高分子量聚丙烯酰胺提高溶解性技術(shù)研究

王永彬

隨著大慶油田的不斷開(kāi)采，油田已進(jìn)入高含水期開(kāi)采階段，儲(chǔ)采失衡的矛盾和后備儲(chǔ)量不足問(wèn)題日益突出，生產(chǎn)成本逐年上升，開(kāi)采難度加大。為彌補(bǔ)油田原油產(chǎn)量遞減，三次采油技術(shù)在油田得到廣泛應(yīng)用。使用高分子量聚丙烯酰胺驅(qū)油，可提高黏度和溶解性，降低高滲透油層的滲透率，增加吸水厚度，提高中、低滲透層的吸水能力，以利于大幅度提高原油采收率。

大慶煉化公司采用共聚工藝生產(chǎn)高分子量聚丙烯酰胺，產(chǎn)品質(zhì)量一直不穩(wěn)定，特別是溶解性較差，產(chǎn)品溶解后有許多不溶性膠團(tuán)（外觀有疙瘩）。為此，針對(duì)共聚高分子量聚丙烯酰胺溶解性較差的實(shí)際情況，進(jìn)行了高分子量聚丙烯酰胺聚合工藝和配方技術(shù)的研究。

1 合成工藝概況

丙烯酰胺聚合是典型的自由基聚合，單體丙烯酰胺是α、β不飽和胺，帶有兩個(gè)活性中心（一個(gè)乙烯基團(tuán)和一個(gè)胺基基團(tuán)），因此，丙烯酰胺可以和各種化合物反應(yīng)而產(chǎn)生許多聚丙烯酰胺的衍生物，而這些衍生物具有多種性能，如絮凝性，增黏（稠）性，表面活性等。驅(qū)油用聚丙烯酰胺一般為陰離子部分水解聚丙烯酰胺，通常的合成方法為丙烯酰胺均聚水解法和丙烯酰胺與丙烯酸共聚法。

1.1 前加堿均聚共水解

該聚合方法以丙烯酰胺單體為原料，水做溶劑，用碳酸鈉等堿類調(diào)節(jié)水解度。在一定的初始溫度下，首先催化劑釋放自由基，隨著丙烯酰胺鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)的進(jìn)行，自由基逐漸被消耗，最后由鏈轉(zhuǎn)移劑終止反應(yīng)。

1.2 丙烯酰胺、丙烯酸共聚

共聚合成聚丙烯酰胺以丙烯酰胺、丙烯酸為原料，水為溶劑，反應(yīng)前通過(guò)NaOH調(diào)節(jié)pH值，聚合體系在一定的初始溫度下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，最后得到含羧基的聚丙烯酰胺產(chǎn)品。

2 聚合工藝的選擇

通過(guò)對(duì)聚合反應(yīng)機(jī)理的研究， 用現(xiàn)有均聚技術(shù)和共聚技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比2種工藝在原料、反應(yīng)、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)成本等方面的特點(diǎn)，確立聚合工藝。

2.1 聚合反應(yīng)特點(diǎn)

大慶煉化公司聚丙烯酰胺裝置是1995年引進(jìn)法國(guó)SNF公司生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的超大型聚合物生產(chǎn)裝置，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：相對(duì)分子質(zhì)量為（5.0—15.0）×106 ，采用均聚碳酸鈉水解工藝。1998年在原裝置部分生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，開(kāi)發(fā)了丙烯酸共聚生產(chǎn)技術(shù)，分子質(zhì)量：≥16.0×106 。

由聚合反應(yīng)可知，均聚反應(yīng)引發(fā)和整體反應(yīng)速度均慢于共聚反應(yīng)，最終溫度也略低于共聚反應(yīng)。比較反應(yīng)過(guò)程，均聚膠體由于反應(yīng)放熱以及水解生成的CO2、NH3和水，體積增加2.5倍，共聚膠體沒(méi)有較大的膨脹。

（1）. 前加堿均聚共水解法提高高分子量聚丙烯酰胺的溶解性是可行的，所研究開(kāi)發(fā)的均聚高分子量聚丙烯酰胺聚合技術(shù)，突破了原法國(guó)SNF均聚技術(shù)無(wú)法生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品的缺陷，同時(shí)使共聚產(chǎn)品溶解性差的問(wèn)題得到解決，提高了高分子量聚丙烯酰胺產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）.用該技術(shù)生產(chǎn)的高分子量聚丙烯酰胺溶解性能好，黏度高，在同類高分產(chǎn)品中質(zhì)量佳。

參考文獻(xiàn)

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