我国聚丙烯酰胺的产业化现状与发展建议

伊 帆， 周春兵， 魏 浩

(阳煤集团太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

聚丙烯酰胺(简称PAM)是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的统称，是一种水溶性高分子化合物，其主链上带有大量化学活性很高的酰胺基，能够改性制取多种聚丙烯酰胺衍生物产品，应用行业相当广泛，包括矿物洗选、(废)水处理、石油工业、造纸、建材、冶金等，被称为“百业助剂”、“万能产品”。不同的行业，用途也不尽相同，在矿物洗选方面，产品主要为絮凝剂、助滤剂等，主要用于矿物和矿石的分离、废水的处理以及密封矿物洗选管道等；在(废)水处理方面，产品主要有澄清剂、污泥脱水剂、脱色剂、絮凝剂、水质稳定剂等，用于自来水、市政污水、工业污水的处理等；在石油工业方面，产品主要有油田堵水剂、驱油剂、油水分离剂、压裂液添加剂等，用于采油酸化、钻井液处理、三次采油、压裂等；在造纸方面，产品主要有纸浆分散剂、干强剂、助流助虑剂等；在建材方面主要产品有水泥添加剂、装饰粘结剂等[1-3]。

1 我国聚丙烯酰胺的产业化进展

按照不同的划分方式，聚丙烯酰胺有多种不同的分类。按照聚丙烯酰胺在水溶液中离解后产物所带有电荷的不同，可以划分为阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺和两性型聚丙烯酰胺；按照在聚合合成聚丙烯酰胺的过程中参与反应的单体种类不同，可以划分为聚丙烯酰胺均聚物和聚丙烯酰胺共聚物(衍生物)；按照聚丙烯酰胺产品的形态，可以划分为水溶胶型聚丙烯酰胺、珠粒型聚丙烯酰胺、乳液型聚丙烯酰胺、粉剂型聚丙烯酰胺、水分散型聚丙烯酰胺(俗称“水包水乳液”)；按照其平均分子量的大小，又可划分为低分子量聚丙烯酰胺(<100万)、中分子量聚丙烯酰胺(200万～400万)和高分子量聚丙烯酰胺(>700万)[4]。

我国聚丙烯酰胺的生产初始于20世纪60年代，上海天原化工厂建成首套聚丙烯酰胺生产装置，生产水溶胶聚丙烯酰胺产品。随着概念的引入，在20世纪80年代得到初步发展，上海生物化工研究院、石油化工科学研究院等多个科研院所开展生化法生产其单体丙烯酰胺的研究工作；20世纪90年代经历了短暂的下滑和迷茫期，但在这一时期上海生物化工研究所开发成功了生化法生产单体丙烯酰胺的技术，胜利油田、江西昌九农科化工有限公司等多个公司采用该技术建成了丙烯酰胺的生产装置；伴随着单体丙烯酸酰胺装置的规模化增加，21世纪初期聚丙烯酰胺行业快速发展，2010年后我国聚丙烯酰胺行业进入稳定发展期。经过几十年的发展，我国先后开发了水溶液聚合、反相乳液聚合、反相悬浮聚合、分散聚合等工艺，但我国大规模生产仍以水溶液聚合和反相乳液聚合为主。目前，全球聚丙烯酰胺的主要制造中心位于中国、北美和欧洲地区，我国已成为全球最大的聚丙烯酰胺生产国，产量超过全球产量的50%。

我国的聚丙烯酰胺厂家根据产品不同，可以分为阴离子型聚丙烯酰胺生产厂家和阳离子型聚丙烯酰胺生产厂家，非离子型聚丙烯酰胺和两性型聚丙烯酰胺生产厂家也有，但数量和规模均有限。目前，我国有上百家阴离子型聚丙烯酰胺生产企业，40多家阳离子离子型聚丙烯酰胺生产企业。2018年我国阴离子型聚丙烯酰胺主要生产厂家情况如表1所示，我们可以看出，阴离子型聚丙烯酰胺生产企业虽然多，但行业集中度较高，年生产能力在1万t以上的，主要有中石油大庆炼化、东营诺尔化工、山东宝莫、爱森(中国)、北京恒聚、安徽天润、郑州正力、张家口麦尔、安徽巨成，这九家企业生产能力共计69.2万t，占据阴离子型聚丙烯酰胺产能的74.6%；其中，规模最大的为中国石油大庆炼化分公司，年生产能力25.4 t，一家占据阴离子型聚丙烯酰胺产能的27.4%；在表1中，我们还可以看出，企业分布也比较集中，山东有5家阴离子型聚丙烯酰胺，这5家企业占据阴离子型聚丙烯酰胺产能的31.1%，黑龙江和山东这6家企业就占据阴离子型聚丙烯酰胺产能的58.5%，超过总阴离子型聚丙烯酰胺产能的一半。我国阴离子型聚丙烯酰胺产品技术成熟，质量稳定，数量上基本处于净出口状态，且出口数量呈上升趋势。相比而言，我国阳离子型聚丙烯酰胺生产企业相对较少，规模相对较小，其中，规模较大的主要有东营诺尔、爱森(中国)、北京恒聚、江苏聚成、无锡新宇等。技术方面没有阴离子型聚丙烯酰胺成熟，存在产品单一，质量不稳定，高端产品还需要进口的情况。近年来，随着国家对环境保护的重视，水处理方面对阳离子型聚丙烯酰胺的需求迅速扩大，国内对阳离子型聚丙烯酰胺的研究也取得了较大进展，预计未来几年阳离子型聚丙烯酰胺行业将有较大变动。

表1 2018年我国阴离子型聚丙烯酰胺主要生产厂家情况

2 我国聚丙烯酰胺的市场情况

目前，我国也是聚丙烯酰胺最大的消费国，消费量超过全球消费量的50%。全球聚丙烯酰胺消费量中水处理的消费量最高，占消费总量的36.8%，其次是石油工业，占消费总量的27.4%，之后是造纸工业，占消费总量的12.2%，剩余6.7%用于其他行业；我国聚丙烯酰胺的下游消费结构与全球的消费结构不甚相同，国内石油、矿选行业的消费量最高，占消费总量的44.9%，其次是水处理行业，占消费总量的29.8%，之后是造纸行业，占消费总量的12.39%，剩余12.39%用于其他行业。不过随着我国环保要求的不断加大，水处理行业的消费占比已从2010年的16.9%，增长到现在的29.8%，预计在未来的几年里，水处理行业的消费占比将继续加大。

2018年，我国聚丙烯酰胺的产量达到110万t，消费量也超过了100万t。2012年-2018年我国聚丙烯酰胺供需情况如表2所示，从表中我们看出，自2012年以来，除了石油、煤炭、化工行业最低迷的2016年，聚丙烯酰胺行业稳步增长，消费量和产量都有较高的增长率；2012年到2018年，7年间，我国聚丙烯酰胺的产量从62.52万t增长到110万t，年均增长率8.41%，消费量从58.03万t增长到100万t，年均增长率为8.08%；从数量上看，我国聚丙稀铣胺供大于求，整体处于净出口状态，但实际上是我国的阴离子聚丙稀铣胺处于净出口状态，高端的阳离子聚丙稀铣胺还需要进口。

表2 2012年-2018年我国聚丙烯酰胺供需情况

3 发展建议

1) 随着聚丙烯酰胺下游应用的进一步拓展，我国聚丙烯酰胺产品需求将逐步提升，预计未来我国聚丙烯酰胺消费量将保持稳定的增长趋势。

2) 不同于全球聚丙烯酰胺的消费结构，我国用于水处理行业的消费比例较低，随着国家对环保要求的日趋严格，我国用于水处理和污水治理领域的应用将快速增长，向全球消费结构靠拢。

3) 我国生产的阳离子聚丙烯酰胺产品档次不高，高端产品尚需大量进口，今后应加大阳离子型聚丙烯酰胺的研究力度，增强产品的品质，降低我国对高端阳离子型聚丙烯酰胺产品的进口依赖度。

4) 近年来，从数量上看，我国聚丙烯酰胺整体处于净出口状态，供大于求，生产企业过多，且大部分规模较小，品质参差不齐，随着市场竞争的加剧，应加快行业技术改造及升级，提高产品质量的同时降低产品成本。