一、聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺（PAM）是一種線型高分子聚合物，分為非離子型、陽離子型、陰離子型和雙離子型。在常溫下為堅(jiān)硬的玻璃態(tài)固體，產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩(wěn)定性良好。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統(tǒng)稱，是水溶性高分子中應(yīng)用廣泛的品種之一。
由于聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元中含有酰胺基、易形成氫鍵、使其具有良好的水溶性和很高的化學(xué)活性，易通過接枝或交聯(lián)得到支鏈或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多種改性物，在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，有“百業(yè)助劑”之稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球聚丙烯酰胺的總產(chǎn)量中的37%用于廢水處理，27%用于石油工業(yè)，18%用于造紙工業(yè)。
二、聚丙烯酰胺使用特性
1)絮凝性: PAM能使懸浮物質(zhì)通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。
2)粘合性:能通過機(jī)械的、物理的、化學(xué)的作用，起粘合作用
3)降阻性: PAM能有效地降低流體的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50-80%.
4)增稠性: PAM在中性和酸條件下均有增稠作用，當(dāng)PH值在10以上PAM易水解。吳半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，增稠將更明顯。
三、聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝
聚丙烯酰胺生產(chǎn)工藝過程主要包括配料、聚合、造粒、干燥、粉碎篩分及包裝。原料通過管道進(jìn)入配料釜內(nèi)，加入相應(yīng)的助劑混合均勻，降溫至0-5℃之間，將物料送至聚合釜內(nèi)通氮除氧，氧含量除至1%左右，加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合，聚合后將膠塊切碎，通過輸送機(jī)送至造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒完的膠粒送至干燥床進(jìn)行干燥，干燥好物料送至粉碎篩分系統(tǒng)進(jìn)行粉碎篩分，粉碎完物料進(jìn)入包裝系統(tǒng)進(jìn)行包裝，形成成品。
丙烯酰胺+水（引發(fā)劑/聚合）→聚丙烯酰胺膠塊→造粒→干燥→粉碎篩分→聚丙烯酰胺產(chǎn)品
聚丙烯酰胺的聚合方法包括水溶液聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、水相分散聚合等，近些年又有學(xué)者將輻射技術(shù)、活性/可控自由基聚合等新興的聚合方法與上述方法相結(jié)合，促進(jìn)了聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。
1、水溶液聚合法
均相水溶液聚合是絮凝劑 PAM生產(chǎn)歷史久的方法，它采用水溶性無機(jī)過氧化物類及氧化—還原引發(fā)體系或水溶性偶氮類引發(fā)劑，不必回收溶劑，產(chǎn)品可直接使用。由于以水為溶劑，體系雜質(zhì)少，且單體向水溶劑的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)極小，因此，該法具有產(chǎn)品純度好、分子量高的特點(diǎn)。
2、分散相聚合法
用分散相聚合法制備聚丙烯酰胺又可分為反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、懸浮聚合法、沉淀聚合法 4 種。
(1) 反相乳液聚合法
是將單體的水溶液借助油包水型(W/0) 乳化劑分散在油的連續(xù)介質(zhì)中，引發(fā)聚合后，所得產(chǎn)品是被水溶脹者的亞微觀聚合物粒子(100nm~1000nm)在油中的膠體分散體，即W/0 型膠乳。
(2) 反相微乳液聚合法
近年來，在反相乳液聚合理論與技術(shù)的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了反相微乳液聚合法。所謂微乳液通常是指一種各向同性，清亮透明，粒徑在 8nm~80nm的熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體分散體系，通過各種方法制造的水溶性聚合物微膠乳，具有粒子均一、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
(3) 反相懸浮聚合法
丙烯酰胺水溶液在分散穩(wěn)定劑存在下，可分散在惰性有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行懸浮聚合，產(chǎn)品粒徑一般在1.0um~500um。而產(chǎn)品粒徑在0.1nm~1.0nm時(shí)，則稱為柱狀聚合。在懸浮聚合中，丙烯酰胺水溶液在Span-60，無機(jī)氨化物、脂肪酸鈉或醋酸纖維素等分散穩(wěn)定劑存在下，在汽油、二甲苯、四氯乙烯中形成穩(wěn)定的懸浮液，引發(fā)后聚合。
(4) 沉淀聚合法
這種丙烯酰胺聚合是在有機(jī)溶劑或水和有機(jī)混合溶液中進(jìn)行。這些介質(zhì)對(duì)單體是溶劑，對(duì)聚合物聚丙烯酰胺是非溶劑。因此，聚合開始時(shí)反應(yīng)混合物是均相的，而在聚合反應(yīng)過程中，絮凝劑PAM 一旦生成就沉淀析出，使反應(yīng)體系出現(xiàn)兩相。因此聚合是在非均相體系中進(jìn)行，稱為沉淀聚合。
聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)除了上述的單元操作外，在工藝配方上還有較明顯的差別，引發(fā)就有前加堿共水解工藝和后加堿后水解工藝之分，兩種方法各有利弊，前加堿共水解工藝過程簡(jiǎn)單，但存在水解傳熱易產(chǎn)生交聯(lián)和相對(duì)分子質(zhì)量損失大的問題，后加堿后水解雖然工藝過程增加了，但水解均勻不易產(chǎn)生交聯(lián)，對(duì)產(chǎn)品相對(duì)分子質(zhì)量損失也不大。
前加堿共水解聚合
該工藝采用丙烯酷胺和碳酸鈉兩種主要原料，與其它工藝的主要區(qū)別是在聚合溶液制備過程中加入碳酸鈉，在進(jìn)行聚合反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行水解反應(yīng)，聚合和水解在同一反應(yīng)釜內(nèi)完成，在熟化過程中使水解反應(yīng)更加完全。聚合反應(yīng)可根據(jù)所需產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量，既可在較低的引發(fā)溫度條件下開始，生產(chǎn)較高相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)品，也可采用在較高的溫度下引發(fā)，生產(chǎn)中低相對(duì)分子質(zhì)量產(chǎn)品。經(jīng)聚合反應(yīng)和熟化過程得到聚丙烯酷胺膠體，經(jīng)切割、造粒、干燥等過程得到粉狀陰離子聚內(nèi)烯酷胺產(chǎn)品。
近幾年，這種技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，大慶煉化公司引進(jìn)的5.2萬t/a聚丙烯酷胺裝置、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(shù)，其產(chǎn)品相對(duì)分子質(zhì)量高能達(dá)到2200萬，粘度達(dá)到50mpa·s以上。此項(xiàng)技術(shù)可根據(jù)需要生產(chǎn)相對(duì)分子質(zhì)量500--2400萬的產(chǎn)品。但此項(xiàng)技術(shù)在采用低溫引發(fā)生產(chǎn)高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酷胺時(shí)，存在后加熱水解不均勻等問題，一定程度上影響了產(chǎn)品的穩(wěn)定性
均聚后水解工藝技術(shù)
該工藝是先將丙烯酷胺均聚成非離子聚合物、然后加堿進(jìn)行水解。由于近幾年國內(nèi)三次采油要求采用高抗鹽、高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酷胺產(chǎn)品，國內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)廠商對(duì)高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酷胺聚合技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。由于該工藝更容易得到高相對(duì)分子質(zhì)量、粘度高的聚丙烯酷胺產(chǎn)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高抗鹽聚丙烯酷胺生產(chǎn)裝置，并對(duì)引進(jìn)法國SNF公司的8條生產(chǎn)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(xué)劑有限公司等也采用均聚后水解工藝生產(chǎn)抗鹽聚合物產(chǎn)品。
均聚后水解工藝有很好的靈活性，通過調(diào)節(jié)配方和引發(fā)溫度可生產(chǎn)各種相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)品可根據(jù)需要生產(chǎn)相對(duì)分子質(zhì)量為500-3500萬的產(chǎn)品。
四、聚丙烯酰胺的篩分
破碎后的聚丙烯酰胺有些像粗鹽，為不規(guī)則的顆粒狀，且帶有溫度（50-60°），遇水會(huì)發(fā)黏發(fā)粘。篩分的難點(diǎn)在于如何提高第二層篩分精度，且易堵網(wǎng)，產(chǎn)量不高。
傳統(tǒng)篩分聚丙烯酰胺選用的機(jī)器類型為旋振篩，但存在以下問題：
1. 產(chǎn)量低
2. 底層篩分精度不夠（細(xì)粉篩不干凈）
3. 易堵網(wǎng)
l較大的篩分面積——提高產(chǎn)量
l三維翻滾運(yùn)動(dòng)，模塊化設(shè)計(jì)——提高精度
l兩層不同的清網(wǎng)系統(tǒng)——減少堵網(wǎng)