我國聚丙烯酰胺的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展建議

伊 帆， 周春兵， 魏 浩

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

聚丙烯酰胺(簡稱PAM)是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的統(tǒng)稱，是一種水溶性高分子化合物，其主鏈上帶有大量化學活性很高的酰胺基，能夠改性制取多種聚丙烯酰胺衍生物產(chǎn)品，應用行業(yè)相當廣泛，包括礦物洗選、(廢)水處理、石油工業(yè)、造紙、建材、冶金等，被稱為“百業(yè)助劑”、“萬能產(chǎn)品”。不同的行業(yè)，用途也不盡相同，在礦物洗選方面，產(chǎn)品主要為絮凝劑、助濾劑等，主要用于礦物和礦石的分離、廢水的處理以及密封礦物洗選管道等；在(廢)水處理方面，產(chǎn)品主要有澄清劑、污泥脫水劑、脫色劑、絮凝劑、水質穩(wěn)定劑等，用于自來水、市政污水、工業(yè)污水的處理等；在石油工業(yè)方面，產(chǎn)品主要有油田堵水劑、驅油劑、油水分離劑、壓裂液添加劑等，用于采油酸化、鉆井液處理、三次采油、壓裂等；在造紙方面，產(chǎn)品主要有紙漿分散劑、干強劑、助流助慮劑等；在建材方面主要產(chǎn)品有水泥添加劑、裝飾粘結劑等[1-3]。

1 我國聚丙烯酰胺的產(chǎn)業(yè)化進展

按照不同的劃分方式，聚丙烯酰胺有多種不同的分類。按照聚丙烯酰胺在水溶液中離解后產(chǎn)物所帶有電荷的不同，可以劃分為陽離子型聚丙烯酰胺、陰離子型聚丙烯酰胺、非離子型聚丙烯酰胺和兩性型聚丙烯酰胺；按照在聚合合成聚丙烯酰胺的過程中參與反應的單體種類不同，可以劃分為聚丙烯酰胺均聚物和聚丙烯酰胺共聚物(衍生物)；按照聚丙烯酰胺產(chǎn)品的形態(tài)，可以劃分為水溶膠型聚丙烯酰胺、珠粒型聚丙烯酰胺、乳液型聚丙烯酰胺、粉劑型聚丙烯酰胺、水分散型聚丙烯酰胺(俗稱“水包水乳液”)；按照其平均分子量的大小，又可劃分為低分子量聚丙烯酰胺(<100萬)、中分子量聚丙烯酰胺(200萬～400萬)和高分子量聚丙烯酰胺(>700萬)[4]。

我國聚丙烯酰胺的生產(chǎn)初始于20世紀60年代，上海天原化工廠建成首套聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)水溶膠聚丙烯酰胺產(chǎn)品。隨著概念的引入，在20世紀80年代得到初步發(fā)展，上海生物化工研究院、石油化工科學研究院等多個科研院所開展生化法生產(chǎn)其單體丙烯酰胺的研究工作；20世紀90年代經(jīng)歷了短暫的下滑和迷茫期，但在這一時期上海生物化工研究所開發(fā)成功了生化法生產(chǎn)單體丙烯酰胺的技術，勝利油田、江西昌九農(nóng)科化工有限公司等多個公司采用該技術建成了丙烯酰胺的生產(chǎn)裝置；伴隨著單體丙烯酸酰胺裝置的規(guī)模化增加，21世紀初期聚丙烯酰胺行業(yè)快速發(fā)展，2010年后我國聚丙烯酰胺行業(yè)進入穩(wěn)定發(fā)展期。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國先后開發(fā)了水溶液聚合、反相乳液聚合、反相懸浮聚合、分散聚合等工藝，但我國大規(guī)模生產(chǎn)仍以水溶液聚合和反相乳液聚合為主。目前，全球聚丙烯酰胺的主要制造中心位于中國、北美和歐洲地區(qū)，我國已成為全球最大的聚丙烯酰胺生產(chǎn)國，產(chǎn)量超過全球產(chǎn)量的50%。

我國的聚丙烯酰胺廠家根據(jù)產(chǎn)品不同，可以分為陰離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)廠家和陽離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)廠家，非離子型聚丙烯酰胺和兩性型聚丙烯酰胺生產(chǎn)廠家也有，但數(shù)量和規(guī)模均有限。目前，我國有上百家陰離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)，40多家陽離子離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)。2018年我國陰離子型聚丙烯酰胺主要生產(chǎn)廠家情況如表1所示，我們可以看出，陰離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)雖然多，但行業(yè)集中度較高，年生產(chǎn)能力在1萬t以上的，主要有中石油大慶煉化、東營諾爾化工、山東寶莫、愛森(中國)、北京恒聚、安徽天潤、鄭州正力、張家口麥爾、安徽巨成，這九家企業(yè)生產(chǎn)能力共計69.2萬t，占據(jù)陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)能的74.6%；其中，規(guī)模最大的為中國石油大慶煉化分公司，年生產(chǎn)能力25.4 t，一家占據(jù)陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)能的27.4%；在表1中，我們還可以看出，企業(yè)分布也比較集中，山東有5家陰離子型聚丙烯酰胺，這5家企業(yè)占據(jù)陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)能的31.1%，黑龍江和山東這6家企業(yè)就占據(jù)陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)能的58.5%，超過總陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)能的一半。我國陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品技術成熟，質量穩(wěn)定，數(shù)量上基本處于凈出口狀態(tài)，且出口數(shù)量呈上升趨勢。相比而言，我國陽離子型聚丙烯酰胺生產(chǎn)企業(yè)相對較少，規(guī)模相對較小，其中，規(guī)模較大的主要有東營諾爾、愛森(中國)、北京恒聚、江蘇聚成、無錫新宇等。技術方面沒有陰離子型聚丙烯酰胺成熟，存在產(chǎn)品單一，質量不穩(wěn)定，高端產(chǎn)品還需要進口的情況。近年來，隨著國家對環(huán)境保護的重視，水處理方面對陽離子型聚丙烯酰胺的需求迅速擴大，國內對陽離子型聚丙烯酰胺的研究也取得了較大進展，預計未來幾年陽離子型聚丙烯酰胺行業(yè)將有較大變動。

表1 2018年我國陰離子型聚丙烯酰胺主要生產(chǎn)廠家情況

2 我國聚丙烯酰胺的市場情況

目前，我國也是聚丙烯酰胺最大的消費國，消費量超過全球消費量的50%。全球聚丙烯酰胺消費量中水處理的消費量最高，占消費總量的36.8%，其次是石油工業(yè)，占消費總量的27.4%，之后是造紙工業(yè)，占消費總量的12.2%，剩余6.7%用于其他行業(yè)；我國聚丙烯酰胺的下游消費結構與全球的消費結構不甚相同，國內石油、礦選行業(yè)的消費量最高，占消費總量的44.9%，其次是水處理行業(yè)，占消費總量的29.8%，之后是造紙行業(yè)，占消費總量的12.39%，剩余12.39%用于其他行業(yè)。不過隨著我國環(huán)保要求的不斷加大，水處理行業(yè)的消費占比已從2010年的16.9%，增長到現(xiàn)在的29.8%，預計在未來的幾年里，水處理行業(yè)的消費占比將繼續(xù)加大。

2018年，我國聚丙烯酰胺的產(chǎn)量達到110萬t，消費量也超過了100萬t。2012年-2018年我國聚丙烯酰胺供需情況如表2所示，從表中我們看出，自2012年以來，除了石油、煤炭、化工行業(yè)最低迷的2016年，聚丙烯酰胺行業(yè)穩(wěn)步增長，消費量和產(chǎn)量都有較高的增長率；2012年到2018年，7年間，我國聚丙烯酰胺的產(chǎn)量從62.52萬t增長到110萬t，年均增長率8.41%，消費量從58.03萬t增長到100萬t，年均增長率為8.08%；從數(shù)量上看，我國聚丙稀銑胺供大于求，整體處于凈出口狀態(tài)，但實際上是我國的陰離子聚丙稀銑胺處于凈出口狀態(tài)，高端的陽離子聚丙稀銑胺還需要進口。

表2 2012年-2018年我國聚丙烯酰胺供需情況

3 發(fā)展建議

1) 隨著聚丙烯酰胺下游應用的進一步拓展，我國聚丙烯酰胺產(chǎn)品需求將逐步提升，預計未來我國聚丙烯酰胺消費量將保持穩(wěn)定的增長趨勢。

2) 不同于全球聚丙烯酰胺的消費結構，我國用于水處理行業(yè)的消費比例較低，隨著國家對環(huán)保要求的日趨嚴格，我國用于水處理和污水治理領域的應用將快速增長，向全球消費結構靠攏。

3) 我國生產(chǎn)的陽離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品檔次不高，高端產(chǎn)品尚需大量進口，今后應加大陽離子型聚丙烯酰胺的研究力度，增強產(chǎn)品的品質，降低我國對高端陽離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品的進口依賴度。

4) 近年來，從數(shù)量上看，我國聚丙烯酰胺整體處于凈出口狀態(tài)，供大于求，生產(chǎn)企業(yè)過多，且大部分規(guī)模較小，品質參差不齊，隨著市場競爭的加劇，應加快行業(yè)技術改造及升級，提高產(chǎn)品質量的同時降低產(chǎn)品成本。