4  研究现状

        4.1  催化剂开发

        催化剂是丙烯腈工艺中的关键。各公司着重于催化剂的开发，提高催化剂性能与活性，最终以提高丙烯腈的收率。近年来一些主要生产厂商纷纷推出新一代催化剂。如StandardOil公司声称其催化剂主要组分为Mo、Bi、Fe、Co等十种金属的混合氧化物，以50%的硅土作为载体，反应温度435 ℃，丙烯转化率为96.4%，丙烯腈收率达到80.2%。旭化成公司也透露采用50% α-低铝氧化硅载体的金属氧化物催化剂，收率达到84.3%。这些催化剂的共同特点是制作简单、活性高、反应温度低(从而延长催化剂寿命)、高烃/空气比、氨转化率高等特点，提高了收率，并减少了环境污染。目前居于世界领先水平的催化剂有美国BP公司C-49MC、日东化学的NS-733D。目前国内主要采用MB-82和MB-86，特别是M-86达到国际水平，与最新的C-49MC相当。近期上海石化股份公司研制的CTA5低氧比催化剂也具有很好应用前景。

        4.2  新工艺开发

        从20世纪90年代初起，以BP、三菱化成公司(MCC)为代表的丙烯腈生产厂商开始了以丙烷为原料的开发研究工作。丙烷比丙烯价格便宜得多，而且容易获得。BP公司介绍，丙烷直接氨氧化有望比丙烯氨氧化降低30%的生产成本。该项工艺已由BP在中试装置中得到验证。BP以纯氧为氧化剂，在Bi-Mo系氧化物中机械混入V-P-W-O系氧化物的双组分催化剂，其反应条件与丙烯类同，VSbWOx氧化物不仅具有氧化脱氢作用，也具有氨氧化功能。而三菱化成则以空气为氧化剂，采用MoVTeNb多组分氧化物，可在400～450 ℃范围内使用，氧化活性高，丙烯腈选择性高。然而丙烷本身相对较低的反应性能阻碍了丙烷路线的工业化进程。为此，BOC与三菱化学公司共同开发了独特的循环工艺，可将循环物流中惰性气体与碳氧化物选择性除去，原料回收率近100%。该循环过程的优势在于可以在低反应单程转化率情况下提高产物选择性和总体收率。而且大幅度减少了CO₂的生成量，使生产成本降低约10%，原材料费用降低约20%，从而解决了低转化率带来的原料浪费问题，为丙烷制丙烯腈路线在本世纪初实现工业化打下了基础。

       日本旭化成公司开发的丙烷制丙烯腈工艺，将丙烷、氨和氧气在装填专用催化剂的管式反应器中反应，其催化剂在二氧化硅上负载20%～60%的Mo、V、Nb或Sn金属，反应中采用惰性气体进行稀释，反应条件为415 ℃和0.1 MPa。当丙烷转化率为90%时，丙烯腈选择性为70%，丙烯腈总收率约为60%，现已经进行中试。该公司将采用丙烷法新技术在川崎工厂150 kt/a的丙烯腈生产装置上进行实际生产。计划在工业装置上进行批量生产完全有把握后，再决定在海外建大型丙烯腈生产装置，主要是计划在韩国东西石化公司新建200 kt/a装置。

       5  市场分析及预测

       5.1  国际市场分析

       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。1995～2002年，世界丙烯腈年均增长率约为4%。生产能力从4750 kt/a增至5932 kt/a，产量由4330 kt/a增至5150 kt/a。

       虽然世界各国消费构成不同，但是从总体上来说，世界上大约有61%的丙烯腈用于生产腈纶纤维，年需求量以2%～3%的速率增长；ABS是丙烯腈的第二大用户，因该产品具有高强度、耐热、耐光和耐溶剂性能好等特点，今后10年其需求量将以4.5%的速度增长；丁腈橡胶应用比例大约占4%，年增长率在1%以上，主要用在汽车行业上；近年来己二腈用量增多，年增长率为4%，主要用于生产乌洛托品；丙烯酰胺的需求量亦以年均2%的速率增长，主要用于纸张、废水处理、矿石处理、油品回收、三次采油化学品等方面。丙烯腈在其它方面应用也较多，如生产碳纤维、水处理树脂、防腐剂、涂料等，需求量将以年均3%的速率增长。

        美国是世界上丙烯腈最大的生产国与出口国，西欧丙烯酰胺将是未来丙烯腈消耗量增加最快的领域。权威结构分析预测，丙烯腈主要下游产品腈纶从长期发展来看，对丙烯腈需求增长不大；ABS需求增长也呈现平稳态势；丙烯酰胺可能会以一定速度的增加。因此上述国家和地区丙烯腈市场需求增长较缓。

        亚洲地区将是未来丙烯腈消费增长最快的地区，亚洲地区的韩国、印度、中国均是世界主要丙烯腈的进口国。随着一些丙烯腈装置的建设，将大大缓解亚洲丙烯腈的供需矛盾，由于亚洲地区未来需求增长较快，仍需进口一定量的丙烯腈满足亚洲各国的需求。

        2002年丙烯腈的消费比例约为，美国、西欧、日本消费量占总消费量的17%、22.9%、14.5%，预计2005年美国、西欧、日本需求量将分别降为15%、19.5%、12.5%。亚洲地区消费量将由2002年的45%左右的比例上升到2005年的53%左右，这种需求量的变化反应世界丙烯腈的重心开始由美国向远东及其他发展国家中转移，亚洲地区将成为未来世界丙烯腈生产与贸易中心。

        5.2  国内市场分析

        我国丙烯腈主要用作腈纶，近10年来我国丙烯腈飞速发展，1992年产量仅为80.5 kt，2002年国内产量约为470 kt，年均增长率约为14.3%。1995～2002年我国丙烯腈产量与进口情况详见表4。

        预计2005年我国腈纶的生产能力将达到600 kt/a，腈纶对丙烯腈需求量将达500 kt/a左右；2005年ABS树脂生产能力将达到800 kt/a，将消耗丙烯腈约320 kt/a；丙烯酰胺将消费100 kt，SNA树脂、丁腈橡胶及其他方面将消耗丙烯腈约180 kt。因此预计2005年我国丙烯腈的总需求量将达到1100 kt，与现有生产能力相差悬殊，发展潜力和空间巨大。

          表4  我国近年丙烯腈产量与进口情况/kt 

        6  建议

       我国丙烯腈工业与国外先进水平相比，无论是生产技术、装置规模、产品应用等多个方面都存在较大差距。我国已经加入WTO，丙烯腈工业既有良好的发展前景，又将面临国外规模化高水平技术的冲击。针对目前行业现状，我国丙烯腈关键要加强技术进步，提高装置规模，并加大下游产品的开发与应用，调整产品结构，促进行业整体水平的提高。

        目前国内外丙烯腈生产方法为丙烯氨氧化法，近年来丙烯腈合成原料由单一向多元化发展，国际以BP公司、旭化成公司为代表的丙烯腈生产厂家开发以丙烷为原料的直接氨氧化法，由于丙烷比丙烯价格便宜，而且来源广泛，因此具有极好的发展前景。选择丙烷为原料氨氧化制取丙烯腈的工艺路线可以取代以价格较昂贵的丙烯为原料的路线，对于提高资源的利用率有极其重要的意义。