丙烯酸生产技术进展及市场分析

丙烯酸生产技术进展及市场分析

张星丁强 白景涛

中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 甘肃省兰州市 730060

摘要：本文旨在对丙烯酸生产技术的进展及市场进行分析。首先介绍了丙烯酸的基本概念和用途，然后回顾了丙烯酸生产技术的发展历程，包括传统的氧化法和新兴的生物法等。接着，对丙烯酸市场的现状进行了概述，并分析了其发展趋势和影响因素。最后，提出了进一步研究的方向和对未来丙烯酸产业的展望。

关键词：丙烯酸、生产技术、市场分析、发展趋势

一、丙烯酸生产技术的发展历程

1、丙烯氧化法

丙烯酸的制备工艺大致经过了氰乙醇法、烯酮法、羰基合成法（雷普法）、丙烯腈水解法和丙烯氧化物法五个主要的工艺技术路线。 前四项技术都普遍具有危险性较高、环境污染严重、生产成本较高和对运行要求严苛等的问题。20世纪70年代初期，日本光触媒化学公司与美国UCC公司合作开发出了用丙烯氧化物法制备丙烯酸产品等工艺技术，随后氰乙醇法、烯酮法、羰基合成法（雷普法）、丙烯腈降解法工艺技术等也在逐步被淘汰。 目前仍在进行的丙烯酸工业装置，基本都采用了丙烯氧化工艺。

丙烯氧化反应制取丙烯酸，一般可分为一步法和二步法。一次法是将丙烯经过一步氧化反应，直接制备丙烯酸。 因为将丙烯氧化成丙烯酸有两种截然不同的氧化物反应速度，而且反应催化剂品种和化学反应要求都各有不同，在同样的化学反应环境下，如果同一反应器中只采用了同一款反应催化剂，就不能获得最佳的反应效果，所以在问世不久后便被将丙烯首先氧化成丙烯醛，而后丙烯醛再氧化成丙烯酸的二步法工艺技术所代替。 而二步法工艺技术的主要优点就在于为丙烯氧化成丙烯醛和丙烯醛再氧化成丙烯酸各自选定了截然不同的反应催化剂品种和化学反应要求，这也将使反应催化剂的生命周期更长、产品收率也更高。

目前新建丙烯酸装置已经全部采用了丙烯两步氧化法。丙烯两步氧化制丙烯酸的技术主要有美国索亥俄（SOHIO）技术、德国巴斯夫（BASF）技术、日本三菱化学(MCC)技术、日本触媒化学（NSKK）技术和国内自主开发技术等2、新兴的生物法与传统方法相比，生物法提供了一种更为环保的选择来生产丙烯酸。该方法利用微生物或酶将可再生资源（如葡萄糖）转化为丙烯酸。目前，通过基因工程和代谢工程，研究人员已经成功改造了一些微生物菌株，使其能够高效地产生丙烯酸。生物法生产丙烯酸在理论上具有原料来源广泛、生产过程绿色环保、产品易于分离和纯化等优点。然而，目前该技术仍处于实验室研究阶段，尚未大规模商业化，因为存在挑战，如产量低、生产成本高以及生产过程中的生物安全问题等。

2、 醋酸甲醛法

醋酸甲醛工艺合成丙烯酸作为一种非石油路线的生产技术，一直以来受到国内企业的持续关注。 醋酸/ 丙酸（酯）羟醛缩合反应成不饱和酸（酯）已有很久的实验史，化学催化是完成这个化学反应的重要基础，酸性催化剂、碱性催化剂、酸碱协同催化剂等均可以促进这个步骤的完成。

醋酸甲醛法制丙烯酸是近年羟醛缩合研究重点，国外主要是巴斯夫和塞拉尼斯公司，国内中科院过程所、西南院、江苏大学、成都有机所、大连化物所和吉林大学等单位均有相关专利申请。 醋酸甲醛法制丙烯酸尚未有工业化装置，从发表的专利来看，国内外均能检索到催化剂相关专利，相关分离的专利布局较少。 西南院－塞拉尼斯已取得多项发明专利授权，专利布局包含催化剂、工艺、设备等。国家近年来大力倡导煤路线制大宗化学品的技术开发，将为石油路线制丙烯酸在成本和政策面带来压力，成本更优的醋酸、甲醛制丙烯酸路线将受到市场的青睐。 西南化工研究设计院有限公司在20世纪70年代就开展了羟醛缩合反应的催化剂研究，研究表明大孔硅胶负载酸、碱性金属氧化物均可催化该缩合反应；2010年西南化工研究设计院有限公司在原有催化剂的基础上进一步改善其性能；研究多组分酸－碱多功能催化剂，考察多功能催化剂的协同催化效率；建立合适的催化剂制备方法；2016年，西南化工研究设计院有限公司和美国塞拉尼斯有限公司联合，在2017年研制出世界上第一种可工业化的醋酸－甲醛羟醛缩合型制丙烯酸催化剂及生产工艺。2022年，由西南化工研究设计院有限公司、塞拉尼斯有限公司与兖矿鲁南化工有限公司合作完成1000吨/年 醋酸甲醛法制丙烯酸中试，产品完全达到了国标精丙烯酸条件。

3、其他相关技术进展

除了化学催化和生物法，还有一些其他技术在丙烯酸的生产中显示出潜力。例如，通过分子筛催化剂的使用，可以在较低的温度和压力下实现丙烯氧化，从而减少能耗并提高效率。此外，光化学和电化学方法也在实验室研究中表现出了利用太阳能或电能直接转化丙烯为丙烯酸的潜力。同时，对于废弃物的回收和再利用也进行了一定的技术开发，以提高生产过程的整体可持续性和经济效益。随着研究的深入和技术的成熟，这些新方法有潜力在未来丙烯酸生产中占据一席之地。

二、丙烯酸市场分析

1、中国丙烯酸市场进出口情况

中国的丙烯酸生产能力在过去几年中显著增加，部分原因是对内需的响应，也因为中国政府对化工行业的扶持政策。此外，大量新的生产设施投产也使得中国在丙烯酸的生产方面占据了世界领先地位。在进出口方面，虽然中国丙烯酸的内部消费量巨大，但随着生产能力的增加，出口量也有所上升。中国出口的丙烯酸主要流向亚洲其他国家，同时进口量相对较少，主要来自于亚洲和中东的化工生产国。

2、中国丙烯酸市场需求情况

中国市场对丙烯酸的需求主要受到下游行业的驱动。随着中国经济的快速发展，建筑、汽车、纺织和个人护理产品等行业对丙烯酸及其衍生物的需求稳步增长。此外，政府对基础设施建设的大规模投资和消费者对高质量产品的需求也促进了丙烯酸市场的发展。

3、中国丙烯酸下游消费结构分析

在中国，丙烯酸主要用于生产涂料、粘接剂、超吸水性聚合物（用于制造尿不湿等卫生用品）、纺织品助剂和塑料添加剂等。涂料行业占据了最大的份额，特别是随着环保法规的实施，水性涂料的需求大幅增长。另外，由于国内生活水平的提高和人口老龄化趋势，个人护理行业对超吸水性材料的需求也不断上升。

4、供需平衡数据分析及预测

中国丙烯酸的供需情况在未来几年可能会面临不同的挑战和机遇。从供应方面来看，随着新的生产线的不断投入运营，预计供应量将会持续增加。需求方面，随着下游行业的发展，特别是涂料和个人护理行业，需求量预计会保持增长。然而，市场也存在不确定性，如国内外经济波动、产业升级和环保政策的变化都可能影响供需平衡。准确的数据分析和预测有助于生产商和投资者做出明智的决策，调整生产策略和市场布局。

三、影响市场与技术发展的因素

1、原料供应状况

作为石化产品，丙烯酸的生产高度依赖于原料丙烯的供应。丙烯的价格和供应稳定性直接影响到丙烯酸的生产成本和市场价格。全球石化产业的波动，如原油价格变化、炼油产能调整等因素，都可能对丙烯酸市场造成重大影响。

2、环境政策与法规

环境保护法规的收紧对丙烯酸生产商构成了压力。欧洲和北美等地区的严格排放标准和环保要求迫使企业采用清洁生产技术，这可能会增加生产成本，但也促进了生产工艺和技术的创新。

3、技术创新与替代品竞争

技术进步如新催化剂的开发、生物工程路线的研究等可能改变生产成本结构，提升产量和效率。此外，替代品如甲基丙烯酸及其衍生物的发展也可能对丙烯酸市场构成竞争，影响市场份额。研究和开发更高效、更环保的生产方法将是丙烯酸生产商未来的一个重要方向。5. 进一步研究的方向和展望。

参考文献：

[1]陈晓华;毛震波;张华西;熊国焱;贾绘如.醋酸甲醛法制丙烯酸技术进展[J].乙醛醋酸化工,2017(11)