丙烯酸生产技术及发展研究论述

丙烯酸生产技术及发展研究论述

曹家宇 赵贵斌

中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 甘肃 兰州 730060

摘要：作为重要的有机合成原料及合成树脂单体，丙烯酸在我国工业发展中有着重要的地位，但最先进的生产技术依旧被国外专利上封锁着。基于此，本文通过某化工厂对丙烯酸生产现状的概括，从催化剂性能、制作工艺、设备工艺国产化及相关生产技术入手，分析丙烯酸生产技术的发展与应用，从而推动我国工业的发展，有助于我国工业技术在国际市场中占据有利地位。

关键词：丙烯酸；生产技术；发展分析

一、丙烯酸的生产技术

在化工领域中，丙烯酸是一种非常重要的原料，其物理性质如表1所示。

1、氯乙醇法

这是丙烯酸生产中最早实现工业化的方法之一。在这种生产方法中，氯乙醇与氰化钠在碱性催化剂的作用下，会生成氰乙醇，经过硫酸反应和脱水处理后，可以得到丙烯腈，再进行水解或醇解后，便可获得丙烯酸（脂）。图1为该生产方法的反应方程式。

2、丙烯腈水解法

通过硫酸对丙烯腈进行水解，使其生成丙烯酰胺和硫酸盐，在经过水解处理之后，便可生成丙烯酸，随之生成的副产物为硫酸氢铵。在该生产方法中，共有两次水解过程，第一次在水解中，温度可以控制在90-100℃之间，并向丙烯腈中加入55-85%的硫酸，经过大约1h左右的反应时间，丙烯腈会完全转化，此时加水进行第二次水解，同时将反应温度升至125-135℃，水解之后得到的产物经减压蒸馏处理，便可得到丙烯酸及副产物硫酸氢铵。这种生产方法的过程相对比较简单，操作工艺容易掌握。不足在于副产物的处理较为困难，会对生产成本造成一定的影响。

3、乙烯酮法

这种生产方法使用的原料为乙烯酮，具体的反应过程是先将乙酸通过裂解反应获得乙烯酮，随后在与不含水分的甲醛进行反应，生成丙内酯，以此作为催化剂进行催化反应，反应温度控制在140-180℃，此时丙内酯与磷酸接触后，会被异构成丙烯酸。通过这种方法能够获得纯度较高的丙烯酸，并且副产物和未能充分反应的物料均可重复利用，降低了生产成本。然而，由于该方法需要通过乙酸生产乙烯酮，丙内酯则被国际癌症组织列为致癌物，因此，这种方法在工业生产中已经不用。

4、丙烯氧化法

这种生产方法在工业化中的应用有两种形式，即一步法和二步法。其中一步法的化学反应方程式如图2所示。

二步法中的第一步是先让丙烯与氧气发生反应，从而生成丙烯醛，第二步是用丙烯醛与氧气发生反应，最终生成丙烯酸。目前，由日本三棱化学公司研发的丙烯酸氧化技术在全球范围内的应用最为广泛，日本的触媒公司是最早完成丙烯二步氧化法工业化生产的厂家，该公司还开发出了一种新型的催化剂，其主要是在第二步的氧化反应中进行应用，由此大幅度降低了反应器的控制温度。我国的上海华谊公司经过不断的改进和创新，研发出了具有自主知识产权的丙烯酸生产技术，其中较具代表性的有高空速氧化催化剂。

二、丙烯酸生产技术发展与应用

1、催化剂性能不断得到改善

催化剂的开发是丙烯氧化制丙烯酸工业最重要部分，催化剂在其中的应用起到至关重要的作用，以下方面可以参考：（1）选择活性较高的催化剂，可以在最短时间内达到最高的反应效率，不仅于此催化剂的抗积碳性能有让催化剂本身更为稳定，不会因为自身发生反应而受到影响，生产过程中含碳化合物会影响反应进行，所以抗碳性是整个催化剂在发展中一直保持需求不变的。（2）催化剂的制备上不断得到完善，铝酸盐在水中进行溶解，硝酸盐也在水中进行溶解，再将硝酸铋溶解于稀硝酸水溶液当中，液体经过合并的同时加快搅拌，随后加入一定比例的硅酸胶进行搅拌蒸发，五小时高温下进行粉碎和压片即可。（3）化肥厂大力加强对催化剂性能的提升，制作工艺上不断完善，选用的催化剂不仅具有抗碳性、活性，同时在制作的过程中添加了尿素、三聚氰胺等容易在高温下升华的物质，不需要动用过多的财力与人力，但成功率和采用率却很高。

2、丙烯酸制作工艺不断改进与精制

传统的丙烯酸制作工艺在随着我国工业的发展进程中不断被改制着，我国开始重点考虑开发单一反应器和叠加式反应器，在提高选择性和转化率的同时延长催化剂的寿命也是整个改进过程中一大关键步骤。整个丙烯酸的工艺优化大致体现在改进与精制两个方面，其中最为出色的就是丙烯酸尾气循环工艺研究。循环尾气的工艺有效降低成本的同时还能环保节能。兰州市生态环境需要得到改善，所以某化肥厂正式采用了这种工艺手段，派遣一部分员工前去德国BASF、日本三菱等公司进修，学习这种循环尾气工艺，虽说不是同行业，但是所用的技术都是相通的，利用学习到的将吸收的尾气进行处理。巴斯夫和日本触媒公司还开发了丙烷脱氢氧化制丙烯酸工业研究，更是推动了整个丙烯酸产业的发现，对此中国相关企业也不敢落后，某化肥厂学习日本制药公司的丙烯酸工艺，采用不同的催化剂，按照活性的递增规律制作的化肥为企业带来较大的经济效益，也有效的保护了甘肃省的生态环境，为环保做出了贡献。

3、坚持设备及催化剂的国产化

目前，我国丙烯酸行业的主要反应器、催化剂制造技术基本国产化，不再像过去一样全部需要依赖国外先进的工业技术。对此，某化肥厂坚持转变企业经营理念，随着环保观念的不断推动，企业的核心也发生了改变，在生产设备与工业改进的同时，根据当地的实际情况和原料所有量，选择对环境不会造成污染、节约成本且更能体会中国制造的方法。将引进先进设备的资金用来进行技术研究，企业在不断自身发展的同时提高我国工业实力。我国丙烯酸产业着力开发新的技术，通过理性投资和科学分析，延长了整个丙烯酸行业的产业链，不仅坚持国有化，更是有效的带动了与丙烯酸相关的产业发展，有效的实现了中国丙烯酸产业的可持续发展。

4、生物法与甘油法相结合提高生产技术

美国OPX生物技术公司一直采用生物法，已达到生物基丙烯酸的成本降低85％目标，这种先进技术是用大自然中最常见的生物原料来制取丙烯酸，成本低于常规丙烯酸的价格，已成为全球第一个商业化运营的工业项目。而甘油法，是通过甘油生产出丙烯酸，但是由于石油化工的竞争，石油资源紧张，价格不断攀升，这种工业手段需要得到改成以求发展。甘油脱水制丙烯醛和丙烯醛氧化制丙烯酸是甘油法最主要的两个步骤，相比较生物法，甘油法的成本更低廉，转化率可以达到百分之百，成功率也高达百分之八十，具有良好的发展态势。某化肥厂大力推广甘油法，运用得天独厚的地理优势创造更多的商业价值。

结语

总而言之，随着国内丙烯酸行业的快速发展，市场竞争必将变得越来越激烈，丙烯酸生产企业要想在这样的环境中求生存、谋发展，就必须不断加大对生产技术、工艺装置等方面的研究力度，对现有的技术工艺进行改进和创新，争取与国际水平接轨，只有这样，才能在竞争中立于不败之地。

参考文献：

[1]蒋士峰.丙烯酸甲酯合成的流化床新工艺研究[J].青岛科技大学,2016.