我國(guó)聚丙烯酰胺產(chǎn)品的開發(fā)起步較晚，1962年上海天原化工廠建成首套聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)水溶膠產(chǎn)品。目前聚丙烯酰胺的生產(chǎn)廠家有70多家，2008年總生產(chǎn)能力約為35t。其中大慶煉化公司聚合物廠于1995年從法國(guó)SNF公司引進(jìn)的5×104t/a聚丙烯酰胺生產(chǎn)裝置是目前我國(guó)較大的生產(chǎn)裝置（相對(duì)分子質(zhì)量為1500×104），1998年該廠聚丙烯酰胺產(chǎn)量為5.0t，截至2010年聚丙烯酰胺產(chǎn)量已達(dá)11.5×104t/a，現(xiàn)在該公司正在產(chǎn)能擴(kuò)建，預(yù)計(jì)產(chǎn)能將達(dá)到15.8×104t/a，其產(chǎn)品主要用于三次采油。
在工業(yè)上，聚丙烯酰胺泛指含有50%以上丙烯酰胺（AM）單體的聚合物，它是一種線型的水溶性聚合物。聚丙烯酰胺分子的主鏈上帶有大量化學(xué)活性很大的酰胺基團(tuán)，此酰胺基團(tuán)既可以與多種化合物反應(yīng)而生成各種聚丙烯酰胺衍生物，又可以與多種可形成氫鍵的化合物形成很強(qiáng)的氫鍵。這就賦予聚丙烯酰胺的多種性能，如表面活性、增黏性、絮凝性等，因而使聚丙烯酰胺具有較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
聚丙烯酰胺較早是在1893年初Moureu用丙烯酰氯與氨在低溫下反應(yīng)制得的，1955年才獲得工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)是20世紀(jì)60年代初期開始生產(chǎn)聚丙烯酰胺，主要用于凈化電解用的食鹽水。直到20世紀(jì)80年代末期，由于采油工業(yè)的需要，擴(kuò)大了對(duì)聚丙烯酰胺的需求，從而促進(jìn)了聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。
聚丙烯酰胺按產(chǎn)品形態(tài)可分為粉末、乳液（固含量30%-50%）、黏性液體（固含量約30%）和膠粒等形式；按結(jié)構(gòu)可分為均聚和共聚兩類；按離子類型可分為非離子型、陰離子型和陽(yáng)離子型3種類形?？少x予聚丙烯酰胺陽(yáng)離子電荷的共聚單體有二甲基氨基乙基甲基丙基酸酯、二烯丙基二甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基銨甲基硫酸酯，可賦予聚丙烯酰胺陰離子電荷的共聚單體有丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸鈉。不同的聚合單體賦予聚丙烯酰胺不同的性能和不同的應(yīng)用領(lǐng)域。
聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)包括丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術(shù)和丙烯酰胺聚合技術(shù)。
一、丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術(shù)
丙烯酰胺單體的生產(chǎn)是以丙烯腈為原料，在催化劑作用下水合生成丙烯酰胺單體的粗產(chǎn)品，經(jīng)閃蒸、精制后得精丙烯酰胺單體，此單體即為聚丙烯酰胺的生產(chǎn)原料。
丙烯腈+水（催化劑/水合）→丙烯酰胺粗品→閃蒸→精制→精丙烯酰胺
按催化劑的發(fā)展歷史來分，單體技術(shù)已經(jīng)歷了三代：
一代為硫酸催化水合技術(shù)，此技術(shù)的缺點(diǎn)是丙烯腈轉(zhuǎn)化率低，丙烯酰胺產(chǎn)品收率低、副產(chǎn)品多，給精制帶來很大負(fù)擔(dān)，此外由于催化劑硫酸的強(qiáng)腐蝕性，使設(shè)備造價(jià)高，增加了生產(chǎn)成本；
二代為二元或三元骨架銅催化生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)的缺點(diǎn)是在最終產(chǎn)品中引入了影響聚合的金屬銅離子，從而增加了后處理精制的成本；
三代為微生物腈水合酶催化生產(chǎn)技術(shù)，此技術(shù)反應(yīng)條件溫和，常溫常壓下進(jìn)行，具有高選擇性、高收率和高活性的特點(diǎn)，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100%，反應(yīng)完全，無(wú)副產(chǎn)物和雜質(zhì)，產(chǎn)品丙烯酰胺中不含金屬銅離子，不需進(jìn)行離子交換來除去生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的銅離子，簡(jiǎn)化了工藝流程，此外，氣相色譜分析表明丙烯酰胺產(chǎn)品中幾乎不含游離的丙烯腈，具有高純性，特別適合制備較高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺及食品工業(yè)所需的無(wú)毒聚丙烯酰胺。
微生物催化丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術(shù)，首先由日本在1985年建立了6000t/a的丙烯酰胺裝置，其后俄羅斯也掌握了此項(xiàng)技術(shù)，20世紀(jì)90年代時(shí)日本和俄羅斯相繼建立了萬(wàn)噸級(jí)微生物催化丙烯酰胺裝置。我國(guó)是繼日本、俄羅斯之后，世界上第三個(gè)擁有此技術(shù)的國(guó)家。微生物催化劑活性為2857國(guó)際生化單位，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際水平。我國(guó)微生物催化丙烯酰胺單體生產(chǎn)技術(shù)是由上海市農(nóng)藥所經(jīng)過“七五”、“八五”和“九五”等3個(gè)五年計(jì)劃開發(fā)完成的，微生物催化劑腈水合酶是在1990年篩選出的，是由泰山山腳土壤中分離出的163菌株和無(wú)錫土壤中分離出的145菌株，經(jīng)種子培養(yǎng)得到的腈水合酶，代號(hào)為Norcardia-163。該技術(shù)現(xiàn)已在江蘇如皋、江西南昌、勝利油田及河北萬(wàn)全先后投產(chǎn)，目前運(yùn)行平穩(wěn)，質(zhì)量上乘，達(dá)到了生產(chǎn)較高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺的質(zhì)量指標(biāo)?，F(xiàn)在正利用該技術(shù)的改進(jìn)型工藝的有兩家：一個(gè)是配備2×104t/a微生物催化法丙烯酰胺裝置的北京恒聚油田化工集團(tuán)有限公司，另一個(gè)是1.3×104t/a微生物催化法丙烯酰胺裝置的配備大慶煉化公司聚合物二廠。目前北京恒聚油田化工集團(tuán)有限公司的萬(wàn)噸級(jí)裝置已進(jìn)入投產(chǎn)階段，這標(biāo)志著我國(guó)也將擁有自己的萬(wàn)噸級(jí)微生物催化丙烯酰胺技術(shù)，標(biāo)志著我國(guó)微生物催化丙烯酰胺技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
二、聚丙烯酰胺聚合技術(shù)
聚丙烯酰胺生產(chǎn)是以丙烯酰胺水溶液為原料，在引發(fā)劑的作用下，進(jìn)行聚合反應(yīng)，在反應(yīng)完成后生成的聚丙烯酰胺膠塊經(jīng)切割、造粒、干燥、粉碎，最終制得聚丙烯酰胺產(chǎn)品。關(guān)鍵工藝是聚合反應(yīng)，在其后的處理過程中要注意機(jī)械降解、熱降解和交聯(lián)，從而保證聚丙烯酰胺的相對(duì)分子質(zhì)量和水溶解性。
丙烯酰胺+水（引發(fā)劑/聚合）→聚丙烯酰胺膠塊→造粒→干燥→粉碎→聚丙烯酰胺產(chǎn)品
我國(guó)聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)大概也經(jīng)歷了3個(gè)階段：
一階段是較早采用盤式聚合，即將混合好的聚合反應(yīng)液放在不銹鋼盤中，再將這些不銹鋼盤推至保溫烘房中，聚合數(shù)小時(shí)后，從烘房中推出，用側(cè)刀把聚丙烯酰胺切成條狀，進(jìn)絞肉機(jī)造粒，烘房干燥，粉碎制得成品。這種工藝完全是手工作坊式。
二階段是采用捏合機(jī)，即將混合好的聚合反應(yīng)液放在捏合機(jī)中加熱，聚合開始后，開動(dòng)捏合機(jī)，一邊聚合一邊捏合，聚合完后，造粒也基本完成，倒出物料，經(jīng)干燥、粉碎得成品。
三階段是，20世紀(jì)80年代后期，開發(fā)了錐形釜聚合工藝，由核工業(yè)部五所在江蘇江都化工廠試車成功。該工藝在錐形釜中裝入預(yù)熱混合好的聚合反應(yīng)液，通人氮?dú)?，聚合完成后用空氣將物料壓出，錐形釜下部帶有造料旋轉(zhuǎn)刀，聚合物在壓出的同時(shí)，即成粒狀，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī)干燥，粉碎得產(chǎn)品。為了避免聚丙烯酰胺膠塊黏附在聚合釜釜壁上，有的技術(shù)采用氟或硅的高分子化合物涂覆在聚合釜的內(nèi)壁上，但此涂覆層在生產(chǎn)過程中易脫落而污染聚丙烯酰胺產(chǎn)品。
目前國(guó)內(nèi)外的聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)基本上與上述的三階段相似，只是在設(shè)備上有些不同：聚合釜大小及類型（有固定錐形釜，也有可旋轉(zhuǎn)的錐形釜，聚合反應(yīng)完成后，聚合釜倒轉(zhuǎn)將聚丙烯酰胺膠塊倒出）、造粒方式（有機(jī)械造粒、切割造粒，也有濕式造粒即分散液中造粒）、干燥方式（有采用穿流回轉(zhuǎn)干燥，也有用振動(dòng)流化床干燥）及粉碎方式。這些不同中有些是設(shè)備質(zhì)量上有差異，有些是采用的具體方式上有差異，但總的來看，聚合技術(shù)趨向于固定錐形釜聚合，振動(dòng)流化床干燥技術(shù)。
聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)除了上述的單元操作外，在工藝配方上還有較為明顯的差別，比如目前生產(chǎn)較高相對(duì)分子質(zhì)量聚丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，同樣是低溫引發(fā)，就有前加堿共水解工藝和后加堿后水解工藝之分，兩種方法各有利弊，前加堿共水解工藝過程簡(jiǎn)單，但存在水解傳熱易產(chǎn)生交聯(lián)和相對(duì)分子質(zhì)量損失大的問題，后加堿后水解雖然工藝過程增加了，但水解均勻不易產(chǎn)生交聯(lián)，對(duì)產(chǎn)品相對(duì)分子質(zhì)量損失也不大。
目前我國(guó)聚丙烯酰胺聚合用的引發(fā)劑有無(wú)機(jī)引發(fā)劑、有機(jī)引發(fā)劑和無(wú)機(jī)一有機(jī)混合體系3種類型。
（1）過氧化物。
過氧化物大致分為無(wú)機(jī)過氧化物和有機(jī)過氧化物。無(wú)機(jī)過氧化物如過硫酸鉀，過硫酸銨、過溴酸鈉和過氧化氫等。有機(jī)過氧化物如過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰和叔丁基羥基過氧化物等。它們配用的還原劑有硫酸亞鐵、氯化亞鐵、偏亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。
（2）偶氮化合物類。
如偶氮二異丁腈、偶氮雙二甲基戊腈、偶氮雙氰基戊酸鈉和20世紀(jì)80年代開發(fā)的偶氮脒鹽系列，如偶氮N-取代脒丙烷鹽酸鹽是一類競(jìng)相開發(fā)的產(chǎn)品，它們的加入濃度為萬(wàn)分之0.005-1，催化效率很高，有助于生產(chǎn)相對(duì)分子質(zhì)量高的產(chǎn)品，且易溶于水，便于使用。
