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丙烯酸

來源:AB膠網     更新時間:2018-11-22 11:51

簡介

丙烯酸是重要的有機合成原料及合成樹脂單體,是聚合速度非常快的乙烯類單體。是最簡單的不飽和羧酸,由一個乙烯基和一個羧基組成。純的丙烯酸是無色澄清液體,帶有特征的刺激性氣味。它可與水、醇、醚和氯仿互溶,是由從煉油廠得到的丙烯制備的。大多數用以制造丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、羥乙酯等丙烯酸酯類。丙烯酸及丙烯酸酯可以均聚及共聚,其聚合物用于合成樹脂、合成纖維、高吸水性樹脂、建材、涂料等工業部門。

 

2017年10月27日,世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,丙烯酸在3類致癌物清單中。

 

丙烯酸的職業標準是TLV-TWA 6 毫克/立方米; TWA 30 毫克/立方米。丙烯酸的毒害物質數據是79-10-7(Hazardous Substances Data)。

 

 

基本信息

中文名 丙烯酸
英文名 Acrylic acid
別名 2-丙烯酸 聚合級丙烯酸 敗脂酸 乙烯基甲酸
化學式 C3H4O2
分子量 72.06
CAS登錄號 79-10-7
EINECS登錄號 201-177-9
熔點 13℃
沸點 141℃
閃點 54℃
密度 1.05
外觀 無色液體,有刺激性氣味
水溶性 與水混溶,可混溶于乙醇、乙醚
危險品運輸編號 UN 2218 8/PG 2

 

 

導讀目錄

目錄 研究簡史
化學性能
物理特性
應用行業
生產工藝
安全信息
注意事項
相關法規

 

 

研究簡史

1843年,首先發現丙烯醛氧化生成丙烯酸。1931年,美國羅姆-哈斯公司開發成功氰乙醇水解制丙烯酸工藝,長時間是工業上唯一的生產方法。 1939年,德國人W.J.雷佩發明了乙炔羰化法制丙烯酸,1954年在美國建立了工業裝置。與此同時還成功地開發了丙烯腈水解制丙烯酸工藝。自 1969年美國聯合碳化物公司建成以丙烯氧化法制丙烯酸工業裝置后,各國相繼采用此法進行生產。近幾年來,丙烯氧化法在催化劑和工藝方面進 行了許多改進,已成為生產丙烯酸的主要方法。

 

 

化學性能

1、易燃,其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發生強烈反應。若遇高熱,可發生聚合反應,放出大量熱量而引起容器破裂和爆炸事故。遇熱、光、水分、過氧化物及鐵質易自聚而引起爆炸。

 

2、具有雙鍵及羧基官能團的聯合反應、可以發生加成反應、官能團反應以及酯交換反應、長制備多環和雜環化合物、易被氫還原為丙酸、遇堿能分解成甲酸和乙酸。

 

3、酸性較強。有腐蝕性。化學性質活潑。易聚合而成透明白色粉末 。還原時生成丙酸。與鹽酸加成時生成2-氯丙酸。丙烯酸可發生羧酸的特征反應,與醇反應也可得到相應的酯類。丙烯酸及其酯類自身或與其他單體混合后,會發生聚合反應生成均聚物或共聚物。通常可與丙烯酸共聚的單體包括酰胺類、丙烯腈、含乙烯基 類、苯乙烯和丁二烯等。這類聚合物可用于生產各式塑料、涂層、粘合劑、彈性體、地板擦光劑及涂料。

 

4、本品有較強的腐蝕性,中等毒性。其水溶液或高濃度蒸氣會刺激皮膚和黏膜。大鼠口服LD50為590mg/kg。注意不得與丙烯酸溶液或蒸汽接觸,操作時要佩戴好工作服和工作帽、防護眼鏡和膠皮手套。生產設備應密閉。工作和貯存場所要具有良好的通風條件。

 

 

物理特性

1.相對蒸氣密度(空氣=1):2.45

2.飽和蒸氣壓(kPa):1.33(39.9℃)

3.燃燒熱(kJ/mol):-1366.9

4.臨界壓力(MPa):5.66

5.辛醇/水分配系數:0.36

6.引燃溫度(℃):360

7.爆炸上限(%):8.0

8.爆炸下限(%):2.4

9.黏度(mPa·s,25oC):1.149

10.汽化熱(KJ/mol):45.6

11.熔化熱(KJ/mol,13oC):11.1

12.相對密度(20℃,4℃):1.050

13.相對密度(25℃,4℃):1.044

14.常溫折射率(n20):1.422

15.溶度參數(J·cm-3)0.5:26.229

16.van der Waals面積(cm2·mol-1):6.000×109

17.van der Waals體積(cm3·mol-1):39.930

18.液相標準燃燒熱(焓)(kJ·mol-1):-1368.43

19.液相標準聲稱熱(焓)( kJ·mol-1):-383.76

20.液相標準熵(J·mol-1·K-1) :226.4

21.液相標準熱熔(J·mol-1·K-1):144.2

22.氣相標準燃燒熱(焓)(kJ·mol-1):-1428.7

23.氣相標準聲稱熱(焓)( kJ·mol-1) :-323.5

24.氣相標準熵(J·mol-1·K-1) :307.73

25.氣相標準生成自由能( kJ·mol-1):-271.0

26.氣相標準熱熔(J·mol-1·K-1):81.80

 

 

應用行業

1、重要的有機合成原料及合成樹脂單體,是聚合速度非常快的乙烯類單體。大多數用以制造丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、羥乙酯等丙烯酸酯類。丙烯酸及丙烯酸酯可以均聚及共聚,也可以與丙烯腈、苯乙烯、丁二烯、氯乙烯及順酐等單體共聚。其聚合物用于合成樹脂、膠黏劑、合成橡膠、合成纖維、高吸水性樹脂、制藥、皮革、紡織、化纖、建材、水處理、石油開采、涂料等工業部門。丙烯酸是水溶性聚合物的重要原料之一,與淀粉接枝共聚可制得超強性吸水劑。

 

2、通過均聚或共聚制備高聚物,用于涂料、粘合劑、固體樹脂、模塑料等。

 

3、丙烯酸樹脂的制備,橡膠合成,涂料制備,制藥工業。

 

4、經紗上漿料:由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、聚丙烯酸銨等原料配制的經紗上漿料,比聚乙烯醇上漿料容量退漿,節省淀粉。

 

5、膠粘劑:用丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯等共聚乳膠,可作靜電植絨、植毛的膠粘劑,其堅牢性和手感好。

 

6、水稠化劑:

(1)用丙稀酸和丙烯酸乙酯共聚物制成高分子量的粉末。可作稠化劑,用于油田,每噸產品可增產500t原油,對老井采油效果較好。

(2)膠粘劑 用丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯等。

 

7、銅版紙涂飾劑:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯等四元共聚乳膠作銅版紙涂料,保色不泛黃,印刷性能好,不粘輥,比丁苯膠乳好可節省干酷素。

 

8、聚丙烯酸鹽類:利用丙烯酸可生產各種聚丙烯酸鹽類產品(如銨鹽、鈉鹽、鉀鹽、鋁鹽、鎳鹽等)。用作凝集劑、水質處理劑、分散劑、增稠劑、食品保鮮劑耐酸堿干燥劑,軟化劑等各種高分子助劑。

 

 

生產工藝

1、丙烯腈水解法:丙烯腈先以硫酸水解生成丙烯酰胺的硫酸鹽,再水解生成丙烯酸,副產硫酸氫銨。此法在美國羅姆-哈斯公司得到了很大發展。 第一步水解溫度為90~100℃。向丙烯腈中加入稍稍過量的55%~85%的硫酸,1h后丙烯腈即完全轉化;然后加水進行第 二次水解,并將反應溫度提高到125~135℃;水解產物經減壓蒸餾而得丙烯酸。此法實際上是早期氰乙醇法的發展。由于水解后生成的副產品酸性硫酸銨處理困難,原料丙烯腈的價格較貴,因而影響生產成本;

 

2、氰乙醇法:該法以氯乙醇和氰化鈉為原料,反應生成氰乙醇,氰乙醇在硫酸存在下于175℃水解生成丙烯酸:若水解反應在甲醇中進行,則生成丙烯酸甲酯;

 

3、β-丙內酯法:此法原料為乙烯酮,故又稱乙烯酮法,其反應如下:先將乙酸裂解為乙烯酮,然后與無水甲醛反應生成β-丙內酯;用作催化劑在140~180℃、2.5~25MPa下,丙內酯再與熱 的100%磷酸接觸,異構為丙烯酸。用β -丙內酯法生產丙烯酸,產品純度高,收率亦較高,副產物和未反應物料能循環使用,并適于連續生產,但它需用乙酸為原料,特別是由于丙內酯被認為是一種致癌物質,故此法已不在工業上采用;

 

4、高壓雷佩法:將溶于四氫呋喃中乙炔,在溴化鎳和溴化銅組成的催化劑存在下,與一氧化碳和水反應,制得丙烯酸。此法的特點是:用四氫呋喃為溶劑,可以減少高壓處理乙炔的危險;同時催化劑不用原雷佩法所用的羰基鎳,只需用鎳鹽。將丙烯與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬-鉍等復合催化劑存在下,反應溫度310-470℃,常壓氧化制得丙烯醛,收率達90%。再將丙烯醛與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬-釩等復合催化劑存在下,反應溫度300-470℃,常壓氧化制得丙烯酸,收率可達98%。此法分一步和兩步法。一步法是丙烯在一個反應器內氧化生成丙烯酸;兩步法是丙烯先在第一反應器內氧化生成丙烯醛,丙烯醛再進入第二反應器氧化生成丙烯酸。兩步法根據反應器結構,又分固定床和流化床法兩種。丙烯酸的工業生產方法中,氰乙醇法,高壓雷佩法已經基本淘汰,以前采用的以乙酸為原料裂解為乙烯酮,然后與無水甲醛反應生成丙內酯,再與熱磷酸接觸異構為丙烯酸。稱烯酮法或β-丙內酯法也基本淘汰,丙烯腈法只有少數老裝置采用。工業上采用的主要是改良雷佩法和丙烯氧化法,而后者更為普通且最有發展前途。專利報道中,還有丙酸為原料的生產方法;

5、丙烯氧化法:丙烯與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬鉍系復合催化劑存在下,氧化制得丙烯醛,再將丙烯醛與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬-釩-鎢系復合催化劑存在下,氧化制得丙烯酸。此法根據反應器結構,又分固定床法和流化床法兩種。除美國索亥俄法采用流化床外,其他都采用列管式固定床。

 

① 固定床法:制法是:第一反應器進料丙烯含量為4%~7%,水蒸氣20%~50%,其余為空氣,空速1300~2600h-1,反應溫度320~340℃,壓力0.1~0.3MPa;第二反應器空速為1800~3600h-1,反應溫度280~300℃,壓力0.1~0.2MPa,丙烯和丙烯醛的轉化率都在95%以上,丙烯酸的選擇性以丙烯計為85%~90%。工藝過程為:使丙烯、水蒸氣與經過預熱的空氣混合后進入第一反應器。丙烯被氧化成丙烯醛。再進入第二反應器反應,得到丙烯酸。第一、第二反應器均為列管式反應 器,用熔鹽作熱載體,從第二反應器出來的反應氣與原料空氣換熱后進入急冷塔,與塔頂加入的水逆向接觸,獲得含量為20%~30%的丙烯酸水溶液。該水溶液進入萃取塔,以乙酸丁酯或二甲苯為萃取劑,使水與丙烯酸分離。富含水的萃取液從萃取塔塔頂出來,進入溶劑回收塔,將萃取劑從塔頂蒸出,送回萃取塔循環使用。塔底排出廢水。萃取塔中的萃余液進入溶劑蒸餾塔。從塔頂蒸出溶劑 (萃取劑) ,送回萃取塔循環使用;塔底得到粗丙烯酸,再經脫去輕組分和重組分后得到丙烯酸產品。丙烯經氣相接觸氧化反應制造丙烯酸過程中,除產物丙烯酸外,還存有微量丙烯醛、乙酸、戊酮酸、蟻酸以及其他醛類雜 質。醛類是丙烯氧化副產物或由于丙烯原料中含有的雜質氧化而生成的,如乙醛、甲醛、苯甲醛、糠醛、丙烯醛等,含有這些副產物的反應氣體,經冷卻、抽提蒸餾后,殘留于丙烯酸產品中。采用常規方法精制的丙烯酸產品中,仍含有約 (50~500) ×10-6的醛物質。為了適應高純丙烯酸需要,北京東方化工廠以該廠聚合級丙烯酸為原料,開發出一種制備高純丙烯酸的方法,使其總醛含量小于5×10-6,達到或超過國外有關文獻報道的數據要求 ( 國外小于10×10-6) 。其實驗方法是:向燒瓶中加入一定量的聚合級丙烯酸,添加試劑DL,在常壓下經10~80℃范圍處理后,再進入填料塔中處理蒸餾,塔釜中溫度為60~80℃,塔頂溫度為50~70℃,真空93.33~99.99KPa,采用補加阻聚劑及氣相阻聚劑方法,可防止丙 烯酸在精餾過程中聚合。用此法收集的蒸餾品即為高純丙烯酸;

 

② 流化床法:制法是丙烯、空氣、水經過第一沸騰床反應器生成丙烯醛,再進入第二沸騰床反應器生成丙烯酸,然后經噴淋、冷卻、萃取蒸餾,再在減壓塔中脫除乙酸而得丙烯酸。氧化混合物配比為丙烯∶空氣∶水=1∶12∶8(摩爾比) 。第一沸騰床反應器溫度370℃,接觸時間2s;第二沸騰床反應器溫度260℃,接觸時間 2.25s 。丙烯轉化率75%~80%,總收率40%,丙烯酸含量97%,平均含量93%。國內在第一反應器中采用七元組分(鉬-釩-磷-鐵-鈷-鎳-鉀)的催化劑,丙烯氧化制丙烯醛;在第二反應器中采用三元組分(鉬-釩-鎢)的催化劑,丙烯醛氧化制丙烯酸,當丙烯∶空氣∶水=1∶10∶6,接觸時間5.5s,線速度0.6m /s反應溫度:一段為370-390 ℃,二段為270~300℃時,以進料丙烯計,一段丙烯轉化率為78.7%~ 87%,丙烯醛收率為 51.9%~57.2%,二段丙烯轉化率 為79.3%~89.4%,丙烯酸收率為48.3%~49.8%,丙烯酸的空時收率為55~60kg/(m3催化劑·h)。

 

 

安全信息

安全術語

S26:不慎與眼睛接觸后,請立即用大量清水沖洗并征求醫生意見。

S36/37/39:穿戴適當的防護服、手套和護目鏡或面具。

S45:若發生事故或感不適,立即就醫(可能的話,出示其標簽)。

S61:避免釋放至環境中。參考特別說明/安全數據說明書。

 

風險術語

R10:易燃。

R20/21/22:吸入、皮膚接觸及吞食有害。

R35:引起嚴重灼傷。

R50:對水生生物有極高毒性。

 

 

注意事項

健康危害:該品對皮膚、眼睛和呼吸道有強烈刺激作用。

 

燃爆危險:該品易燃,具腐蝕性、強刺激性,可致人體灼傷。

 

皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。

 

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

 

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。

 

食入:用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫。

 

有害燃燒產物:一氧化碳、二氧化碳。

 

滅火方法:消防人員須戴好防毒面具,在安全距離以外,在上風向滅火。用水噴射逸出液體,使其稀釋成不燃性混合物,并用霧狀水保護消防人員。

 

滅火劑:霧狀水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳。

 

泄漏應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,并進行隔離,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,穿防酸堿工作服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。大量泄漏:構筑圍堤或挖坑收容。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。

 

操作注意事項:密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具(全面罩),穿橡膠耐酸堿服,戴橡膠耐酸堿手套。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。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、堿類接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

 

儲存注意事項:通常商品加有阻聚劑。儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過5℃(裝于受壓容器中例外)。庫內濕度最好不大于85%。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應與氧化劑、堿類分開存放,切忌混儲。不宜大量儲存或久存。采用防爆型照明、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和合適的收容材料。

 

 

相關法規

化學危險物品安全管理條例 (1987年2月17日國務院發布),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志 (GB 13690-92)將該物質劃為第8.1 類酸性腐蝕品;車間空氣中丙烯酸衛生標準 (GB 16213-1996),規定了車間空氣中該物質的最高容許濃度及檢測方法。

 

 

產品包裝圖

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產品應用圖

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