1.丙烯腈的性质
1.1 丙烯腈的物理性质
丙烯腈是一种非常重要的有机化工原料，在合成纤维、树脂、橡胶急胶粘剂等领域有着广泛的应用。丙烯腈，英文名Acrylonifrile（简称为ACN），化学分子式：CH2=CH-CN；分子量：53.1。丙烯腈在常温下是无色或淡黄色液体，剧毒，有特殊气味；可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有机溶剂；与水互溶，溶解度见表1-1。丙烯腈在室内允许浓度为0.002MG/L，在空气中的爆炸极限为3.05%~17.5%（体积），因此，在生产、贮存和运输中，必须有严格的安全防护措施。
丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会形成二元共沸混合物，和水的共沸点为 71℃，共沸点中丙烯腈的含量为88%（质量），在有苯乙烯存在下，还能形成丙烯腈—苯乙烯—水三元共沸混合物。丙烯腈的主要物理性质见表1-2。
表1-1 丙烯腈与水的相互溶解度
温度/℃
水在丙烯腈中的溶解度
0 10 20 30 40
表1-2 丙烯腈的主要物理性质
性质
沸点（101.3KPa）
熔点/℃ 相对密度（d426） 粘度（25℃） 折射率(nD25) 闪电/℃
指标 78.5 -82.0 0.0806 0.34 1.3888 0
性质 生成热（25℃）
燃烧热 聚合热（25℃） 蒸汽压/KPa 8.7℃时 45.5℃时
指标 151KJ/mol 176KJ/mol 72KJ/mol
6.67 33.33
2.10 2.55 3.08 3.82 4.85
丙烯腈在水中的溶解度
7.15 7.17 7.30 7.51 7.90
50 60 70 80 温度/℃
水在丙烯腈中的溶解度
6.15 7.65 9.21 10.95
丙烯腈在水中的溶解度
8.41 9.10 9.90 11.10
（质量）/％ （质量）/％ （质量）/％ （质量）/％
燃点/℃ 比热容/J.Kg-1.K-1 蒸发潜热（0—77℃）
481 20.92±0.03 32.6KJ/mol
77.3℃时 临界温度 临界压力
101.32 246℃ 3.42MPa
1.2丙烯腈的化学性质及应用
丙烯腈由于分子结构带有C=C 双键及-CN 键，所以化学性质非常活泼，可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。
聚合反应和加成反应都发生在丙烯腈的 C=C 双键上，纯丙烯腈在光的作用下能自行聚合，所以在丙烯腈成品及丙烯腈生产过程中，通常要加少量阻聚剂，如对苯酚甲基醚（阻聚剂MEHQ）、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除发生自聚外，丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙烯酰胺等发生共聚反应，由此可制得合成纤维、塑料、涂料和胶粘剂等。丙烯腈经电解加氢偶联反应可以制得已二腈。氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应等，丙烯腈和水在铜催化剂存在下，可以水合制取丙烯酰胺。
氰乙基化反应是丙烯腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反应；丙烯腈和醇反应可制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。丙烯腈与氨反应可制得1，3 丙二胺，该产物可用作纺织溶剂、聚氨酯溶剂和催化剂。
丙烯腈主要用来生产 ABS 树脂，丙烯酰胺、丙烯酸纤维、己二睛和苯乙烯-己二睛树脂等，目前国内供不应求，每年需大量进口来满足市场需求。
2.国内外生产现状
2.1世界生产情况
近年来随着丙烯腈下游产品腈纶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/苯乙烯（ABS/AS）、丙烯酰胺、丁腈橡胶和丁腈胶乳、己二腈和己二胺等方面的发展，特别是下游精细化工新品的不断开发与应用，世界的丙烯腈需求量也不断增加。近几年来，世界丙烯腈年均增长率约为4%。生产能力从4750kt/a 增至5800kt/a，产量由4330kt/a 增至5050kt/a[1]。
表1-3 世界丙烯腈生产能力kt/a
国家与地区 美国 日本 德国 意大利 西班牙 英国 俄罗斯 罗马尼亚 保加利亚
生产能力 1892 768 440 280 115 280 240 80 45
产能比例 32.4％ 13.1％ 7.5％ 3.3％ 2.0％ 4.8％ 4.1％ 1.4％ 0.7％
国家与地区 中国大陆 中国台湾 韩国 印度 巴西 墨西哥 南非 土耳其 合计
生产能力 408 380 370 30 90 165 75 90 5843
产能比例 7.0％ 6.5％ 6.3％ 0.5％ 1.5％ 2.8％ 1.3％ 1.5％
表 1-3 反映出全球丙烯腈的生产与消费主要集中在美国、西欧、日本等工业发达国家与地区，他们生产能力约占全球生产能力的66.2%。全球主要生产商：美国BP、Sterling、Monsanto、Solutia、AmericanCyanamid 公司，和日本旭化成、三菱化成、三井化学、日东化学、昭和电工、住友化学公司，德国Erdoelchenie、BASF、PCK 公司，意大利EniChem 公司，荷兰的DSM 公司，西班牙Repsol 公司。2000 年 全球丙烯腈消费结构为腈纶占54.5%，ABS/AS 占25%，丁腈橡胶与胶乳占5%，其他占15.5%。
2.2 国内生产情况
自20 世纪80 年代以来,我国丙烯腈工业发展较快，从国外引进8 套装置，全部采用美国BP 公司技术，目前总生产能力约为410kt/a。目前,我国主要生产厂家及生产能力见表1-4。
表1-4 我国丙烯腈主要生产厂家与能力kt/a
生产厂家 上海石化股份有限公司
大庆石化总厂 大庆油田聚合厂 齐鲁石化公司丙烯腈厂 兰州石化公司石化厂 抚顺石化公司腈纶厂 吉林石化公司化肥厂 安庆石化公司腈纶厂
合计
生产能力
50 60 60 40 32 50 66 50 408
备注 实际可达70
计划扩展到70 计划扩展到100
3.丙烯腈生产方法
3.1环氧乙烷与氢氰酸合成法
这一方法分为两个步骤进行：
第一步 环氧乙烷与氢氰酸在碱性催化剂条件下生成氰基乙醇。
这一反应是在50~60℃时，有碱性催化剂存在下进行，提出用碱金属和碱土金属的碳酸盐和氰化物，脂肪属和芳香属胺，氨基醇等作为这类催化剂。
第二步 氰基乙醇在200~220℃下脱水生成丙烯腈。
脱水过程是吸热反应，通常在200~220℃下进行。可用几种不同的催化剂（镁，钠，铝的碳酸盐，蚁酸盐或硫酸盐等），除主反应外，尚有一系列副反应，其副产物有丙烯酸，氨气，2—丁烯酸等。这些副产物使丙烯腈不纯，必须在生产中控制适当条件并对产物进行精馏。 其脱水工艺的简单工艺流程如下：
首先，原料β—羟基丙腈预热至160℃以上，送入反应器，以高沸点有机热载体加热至200~220℃，在反应器内事先放好MgCO3催化剂，其重量与β—羟基丙腈之比为1:1.2，反应生成丙烯腈，水，未反应的β—羟基丙腈以及HCN,NH3等进入反应器上部塔身，在塔顶控制在110℃，使丙烯腈，水和NH3能与高沸点物分离而进入冷却器1冷凝，冷凝液流入分层器中，分成上下两层（上次为丙烯腈，下层为水），将上层液体产品送至洗涤塔，以10~15％硫酸洗掉氨气，在送入中和塔，用2~8％稀Na2CO3溶液进行中和，最后在精馏塔中进行共沸精馏，得到98~99％的丙