（含AM）約為23萬(wàn)噸/年。以及1995年法國(guó)NSF公司5萬(wàn)噸/年P(guān)AM生產(chǎn)裝置后，我國(guó)PAM的產(chǎn)量和質(zhì)量都油了很大的提升。隨后又開(kāi)發(fā)了輻射聚合法、反相乳液聚合法和水溶液聚合法生產(chǎn)PAM干粉。我PAM產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)50年代末期。丙烯酰胺單體由丙烯腈經(jīng)硫酸催化水合制取。不久開(kāi)發(fā)了堿性陰離子型PAM和陽(yáng)離子型PAM。年產(chǎn)500噸聚丙烯酰胺聚合工藝設(shè)計(jì)第一章 概述1． 1 聚丙烯酰胺簡(jiǎn)介1 .1 . 1丙烯酰胺聚合物的發(fā)展PAM在1893年由實(shí)驗(yàn)室制得。1954年在美國(guó)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，初期得產(chǎn)品僅室單一得非離子型PAM。PAM優(yōu)良的水溶性、增稠性、絮凝性能和化學(xué)反應(yīng)活性的顯示出了巨大的市場(chǎng)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。20世紀(jì)70年代初美國(guó)合日本開(kāi)發(fā)了丙烯睛銅催化水合法，1985年在日本又有丙烯睛生物酶催化水合法問(wèn)世。1962年上海珊瑚化工廠建成我國(guó)第一套PAM生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)PAM水溶膠產(chǎn)品，用于礦產(chǎn)品處理和石油鉆采工業(yè)。由于在油氣田開(kāi)采和三次采油中的大量應(yīng)用，以及在污水處理和造紙等方面的用量增加，我國(guó)PAM的生產(chǎn)能力不斷增加。近10年來(lái)我國(guó)PAM發(fā)展迅速，現(xiàn)成為世界生產(chǎn)大國(guó)，產(chǎn)量躍居世界首位，生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)國(guó)際水平。我國(guó)的銷售量約占全球的1/3。產(chǎn)品劑型有干粉、水溶膠、油乳液和水乳液等，以干粉為主。但是在總體上，我國(guó)的PAM產(chǎn)品與國(guó)外相比還存在大的差距，主要反應(yīng)在（1）產(chǎn)品系列：國(guó)外陽(yáng)離子產(chǎn)品約占總產(chǎn)量的一半，且仍以每年10%的速度增長(zhǎng)。國(guó)外的陽(yáng)離子產(chǎn)品的品種、類型十分齊全，大品種的分子量都超過(guò)1900萬(wàn)，干粉占53%，乳液占35%，水溶液僅占2%。在品種系列化上，國(guó)外已形成齊全的多品種系列產(chǎn)品，達(dá)到2000多個(gè)品種。在我國(guó)尚缺少系列化產(chǎn)品，因而應(yīng)用單一，這在造紙和不同水質(zhì)的處理種尤為突出。但這些規(guī)模大的生產(chǎn)廠主要以滿足石油開(kāi)采所需的通用化學(xué)助劑為主，其產(chǎn)品單一，主要十陰離子型粉劑，尚無(wú)上規(guī)模的乳液型和陽(yáng)離子型產(chǎn)品。1 .1 . 2丙烯酰胺聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)PAM在結(jié)構(gòu)上最基本的特點(diǎn)是：（1）分子鏈具有柔順性和分子形狀的易變性。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予了PAM許多極有價(jià)值的應(yīng)用性能。1．1．3 丙烯酰胺聚合方法介紹丙烯酰胺聚合反應(yīng)屬于自由基引發(fā)體系，引發(fā)方法常用引發(fā)劑引發(fā)和輻射引發(fā)兩種。聚丙烯酰胺及其衍生物都是通過(guò)丙烯酰胺的自由基聚合制成的均聚物或共聚物。其中主要有水溶液聚合、反向懸浮聚合和反向乳液聚合。 ① 引 發(fā) 體系:A M 聚合的引發(fā)體系近年研究甚多，其目的在于保持高合速率下能獲得高轉(zhuǎn)化率、:與NaHS03氧化還原引發(fā)體系外，還有過(guò)硫酸錢一亞硫酸氫鈉一偶氮化合物、過(guò)硫酸錢一雕白粉一偶氮化合物等復(fù)合引發(fā)體系，以及H202胺、特丁基過(guò)氧化氫NaHS03, K2S208一三(氨基甲酞乙基)胺或疏基乙醇、尿素、硫脈等有機(jī)一無(wú)機(jī)物組成的引發(fā)體系。如KMn04一乳酸、抗壞血酸或輕基乙酸，Ceo+一硫醇、硫代磷酸、檸檬酸，三(乙酸丙酮)釩一輕胺，VS+一環(huán)己酮，適于常溫聚合。② P H 值:AM聚合中，介質(zhì)PH值可影響反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。在較高PH下，單體或聚合物分子中的酞胺基會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，使均聚物變成含丙烯酸鏈節(jié)的共聚物。③ 添 加 物:在AM水溶液聚合中添加有機(jī)、無(wú)機(jī)物對(duì)Rp和分子量均有影響。在相同溫度下，活化能小時(shí)，Rp增加。所以在一定的條件下，某些離子能夠大幅度地調(diào)節(jié)分子量。（2）反向乳液聚合：水 溶 性 單體AM 的反相乳液聚合是乳液聚合研究領(lǐng)域中新開(kāi)拓的一個(gè)分支，多采用非離子型的低分子或高分子乳化劑形成油包水型乳液體系而進(jìn)行乳液聚合。近十年來(lái)的研究豐富了乳液聚合理論，獲得了有實(shí)際價(jià)值的膠乳型產(chǎn)品，其具有速溶等顯著特點(diǎn)。決定粒子尺寸的因素主要是攪拌、分散穩(wěn)定劑和相比，反相懸浮聚合可采用熱引發(fā)或氧化還原體系引發(fā)，有人認(rèn)為聚合物的分子量與K2S202的濃度無(wú)關(guān)，分子量較水溶液聚合為低。（4）水溶液聚合展望：水溶液聚合是丙烯酰胺最常用的聚合方法，對(duì)于