我國聚丙烯酰胺產(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)裝置是目前我國較大的生產(chǎn)裝置（相對分子質(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、陰離子型和陽離子型3種類形?？少x予聚丙烯酰胺陽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分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺及食品工業(yè)所需的無毒聚丙烯酰胺。
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年代時日本和俄羅斯相繼建立了萬噸級微生物催化丙烯酰胺裝置。我國是繼日本、俄羅斯之后，世界上第三個擁有此技術(shù)的國家。微生物催化劑活性為2857國際生化單位，已經(jīng)達(dá)到了國際水平。我國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)有限公司的萬噸級裝置已進(jìn)入投產(chǎn)階段，這標(biāo)志著我國也將擁有自己的萬噸級微生物催化丙烯酰胺技術(shù)，標(biāo)志著我國微生物催化丙烯酰胺技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(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
我國聚丙烯酰胺生產(chǎn)技術(shù)大概也經(jīng)歷了3個階段：
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，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單，但存在水解傳熱易產(chǎn)生交聯(lián)和相對分子質(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)，對產(chǎn)品相對分子質(zhì)量損失也不大。
目前我國聚丙烯酰胺聚合用的引發(fā)劑有無機(jī)引發(fā)劑、有機(jī)引發(fā)劑和無機(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機(jī)過氧化物和有機(jī)過氧化物。無機(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相開發(fā)的產(chǎn)品，它們的加入濃度為萬分之0.005-1，催化效率很高，有助于生產(chǎn)相對分子質(zhì)量高的產(chǎn)品，且易溶于水，便于使用。
