第25例　丙烯腈系列產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈

一、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

丙烯腈，是一種無色易燃易揮發(fā)的液體，具有特殊的杏仁氣味。微溶于水，其低濃度水溶液很不穩(wěn)定，易溶于一般溶劑。水解時生成丙烯酸，還原時生成丙腈。易聚合，也能與醋酸乙烯、氯乙烯等單體共聚。

丙烯的主要來源有兩個，一是由煉油廠裂化裝置的煉廠氣回收；二是在石油烴裂解制乙烯時聯(lián)產(chǎn)所得。丙烯大部分一直來自煉油廠，近年來，由于裂解裝置建設(shè)較快，丙烯產(chǎn)量相應(yīng)提高較快。與乙烯相似，由于丙烯分子中含有雙鍵和α-活潑氫，所以具有很高的化學(xué)反應(yīng)活性。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用丙烯的加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)，羧基化、烷基化及其聚合反應(yīng)等，可得一系列有價值的衍生物。丙烯腈是三大合成的重要單體，目前主要用它生產(chǎn)聚丙烯腈纖維（商品名叫“腈綸”）。其次用于生產(chǎn)ABS樹脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物），和合成橡膠（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樹脂的單體。丙烯腈電解加氫，偶聯(lián)制得的己二腈，是生產(chǎn)尼龍-66的原料。丙烯腈也用于其他有機合成和醫(yī)藥工業(yè)中，并用作谷類熏蒸劑等。

2005年我國主要生產(chǎn)企業(yè)丙烯腈產(chǎn)能約為101.3萬噸/年，全國總產(chǎn)能約達110萬噸/年，2006年底我國丙烯腈主要企業(yè)總產(chǎn)能達到106.2萬噸/年，全國總產(chǎn)能約達115萬噸/年，至2009年產(chǎn)能基本未變。產(chǎn)量方面，我國已由2000年41.7萬噸增加到2009年的102萬噸。消費方面，2012年丙烯腈消費量為57萬噸，主要消費領(lǐng)域仍是腈綸纖維，約占總需求量的55.4%；其次是ABS/SAN樹脂（占24.1%）、丙烯酰胺（占6.1%）和丁腈橡膠。

二、發(fā)展趨勢

由于丙烯腈生產(chǎn)的大型化和集團化，生產(chǎn)成本明顯下降。國際丙烯腈市場競爭持續(xù)加劇，要求各生產(chǎn)工廠盡量采用新技術(shù)以降低原料消耗、能量消耗和生產(chǎn)成本。另外，各國對環(huán)境保護的意識日益增強，對化學(xué)工業(yè)特別是石化工業(yè)的污染限制明顯加強，而丙烯腈生產(chǎn)又是污染嚴重的石化工業(yè)，各廠為解決污染投入大量資金，增加了丙烯腈的成本。針對以上情況，進一步開展丙烯腈催化劑和生產(chǎn)工藝的開發(fā)研究中，應(yīng)重視催化劑、工藝等方面的研究。催化劑主要發(fā)展方向是：①高丙烯負荷的丙烯腈催化劑；②耐高壓反應(yīng)催化劑；③低氧比催化劑；④高氨轉(zhuǎn)化率催化劑。新工藝的發(fā)展方向則是開發(fā)無硫錢工藝。此外，在丙烯腈生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)中還應(yīng)重視節(jié)能技術(shù)和環(huán)保技術(shù)的發(fā)展。

在催化劑開發(fā)方面，各公司著重于催化劑的開發(fā)，提高催化劑性能與活性，最終以提高丙烯腈的收率。近年來一些主要生產(chǎn)廠商紛紛推出新一代催化劑。如StandardOil公司聲稱其催化劑主要組分為Mo、Bi、Fe、Co等十種金屬的混合氧化物，以50%的硅土作為載體，反應(yīng)溫度435℃，丙烯轉(zhuǎn)化率為96.4%，丙烯腈收率達到80.2%。旭化成公司也透露采用50%α-低鋁氧化硅載體的金屬氧化物催化劑，收率達到84.3%。這些催化劑的共同特點是制作簡單、活性高、反應(yīng)溫度低（從而延長催化劑壽命）、高烴/空氣比、氨轉(zhuǎn)化率高等特點，提高了收率，并減少了環(huán)境污染。目前居于世界領(lǐng)先水平的催化劑有美國BP公司C-49MC、日東化學(xué)的NS-733D。目前國內(nèi)主要采用MB-82和MB-86，特別是M-86達到國際水平，與最新的C-49MC相當(dāng)。近期上海石化股份公司研制的CTA5低氧比催化劑也具有很好應(yīng)用前景。

在新工藝開發(fā)方面，從20世紀90年代初起，以BP、三菱化成公司（MCC）為代表的丙烯腈生產(chǎn)廠商開始了以丙烷為原料的開發(fā)研究工作。丙烷比丙烯價格便宜，且容易獲得。BP公司介紹，丙烷直接氨氧化有望比丙烯氨氧化降低30%的生產(chǎn)成本。該項工藝已由BP在中試裝置中得到驗證。BP以純氧為氧化劑，在Bi-Mo系氧化物中機械混入V-P-W-O系氧化物的雙組分催化劑，其反應(yīng)條件與丙烯類同，VSbWOx氧化物不僅具有氧化脫氫作用，也具有氨氧化功能。而三菱化成則以空氣為氧化劑，采用MoVTeNb多組分氧化物，可在400～450℃范圍內(nèi)使用，氧化活性高，丙烯腈選擇性高。然而丙烷本身相對較低的反應(yīng)性能阻礙了丙烷路線的工業(yè)化進程。為此，BOC與三菱化學(xué)公司共同開發(fā)了獨特的循環(huán)工藝，可將循環(huán)物流中惰性氣體與碳氧化物選擇性除去，原料回收率近100%。該循環(huán)過程的優(yōu)勢在于可以在低反應(yīng)單程轉(zhuǎn)化率情況下提高產(chǎn)物選擇性和總體收率。而且大幅度減少了CO₂的生成量，使生產(chǎn)成本降低約10%，原材料費用降低約20%，從而解決了低轉(zhuǎn)化率帶來的原料浪費問題，為丙烷制丙烯腈路線在本世紀初實現(xiàn)工業(yè)化打下了基礎(chǔ)。計劃在工業(yè)裝置上進行批量生產(chǎn)完全有把握后，再決定在海外建大型丙烯腈生產(chǎn)裝置，主要是計劃在韓國東西石化公司新建200kt/a裝置。

三、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建

構(gòu)建丙烯腈產(chǎn)業(yè)鏈如下：

根據(jù)目前丙烯腈及下游產(chǎn)品加工現(xiàn)狀，以丙烯腈為基礎(chǔ)，可主要發(fā)展以丙烯酸纖維、腈綸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、丙烯酰胺等產(chǎn)品為主的項目。

（一）丙烯酸纖維

丙烯酸纖維（阿克力）是一種類似羊毛的纖維，用于服裝、地毯，并用在剎車墊和灰塵過濾裝置等工業(yè)產(chǎn)品。聚丙烯酸纖維有高吸水性能，能夠吸收超過自身重量25倍的液體，不過該纖維易脆，加工時容易受損。通常要由一種支撐性纖維以兩種纖維混紡形式形成紗線結(jié)合，并增加強度。

（二）腈綸

腈綸是由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%（質(zhì)量百分比）的丙烯腈共聚物制成的合成纖維，具有柔軟、膨松、易染、色澤鮮艷、耐光、抗菌、不怕蟲蛀等優(yōu)點，其紡織品被廣泛用于服裝、裝飾等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)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樹脂）是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。

（四）丙烯酰胺

丙烯酰胺是一種白色晶體化學(xué)物質(zhì)，是生產(chǎn)聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機溶劑，具有良好的絮凝性，主要用于水的凈化處理、紙漿的加工及管道的內(nèi)涂層等。