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；分析；副产品
前言
丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体，是聚合速度非常快的乙烯类单体。是最简单的不饱和羧酸，由一个乙烯基和一个羧基组成。纯的丙烯酸是无色澄清液体，带有特征的刺激性气味。它可与水、醇、醚和氯仿互溶，是由从炼油厂得到的丙烯制备的。大多数用以制造丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、羟乙酯等丙烯酸酯类。丙烯酸及丙烯酸酯可以均聚及共聚，其聚合物用于合成树脂、合成纤维、高吸水性树脂、建材、涂料等工业部门。
一、丙烯酸工艺技术及下游产品
（一）、丙烯氧化制丙烯酸
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。
（二）、工艺流程
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。
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。通过整个汽提过程中，丙烯酸水溶液中的大部分轻组分就会被脱除，最终从吸收塔顶部排出系统，而得到的低轻组分含量的丙烯酸水溶液会进入后续的生产流程。
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3、丙烯酸与水及醋酸的分离
丙烯酸与水的分离由于有氢键的存在而变得较为困难，不能用简单的精镏得到很高纯度的丙烯酸。工业上对于丙烯酸水溶液的分离主要采用的是萃取、共沸、结晶等方法。其萃取剂、共沸剂可采用甲苯、庚烷、环己烷、甲基异西基酮、异丁醚、醋以异丙酯、醋酸异丁酯等有机溶剂。当然，在具体工艺中即可使用单一组分的溶剂，也可使用多组分溶剂。
目前，在工业生产中，使用共沸法进行丙烯酸精制的装置更加常见一些。采用共沸法进行丙烯酸的精制不需要萃取塔，对于有些共沸剂，甚至无需设置萃取流程中的溶剂回收塔等设备，其流程大大缩短，从而减少了设备投资。以甲苯为例，在丙烯酸———水———醋酸———甲苯组成的物系中，甲苯与丙烯酸不共沸，两得容易蒸馏分离。而苯与水和醋酸均会形成共沸体系，这样，利用苯———水共沸，可容易实现丙烯酸与水的分离，利用苯———醋酸的共沸，又可使丙烯酸和醋酸分离。对于苯———水共沸体系，采用分相的方法即可回收溶剂，而对于苯———醋酸共沸体系，通过加水进行精镏，利用苯———水共沸，可在塔釜得到醋酸。
此外，在考虑丙烯酸与水的分离方法时，不光要考虑得到足够纯度的丙烯酸产品，还应考虑物料的收率、能源的消耗，更重要的是，一定要努力做到流程中的物料组成分布、操作条件、设备条件能使丙烯酸不发生影响工艺稳定盍的聚合现象。如控制塔板数量，以将釜温控制在较低水平，并采取尽量降低操作温度等措施等。
4、丙烯酸二聚体的分解
由于丙烯酸的化学性质导致在特定条件下，从丙烯酸吸收环节就会有二聚体生成。鉴于二聚体高温分解的性质，目前工业生产中多要取分解回收的方式进行处理。即设置二聚体分解罐，使二聚体在150℃下分解成丙烯酸，再由薄腊蒸发器进行回收。通过这样的方式，二聚体的分解、回收率能达到60%左右。结语：通过上述工艺流程即可得到质量分率达99%以上的丙烯酸，可满足用其制备各种丙烯酸酯类和一般聚合物的要求。而对于制备高聚物特殊要求，则需对丙烯酸作进一步加工，如通过结晶法或加药法将丙烯酸中醛类物质的含量进一步降低，以得到业内所谓的“高纯丙烯酸”产品。
5、为了更好地推动我国丙烯酸产业的发展，笔者提出以下几点建议：其一，丙烯酸生产企业应当对现有的装置进行改造，可将改造的重点放在如下两个方面：一方面是最大限度地减少物料的消耗，另一方面是降低生产过程的能耗。在物料消耗上，可以催化剂性能的提升作为主要的研究项目，在能耗的降低上，则应减少或合并一些反应过程。其二，可适当加大对丙烯酸下游产品的研究力度，通过一些新产品的开发，使丙烯酸生产形成链条，提高国内产品在国际市场上的竞争力。
结语
综上所述，通过上述工艺流程能够得到高精度的丙烯酸，并用于后期丙烯酸酯类的聚合，从而进一步促进我国工业的发展。同时，相信随着我国工业技术的发展，丙烯酸的生产工艺会越加成熟，丙烯酸的应用范围也会越来越广泛。
参考文献：
[1]CO2和乙烯合成丙烯酸反应的热力学分析[J].关越，孙万付，张志智，孙潇磊，张喜文.石油化工高等学校学报.2012（03）
[2]丙烯氧化制备丙烯酸催化剂生产工艺研究[J].葛汉青，刘肖飞，段子辉，南洋.石油炼制与化工.2012（11）
[3]国内丙烯酸行业产品工业化生产技术分析[J].郭晓宇，杨莉，梁宏斌，刘利，刘学线.现代化工.2011（08）
[4]国内丙烯酸及酯市场分析[J].钱.精细化工原料及中间体.2011（11）
[5]丙烯酸及酯的技术进展和应用[J].钱伯章.精细化工原料及中间体.2011（11）
论文作者:白景涛,申志鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
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