我國聚丙烯酰胺的產業化現狀與發展建議

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品，應用行業相當廣泛，包括礦物洗選、(廢)水處理、石油工業、造紙、建材、冶金等，被稱為“百業助劑”、“萬能產品”。不同的行業，用途也不盡相同，在礦物洗選方面，產品主要為絮凝劑、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，產品主要有澄清劑、污泥脫水劑、脫色劑、絮凝劑、水質穩定劑等，用于自來水、市政污水、工業污水的處理等；在石油工業方面，產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業化進展

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)；按照聚丙烯酰胺產品的形態，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裝置，生產水溶膠聚丙烯酰胺產品。隨著概念的引入，在20世紀80年代得到初步發展，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其單體丙烯酰胺的研究工作；20世紀90年代經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成功了生化法生產單體丙烯酰胺的技術，勝利油田、江西昌九農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裝置；伴隨著單體丙烯酸酰胺裝置的規模化增加，21世紀初期聚丙烯酰胺行業快速發展，2010年后我國聚丙烯酰胺行業進入穩定發展期。經過幾十年的發展，我國先后開發了水溶液聚合、反相乳液聚合、反相懸浮聚合、分散聚合等工藝，但我國大規模生產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，我國已成為全球最大的聚丙烯酰胺生產國，產量超過全球產量的50%。

我國的聚丙烯酰胺廠家根據產品不同，可以分為陰離子型聚丙烯酰胺生產廠家和陽離子型聚丙烯酰胺生產廠家，非離子型聚丙烯酰胺和兩性型聚丙烯酰胺生產廠家也有，但數量和規模均有限。目前，我國有上百家陰離子型聚丙烯酰胺生產企業，40多家陽離子離子型聚丙烯酰胺生產企業。2018年我國陰離子型聚丙烯酰胺主要生產廠家情況如表1所示，我們可以看出，陰離子型聚丙烯酰胺生產企業雖然多，但行業集中度較高，年生產能力在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，這九家企業生產能力共計69.2萬t，占據陰離子型聚丙烯酰胺產能的74.6%；其中，規模最大的為中國石油大慶煉化分公司，年生產能力25.4 t，一家占據陰離子型聚丙烯酰胺產能的27.4%；在表1中，我們還可以看出，企業分布也比較集中，山東有5家陰離子型聚丙烯酰胺，這5家企業占據陰離子型聚丙烯酰胺產能的31.1%，黑龍江和山東這6家企業就占據陰離子型聚丙烯酰胺產能的58.5%，超過總陰離子型聚丙烯酰胺產能的一半。我國陰離子型聚丙烯酰胺產品技術成熟，質量穩定，數量上基本處于凈出口狀態，且出口數量呈上升趨勢。相比而言，我國陽離子型聚丙烯酰胺生產企業相對較少，規模相對較小，其中，規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，存在產品單一，質量不穩定，高端產品還需要進口的情況。近年來，隨著國家對環境保護的重視，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，占消費總量的27.4%，之后是造紙工業，占消費總量的12.2%，剩余6.7%用于其他行業；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、礦選行業的消費量最高，占消費總量的44.9%，其次是水處理行業，占消費總量的29.8%，之后是造紙行業，占消費總量的12.39%，剩余12.39%用于其他行業。不過隨著我國環保要求的不斷加大，水處理行業的消費占比已從2010年的16.9%，增長到現在的29.8%，預計在未來的幾年里，水處理行業的消費占比將繼續加大。

2018年，我國聚丙烯酰胺的產量達到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、化工行業最低迷的2016年，聚丙烯酰胺行業穩步增長，消費量和產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%；從數量上看，我國聚丙稀銑胺供大于求，整體處于凈出口狀態，但實際上是我國的陰離子聚丙稀銑胺處于凈出口狀態，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的消費比例較低，隨著國家對環保要求的日趨嚴格，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) 我國生產的陽離子聚丙烯酰胺產品檔次不高，高端產品尚需大量進口，今后應加大陽離子型聚丙烯酰胺的研究力度，增強產品的品質，降低我國對高端陽離子型聚丙烯酰胺產品的進口依賴度。

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