化工生产技术__丙烯腈.doc

环境监察G111班
20110102102李艳红20110102116安茜茜
丙烯腈
丙烯腈工业概貌检索
丙烯腈的基本性质
丙烯腈(vinyl cyanide;cyanoethylene;acrylonitrile), 别名,氰基乙烯;结构式,?CH2=CH-CN?;分子式为“ C H N”,原子数为7,相对分子质量53.06。CAS号:?107-13-1。丙烯腈是一种无色的有辛辣气味液体,属大众基本有机化工产品,在丙烯产品系列中居第二,仅次于聚丙烯,是三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本且重要的原料,在有机合成工业和人民经济生活中用途广泛。
丙烯腈为无色易燃液体,具有特殊的杏仁气味。剧毒,不仅蒸气有毒,而且经皮肤吸入也能中毒,生气中的容许浓度为20ppm;有刺激味。丙烯腈分子具有双键和氰基,性质活泼,可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。。微溶于水,与水形成共沸物,其低浓度水溶液很不稳定;20℃时在水中的溶解度为7.3%(w),水在丙烯腈中的溶解度为3.1%(w)。易溶于乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化碳等一般有机溶剂;也易溶于硫氰酸钠、氯化锌等无机盐水溶液。易挥发,有腐蚀性。易燃,遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险,遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体,其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物,爆炸极限为?3.1%-17%?(体积百分比)。易聚合,也能与醋酸乙烯、氯乙烯等单体共聚;有氧存在下,遇光和热能自行聚合。水解时生成丙烯酸,还原时生成丙腈。与氧化剂、强酸、强碱、胺类、溴反应剧烈。
丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物,和水的共沸点为71℃,共沸物中丙烯腈的含量为88%(w),在有苯乙烯存在下,还能形成丙烯腈-苯乙烯-水三元共沸混合物。丙烯腈剧毒,其毒性大约为氢氰酸毒性的十分之一,能灼伤皮肤,低浓度时刺激粘膜,长时间吸入其蒸气能引起恶心,呕吐、头晕、疲倦等,因此在生产、贮存和运输中,应采取严格的安全防护措施,工作场所内丙烯腈允许浓度为0.002mg/L。?生产设备要密闭,操作时要戴防护用具。丙烯腈若溅到衣服上应立即脱下衣服,溅及皮肤时用大量水冲洗。溅入眼内,需用流水冲洗15分钟以上。不慎吞入时,则用温盐水洗胃。如果中毒,应立即用硫代硫酸钠、亚硝酸钠进行静脉注射,并请医生诊治。
丙烯腈的物理性质
性质
数据
性质
数据
熔点(℃)
-83.6
临界温度(℃)
263
沸点(℃)
77.3
临界压力(MPa)
3.5
相对密度(水=1)
0.81
闪点(℃)
-5
相对蒸气密度(空气=1)
1.83
辛醇/水分配系数的对数值
-0.92
饱和蒸气压(kPa)
13.33(22.8℃)
引燃温度(℃)
480
燃烧热(kJ/mol)
1757.7
爆炸上限%(V/V)
28.0
爆炸下限%(V/V)
2.8
二、世界丙烯腈工业现状及发展趋势
丙烯腈(AN)是三大合成材料的重要原料之一,在合成树脂、合成纤维、合成橡胶等高分子材料中占有显著的地位并有着广阔的应用前景。目前世界丙烯腈产品用于腈纶生产约占50%。随着西方国家腈纶产量逐年减少,丙烯腈在纤维中的消耗比例正在呈逐年下降趋势。丙烯腈用于ABS、丁睛橡胶生产约占30%,用于生产己二腈约占10%。丙烯腈还应用于己内酞胺、多元醇聚合物等生产中,消耗量占10%左右。?
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。和世界市场一样,近年来我国丙烯的发展速度也逐渐超过了乙烯。2000年,我国乙烯需求量478.89万吨,而丙烯的需求量却达到498.85万吨,首次超过乙烯,之后丙烯的需求量一种保持在乙烯之上。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。?
?丙烯腈分子中有双键(c=c)和氰基(CN)两种不饱和键,化学性质很活泼,?能发生聚合、加成、水解、醇解等反应。?
?聚合反应发生在丙烯腈的C=C双键上,纯丙烯腈在光的作用下就能自行聚合,所以在成品丙烯腈中,通常要加入少量阻聚剂,如对苯二酚甲基醚(阻聚剂MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除自聚外,丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一种或几种发生共聚反应,由此可制得各种合成纤维、合成橡胶、塑料、涂料和粘合剂等。?
丙烯腈是合成纤维,合成橡胶和合成树脂的重要单体,也是杀虫剂虫满腈的中间体。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。丙烯腈在引发剂(过氧甲酰)作用下可聚合成一线型高分子化合物——聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈纶质地柔软,类似羊毛,俗称“人造羊毛”,它强度高,比重轻,保温性好,耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。丙烯腈与丁二烯共聚可制得丁腈橡胶,具有良好的耐油性,耐寒性,耐磨性,和电绝缘性能,并且在大多数化学溶剂,阳光和热作用下,性能比较稳定。丙烯腈与丁二烯、苯乙烯共聚制得ABS树脂,具有质轻、耐寒、抗冲击性能较好等优点。丙烯腈水解可制得丙烯酰胺和丙烯酸及其酯类。它们是重要的有机化工原料,丙烯腈还可电解加氢偶联制得己二腈,由己二腈加氢又可制得己二胺,己二胺是尼龙66原料。可制造抗水剂和胶粘剂等,也用于其他有机合成和医药工业中,并用作谷类熏蒸剂等。此外,该品也是一种非质子型极性溶剂、作为油田泥浆助剂PAC142原料。
一 ?世界丙烯腈产能和市场需求分析??
2005年世界丙烯腈产能为614万吨/年,2006年全球丙烯腈产能为617万吨/年。截至2009年,全球丙烯腈能力为623.7万吨/年。
?市场分析人士表示,2008年全球丙烯腈需求比2007年下降了约15%,这是丙烯腈历史上需求降幅最大的一年。受全球经济低迷的影响,丙烯腈下游主要领域如腈纶纤维和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)市场需求疲软,从而致2008年全球丙烯腈需求下挫至约440万吨/年。2008年全球丙烯腈装置的平均开工率为75%,到了第四季度开工率甚至下降至55%的低位。2009年第一季度开工率比上年第四季度有较大幅度的上升,但仍远低于满负荷生产的水平。
?据估算,2008年来自腈纶领域的丙烯腈需求,从2007年的220万吨下降至176万吨;来自ABS领域的丙烯腈需求,则从2007年的220万吨下降至152万吨。?据从事市场咨询的英国Tecnon?OrbiChem公司分析,丙烯腈生产面临的最大问题是腈纶纤维的不景气。2008~2009年,腈纶纤维生产商的开工率低达60%~64%。腈纶是丙烯腈最大的终端用户,占丙烯腈需求量近50%。2008年以来,由于需求减少,腈纶纤维生产商的开工率低达60%,产量大幅下滑。据日本化学纤维协会报道,2008年世界腈纶短纤维比上年减少18%,为202万吨,已连续4年减少。中国大陆产量减少25%。主要出口地区日本、台湾省则分别大幅度减少39%和32%。腈纶需求衰退导致丙烯腈生产成本不能有效地向下游转移,迫使生产厂家低负荷运转,甚至停产。?
丙烯腈第二大终端用户是ABS,ABS成为驱动丙烯腈需求的主要动力。前10年来ABS消费占全球丙烯腈生产越来越大的份额。
?截至2008~2009年,全球丙烯腈供应相对维持不变,约为620万~621万吨/年。?唯一计划新增的能力为旭化成公司与泰国PTT化学公司合资在泰国马塔府建设的20万吨/年装置,定于2010年底~2011年初投产。
?生产商们仍不看好2010年的世界丙烯腈市场前景。预计2