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丙酸的生产技术及市场分析

另外, 丙酸也是重要的精细化工原料。用丙酸可 制取有机化工原料及中间体丙酸酐、丙酰氯、α- 氯 丙酸、2,2- 二氯丙酸和 α- 溴丙酸等。其中, 丙酸酐是 香水酯化剂, 可作为硫化反应和硝化反应的脱水剂, 也可用于醇酸树脂、染料和药物生产; 丙酰氯和 2, 2- 二氯丙酸是农药、医药等产品的原料; α- 氯丙酸 是合成除草剂的中间体, 同时也是有机合成原料。
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中 间 体 精细化工原料及中间体
2007 年第 10 期
酸收率为 72%。由于此法在反应速率、收率、催化剂 损耗及高温高压下设备腐蚀等工艺问题尚未解决, 故至今尚未在工业上广泛应用。
( 3) 乙烯羰基合成法 乙烯羰基合成法( R eppe 工艺) 由巴斯夫先期开 发。该工艺以乙烯、一氧化碳和水为原料, 四羰基镍 为催化剂, 在温度 250- 300℃和 25MPa 条件下一步 合成丙酸。每吨丙酸消耗乙烯 ( 体积分数大于 99.9%) 550kg、CO ( 体积分数大于 90%) 780kg。该法 具 有 原 料 费 用 低 、转 化 率 高 、收 率 高 、操 作 简 单 等 特 点, 但其高压对反应器设备要求高, 腐蚀严重。自 1975 年丙烯低压羰基合成丁醛方法开发成功后, 又 研制出低压乙烯羰基合成丙酸的工艺, 从而推动了 乙烯直接羰基合成丙酸技术的发展, 该法已成为生 产丙酸的最佳方法之一。 ( 4) 丙醛氧化法 丙醛氧化是生产丙酸的一条重要路线, 美国 90%以 上 的 丙 酸 由 丙 醛 氧 化 法 制 得 。 该 工 艺 包 括 两 步, 即丙醛生产和丙醛氧化。丙醛通常采用乙烯加氢 醛化法生产, 目前丙醛合成有钴催化剂高压羰基化 法和铑催化剂低压羰基化法。高压羰基化法在 20- 28MPa、130- 150℃下进行。在此过程中, 由于丙醛部 分加氢成丙醇, 故会使丙醛收率降低。在脱出钴后, 将约 98%醛含量的共沸物蒸馏, 使醛分离。低压羰基 化法在 2MPa 和 10℃条件下进行, 醛类可直接从反 应混合物中蒸出, 其质量分数达 99%。丙醛在 40- 45℃、0.3- 0.7MPa 温和条件下发生氧化, 生成丙酸, 该过程具有高选择性。 碳联公司于 1975 年建成丙醛氧化制丙酸装置, 丙醛转化率为 98%, 丙酸收率高达 95%以上。此法副 产物少, 产品易分离, 在经济上具有极大的吸引力, 是目前生产丙酸的主要方法。 ( 5) 丙烯腈法 采用第Ⅳ- Ⅷ族金属的硫化物或其混合物为催 化 剂 , 在 130- 200℃、5.07MPa 条 件 下 , 丙 烯 腈 加 氢 生成丙酸, 收率达 95%。该法在理论上是可行的, 关 键在于需解决丙烯腈的工业来源。 ( 6) 丙烯酸加氢法 丙烯酸在常温常压下, 以铜- 铯系化合物为催 化剂, 直接加氢反应制得丙酸, 丙烯酸转化率超过 99%。此法工艺简单、反应条件也温和, 但由于丙烯 酸的价格和来源问题, 限制了它的工业化应用。 由上所述, 丙醛氧化法是目前国外生产丙酸的 主要方法, 乙烯羰基合成法是今后丙酸生产的发展
由于生产成本高、设备腐蚀严重, 我国年产量仅 为 1000 多吨, 远不能满足市场需求。自南京扬巴一 体化石化合资项目建设的 3 万吨 /年丙酸装置, 于 2005 年 6 月建 成 投 产 后 , 缓 解 了 我 国 丙 酸 供 需 矛 盾。多年来我国丙酸一直依赖进口, 特别是前几年, 由于饲料、食品、医药、农药等工业的发展, 丙酸的需 求量越来越大, 进口量逐年增加。丙酸进口量由 1996 年 6700 吨增加到 1999 年 9100 吨、2002 年近 1 万 吨 , 2004 年 进 口 量 达 到 1.6 万 吨 左 右 , 2005 年 后 进口量逐步下降。目前我国丙酸盐的进口量为 5000 吨左右, 丙酸及丙酸盐的进口来源主要是德国巴斯 夫公司和美国伊士曼化学公司。
表 1 国外丙酸生产厂商及所用技术
公司
生产能力, 万吨 /年
生产技术
美国
伊士曼化学
4.99
丙醛氧化法

制醋酸副产法
赫司特
0.68
丁烷液相氧化副产法
陶氏化学
8.6
丙醛氧化法
德国
巴斯夫
11
乙烯羰基合成法
英国
BP
3.2
制醋酸副产法
日本
大赛璐
0.5
制醋酸副产法
南非
沙索
0.7
制醋酸副产法
合计
31.67
( 1) 轻质烃氧化合成醋酸副产法 烃类直接氧化是生产醋酸的主要方法。以轻质 石脑油、液化石油气或沸点低于 100℃的 C4- C8 烷 烃为原料, 锰、钴、钒氧化物作催化剂, 在 160- 170℃、2.03- 4.05MPa 下 进 行 液 相 空 气 氧 化 反 应 生 产醋酸, 同时副产甲酸、丙酸等。每 135 吨轻质烃可 生产 100 吨醋酸, 副产 25 吨甲酸和 10 吨丙酸。此工 艺原料价格便宜, 工艺流程简单, 但反应液组分复 杂, 分离精制必须采用萃取精馏和共沸精馏, 投资较 大。英国 BP 公司、美国伊斯曼公司、日本大赛璐公 司、南非沙索( Sasol) 公司采用此法生产丙酸。 ( 2) 乙醇羰基化法 此 法 由 杜 邦 公 司 先 期 开 发 。 在 酸 性 介 质 、180- 400℃和 35.5- 70.0MPa 下, 以三氟化硼 、四 氯 化 碳 、 醋酸铜、锰或铝、镍、钴、铁的卤化物以及铬、钼、钨酸 等为催化剂, 乙醇与一氧化碳液相反应生成丙酸, 丙
10 多家工厂, 总生产能力约为 6000 吨 /年。
欧洲丙酸消费量约为 9.7 万吨 /年, 年消费增长 率为 1.5%。欧洲丙酸消费构成为: 湿谷物和青饲料 防腐剂占 28%, 混配饲料防腐剂占 26%, 农药中间体 占 18%, 食品防腐剂占 12%, 油漆占 5%, 其 他 占 11%。巴斯夫公司生产的丙酸约有 80%用作饲料添 加剂、食品保存剂、香料、农药及聚合物的中间体。
一、生产技术 丙酸最初由糖或淀粉发酵、木材炭化或干馏分
离制得。但由于发酵制丙酸是一条较难进行的代谢 途径, 丙酸杆菌生产丙酸受终产物抑制故难以使产 物积累到较高浓度, 以及产物分离较困难等原因, 使 发酵法生产丙酸难以与化学合成法相竞争。
20 世纪 50 年代国外开发出轻质烃氧化合成醋 酸 副 产 丙 酸 的 工 艺 , 60 年 代 开 发 了 乙 烯 羰 基 合 成 法, 此后又相继开发了丙醛氧化法、乙醇羰基合成 法、丙烯腈法和丙烯酸法等多种生产技术。表 1 列出 国外主要丙酸生产厂商及所用技术。
日本丙酸年消费量基本维持在 2800 吨左右, 年 均增长速率仅为 1.5%左 右 。 日 本 丙 酸 的 消 费 构 成 中, 农药中间体除草剂约占 42%; 混配饲料防腐剂约 占 40%; 医 药 中 间 体 约 占 7%; 食 品 防 腐 剂 约 占 6.5%, 其他用途约占 4.5%。
三、中国市场分折 我 国 研 制 和 生 产 丙 酸 起 步 较 早 , 20 世 纪 70 年
在香料工业中, 用丙酸可以制取香料丙酸异戊 酯、芳樟酯、丙酸香叶酯、丙酸乙酯、丙酸苄酯等, 进 而用作食品、化妆品、肥皂的香料。
在现代塑料工业中, 用丙酸、乙酸和纤维素可生 产醋酸丙酸纤维素( CAP) , 用其可制取一种可生物 降解 塑 料 , 用 作 薄 膜 、牙 刷 柄 、毛 刷 柄 和 眼 镜 框 架 , CAP 另一用途可用作油墨。
7835
185
2005 11200
9100
89
2006 7620
10364
60
出口量 16 27 42 61 76 171
由于我国长期以来不能生产丙酸, 也制约了丙 酸盐工业的发展, 为满足饲料工业和食品加工业发 展的需要, 除了每年进口一部分丙酸盐外, 还不得不 以进口丙酸为原料发展我国的丙酸盐工业。目前, 我 国丙酸盐( 主要指丙酸钙) 主要生产厂家有: 杭州尤 尔特工贸总公司( 原杭州群力化工厂) 、上海福达化 工厂、黑龙江鹤岗红旗精细化工厂、青岛三泰化工 厂 、石 家 庄 第 一 精 细 化 工 厂 、江 苏 姜 堰 化 工 厂 、江 苏 泰 县 食 品 加 工 厂 、天 津 第 二 兽 药 厂 、北 京 化 工 厂 、淮 安兽药厂、广西化学试剂二厂、重庆化工研究院等
表 2 列出我国近年丙酸的进口状况:
年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
表 2 我国近年丙酸的进口状况, 吨
进口量 出口量 年份 进口量
5189
27
2001 10078
4500
50
2002 9838
6773
12004 16000
近年来, 随着饲料工业的发展, 世界丙酸消费量 也呈现高速增长态势。
美国丙酸消费约为 11.6 万吨, 构成为: 饲料、谷 物防腐剂占 41%, 除草剂占 22%, 丙酸钙和丙酸钠占 16%, 丙酸- 醋酸纤维素占 15%, 其他占 6%。据报道, 美国丙酸的消费量占整个食品加工业中保存剂的 1 /3( 约 1.4 万吨 /年) , 占饲料加工业中保存剂的 1 /2 以上( 约 2 万吨 /年) 。美国的丙酸产大于需, 每年都 有一定量的出口。
供应紧张, 设备腐蚀严重而几乎处于停产状态。 20 世纪 80 年代末, 北京化工研究院成功研制
出乙烯两步法合成丙酸的工艺路线, 设计的年产万 吨级装置也通过鉴定。其主要工艺路线和技术指标 为: 以乙烯和合成气( CO 与 H2 体积之比 1: 1) 为原 料, 采用低压羰基化合成技术, 用铑膦络合物为催化 剂, 在 85- 110℃、1.37- 1.60MPa 下合成丙醛, 乙烯转 化率及丙醛选择性均达到 97%以上。丙醛再经液相 氧化工艺生成丙酸, 最后通过精馏得到丙酸产品。丙 醛的转化率为 99.3%, 丙酸产品收率为 98%、质量分 数为 99.5%。此工艺反应条件温和, 对设备腐蚀较 轻。但至今未能建成装置。
方向。
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