丙烯
一種有機化合物
丙烯是一種有機化合物,分子式為C3H6,為無色、無臭、稍帶有甜味的氣體;易燃,燃燒時會產生明亮的火焰,在空氣中的爆炸極限是2%~11%;不溶於水,溶於有機溶劑,是一種低毒類物質。
丙烯是三大合成材料的基本原料之一,其用量最大的是生產聚丙烯。另外。丙烯可製備丙烯腈、環氧丙烷、異丙醇、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯酸及其酯類、丙二醇、環氧氯丙烷和合成甘油等。
丙烯在常壓下是一種無色氣體,比空氣略重,有輕微芳香味。
丙烯的化學性質由它的雙鍵和烯丙基上的氫原子所決定。丙烯分子結構中,由於僅在主平面上的投影顯示出低度對稱性,使得它成為最小的穩定態不飽和碳氫化合物。這種不對稱性,同樣也表現在丙烯的偶極矩僅為0.35D,容易發生各種不同類型的化學反應。1位和2位上的碳原子同乙烯分子結構一樣,在同一個三角形平面上,由於雙鍵的存在而不能自由旋轉而3位碳原子象甲烷一樣處於四面體內,可以自由旋轉,烯丙基上的氫原子為該碳原子所吸引。烯丙基上的氫原子是使得它的化學性質與乙烯不同的主要原因。
丙烯分子可以進行自身加成反應,當用磷酸、氟化硼或硫酸載於固體上作催化劑時反應按正碳離子機理進行,在低溫下,丙烯二聚的主要廣物是4-甲基-2-戊烯。
如用烷基鹼金屬和某些鹼金屬化合物作催化劑,使丙烯進行二聚反應,反應按負碳離子方向進行,產物主要是4-甲基-1-戊烯。由於丙烯分子的不對稱性和同時進行著雙鍵的位移、順反結構的轉換,其產物組成可能包含各種己烯異構體和C6以上的烯烴。C6烯烴可作為合成高聚物的原料,汽油摻和劑等。
丙烯在酸性催化劑上低聚後生成壬烯和十二烯,當丙烯與丁烯混合物共低聚時,其聚合物含有大量的庚烯。
以烷基鋁和三氯化鈦作催化劑或茂金屬和甲基鋁氧烷為催化劑,在一定溫度和壓力下,以本體、乳液或氣相法進行丙烯聚合,得聚丙烯。
丙烯還可以在可溶性釩鋁催化體系溶液中與乙烯共聚,合成乙丙橡膠。
丙烯與其它含有一個雙鍵的烯烴一樣,在加氫反應中每摩爾放出的熱量是一樣的,約為12.56kJ/mol。但丙烯加氫反應無工業價值。
丙烯在酸的作用下可間接水合,在固體催化劑存在時,可直接水合得異丙醇以硫酸為催化劑進行水合時,丙烯首先與硫酸反應生成硫酸酯,硫酸酯水解得異丙醇,反應方程表示如下:
CH3-CH=CH2+H2SO4→(CH3)2CH-O-SO3H
CH3-CH=CH2+(CH3)2CH-O-SO3H→(CH3)2CH-O-SO2-O-CH(CH3)2
(CH3)2CH-O-SO3H+H2O→CH3-CH(OH)-CH3 +H2SO4
上述反應異丙醇收率可達95% 。
也可直接水合得異丙醇,其反應方程為:
CH3CHCH2+H2O→(CH3)2CHOH
丙烯催化氧化制丙烯醛。
Sohio法採用鉬酸鉍或磷鉬酸鹽作催化劑是丙烯醛生產在經濟上的新突破,很多公司還開發了高選擇性多組分催化劑體系,選擇性以丙烯計可達到75~84% 。
用氯化鈀作催化劑氧化丙烯得到丙酮,收率達92%,反應方程如下:
CH3CH=CH2+PbCl2+H2O→CH3COCH3+Pb+2HCI
丙烯與鹵素在不同條件下可進行兩種加成反應。
在室溫下或在氣相光照作用下或有催化劑的情況下,丙烯與鹵素反應。
X2+CH3CH=CH2→CH3CHXCH2X(1,2-二鹵丙烷)
CH3CH=CH2+CI2+H2O→CH3CH(OH)CHCI+HCI或CH3CHClCH2OH+HCl
不對稱烯烴與鹵化氫加成,雖然都按不對稱加成規律進行。但在反應時,若有過氧化物存在,溴化氫與氯化氫、碘化氫不同。生成的是1-溴丙烷而不是2-溴丙烷。
CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2CH2Br(過氧化物做催化劑)
CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2BrCH3
共氧化法是利用有機過氧化物產生氧自由基,在催化劑的作用下將過氧部分的氧轉移到丙烯上生成環氧化物,這樣使得氫過氧化物轉化成醇或酮、將過酸轉化成酸。
用於制丙烯腈、環氧丙烷、丙酮等。用以生產多種重要有機化工原料、生成合成樹脂、合成橡膠及多種精細化學品等。
用丙烯顏料繪製的畫。丙烯顏料是用一種化學合成膠乳劑(含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸,以及增稠劑、填充劑等)與顏色微粒混合而成的新型繪畫顏料。丙烯顏料出現於20世紀60年代,試驗證明,它有很多優於其他顏料的特徵:乾燥後為柔韌薄膜,堅固耐磨,耐水,抗腐蝕,抗自然老化,不褪色,不變質脫落,畫面不反光,畫好后易於沖洗,適合於作架上畫、室內外壁畫等。它可以一層層反覆堆砌,畫出厚重的感覺;也可加入粉料及適量的水,用類似水粉的畫法覆蓋重疊,畫面層次豐富而明朗;如在顏料中加入大量的水分可以出水彩、工筆畫的效果,一層層烘染,推暈,透疊,效果純凈透明。由於丙烯顏料的主要調劑含水量很大,因此在容易吸水的粗糙底面上作畫更為適宜,如紙板、棉布、木板、纖維板、水泥牆面、麻毛質地的金屬面、石壁等。作丙烯畫可以用一般的油畫筆、畫刀、中國畫筆、水彩畫筆、板刷、海綿、絲瓜絡等。調色盤和筆洗多用不吸水的陶瓷、玻璃、琺琅質地的容器,以防清洗不凈。丙烯顏料在水分揮發后即干透,因此作畫時對程序要心中有數,以使筆觸銜接自然,達到預想效果。
丙烯用量最大的是生產聚丙烯,另外丙烯可制丙烯腈、異丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂類以及制環氧丙烷和丙二醇、環氧氯丙烷和合成甘油等。
健康危害:本品為單純窒息劑及輕度麻醉劑。急性中毒:人吸入丙烯可引起意識喪失,當濃度為15%時,需30分鐘;24%時,需3分鐘;35%~40%時,需20秒鐘;40%以上時,僅需6秒鐘,並引起嘔吐。慢性影響:長期接觸可引起頭昏、乏力、全身不適、思維不集中。個別人胃腸道功能發生紊亂。
環境危害:對環境有危害,對水體、土壤和大氣可造成污染。
燃爆危險:本品易燃。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
危險特性:易燃,與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。與二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合,與其它氧化劑接觸劇烈反應。氣體比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇火源會著火回燃。
有害燃燒產物:一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:切斷氣源。若不能切斷氣源,則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、乾粉。
中國MAC(mg/m³):未制定標準
前蘇聯MAC(mg/m³):100
TLVTN:ACGIH 窒息性氣體
TLVWN:未制定標準
工程式控制制:生產過程密閉,全面通風。
呼吸系統防護:一般不需要特殊防護,但建議特殊情況下,佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護:一般不需要特殊防護,高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。
身體防護:穿防靜電工作服。
手防護:戴一般作業防護手套。
其他防護:工作現場嚴禁吸煙。避免長期反覆接觸。進入罐、限制性空間或其它高濃度區作業,須有人監護。
應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。儘可能切斷泄漏源。用工業覆蓋層或吸附/ 吸收劑蓋住泄漏點附近的下水道等地方,防止氣體進入。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
丙烯與一些物質混合接觸時的危險性示於下表:
混合接觸危險物質名稱 | 化學式 | 危險等級 |
氯酸鈉 | NaClO3 | A |
高氯酸鈉 | NaClO4 | A |
過氧化氫 | H2O2 | A |
過氧化鈉 | Na2O2 | B |
硝酸銨 | NH4NO3 | A |
硝酸鈉 | NaNO3 | A |
高錳酸鉀 | KMnO4 | B |
硝酸 | HNO3 | A |
硫酸 | H2SO4 | B |
三氧化鉻 | CrO3 | B |
亞氯酸鈉 | NaClO2 | A |
溴酸鈉 | NaBrO3 | A |
重鉻酸鉀 | K2Cr2O7 |
屬低毒類。
● ● 急性毒性:丙烯的麻醉作用及對心血管系統的毒性較乙烯強。吸入40%~50%時,小鼠、大鼠、貓、狗均被麻醉,其特點是麻醉作用產生和消失都很迅速。當濃度為20%~50%時,貓狗均能引起室性早搏和心動過速。貓吸入65%丙烯和35%氧的混合氣體時,血壓下降。在濃度70%~80%時,貓狗都能因血壓下降,心力衰竭,呼吸停止而迅速死亡。
● ● 慢性毒性:小鼠在58天內,用35%的丙烯反覆麻醉20次后,僅引起肝臟的輕微脂肪浸潤。
丙烯主要經呼吸道侵入人體。吸入6.4%濃度,歷時2.25min,有感覺異常和注意力不集中;12.8%,1min同樣的癥狀較明顯;15%,30min或24%~33%,3min可引起意識喪失;40%以上時,僅6s即意識喪失,並引起嘔吐眩暈。數分鐘接觸后,尚可引起眼瞼及面潮紅、流淚、咳嗽;50%2min引起麻醉,然而停止接觸可完全恢復。
丙烯嗅覺閾為17.3mg/m3,近1mg/m3時眼輕度敏感。丙烯的慢性影響與乙烯相似。
其它有害作用:該物質對環境有危害,對魚類和水體要給予特別注意。還應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。
廢棄處置方法:處置前應參閱國家和地方有關法規。建議用焚燒法處置。
危險貨物編號:21018
海關HS編碼:29012200
包裝類別:O52
包裝方法:鋼質氣瓶。
運輸注意事項:本品鐵路運輸時限使用耐壓液化氣企業自備罐車裝運,裝運前需報有關部門批准。採用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,並應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,並用三角木墊卡牢,防止滾動。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置,禁止使用易產生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑、酸類等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝晒。中途停留時應遠離火種、熱源。公路運輸時要按規定路線行駛,勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。
密閉操作,全面通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、酸類接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產生靜電。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。
儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑、酸類分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備。
化學危險物品安全管理條例實施細則 (化勞發[1992] 677號),工作場所安全使用化學品規定 ([1996]勞部發423號)等法規,針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定;常用危險化學品的分類及標誌 (GB 13690-92)將該物質劃為第2.1 類易燃氣體。
國內丙烯市場持續下行,多數廠家均下調丙烯價格,市場貨源充足,下游市場行情低迷,對丙烯需求不佳,業者對此市場行情多謹慎觀望為主;隨後國內丙烯市場止跌維穩,下游市場弱勢盤整,國內丙烯市場窄幅盤整,多數廠家丙烯價格維持穩定,市場貨源充足,交投氣氛一般,觀望氣氛瀰漫,業者操盤謹慎。
國內部分煉廠裝置停車檢修,且一些廠家(東明石化、錦西煉化)主供自用,無量外銷,目前國內廠家裝置開車正常且進口貨源充足、下遊行情不佳打壓國內丙烯市場,致使國內丙烯價格走低,出貨情況因價格偏低而有所改善,業者仍操盤謹慎;下游一些廠家裝置停車檢修,開車廠家按需採購,下游多觀望,採購一般。環氧丙烷山東市場價格考慮接貨情況窄幅盤整,出廠價在10700元/噸左右,買方多按需採購;聚丙烯行情因原油基丙烯無法支撐,行情不佳,廠家謹慎觀望,其裝置整體開工率在4成左右,庫存偏低,需求一般。
由於丙烯下游產品的快速發展近,極大的促進了中國丙烯需求量的快速增長。到2010年,中國將不斷新增大型乙烯生產裝置,同時煉廠生產能力還將繼續擴大,這將增加丙烯的產出。預計2010年,乙烯聯產丙烯的生產能力將達到約722萬噸/年,丙烯總生產能力將達到1080萬噸/年。乙烯裝置聯產的丙烯占丙烯總供給的比例將進一步提高。但同期下游裝置對丙烯的需求量年均增長速度將達到5.8%,丙烯資源供應略微緊張。
到2010年,中國丙烯的表觀消費量將達到1049萬噸。從當量需求來看,丙烯供需矛盾十分突出。到2010年,丙烯當量需求的年均增長率將達到7.6%,超過丙烯生產能力的增長速度。預計到2010年,中國對丙烯的當量需求將達到1905萬噸,供需缺口將達到825萬噸,屆時還將有大量丙烯衍生物進口,中國丙烯開發利用前景的廣闊。
一是充分利用煉油及乙烯裂解副產的c4—8等資源,轉化為乙烯、丙烯的低碳烯烴裂解技術、烯烴歧化技術;二是丙烷脫氫工藝;四是以天然氣、煤等為原料,生產乙烯、丙烯的甲醇制烯烴工藝等。
目前增產丙烯的化學工藝研究主要集中在4個方面:一是改進FCC等煉油工藝,挖掘現有裝置潛力,增產丙烯的FCC裝置升級技術;二是充分利用煉油及乙烯裂解副產的C4-C8等資源。
與傳統的FCC相比,這類工藝技術操作條件更為苛刻,要求反應溫度、劑油比更高,催化時間更短。運用這些技術,雖然汽油收率會受到一定影響,但汽油中的烯烴含量降低,質量得以提高,丙烯的產量比傳統FCC髙2~4倍。我國煉油工業催化裂化加工能力大、摻渣比高,造成汽油中烯烴含量高,開發應用增產丙烯的FCC工藝技術,在提高油品質量的同時,為下游提供更多的低碳烯烴,具有良好的市場前景。
低碳烯烴裂解是將C4~C8烯烴在催化劑作用下轉化為丙烯和乙烯的工藝,它不僅可以解決煉廠和石腦油裂解副產的C4~C8的岀路冋題,又可以增產高附加值的乙烯、丙烯產品,成為近年研究較為活躍的領域從投資費用、生產成本與綜合收益來看,烯烴裂解工藝均是最具吸引力的工藝。固定床工藝流程相對簡單,適於和現有蒸汽裂解結合;流化床工藝流程相對複雜,適於建設大規模生產裝置,可以納入烯烴聯合裝置,也可以單獨建立裝置。隨著我國一批大型乙烯裂解裝置的擴建與新建,烯烴資源越來越豐富,對開發岀自主知識產權的烯烴裂解技術,解決C4烯烴副產、增產高附加值丙烯需求迫切。
烯烴歧化技術多年以前已經開發成功,只是因為近年來一些地區丙烯價格逐步走高,這一技術又重新引起了人們的重視。它是一種通過烯烴碳碳雙鍵斷裂並重新轉換為烯烴產物的催化反應,目前以乙烯和2-丁烯為原料歧化為丙烯的生產技術研究較為活躍,主要有 ABB Lummus公司的OCT高溫催化劑工藝和法國石油研究院(IFP)的Meta4低溫催化劑工藝。烯烴歧化工藝可應用於石腦油蒸汽裂解裝置增產丙烯,投資增加不多,即可提石油裂解裝置的丙烯/乙烯產量比,但缺點是每生產1t丙烯,要消耗掉0.42t乙烯,因此只有在丙烯價格高於乙烯價格、乙烯產量過剩時才是經濟可行的。另外,歧化技術不能將異丁烯以及~C烯烴轉化為丙烯,應用受到一定限制。近年開發的自動歧化技術不用或用少量乙烯,應用前景看好。
另外還有丙烷脫氫制丙烯工藝技術、甲醇制烯烴工藝技術、烯烴裂解工藝與MTO組合等。