丙烯酸生产工艺发展趋势

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3 发展趋势
由 于 国 内 外 企 业 纷 纷 投 资 新( 扩) 建 丙 烯 酸 及酯装置, 我国丙烯酸市场将出现一定时期内供 大于求的局面。丙烯酸市场已步入微利时代, 投 资风险日益加大, 涉足丙烯酸产业要谨慎, 新建 装置应充分考虑市场竞争和上下游配套问题。规 划中的项目应慎重选择投资时机、充分论证, 避 免盲目建设。
随着我国经济的飞速发展, 丙烯酸产量逐年 增长( 见图 1) , 我国丙烯酸生产能力见表 1[3]。
图 1 国内丙烯酸产量增长趋势 Fig.1 Increment tendency of acrylic acid in china
近 10 年来中国丙烯酸工业的发展经过两次 大的起伏, 1996 年从巅峰跌至谷底, 2004 年又站 至巅峰。2005 年以来随着产能大量增加, 国内丙 烯酸及酯市场再次经历了从巅峰至低谷的残酷 考验。总的来说, 国内丙烯酸及酯的生产具有如 下特点:( 1) 产能迅速扩大, 产量大幅提高。( 2) 生 产工艺以国外技术为主, 国产化程度不高。( 3) 由 于产能过剩, 竞争激烈, 未来几年丙烯酸行业开 工率将维持较低水平。
截止 2007 年底, 国内丙烯酸年产量达到了 92 万 t。
浙江卫星企业集团的后期丙烯酸装置和兰 州 石 化 的 8 万 t/a 丙 烯 酸 装 置 也 将 陆 续 投 产 。 2007 年中国丙烯酸及酯供求基本平衡, 到 2008 年 , 中 国 大 陆 丙 烯 酸 装 置 产 能 预 计 可 达 100 万 t/ a。短期内产能明显过剩, 今后 1 ̄2 年内各生产 装置的开工率将逐步下降, 与此同时下游产品将 得到快速的发展。到 2010 年, 供求缺口又将有所 增大。因此, 从长远看, 中国丙烯酸及酯产品仍有 较大发展空间。
表 1 国内丙烯酸生产装置及产能 Table 1 Production and devices of acrylic acid in china
公司名称 扬子 - 巴斯夫
东方化工厂 吉林石化分公司
上海华谊 江苏裕廊 浙江卫星
台塑 沈阳蜡化 山东开泰 兰州石化 山东正和
装置地址 南京 北京 吉林 上海
从 20 世 纪 80 年 代 起 国 内 丙 烯 酸 成 套 技 术 主要以日本触媒和日本三菱为主。BASF 公司的 丙烯酸催化剂仅应用在扬子 - 巴斯夫丙烯酸装 置上。近年来, 日本化药株式会社也后来居上, 在 国内抢占了部分市场。国内研发并生产丙烯酸催 化剂的有中石油兰州化工研究中心, 为丙烯酸技 术国产化作出了较大贡献。
( 1) 日本触媒化学(NSKK) 技术 日本触媒公司是世界上首先实现工业二步 法生产丙烯酸的厂家。其催化剂为中空圆柱状, 由于其形状中空, 增加了几何外表面, 在使转化 率得到提高的同时, 也提高了生成物自催化剂微 孔中扩散出来的路径, 减少了深度氧化, 因而提 高了产物的单程收率及选择性, 同时降低了热 点, 减少了床层阻力, 使催化剂的寿命得以延长。 其工艺特点是在 Mo- Bi 系催化 剂中加入了 元素 Co, 从而提高了丙烯醛的选择性和单程收率。工 艺过程主要由 1 台叠加式固定床管反应器和 5 塔分离系统组成。主要应用在北京东方和宁波台
* 收稿日期: 2008-03-15 修订日期: 2008-04-01 作者简介: 景志刚( 1978 —) , 男, 助工, 2005 年毕业于中国石油大学( 北京) , 获工学硕士学位, 从事化工催化剂的开发和应用研究。 E- mail: hetundu2002@tom.com,电话: 0931- 7982786。
万 t/a 生产装置, 取得了良好的应用结果。综合性 能达到了日本三菱催化剂的水平, 催化剂已步入 工业应用阶段, 可以替代同类进口产品, 实现国 产化。
工艺特点与日本三菱类似, 两台串联的固定 床反应器中分别采用 Mo- Bi 系、Mo- V 系氧化物 为催化剂。催化剂采用中空圆柱形结构, 大大提 高了其几何外表面, 减少了产物扩散途径, 降低 扩散阻力, 使催化剂的选择性得到改善, 同时还 降 低 了 使 用 成 本 。 该 催 化 剂 具 有 活 性 高 、反 应 温 度低、强度好、较宽工艺操作范围等优点。主要应 用 于 山 东 开 泰 、江 苏 裕 廊 和 上 海 华 谊 等 部 分 装 置 上。
正在逐年增大, 竞争日趋激烈。目前生产工艺主要以国外技术为主, 国产化程度不高, 近年开始有国
产催化剂实现工业应用。我国丙烯酸行业应继续自主研发技术, 减少对国外的依赖程度, 努力降低生
产成本, 大力发展下游产业。 Nhomakorabea关 键 词: 丙烯酸; 丙烯氧化; 催化剂; 生产现状; 工艺技术; 发展趋势
中图分类号: TQ 225.13+1 文献标识码: A 文章编号: 1671- 0460( 2008) 03- 0312- 04
2008 年 6 月
景志刚, 等: 丙烯酸生产工艺发展趋势
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沈阳石蜡化工公司建设的丙烯酸及酯联合装置: 8 万 t/a 丙烯酸和 13 万 t/a 丙烯酸酯, 也于 2006 年底建成。中国化工集团公司正和集团丙烯酸 及 酯 项 目 于 2006 年 7 月 中 旬 在 山 东 省 广 饶 县 奠 基 , 一 期 丙 烯 酸 及 酯 项 目 设 计 规 模 为 4 万 t/a 丙 烯 酸 、6 万 t/a 丙 烯 酸 酯 , 于 2007 年 10 月 开 车。
20 世纪 90 年代初 以来, 国 内 丙 烯 酸 及 酯 供 需缺口逐年增大, 中国丙烯酸及酯市场的巨大潜 力和良好发展前景, 提高了国内外投资者建设丙 烯酸及酯项目的积极性。1992 年和 1994 年, 吉林 化学工业公司与上海华谊丙烯酸有限公司先后 引进了日本三菱油化的丙烯酸及酯成套生产装 置。随后, 北京东方化工厂又扩大规模, 陆续引进 第 二 、三 套 丙 烯 酸 及 酯 类 装 置 , 使 我 国 的 丙 烯 酸 及酯生产有了长足的发展。
丙烯酸是重要的有机化工原料, 大部分用于 生产丙烯酸酯( 如丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯及辛酯 等) , 少量用于生产高吸水性树脂、助洗涤剂和水 处理剂等。丙烯酸及其酯系列产品可广泛应用于 涂料、化纤、纺 织、皮 革 、塑 料 、粘 和 剂 、石 油 开 采 等各个领域。
近年来, 丙烯酸的需求量逐年增大, 预计 2008 年到 2015 年全球丙烯酸需求增长率将达到 4%以上, 亚洲( 尤其是中国) 将成为丙烯酸需求增 长的主要地区, 年均增长率将达 8%~10%。我国 丙烯酸行业面临着良好的发展机遇 [1]。
我国丙烯酸 及酯的生产 起步 较 晚 , 始 于 20 世 纪 60 年 代 , 均 采 用 丙 烯 腈 水 解 法 , 规 模 小 、品 种少, 到 70 年代仍只有几个千吨级的丙烯酸及 酯生产装置。1978 年, 北京东方化工厂首次引进
了日本触媒化学公司的万吨级丙烯酸及酯成套 生产装置( 1984 年正式投产) [2]。
工业生产中应用的丙烯两步氧化法技术主 要有: 美国索亥俄( Sohio) 技术、日本触媒技术、日 本 三 菱 油 化 技 术 、日 本 化 药 技 术 、德 国 BASF 技 术 等 [4]。 丙 烯 酸 两 步 氧 化 法 生 产 的 技 术 水 平 主 要 取决于催化剂的性能, 这是丙烯酸生产的关键。 目前, 国内丙烯酸装置采用的丙烯酸催化剂主要 有 日 本 触 媒 催 化 剂 、日 本 三 菱 油 化 催 化 剂 、日 本 化药催化剂、德国 BASF 催化剂和中石油兰州化 工研究中心催化剂。
1 生产现状
丙烯酸在 20 世纪 30 年代实现工业化生产, 其 生 产 方 法 经 历 了 氰 乙 醇 法 、羰 基 合 成 法 、烯 酮 法 、丙 烯 腈 水 解 法 和 丙 烯 氧 化 法 , 前 面 4 种 工 艺 因技术和经济原因已经基本被淘汰。丙烯氧化法 是 20 世纪 60 年代发展起来的方法, 起初分为一 步法和两步法。20 世纪 80 年代后新建和扩建的 丙烯酸装置均采用丙烯两步氧化法。
( 3) 日本化药技术 采用的催化剂为涂裹型催化剂, 形状规则, 为球形, 利于装填, 机械强度较好, 目的产物选择 性好。缺点是反应热点温度较高, 如果飞温容易 烧坏催化剂。丙烯氧化制丙烯醛采用 Mo、Bi、Ni、 Co、Fe 系催化剂, 丙烯醛氧化制丙烯酸采用 Mo、 V、Cu、Sb 系催化剂。反应器均为固定床列管式反 应 器 。 主 要 应 用 在 上 海 华 谊 、江 苏 裕 廊 和 兰 州 石 化等部分装置上。 ( 4) 德国巴斯夫( BASF) 技术 巴斯夫的丙烯酸生产装置是目前世界上单 系列装置中规模最大的, 其技术也是采用固定床 二步氧化法。丙烯氧化用 Mo- Bi 系或 Mo- Co 系 催化剂, 丙烯醛的单程收率为 80%左右。丙烯醛 进一步催化氧化用 Mo、W、V、Fe 系催化剂; 丙烯 酸单程收率高于 90%( 摩尔) 。其技术特点为: 丙 烯氧化反应气不用水吸收, 而是用一种高沸点有 机溶剂作为吸收剂; 丙烯氧化反应循环气体中不 用水蒸汽, 而是用氮气, 可减少废水的生成; 丙烯 酸的精制在 5 个主要的塔里完成。其工艺技术仅 应用在扬子 - 巴斯夫装置上。 ( 5) 兰州化工研究中心技术 兰州化工研究中心的研究工作始于 20 世纪 60 年代。2001 年, 进行了 6 000 t/a 工业试验, 在 此基础上成功应用于上海华谊丙烯酸有限公司 3
第 37 卷第 3 期 2008 年6 月
当代化工 Contemporary Chemical Industry
Vo1.37, No.3 June, 2008
丙烯酸生产工艺发展趋势 *
景志刚, 王学丽, 南 洋, 刘肖飞
( 中石油兰州化工研究中心, 甘肃 兰州 730060)

要: 介绍了当前国内丙烯酸行业的生产现状、装置产能和工艺技术。我国丙烯酸装置产能
其工艺特点是以高浓度丙烯为原料, 丙烯酸 单程收率高于 87%( 摩尔) , 未反应的丙烯或丙烯 醛不循环使用。两台串联的固定床反应器中分别 采用 Mo- Bi 系、Mo- V 系氧化物为催化剂, 寿命 均为 6 年。丙烯酸分离工艺采用三塔流程。主要 应 用 在 上 海 华 谊 、吉 林 石 化 和 沈 阳 蜡 化 等 部 分 装 置上。
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当代化工
第 37 卷第 3 期
塑等装置上。 ( 2) 日本三菱油化 (MPCL) 技术 日本三菱石油化学公司是继日本触媒公司
后在发展新型丙烯酸催化剂方面较有特色的一 个厂家。该公司对其原来的丙烯醛氧化制丙烯酸 的工艺和催化剂不断进行研究和改进, 近年来除 对 工 艺 进 行 革 新 、简 化 流 程 , 减 少 设 备 投 资 有 明 显成绩外, 对氧化催化剂也有了突破性的改进, 改进后的催化剂可适应比日率触媒公司的二段 催化剂更低的反应温度, 而且活性高, 选择性高, 寿命也长。
江苏盐城 浙江嘉兴 浙江宁波
沈阳 山东淄博 甘肃兰州 山东广饶
丙烯酸产能 / 万 t 16 8 3.3 14 20 4 16 8 4 8 4
2 工艺技术
当前, 丙烯酸的工业生产方法主要为丙烯两 步氧化法。在 20 世纪 80 年代后新( 扩) 建的工业 生产装置采用丙烯两步氧化法约占 95%~96%, 我国丙烯酸生产装置均采用丙烯两步氧化法。所 谓丙烯两步氧化法是在复合金属氧化物催化剂 存在下, 经空气氧化先生成丙烯醛, 再进一步催 化氧化成丙烯酸。
2000 年以来, 丙烯酸行业发展更加迅速。上 海华谊丙烯酸厂在引进技术消化吸收的基础上, 与自主开发丙烯选择氧化催化剂的兰州石化研 究院合作, 建成 3 万 t/a 的丙烯酸及酯项目, 后来 又陆续建成 2 套万吨级丙烯酸装置。江苏裕廊化 工公司投资建设的 2 套年产 4.5 万 t 丙烯酸、6 万t 丙烯酸丁 酯装置于 2005 年 初投产。扬 子石化 - 巴斯夫有限责任公司的丙烯酸及酯联合装置于 2005 年 6 月投产。该装置采用德国巴斯夫公司的 专利技术, 是我国最大的单套丙烯酸及酯生产装 置。台塑集团采用日本触媒技术在宁波的 16 万 t/a 丙烯酸装置也于 2006 年 10 月投产。由日本三 菱化学公司转让丙烯酸及酯技术, 为蓝星子公司
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