丙烯酸生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展研究論述

摘要:作為重要的有機(jī)合成原料及合成樹脂單體,丙烯酸在我國(guó)工業(yè)發(fā)展中有著重要的地位,但最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)依舊被國(guó)外專利上封鎖著?；诖?本文通過某化工廠對(duì)丙烯酸生產(chǎn)現(xiàn)狀的概括,從催化劑性能、制作工藝、設(shè)備工藝國(guó)產(chǎn)化及相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)入手,分析丙烯酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,從而推動(dòng)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展,有助于我國(guó)工業(yè)技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)中占據(jù)有利地位。關(guān)鍵詞:丙烯酸；生產(chǎn)技術(shù)；發(fā)展分析一、丙烯酸的生產(chǎn)技術(shù)在化工領(lǐng)域中,丙烯酸是一種非常重要的原料,其物理性質(zhì)如表1所示。1.氯乙醇法這是丙烯酸生產(chǎn)中最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法之一。在這種生產(chǎn)方法中,氯乙醇與氰化鈉在堿性催化劑的作用下,會(huì)生成氰乙醇,經(jīng)過硫酸反應(yīng)和脫水處理后,可以得到丙烯腈,再進(jìn)行水解或醇解后,便可獲得丙烯酸（脂）。圖1為該生產(chǎn)方法的反應(yīng)方程式。2.丙烯腈水解法通過硫酸對(duì)丙烯腈進(jìn)行水解,使其生成丙烯酰胺和硫酸鹽,在經(jīng)過水解處理之后,便可生成丙烯酸,隨之生成的副產(chǎn)物為硫酸氫銨。在該生產(chǎn)方法中,共有兩次水解過程,第一次在水解中,溫度可以控制在90-100℃之間,并向丙烯腈中加入55-85%的硫酸,經(jīng)過大約1h左右的反應(yīng)時(shí)間,丙烯腈會(huì)完全轉(zhuǎn)化,此時(shí)加水進(jìn)行第二次水解,同時(shí)將反應(yīng)溫度升至125-135℃,水解之后得到的產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾處理,便可得到丙烯酸及副產(chǎn)物硫酸氫銨。這種生產(chǎn)方法的過程相對(duì)比較簡(jiǎn)單,操作工藝容易掌握。不足在于副產(chǎn)物的處理較為困難,會(huì)對(duì)生產(chǎn)成本造成一定的影響。3.乙烯酮法這種生產(chǎn)方法使用的原料為乙烯酮,具體的反應(yīng)過程是先將乙酸通過裂解反應(yīng)獲得乙烯酮,隨后在與不含水分的甲醛進(jìn)行反應(yīng),生成丙內(nèi)酯,以此作為催化劑進(jìn)行催化反應(yīng),反應(yīng)溫度控制在140-180℃,此時(shí)丙內(nèi)酯與磷酸接觸后,會(huì)被異構(gòu)成丙烯酸。通過這種方法能夠獲得純度較高的丙烯酸,并且副產(chǎn)物和未能充分反應(yīng)的物料均可重復(fù)利用,降低了生產(chǎn)成本。然而,由于該方法需要通過乙酸生產(chǎn)乙烯酮,丙內(nèi)酯則被國(guó)際癌癥組織列為致癌物,因此,這種方法在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)不用。4.丙烯氧化法這種生產(chǎn)方法在工業(yè)化中的應(yīng)用有兩種形式,即一步法和二步法。其中一步法的化學(xué)反應(yīng)方程式如圖2所示。二步法中的第一步是先讓丙烯與氧氣發(fā)生反應(yīng),從而生成丙烯醛,第二步是用丙烯醛與氧氣發(fā)生反應(yīng),最終生成丙烯酸。目前,由日本三棱化學(xué)公司研發(fā)的丙烯酸氧化技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用最為廣泛,日本的觸媒公司是最早完成丙烯二步氧化法工業(yè)化生產(chǎn)的廠家,該公司還開發(fā)出了一種新型的催化劑,其主要是在第二步的氧化反應(yīng)中進(jìn)行應(yīng)用,由此大幅度降低了反應(yīng)器的控制溫度。我國(guó)的上海華誼公司經(jīng)過不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新,研發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的丙烯酸生產(chǎn)技術(shù),其中較具代表性的有高空速氧化催化劑。二、丙烯酸生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用1.催化劑性能不斷得到改善催化劑的開發(fā)是丙烯氧化制丙烯酸工業(yè)最重要部分,催化劑在其中的應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用,以下方面可以參考：（1）選擇活性較高的催化劑,可以在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最高的反應(yīng)效率,不僅于此催化劑的抗積碳性能有讓催化劑本身更為穩(wěn)定,不會(huì)因?yàn)樽陨戆l(fā)生反應(yīng)而受到影響,生產(chǎn)過程中含碳化合物會(huì)影響反應(yīng)進(jìn)行,所以抗碳性是整個(gè)催化劑在發(fā)展中一直保持需求不變的。（2）催化劑的制備上不斷得到完善,鋁酸鹽在水中進(jìn)行溶解,硝酸鹽也在水中進(jìn)行溶解,再將硝酸鉍溶解于稀硝酸水溶液當(dāng)中,液體經(jīng)過合并的同時(shí)加快攪拌,隨后加入一定比例的硅酸膠進(jìn)行攪拌蒸發(fā),五小時(shí)高溫下進(jìn)行粉碎和壓片即可。（3）化肥廠大力加強(qiáng)對(duì)催化劑性能的提升,制作工藝上不斷完善,選用的催化劑不僅具有抗碳性、活性,同時(shí)在制作的過程中添加了尿素、三聚氰胺等容易在高溫下升華的物質(zhì),不需要?jiǎng)佑眠^多的財(cái)力與人力,但成功率和采用率卻很高。2.丙烯酸制作工藝不斷改進(jìn)與精制傳統(tǒng)的丙烯酸制作工藝在隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中不斷被改制著,我國(guó)開始重點(diǎn)考慮開發(fā)單一反應(yīng)器和疊加式反應(yīng)器,在提高選擇性和轉(zhuǎn)化率的同時(shí)延長(zhǎng)催化劑的壽命也是整個(gè)改進(jìn)過程中一大關(guān)鍵步驟。整個(gè)丙烯酸的工藝優(yōu)化大致體現(xiàn)在改進(jìn)與精制兩個(gè)方面,其中最為出色的就是丙烯酸尾氣循環(huán)工藝研究。循環(huán)尾氣的工藝有效降低成本的同時(shí)還能環(huán)保節(jié)能。蘭州市生態(tài)環(huán)境需要得到改善,所以某化肥廠正式采用了這種工藝手段,派遣一部分員工前去德國(guó)BASF、日本三菱等公司進(jìn)修,學(xué)習(xí)這種循環(huán)尾氣工藝,雖說不是同行業(yè),但是所用的技術(shù)都是相通的,利用學(xué)習(xí)到的將吸收的尾氣進(jìn)行處理。巴斯夫和日本觸媒公司還開發(fā)了丙烷脫氫氧化制丙烯酸工業(yè)研究,更是推動(dòng)了整個(gè)丙烯酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)現(xiàn),對(duì)此中國(guó)相關(guān)企業(yè)也不敢落后,某化肥廠學(xué)習(xí)日本制藥公司的丙烯酸工藝,采用不同的催化劑,按照活性的遞增規(guī)律制作的化肥為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益,也有效的保護(hù)了甘肅省的生態(tài)環(huán)境,為環(huán)保做出了貢獻(xiàn)。3.堅(jiān)持設(shè)備及催化劑的國(guó)產(chǎn)化目前,我國(guó)丙烯酸行業(yè)的主要反應(yīng)器、催化劑制造技術(shù)基本國(guó)產(chǎn)化,不再像過去一樣全部需要依賴國(guó)外先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)。對(duì)此,某化肥廠堅(jiān)持轉(zhuǎn)變企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念,隨著環(huán)保觀念的不斷推動(dòng),企業(yè)的核心也發(fā)生了改變,在生產(chǎn)設(shè)備與工業(yè)改進(jìn)的同時(shí),根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和原料所有量,選擇對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染、節(jié)約成本且更能體會(huì)中國(guó)制造的方法。將引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備的資金用來進(jìn)行技術(shù)研究,企業(yè)在不斷自身發(fā)展的同時(shí)提高我國(guó)工業(yè)實(shí)力。我國(guó)丙烯酸產(chǎn)業(yè)著力開發(fā)新的技術(shù),通過理性投資和科學(xué)分析,延長(zhǎng)了整個(gè)丙烯酸行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,不僅堅(jiān)持國(guó)有化,更是有效的帶動(dòng)了與丙烯酸相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,有效的實(shí)現(xiàn)了中國(guó)丙烯酸產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。4.生物法與甘油法相結(jié)合提高生產(chǎn)技術(shù)美國(guó)OPX生物技術(shù)公司一直采用生物法,已達(dá)到生物基丙烯酸的成本降低85％目標(biāo),這種先進(jìn)技術(shù)是用大自然中最常見的生物原料來制取丙烯酸,成本低于常規(guī)丙烯酸的價(jià)格,已成為全球第一個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的工業(yè)項(xiàng)目。而甘油法,是通過甘油生產(chǎn)出丙烯酸,但是由于石油化工的競(jìng)爭(zhēng),石油資源緊張,價(jià)格不斷攀升,這種工業(yè)手段需要得到改成以求發(fā)展。甘油脫水制丙烯醛和丙烯醛氧化制丙烯酸是甘油法最主要的兩個(gè)步驟,相比較生物法,甘油法的成本更低廉,轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到百分之百,成功率也高達(dá)百分之八十,具有良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。某化肥廠大力推廣甘油法,運(yùn)用得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造更多的商業(yè)價(jià)值。結(jié)語總而言之,隨著國(guó)內(nèi)丙烯酸行業(yè)的快速發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)必將變得越來越激烈,丙烯酸生產(chǎn)企業(yè)