[摘 要]本文介绍了聚丙烯酰胺的定义、性质、分类、特点等，对高分子量的聚丙烯酰胺进行了综合论述。论述了聚丙烯酰胺的生产技术。介绍了聚丙烯酰胺在石油开采等行业中的应用与趋势。总结了聚丙烯酰胺之后的发展趋势以及对其的展望。
　　[关键词]聚丙烯酰胺、生产工艺、应用
　　中图分类号：TE39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0054-01
　　一、概述【1】
　　聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺均聚物或其与其他单体共聚而得聚合物的统称，是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一。目前，聚丙烯酰胺的应用日益广泛，世界发达国家相继开发了高分子量、性能优良的聚丙烯酰胺聚合物及其共聚物和衍生物，普遍用于与石油开采。造纸、水处理、纺织、医药、农业等行业，有“百业助剂”之称。
　　1 聚丙烯酰胺的物理性质
　　聚丙烯酰胺具有良好的热稳定性；易溶于冷水，而在有机溶剂中溶解度是有限的，这对与大量用水做介质的工业部门无疑是大为方便的；PAM水溶液的粘度和浓度近似于对数关系，即直线关系；PAM分子量的大小对其粘度有极大的影响，高分子量及超高分子量（大于2000万）的PAM具有很高的粘度：PAM水溶液对电解质有很好的容忍性；PAM分子链很长，这就使他能在两个粒子之间架桥，加速粒子的沉降，是很好的絮凝剂：丙烯酰胺单体式有图物质，对脯乳类动物神经有副作用；PAM是低毒的，大多数商品不刺激皮肤，有些产品可用作饮用水处理。
　　PAM主要以两种形式商品出售，一种是粉末状的，一种是胶体，粉末状PAM一般更受客户欢迎。最近出现了聚合物分散体，称为PAM乳胶，由于具有很容易溶于水的特性，因此受到人们注目。
　　2聚丙烯酰胺的化学性质
　　PAM有丙烯酰胺聚合而成，因此其分子的主连接上有大量的侧基――酰胺基。酰胺基的化学性很高，可以和多种化合物反应产生许多PAM的衍生物：酰胺基的一大独特之处还是在与他能与多种特定的化合物形成很强的氢键。因此，PAM不仅有一系列的宝贵性能，如絮凝性、增稠性、表面活性等，而且还可以通过它的酰胺基水解而转化为含有羧基的聚合物，成为阴离子型PAM；PAM和甲醛反应生产的羟甲基化PAM，是一个重要的交联单体。
　　PAM系列产品可分为非离子型（NPAM），阳离子型（APAM）和阴离子型（CPAM）；这些聚合物可以使均聚物，也可以是共聚物，分子量的大小事PAM主要性能指标之一。
　　二、生产技术【2】
　　大庆炼化公司聚合物扩能工程聚丙烯酰胺装置，由大庆油田设计院设计，产品类型为超高分子量抗盐阴离子聚丙烯酰胺，外观为白色颗粒，主要用于油田三次采油驱油助剂，提高油田采收率，同时可提高油田含油污水利用率，降低开发成本，具有较好的市场前景。
　　装置采用集散型控制系统，。控制方案，运用到生产实际，可達到控制精度要求，整套装置运行平稳，实现了生产过程的自动控制，提高生产过程的自动化水平。
　　本装置采用均聚后水解工艺，共分溶解、聚合反应、预研磨造粒、水解、干燥、研磨筛分、包装等个7个主要工序，采用丙烯酰胺均聚成胶，经造粒后加入粒碱进行后水解的核心工艺，螺杆式预研磨机对胶体进行预切割更利于胶体的造粒，振动式流化床干燥器对产品进行两段干燥，可进一步提高产品的质量。而先造粒后干燥的工艺顺序，使粉尘的溢出降至最低限度，主要操作和工艺控制均由DCS系统自动完成，不但降低了工人的劳动强度，而且产品质量指标控制严格，分子量可调范围较大。
　　三、市场与应用
　　1、石油开采【3】
　　根据美国油田化学品研究报告指出，采用化学技术去油提高石油采收率。无论采用胶束-聚合物驱油还是用聚合物驱油，都需要大量使用PAM系聚合物。据统计，PAM在美国有31%左右用于油田，而我国则高达60%以上，在油田化学品中，PAM是具有多方面作用的添加剂，如钻井液、洗井液、注水采油及提高采收率都有重要作用。关键在于结合使用条件，要求合理设计，选用PAM的品种（包括剂型、分子量、离子度等）。如非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）与交联剂惊醒氧化还原反应交联形成凝胶。可作为油田井用堵水剂，阴离子聚丙烯酰胺（CPAM）则因其优良的增稠、絮凝效果用作钻井泥浆添加剂。在地质和石油钻井中用于调节泥浆性能，对抑制水敏地层，防止井壁坍塌有特殊效果。另外利用PAM线型大分子结构在流动流体中的剪切取向，在湍流状态下和容易按流动方向取向成长直条状。抑制湍流展，PAM作为降摩组剂是一种非常理想的材料。例如在原油的长距离管道运输中，只需加入相当于原油量0.1PPM的分子量在1000万以上的PAM就能大大降低原油输送过程中的阻力，降低能耗。
　　2、用作去油剂【4】
　　在提高石油采收率的三次开采诸方法中，用PAM做去油剂占有重要地位。聚合物的作用是调节注入水的流变性，增加驱动液的粘度，改善水驱波发效率，降低地层中水相渗透率，使水与油能匀速的向前流动。采用胶束聚合物驱油时，先将表面活性剂与助剂配成具有超低界面张力的微乳液注入注水井中，在注聚合物溶液，最后注水。水呈柱塞流动向前推进。驱替分散在孔隙内的残余油，提高原油的采收率。由于三采的PAM一般含10%--50%波基，分子量从几十万到千余万。这是一个很活跃的研究领域，已经研制出很多改性聚合物。我国大型油田包括大庆油田、胜利油田、辽河油田、大港油田等已经进入开采中后期，才出油的含水率日趋提高。为了稳定我国油田产量，采用三次采油技术，可以提高采油率，保证油田稳产。
　　3、用作堵水调整剂【5】
　　在油田生产过程中，由于地层的非均质性，常产生水浸问题，需要进行堵水，其实质是改变水在地层中的渗流状态，已达到油田减少产水，保持地层能量，提高油田最终采收率的目的。PAM化学堵水剂发展速度很快，用量大，具有对油和水渗透能力的选择性，对油的渗透性降低最高可超过10%，而对水的渗透性减少可超过90%。选择性堵水这一特点是其他堵水剂所没有的。通常是地层类型选择合适的PAM分子量。均质性好，平均渗透率高的油层，可选用中等分子量的PAM；基岩渗透率低的裂缝性油层或渗透性变化大的油层，可选用高分子量的PAM。PAM在使用时不可以交联使用，也可以与铝盐、铬盐等交联生成凝胶使用，还可以添加某些树脂形成互溶聚合物网络，使之具有更高的耐温性。本方法已在国内碳酸盐底油层高含水油田堵水中应用，并取得了明显效果。采用PAM还可以调节吸层内吸水刨面及封堵大口洞，实践中已见到良好效果。
　　4、用作压裂液添加剂
　　压裂工艺师油田开发致密层的重要增产措施，其作用是开通岩石的通过，让油流过，亚甲基PAM交联而成的压裂液，由于具有高粘度，低摩阻，良好的悬沙能力以及配置方便和成本低的优势而被广泛采用。
　　5、用于矿冶行业
　　采矿过程中通常使用大量的水，最后常需回收水中的有用颗粒，并将废水净化回收使用。采用PAM絮凝，可促进团粒的下沉、液体的澄清和泥饼的脱水，从而可提高生产效率，减少尾矿流失和水消耗，降低设备投资和加工成本，并避免环境污染。铀矿提取时PAM最早的重要应用领域之一，用酸或磺酸盐溶液取铀矿石时，在沥取物的浓缩和过滤中，添加PAM处理非常有效。
　　6水处理
　　如前所述，PAM的酰胺基团可与许多物质亲和形成氢键。高分子PAM在被西服的粒子间形成连桥，他可以通过化学转化或者变化成含有阴阳非及两性粒子的完整絮凝体系。这些使得PAM成为当前最理想最重要的絮凝剂。PAM在国外水处理业的应用非常广泛，美国约有43%的PAM应用在水处理中。
　　7食品加工
　　PAM可用于制糖工业用化学助剂，此外，可用于各种肉类。水果和蔬菜清洗水的净化以及果酒和啤酒的澄清，使用高分子量的PAM（水解度25%――30），这种性能良好的絮凝剂用于糖浆澄清处理，可以尽可能的除去非糖分，从而提高质量。
　　四、最新发展趋势与展望
　　PAM是典型的精细化工产品。目前我国PAM的生产与国外先进水平相比尚存在差别，尤其在专用性产品和各类稠基团共聚改性衍生物的品种中，数量和性能有差距。为使我国PAM系列产品赶上和超过世界先进水平，还需改进现有生产工艺，这既是精细化的突破，又是生物化工的突破。只有这样才能提高我国聚丙烯酰胺的生产技术。今后除了继续扩大在石油开采，水处理及造纸工业的应用。