水解聚丙烯腈—铵盐的生产及排放物处理

张立国

【摘要】水解聚丙烯腈-铵盐是石油系统中，在钻井液中起着降失水作用的产品，被广泛应用于钻井液技术上，并且降失水效果好，且具有抗盐能力强的优点。因此生产此产品数量较多，针对生产过程中出现的尾气排放与空气中会污染空气，而被水溶解也会污染水源，因此采取了一些有效方法，解决了此问题，并能够提高产品质量。

【关键词】钻井液 尾气 回收 铵盐

一.现状

水解聚丙烯腈-铵盐（简称NPAN或NH4-HPAN）是由腈纶废料在高温高压下水解而制得的产品，水解时使用温度为180-200℃，压力为15-20MPa，水解度大约50%，相对分子量约为10万。

HPAN是一种抗高温降滤失剂，由于可提供NH4+，抑制粘土分散的能力很强，其使用浓度一般为0.3%—0.4%。

该水解产物的优点是：抗温性能好，相对分子量大小适中，并且含有大量的水化基团—羧钠基团等，降失水效果好。

二.作用

水解聚丙烯腈-铵盐被广泛用于石油系统钻探技术中的一种泥浆处理剂，是起到降失水剂的作用。此产品的性能趋于稳定，在钻井液处理剂方面被公认为良好的降失水剂。

起作用机理：在于通过吸附基吸附与粘土表面，而水化基给粘土颗粒带来吸附水化层，提高了粘土颗粒的聚集稳定性，使粘土颗粒易于保持分散状态，以利于形成致密泥饼，使滤矢量降低，另外长链的高分子降滤失剂浓度达到一定值时，通过粘土颗粒的桥接作用，使整个钻井液体系形成混合网架结构，有利于保持粘土颗粒的适度分散，降低滤失量。

三分析

由于市场上被广泛应用，势必需解决生产上的不足之处，更加完善其产品保证性能良好，生产过程中确保缺陷最小，以适应国家大形势的发展。

四产品性能

在生产过程中收集到了数据：

样品 铵含量（质量百分含量%） 干基含量（质量百分含量%） φ600（MPa） 淡水API（ml） 盐水API（ml）

1# 7.40 30.1 10.5 12.5 29.0

2# 7.35 30.2 10.5 12.5 29.0

3# 7.38 30.1 11.0 12.0 29.5

4# 7.28 30.0 10.5 12.5 29.0

5# 7.25 30.2 10.5 12.0 29.5

6# 7.28 30.1 10.5 12.5 29.5

7# 7.29 30.2 11.0 12.0 29.0

8# 7.33 30.2 11.0 12.0 29.0

9# 7.36 30.1 10.5 12.5 29.0

通過上表可以看出产品是很稳定的，铵含量在7.2-7.4之间，泥浆性能：淡水在12.5以下，盐水在29.5之下。

五采取措施

1室内试验

1）从原料入手，通过查资料。生产水解聚丙烯腈-铵盐的原料腈纶废料是在纺织行业中剩余

的废弃物，主要是聚丙烯晴，平均聚合度，大约为2350～3760， 丙烯晴不溶于水，不能直接用于处理钻井液，只有经过水解成为水溶性聚合物后才能用于处理钻井液，主要副产物有氢氰酸、已腈、丙烯醛、一氧化碳、二氧化碳等。主要的氢氰酸可以通过水溶解。对原料进行处理，根据浸泡不同时间，在室内进行合成试验，依据合成的产品进行检验可以确认，原材料经过浸泡在不同的时间里，产品的性能各项指标没有大的变化。产品还是很稳定的，没有改变产品的使用性能。而释放的氨气含量在经过浸泡两天以上稍微有点变化，氨气的含量比浸泡时间短的降低点，可不是那么理想。

2）改进思路。不考虑释放氨气的问题。利用释放的氨气用于再生产。

通过室内试验，加入含氨气一定量的水溶液代替水化过程中的水，进行试验得到如下的数据：

样品 氨气含量（质量百分量%） 铵含量（质量百分含量%） 干基含量（质量百分含量% φ600（MPa） 淡水API（mL） 盐水API（mL）

1# 4.0 7.45 30.1 11.5 12.0 28.5

2# 4.1 7.46 30.2 11.5 11.5 29.0

3# 4.0 7.48 30.3 11.0 12.0 28.5

4# 4.5 7.50 30.2 11.0 12.0 28.5

5# 4.3 7.46 30.1 11.5 11.5 28.5

6# 4.3 7.48 30.1 11.0 12.0 28.5

7# 4.1 7.44 30.2 11.0 12.0 29.0

8# 4.2 7.45 30.3 11.5 12.0 29.0

9# 4.3 7.46 30.1 11.5 12.0 29.0

10# 4.5 7.48 30.2 11.5 12.0 28.5

从试验数据上可以看出产品很稳定，而理化指标，铵含量相对比原来稍高了，提高了产品的质量。而在泥浆中的作用没有什么变化。很稳定的。这个思路是可行的。

2 针对以上的试验结果，对生产成品罐的设备稍微有点改动，使得释放出的，即尾气进行回收，并且在利用，利用水来回收尾气中释放的氨气，当氨气的含量达到一定浓度时，进行回收在利用，以代替部分的水，进行再生产。

生产的产品进行跟踪，得到了充分的数据证实：产品的理化指标，铵含量增加了1%左右。泥浆性能指标没有影响。得到了预期的效果，解决了实际的问题。

六 结论

此产品在石油钻井液中是大有发展的。为达到生产的安全，环保的目的，采取了这一措施，并且还提高了产品的质量，解决了环境污染问题，是很有效的办法。