制取丙烯的化學(xué)工藝綜述

趙漢琦(貴州理工學(xué)院， 貴州 貴陽 550003)

制取丙烯的化學(xué)工藝綜述

趙漢琦(貴州理工學(xué)院， 貴州 貴陽 550003)

聚丙烯是化工生產(chǎn)中重要的產(chǎn)物，而丙烯是構(gòu)成聚丙烯的主要材料，如何提升丙烯制取的產(chǎn)量，增加聚丙烯的經(jīng)濟(jì)效益，是擺在化工生產(chǎn)面前的重點(diǎn)課題?；诖耍诒疚闹嗅槍?duì)制取丙烯的化學(xué)工藝進(jìn)行研究。

丙烯；制??；化學(xué)工藝；綜述

丙烯在常溫下是一種無色的氣體，具有易燃、不溶于水、有毒性的特點(diǎn)，丙烯主要是應(yīng)用于合成橡膠、合成樹脂等化工生產(chǎn)中。丙烯的制取比較難，由于丙烯比較容易爆炸，存在著較大的危險(xiǎn)性。那么，在進(jìn)行丙烯的制取環(huán)節(jié)中需要格外注意工作人員的安全，以及環(huán)境的污染問題。

1 丙烯制取工藝

由于化學(xué)物質(zhì)在不同的條件下、催化劑下能夠產(chǎn)生不同的產(chǎn)物，化工制取丙烯的方式根據(jù)丙烯的化學(xué)特性，選擇不同的反應(yīng)物，進(jìn)行不同的化學(xué)反應(yīng)，最終制取到丙烯。目前，在化工生產(chǎn)中，常見的制取丙烯的工藝有：增產(chǎn)丙烯FCC工藝、烯烴裂解反應(yīng)、烯烴歧化反應(yīng)、丙烷脫氫制取丙烯、甲醇制取丙烯。

(1)FCC工藝 基于增產(chǎn)的丙烯FCC工藝技術(shù)在化工制取丙烯中應(yīng)用，能夠通過其超強(qiáng)的生產(chǎn)能力，提升丙烯的產(chǎn)量。在實(shí)際制取環(huán)節(jié)中主要是針對(duì)原料品種進(jìn)行精確的篩選，對(duì)催化劑、工況、操作條件進(jìn)行分析。目前該種制取工藝的發(fā)展?jié)摿Ρ容^大，在國內(nèi)外的應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的FCC工藝技術(shù)在實(shí)際操作上效能比較低，該種FCC技術(shù)與傳統(tǒng)的工藝技術(shù)相比，催化的時(shí)間比較短，反應(yīng)溫度比較高，產(chǎn)量大。

(2)烯烴斷裂 在化學(xué)理論中，烯烴官能團(tuán)的斷裂能夠產(chǎn)生乙烯、丙烯等物質(zhì)，那么在化工制取丙烯時(shí)，也可以通過這樣的原理進(jìn)行制取。其中基于低碳烯烴裂解來制取丙烯，該種工藝具有較強(qiáng)的生產(chǎn)力。在實(shí)際操作中，可以采用操作比較簡單的固定床工藝，該種工藝在實(shí)際應(yīng)用中比較簡單，并且能夠在蒸汽裂解中廣泛應(yīng)用。相比之下，流化床工藝在具體的制取環(huán)節(jié)中比較復(fù)雜，其生產(chǎn)需要規(guī)模較大的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)烯烴的聯(lián)合裝置內(nèi)部反應(yīng)。目前，我國已經(jīng)擁有了大型的乙烯裂解裝置系統(tǒng)，同時(shí)基于C4+的資源逐漸豐富，在這樣的基礎(chǔ)上，為我國實(shí)現(xiàn)烯烴裂解提供了技術(shù)基礎(chǔ)[1]。

(3)烯烴歧化 烯烴的歧化反應(yīng)是指，在化學(xué)反應(yīng)中，烯烴的C=C雙鍵發(fā)生斷裂，并且出現(xiàn)新的組合態(tài)的烯烴，烯烴的歧化反應(yīng)也被稱為了復(fù)分解反應(yīng)和交互置換反應(yīng)。烯烴以及烷基芳烴的歧化反應(yīng)都能夠?qū)崿F(xiàn)可逆，在實(shí)際反應(yīng)中的熱量比較小，化學(xué)反應(yīng)過程中不需要考慮溫度對(duì)于組成的影響。在沒有氫氣的環(huán)境中能夠進(jìn)行常壓歧化。烯烴的歧化能夠應(yīng)用到化工制取丙烯上，目前，在制取丙烯中原材料為乙烯、2-丁烯歧化產(chǎn)生丙烯。同時(shí)還可以應(yīng)用于石腦油蒸汽裂解裝置中增產(chǎn)丙烯，該種丙烯制取方式投資增加不多，但是卻能夠有效的提升丙烯的產(chǎn)量。除了應(yīng)用乙烯為材料，還可以應(yīng)用異丁烯等轉(zhuǎn)化為丙烯。該種歧化反應(yīng)的應(yīng)用前景比較好，并且能夠與自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)相互結(jié)合，有效的提升了丙烯的生產(chǎn)效率[2]。

(4)丙烷脫氫 丙烷在高溫的情況下脫氫，會(huì)產(chǎn)生丙烯。在丙烯的制取環(huán)節(jié)中，通過調(diào)節(jié)溫度，以控制丙烯的收率。與其他類型的技術(shù)相比，丙烷脫氫的技術(shù)存在著較大的優(yōu)勢(shì)：①進(jìn)料單一，所得產(chǎn)品純凈度高；②生產(chǎn)成本較低；③原材料運(yùn)輸便利、脫氫基礎(chǔ)建設(shè)較少。

(5)甲醇制烯烴 甲醇制烯烴的工藝實(shí)質(zhì)就是利用催化劑，將甲醇催化轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯。煤制系統(tǒng)工藝的核心就是甲醇制烯烴，該種化工生產(chǎn)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有效的實(shí)現(xiàn)了煤炭、天然氣，經(jīng)過甲醇的生產(chǎn)，而產(chǎn)生相應(yīng)的有機(jī)化工原料。當(dāng)前該種工藝在實(shí)際應(yīng)用備受關(guān)注，經(jīng)過多年的研發(fā)，已經(jīng)成為了運(yùn)用比較成熟的技術(shù)。

2 科學(xué)制取丙烯資源的途徑

科學(xué)制取丙烯資源需要從操作、存儲(chǔ)、處理等多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，以保障丙烯資源的精確性。

(1)操作優(yōu)化 在丙烯資源制取過程中操作人員需要是仔細(xì)掌握操作流程以及操作環(huán)節(jié)中的注意事項(xiàng)。由于丙烯易爆炸，在制取時(shí)需要保障操作環(huán)境遠(yuǎn)離火源、熱源。同時(shí)注意制取環(huán)境的通風(fēng)、散熱。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備發(fā)熱時(shí)，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行散熱處理，同時(shí)準(zhǔn)備相應(yīng)的消防器材與緊急處理設(shè)備。通過制取環(huán)境、操作、技術(shù)等方面的優(yōu)化，避免丙烯制取出現(xiàn)故障[3]。

(2)存儲(chǔ)優(yōu)化 由于丙烯自身的化學(xué)性質(zhì)比較特殊，需要在丙烯的存儲(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。通風(fēng)、陰涼的環(huán)境最適合丙烯存儲(chǔ)，同時(shí)存儲(chǔ)的溫度不能超過30℃。為了方便存取，以及丙烯資源的管理，需要將丙烯資源分開存儲(chǔ)[4]。

(3)處理優(yōu)化 丙烯制取過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣丙烯資源，對(duì)于這些資源需要科學(xué)的處理，避免廢氣丙烯對(duì)環(huán)境造成污染。常見的廢氣丙烯處理方式為焚燒。

3 結(jié)論

綜上所述，在化工生產(chǎn)中，常見的制取丙烯的工藝有：增產(chǎn)丙烯FCC工藝、烯烴裂解反應(yīng)、烯烴歧化反應(yīng)、丙烷脫氫制取丙烯、甲醇制取丙烯。 由于化學(xué)物質(zhì)在不同的條件下、催化劑下能夠產(chǎn)生不同的產(chǎn)物，化工制取丙烯的方式根據(jù)丙烯的化學(xué)特性，選擇不同的反應(yīng)物，進(jìn)行不同的化學(xué)反應(yīng)，最終制取到丙烯?？茖W(xué)制取丙烯資源需要從操作、存儲(chǔ)、處理等多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，以保障丙烯資源的精確性。

[1]馬靈菊.關(guān)于丙烯化學(xué)制取分析的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(30):49.

[2]張曉.淺析丙烯的制取化學(xué)工藝[J].黑龍江科技信息,2013,(03):69.

[3]許杰.丙烷及乙苯氧化脫氫反應(yīng)的新型催化劑研究[D].復(fù)旦大學(xué),2010.

[4]馮偉樑.丙烷氧化脫氫制丙烯和直接法制過氧化氫催化劑的制備及表征[D].復(fù)旦大學(xué),2007.