丙烯腈系列产品产业链

第25例　丙烯腈系列产品产业链

一、产业现状

丙烯腈，是一种无色易燃易挥发的液体，具有特殊的杏仁气味。微溶于水，其低浓度水溶液很不稳定，易溶于一般溶剂。水解时生成丙烯酸，还原时生成丙腈。易聚合，也能与醋酸乙烯、氯乙烯等单体共聚。

丙烯的主要来源有两个，一是由炼油厂裂化装置的炼厂气回收；二是在石油烃裂解制乙烯时联产所得。丙烯大部分一直来自炼油厂，近年来，由于裂解装置建设较快，丙烯产量相应提高较快。与乙烯相似，由于丙烯分子中含有双键和α-活泼氢，所以具有很高的化学反应活性。在工业生产中，利用丙烯的加成反应、氧化反应，羧基化、烷基化及其聚合反应等，可得一系列有价值的衍生物。丙烯腈是三大合成的重要单体，目前主要用它生产聚丙烯腈纤维（商品名叫“腈纶”）。其次用于生产ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物），和合成橡胶（丙烯腈-丁二烯共聚物）。丙烯腈水解所得的丙烯酸是合成丙烯酸树脂的单体。丙烯腈电解加氢，偶联制得的己二腈，是生产尼龙-66的原料。丙烯腈也用于其他有机合成和医药工业中，并用作谷类熏蒸剂等。

2005年我国主要生产企业丙烯腈产能约为101.3万吨/年，全国总产能约达110万吨/年，2006年底我国丙烯腈主要企业总产能达到106.2万吨/年，全国总产能约达115万吨/年，至2009年产能基本未变。产量方面，我国已由2000年41.7万吨增加到2009年的102万吨。消费方面，2012年丙烯腈消费量为57万吨，主要消费领域仍是腈纶纤维，约占总需求量的55.4%；其次是ABS/SAN树脂（占24.1%）、丙烯酰胺（占6.1%）和丁腈橡胶。

二、发展趋势

由于丙烯腈生产的大型化和集团化，生产成本明显下降。国际丙烯腈市场竞争持续加剧，要求各生产工厂尽量采用新技术以降低原料消耗、能量消耗和生产成本。另外，各国对环境保护的意识日益增强，对化学工业特别是石化工业的污染限制明显加强，而丙烯腈生产又是污染严重的石化工业，各厂为解决污染投入大量资金，增加了丙烯腈的成本。针对以上情况，进一步开展丙烯腈催化剂和生产工艺的开发研究中，应重视催化剂、工艺等方面的研究。催化剂主要发展方向是：①高丙烯负荷的丙烯腈催化剂；②耐高压反应催化剂；③低氧比催化剂；④高氨转化率催化剂。新工艺的发展方向则是开发无硫钱工艺。此外，在丙烯腈生产技术开发中还应重视节能技术和环保技术的发展。

在催化剂开发方面，各公司着重于催化剂的开发，提高催化剂性能与活性，最终以提高丙烯腈的收率。近年来一些主要生产厂商纷纷推出新一代催化剂。如StandardOil公司声称其催化剂主要组分为Mo、Bi、Fe、Co等十种金属的混合氧化物，以50%的硅土作为载体，反应温度435℃，丙烯转化率为96.4%，丙烯腈收率达到80.2%。旭化成公司也透露采用50%α-低铝氧化硅载体的金属氧化物催化剂，收率达到84.3%。这些催化剂的共同特点是制作简单、活性高、反应温度低（从而延长催化剂寿命）、高烃/空气比、氨转化率高等特点，提高了收率，并减少了环境污染。目前居于世界领先水平的催化剂有美国BP公司C-49MC、日东化学的NS-733D。目前国内主要采用MB-82和MB-86，特别是M-86达到国际水平，与最新的C-49MC相当。近期上海石化股份公司研制的CTA5低氧比催化剂也具有很好应用前景。

在新工艺开发方面，从20世纪90年代初起，以BP、三菱化成公司（MCC）为代表的丙烯腈生产厂商开始了以丙烷为原料的开发研究工作。丙烷比丙烯价格便宜，且容易获得。BP公司介绍，丙烷直接氨氧化有望比丙烯氨氧化降低30%的生产成本。该项工艺已由BP在中试装置中得到验证。BP以纯氧为氧化剂，在Bi-Mo系氧化物中机械混入V-P-W-O系氧化物的双组分催化剂，其反应条件与丙烯类同，VSbWOx氧化物不仅具有氧化脱氢作用，也具有氨氧化功能。而三菱化成则以空气为氧化剂，采用MoVTeNb多组分氧化物，可在400～450℃范围内使用，氧化活性高，丙烯腈选择性高。然而丙烷本身相对较低的反应性能阻碍了丙烷路线的工业化进程。为此，BOC与三菱化学公司共同开发了独特的循环工艺，可将循环物流中惰性气体与碳氧化物选择性除去，原料回收率近100%。该循环过程的优势在于可以在低反应单程转化率情况下提高产物选择性和总体收率。而且大幅度减少了CO₂的生成量，使生产成本降低约10%，原材料费用降低约20%，从而解决了低转化率带来的原料浪费问题，为丙烷制丙烯腈路线在本世纪初实现工业化打下了基础。计划在工业装置上进行批量生产完全有把握后，再决定在海外建大型丙烯腈生产装置，主要是计划在韩国东西石化公司新建200kt/a装置。

三、产业链构建

构建丙烯腈产业链如下：

根据目前丙烯腈及下游产品加工现状，以丙烯腈为基础，可主要发展以丙烯酸纤维、腈纶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、丙烯酰胺等产品为主的项目。

（一）丙烯酸纤维

丙烯酸纤维（阿克力）是一种类似羊毛的纤维，用于服装、地毯，并用在刹车垫和灰尘过滤装置等工业产品。聚丙烯酸纤维有高吸水性能，能够吸收超过自身重量25倍的液体，不过该纤维易脆，加工时容易受损。通常要由一种支撑性纤维以两种纤维混纺形式形成纱线结合，并增加强度。

（二）腈纶

腈纶是由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%（质量百分比）的丙烯腈共聚物制成的合成纤维，具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点，其纺织品被广泛用于服装、装饰等产业领域。

（三）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS塑料或ABS树脂）是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。

（四）丙烯酰胺

丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，主要用于水的净化处理、纸浆的加工及管道的内涂层等。