丙烯酸

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丙烯酸是化學式為C3H4O2的有機化合物,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,帶有特徵的刺激性氣味。它可與水、醇、醚和氯仿互溶,是由從煉油廠得到的丙烯製備的。

物質性質

理化性質

  物理性質   外觀與性狀:無色液體,有刺激性氣味。   CAS號: 79-10-7[1]   熔點(℃):13.5   相對密度(水=1):1.05   沸點(℃):141   相對蒸氣密度(空氣=1):2.45   分子式:C3H4O2   分子量:72.06   飽和蒸氣壓(kPa):1.33(39.9℃)   燃燒熱(kJ/mol):1366.9   辛醇/水分配係數的對數值:0.36   閃點(℃):68.3   爆炸上限%(V/V):8.0   引燃溫度(℃):438   爆炸下限%(V/V):2.4   溶解性:與水混溶,可混溶於乙醇乙醚

化學性質

  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XX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、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、長製備多環和雜環化合物、易被氫還原為丙酸、遇鹼能分解成甲酸乙酸。。

作用與用途

  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。大多數用以製造丙烯酸甲酯、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,其聚合物用於合成樹脂、合成纖維、高吸水性樹脂、 建材、塗料等工業部門。[2]   丙烯酸及其系列產品,主要是其酯類,近年得到迅速發展。如象乙烯、丙烯、氯乙烯丙烯腈等那樣,發展成為重要的高分子化學工業的原料。丙烯酸及其酯類作為高分子化合物的單體,世界總產量已超過百萬t,而由其製成的聚合物和共聚物(主要是乳液型樹脂)的產量將近500萬t。這些樹脂的應用遍及塗料,塑料、紡織皮革、造紙、建材,以及包裝材料等眾多部門。丙烯酸及其酯類可供有機合成和高分子合成,而絕大多數是用於後者,並且更多地是與其他單體,如乙酸乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯等進行共聚,制得各種性能的合成樹酯、功能高分子材料和各種助劑等。主要應用領域:   (1)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製的經紗上漿料,比聚乙烯醇上漿料容量退漿,節省澱粉。   (2)膠粘劑   用丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯等共聚乳膠,可作靜電植絨、植毛的膠粘劑,其堅牢性和手感好。   (3)水稠化劑   用丙稀酸和丙烯酸乙酯共聚物製成高分子量的粉末。可作稠化劑,用於油田,每噸產品可增產500t原油,對老井採油效果較好。   (4)銅版紙塗飾劑   用丙烯酸、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塗料,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。   (5)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、食品保鮮劑耐酸鹼乾燥劑軟化劑等各種高分子助劑、可做為油田鑽井泥漿稀釋劑XY27/、XY28、油田鑽井泥漿降失水劑FA367、FA368等。

使用注意事項

危險性概述

  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

急救措施

  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,給飲牛奶蛋清。就醫。

消防措施

  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XX逸出液體,使其稀釋成不燃性混合物,並用霧狀水保護消防人員。   滅火劑:霧狀水、抗溶性泡沫、乾粉、二氧化碳。

泄漏應急處理

  應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,並進行隔離,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,穿防酸鹼工作服。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吸收。   大量泄漏:構築圍堤或挖坑收容。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。

操作處置與儲存

  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),穿橡膠耐酸鹼服,戴橡膠耐酸鹼手套。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、鹼類接觸。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)。庫內濕度最好不大於85%。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應與氧化劑、鹼類分開存放,切忌混儲。不宜大量儲存或久存。採用防爆型照明、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。   急性毒性   口服-大鼠 LD50: 33.5 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 2400 毫克/公斤

丙烯酸的生產方法

  乙炔羰化法   乙炔、一氧化碳、水和溶劑四氫呋喃、以鹵化鎳(見絡合催化劑)為催化劑,鹵化銅作助催化劑,在160~200℃、4.0~5.5MPa下,通過羰化(見羰基合成)得到丙烯酸:CH≡CH+H2O+CO─→CH2= CHCOOH此法正逐漸被丙烯氧化法所取代。   丙烯腈水解法   丙烯腈在硫酸存在下,進行二次水解再經減壓蒸餾可得純丙烯酸:CH2=CHCN+H2O+H2SO4─→CH2=CHCONH2·H2SO4   CH2=CHCONH2·H2SO4+H2O─→CH2=CHCOOH+NH4HSO4   近年,由於丙烯氨化氧化制丙烯腈工藝迅速發展,為丙烯酸生產提供了廉價的丙烯腈。   丙烯腈水解法   丙烯腈在硫酸存在下,進行二次水解再經減壓蒸餾可得純丙烯酸:   CH2=CHCN+H2O+H2SO4─→CH2=CHCONH2·H2SO4   CH2=CHCONH2·H2SO4+H2O─→CH2=CHCOOH+NH4HSO4   近年,由於丙烯氨化氧化制丙烯腈工藝迅速發展,為丙烯酸生產提供了廉價的丙烯腈。   丙烯氧化法   分兩步進行:第一步用鉬-鉍系或銻系催化劑,使丙烯氧化為丙烯醛;第二步用鉬-釩-鎢系催化劑(見金屬氧化物催化劑)使丙烯醛氧化為丙烯酸:   CH2=CHCH3+O2─→CH2=CHCHO+H2O   CH2=CHCHO+2O2─→CH2=CHCOOH   丙烯、蒸汽和預熱空氣混合XX第一反應器(見下圖),反應溫度320~340℃,壓力270kPa,反應氣不經分離直接送入第二反應器,反應溫度280~360℃,壓力200kPa。兩個反應器均用熔鹽作載熱體。從第二反應器出來的氣體經水吸收后得30%~40%丙烯酸水溶液,經精製得純丙烯酸,總收率可達87%,吸收塔尾氣部分放空,部分循環使用。

丙烯酸反應器

製備

1.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於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。

2.丙烯腈水解法

  丙烯腈先以硫酸水解生成丙烯酰胺硫酸鹽,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。

3.高壓雷佩法

  將溶於四氫呋喃中乙炔,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-鉍等複合催化劑存在下,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-釩等複合催化劑存在下,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XX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。

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