丙烯酸的生产工艺问题浅析

丙烯酸的生产工艺问题浅析

摘要：丙烯酸是一种重要的有机合成原料，丙烯酸及丙烯酸酯类可以共聚，

其共聚产物多数可用于树脂、合成纤维等工业材料的制作。近年来，随着我国科

学技术的发展，丙烯酸的生产工艺也趋于成熟。详细分析了丙烯酸的生产工艺流程。

关键词：丙烯酸；生产工艺；副产品

一、直接氧化法丙烯酸生产工艺

丙烯氧化法生产丙烯酸的原料有水蒸气、空气、丙烯，生产过程中将三者按

照一定的比例通过催化剂床层发生氧化反应。丙烯在第一反应器中氧化成丙烯醛，在第二反应器中氧化成丙烯酸。其中水蒸气发挥稀释作用，避免爆炸的同时，防

止副反应的发生。反应化学方程式为：

反应中除产生丙烯酸，还因发生副反应生成醋酸、碳氧化物等。虽然丙烯酸

的制备技术多种多样，并且大多数制备技术在工业中也得到了一定的应用。但是

最主流的生产工艺仍是丙烯直接氧化成为丙烯酸。以空气中的氧气、丙烯为原料，以水蒸气、高温为氧化条件，同时借助催化剂完成氧化。从化学角度来说，丙烯

的氧化可分为两个阶段：第一个阶段是丙烯被氧化成丙烯醛；第二阶段是丙烯醛

继续氧化成为丙烯酸。在这两个反应过程中，还会产生醋酸、丙酸、乙酸等副产物。

但是就目前而言，丙烯氧化成丙烯酸的工艺并没有统一的标准，其工艺流程

也是多种多样。大致可将生产工艺流程分两类：①一次性地将反应气体通过催化

剂床层，而后将产物通过分离单元进行提纯，这样副产物、未充分反应的原料等

都会被分离出来，排出整个生产系统。②将经过吸收后的气体一次性地再次引入

反应器，与新进入的空气、丙烯继续反应。这种工艺流程的优点在于能够提高原

材料的利用率，且吸收后的水蒸气能提供二次反应的水分，不再需要专门设置增

湿设备。需要注意的是无论哪种工艺流程，丙烯酸氧化过程都会受到催化剂特性、设备等因素的影响。

二、丙烯酸生产相关子系统

1、丙烯系统

丙烯系统的作用在于制备气态丙烯，即，液体丙烯由丙烯罐进入到进料消气

器缓冲消气后，进入到蒸发器中进行气化处理。通过调节将蒸发器上部气相压力

控制在0.6MPa，并将蒸发器中的液位调节至50%。同时，经过热器进行过热处理，将丙烯气体的出口温度控制在（50±5）℃。丙烯气体从过热器出来后，调节流

量后进入进料混合器，和增湿空气充分混合。

2、空气系统

空气系统的作用在于制备满足生产条件的空气。在该系统中添加空气中的水

含量，严格控制混合物进入到易燃区。同时，注重在密封气中充入干燥密封气，

达到保养催化剂的目的。另外，检查紧急停车所需条件，发生异常后能够及时停车。

3、反应系统

丙烯与增湿空气充分混合后进入列管式固定床反应器，其中列管中装有催化剂，在一定温度条件下发生反应生成部分丙烯酸以及丙烯醛。考虑到丙烯醛可能

与CO，因此，在固定床反应器下部设置由热水泵、闪蒸器

发生深度氧化生成CO

2

构成的冷却段，有效阻止丙烯醛深度氧化情况的发生。出口气体和补加的空气进

行充分混合后进入另个列管式固定床反应器，进一步氧化成丙烯酸。该反应器的

列管中装有催化剂，列管间分布有热载体。

4、废气废水处理系统

废气废水处理系统的作用在于减少废气与废水等有害物的排放，实现清洁生

产目标。当前科技发展迅速，生产企业应结合自身生产实际，采用合理的废气废

水处理技术，在保证处理质量的基础上，降低成本。传统的废气废水处理方法为

焚烧法，可获得较好的处理效果，但排放的废水中含有NaCl、Na

2SO

3

、Na

2

SO

4

，给

环境造成一定程度的污染，因此，生产企业可考虑采用催化氧化法进行处理，即，将废水经热交换器加热至200~250℃，进入反应器，控制压力6.0~8.0kPa，温度

为230~300℃，在催化剂床层将有机物氧化成水与二氧化碳。

三、吸收、汽提工序

1、吸收

经过氧化环节的丙烯酸还需再次经过吸收。在此过程中，可选择有机溶剂作

为吸收剂。但是由于成本、工艺水平等的限制，在工艺生产中一般都是用水作为

吸收剂，并借助吸收塔得到丙烯酸水溶液。另外，丙烯酸溶液浓度与氧化工艺有

直接关系。通常会将其控制在40％~80％。若丙烯酸溶液浓度较低，则需要在后

续的分离环节中会耗费大量的萃取剂，加大生产成本。但如果丙烯酸溶液浓度太高，吸收塔吸收量不足，就会造成丙烯酸的损失，造成极大浪费。由此可见，合

理控制丙烯酸溶液浓度是非常重要的。

2、汽提

在上述氧化环节中，会产生大量的副产物。而后在吸收过程中，部分副产物

也会被吸收，比如醋酸、乙醛等。其中有些副产物会影响到后续工序的生产，为此，需要先对副产物进行脱除或是降低比重操作。这个操作过程就可称之为汽提。其具体工艺流程为：氧化后的气体经过冷却进入吸收塔。吸收塔的下部分与顶部

加入的吸收水、中部循环液会逆向接触。这样可凝气体就会被冷凝、吸收。而在

吸收塔的上部分，未冷凝气体与丙烯酸、吸收水融合，从而形成一定浓度的丙烯酸。通过吸收塔的上下部分反应，副产物中就会剩下部分未吸收的不凝气体、水

蒸发等被排出，进行后续的废气处理。另外，为控制冷凝、吸收的反应温度，使

反应充分发生，可在吸收塔中部循环部分添加冷却器。尽可能地将塔顶温度控制

在60℃。吸收塔可以在常压下进行，但塔顶压力仍需要实际情况进行选择。也就

是说，应将吸收塔的温度、压力控制在一个相对稳定的状态下。通过整个汽提过