關(guān)于丙烯化學(xué)制取分析的研究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，丙烯已經(jīng)成為重要原材料之一，市場對其需求量極大。就丙烯的化學(xué)制取而言，當(dāng)前所應(yīng)用的工藝技術(shù)也需要不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，以提升高質(zhì)量丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)率，滿足社會(huì)的需求。在這種背景下，文章首先對丙烯制取的重要化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)理念進(jìn)行解析，進(jìn)而對當(dāng)前所采用的幾種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了解析，最后給出了相關(guān)的技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：丙烯；化學(xué)制取；工藝技術(shù)；發(fā)展

1 丙烯制取的重要化學(xué)反應(yīng)理念解析

首先是協(xié)同反應(yīng)。該反應(yīng)機(jī)構(gòu)遵守伍德沃德-霍夫曼規(guī)則，其過渡狀態(tài)包含烯類和親烯基的π電子及碳?xì)滏I的σ電子。烯反應(yīng)一般具有相當(dāng)高的活化能力，且分子間的反應(yīng)僅發(fā)生在具有強(qiáng)親電子基的親烯情況下；但若加入如氯化鋁這類催化劑，以其來增加該共軛系統(tǒng)的親電子性，則可催化此反應(yīng)，使反應(yīng)得以在低于室溫下進(jìn)行。烯類化合物的活性較一般的有機(jī)化合物高許多，在考慮過渡狀態(tài)的幾何結(jié)構(gòu)并經(jīng)過能量計(jì)算后，Houk在1997年提出丙烯反應(yīng)比平常所見的丙烯乙烯反應(yīng)的活化能低許多，這與丙烯在室溫或更低溫下即可進(jìn)行烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。而內(nèi)部形式（丙烯重疊）的過渡狀態(tài)又較外部形式（丙烯錯(cuò)開）低約2.7 kcal/mol。

其次是照光反應(yīng)。在早期所發(fā)表的文獻(xiàn)中，要進(jìn)行丙烯類化合物的（2+2）照光反應(yīng)，均會(huì)加入如苯甲酮等敏化劑來引發(fā)反應(yīng)并提高生產(chǎn)率。例如DeBoer在1973年就曾使用多種不同的敏化劑來進(jìn)行相應(yīng)的的照光反應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)由于在其反應(yīng)條件下并無有效的途徑可以容許丙烯生產(chǎn)資料的裂解，因此復(fù)合物會(huì)經(jīng)由（2+2）環(huán)化加成而得到二聚物，且較小的取代基會(huì)選擇置于內(nèi)部位置。此外，二聚物在加熱到230℃時(shí)，四員環(huán)會(huì)開環(huán)形成復(fù)合物。但若是將復(fù)合物在不加入敏化劑的狀況下直接照光，則會(huì)經(jīng)由開環(huán)反應(yīng)得到乙烯基卡賓，再經(jīng)環(huán)化反應(yīng)生成復(fù)合物。

最后是碳結(jié)合反應(yīng)。環(huán)丙烯與碳環(huán)接合在一起的型式有兩種：融合丙烯類化合物；融合環(huán)丙烯類化合物。當(dāng) n？芏6 時(shí)，類型一可以穩(wěn)定的分離出來。融合丙烯類化合物的張力比融合丙烯類化合物還大。復(fù)合物是屬于融合丙烯類化合，其中，復(fù)合物的立體結(jié)構(gòu)是非平面的，隨著穿線環(huán)增大，結(jié)構(gòu)越趨于平面。融合丙烯類化合物除了在理論計(jì)算有相當(dāng)?shù)难芯績r(jià)值外，在合成上也非常具有挑戰(zhàn)性。

2 丙烯化學(xué)制取的技術(shù)分析

2.1 丙烯生產(chǎn)的FCC技術(shù)

應(yīng)用FCC生產(chǎn)技術(shù)來進(jìn)行丙烯生產(chǎn)在全球范圍內(nèi)擁有極高的使用率，并且也儲(chǔ)備了大量的生產(chǎn)能力。在FCC技術(shù)下，通過對原材料種類、催化劑、加工情況、施工環(huán)境等的不斷調(diào)整，能夠很好的提升丙烯的生產(chǎn)能力。采用這一生產(chǎn)技術(shù)，在操作過程中面臨著更為巨大的考研，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格確保制造過程中擁有較高的溫度及劑油比，并且還需要配置較短的催化所需實(shí)踐。通過運(yùn)用FCC加工技術(shù)，盡管在一定程度上降低了汽油的收率，但不可否認(rèn)的是也極有效的降低了汽油中所含有的烯烴量，這能夠很好的提升相應(yīng)的質(zhì)量，而所帶來的丙烯產(chǎn)量也能夠是傳統(tǒng)制作方法的3倍左右。從我國的目前情況來看，在煉油行業(yè)當(dāng)中存在著較為顯著的催化裂化能力粗放的狀況，導(dǎo)致了摻渣比較高的狀況，從而最終帶來了較高的烯烴比例較高的狀況。采用丙烯生產(chǎn)的FCC技術(shù)工業(yè)，一方面能夠很好的確保石油產(chǎn)品的質(zhì)量，另外也可為下游環(huán)節(jié)的生產(chǎn)提供質(zhì)量較好的低碳化的烯烴原料，因此，這種生產(chǎn)工藝具有十分客觀的市場應(yīng)用前景。

2.2 通過裂解低碳烯烴來制造丙烯

所謂的裂解低碳化的烯烴是指將C4-8的烯烴材料在充分應(yīng)用催化劑的前提下，將其轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)。采用這種生產(chǎn)技術(shù)能夠?qū)⑹鸵睙捤鶐淼母碑a(chǎn)品C4-8進(jìn)行有效的利用之外，還能夠帶來目前市場上需求量巨大的丙烯和乙烯產(chǎn)品，因而這種技術(shù)也成為當(dāng)前所廣受關(guān)注的技術(shù)之一。對烯烴進(jìn)行有效的裂解，不管是從經(jīng)濟(jì)層面考慮，還是從技術(shù)層面考慮，都是較為有吸引力的工藝之一。裂解基本包含著固定床裂解與流化床的裂解兩種類型：固定床的裂解在操作技術(shù)上較為簡便，并且能夠和現(xiàn)在所廣為應(yīng)用的蒸汽裂解技術(shù)進(jìn)行有效的整合；流化床的裂解技術(shù)則相對來說較為復(fù)雜，在規(guī)模較小的生產(chǎn)中不宜進(jìn)行使用，更多的可在具有大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施的前提下引入這一工藝，并且應(yīng)將其歸類于烯烴綜合生產(chǎn)設(shè)施中的一種。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，目前已經(jīng)構(gòu)建起了一大批專門的烯烴裂解裝置，而隨著這些裝置的逐步普及，打造技術(shù)產(chǎn)權(quán)也成為大力進(jìn)行生產(chǎn)，提升丙烯產(chǎn)量的關(guān)鍵所在。

2.3 烯烴歧化制丙烯工藝技術(shù)

烯烴歧化技術(shù)多年以前已經(jīng)開發(fā)成功，只是因?yàn)榻陙硪恍┑貐^(qū)丙烯價(jià)格逐步走高，這一技術(shù)又重新引起了人們的重視。它是一種通過烯烴碳-碳雙鍵斷裂并重新轉(zhuǎn)換為烯烴產(chǎn)物的催化反應(yīng)，目前以乙烯和2-丁烯為原料歧化為丙烯的生產(chǎn)技術(shù)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Meta-4低溫催化劑工藝。烯烴歧化工藝可應(yīng)用于石腦油蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯，投資增加不多，即可提高石腦油裂解裝置的丙烯/乙烯產(chǎn)量比，但缺點(diǎn)是每生產(chǎn)1t丙烯，要消耗掉0.42t乙烯，因此只有在丙烯價(jià)格高于乙烯價(jià)格、乙烯產(chǎn)量過剩時(shí)才是經(jīng)濟(jì)可行的。另外歧化技術(shù)不能將異丁烯以及C5-8烯烴轉(zhuǎn)化為丙烯，應(yīng)用受到一定限制。近年開發(fā)的自動(dòng)歧化技術(shù)，不用或用少量乙烯，應(yīng)用前景看好。

3 丙烯化學(xué)制取的技術(shù)發(fā)展

過去幾年里增產(chǎn)丙烯工藝取得了重大進(jìn)展，這些工藝各俱特色，但也存在一些不足之處，為取長補(bǔ)短，這些工藝出現(xiàn)了多種應(yīng)用組合，導(dǎo)致了工藝性能的重大改進(jìn)。烯烴裂解技術(shù)與石腦油蒸汽裂解工藝組合。烯烴裂解裝置（如OCP工藝）的進(jìn)料可以是石腦油裂解、FCC、焦化、MTO等副產(chǎn)的C4-8烯烴混合物，而且烯烴裂解產(chǎn)生的C4-8蒸汽可以促進(jìn)裂解爐進(jìn)一步反應(yīng)。OCP裝置每生產(chǎn)1t丙烯可聯(lián)產(chǎn)0.25t乙烯，當(dāng)它與石腦油蒸汽裂解裝置一體化建設(shè)，能大大降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，減少C4+副產(chǎn)，多產(chǎn)30%的丙烯。

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