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(yáng)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(guò)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(guò)電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。
2)粘合性:能通過(guò)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(guò)程主要包括配料、聚合、造粒、干燥、粉碎篩分及包裝。原料通過(guò)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(guò)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(wú)機(jī)過(guò)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(lái)，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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(wèn)題，后加堿后水解雖然工藝過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程得到聚丙烯酷胺膠體，經(jīng)切割、造粒、干燥等過(guò)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(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，大慶煉化公司引進(jìn)的5.2萬(wàn)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(wàn)，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(wàn)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(wèn)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(guó)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(guó)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(wàn)t/a高抗鹽聚丙烯酷胺生產(chǎn)裝置，并對(duì)引進(jìn)法國(guó)SNF公司的8條生產(chǎn)線中的4條線由原來(lái)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(guò)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(wàn)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(wèn)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)