[科普中国]-丙烯

丙烯是最早被采用的石油化工原料,也是生产石油化工产品的重要烯烃之一。它是除乙烯以外最重要的烯烃。丙烯常温下为无色、稍带有甜味的气体。分子量42.08，液态密度0.5139g/cm3，溶点-191.2℃，沸点-47.4℃。它稍有麻醉性，在815℃、101.325kpa下全部分解。易燃，爆炸极限为2%～11%。不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等。1

理化性质物理性质丙烯在常压下是一种无色气体，比空气略重，有轻微芳香味。与其它烯烃相比，在同样温度时丙烯的传递性质比乙烯要低，而比丁烯要高。液态时，在相冋温度和各自沸点温度下，丙烯比丁烯或更重烯烃具有较高的粘度、表面张力和密度。以每克物料计，丙烯的焓和熵比丁烯要高得多，而焓仅为乙烯的一半。右图列出了丙烯的物理性质1

化学性质丙烯是乙烯的同系物，它具有烯烃的一般反应特性，能与卤素、卤化氢、硫酸和次氯酸等进行反应，但由于丙烯与乙烯的分子结构不同，故化学性质也有差异，在乙烯分子结构中，C=C键是在一个对称的sp2-sp2杂化轨道上，其它的C―H键都在。sp2-1s杂化轨道上，而在丙烯分子结构中，这些C一键中的一个已被sp2-sp3杂化轨道上的C-C键所取代，这样就增加了它的s轨道特性，使邻近的C=C键受力而引起轨道杂化，产生了超共轭效应。1

1.聚合

丙烯和乙烯同样也可以聚合成高分子化合物，以烷基铝和三氰化钛作催化剂，在温度约50C、压力为2MPa情况下，以汽油为溶剂，丙烯进行聚合，则得聚丙烯。1

CH3-CH=CH2→-[-CH(CH3)-CH2-]n-

2.加氢

丙烯与其它含有一个双键的烯烃一样，在加氢反应中每摩尔放出的热量是一样的，约为12.56kJ/mol。但丙烯加氢反应无工业价值。1

3.水合

丙烯在酸的作用下可间接水合，在固体催化剂存在时，可直接水合得异丙醇以硫酸为催化剂进行水合时，丙烯首先与硫酸反应生成硫酸酯，硫酸酯水解得异丙醇，反应方程表示如下:1

CH3-CH=CH2+H2SO4→(CH3)2CH-O-SO3H

CH3-CH=CH2+(CH3)2CH-O-SO3H→(CH3)2CH-O-SO2-O-CH(CH3)2

(CH3)2CH-O-SO3H+H2O→CH3-CH(OH)-CH3 +HSO4

(CH3)2CH--O SO2-CH(CH3 )2 +2H2O→2CH3 -CH(OH )-CH3 +H2SO4

上述反应异丙醇收率可达95%。

也可直接水合得异丙醇,其反应方程为:1

CH3CHCH2+H2O→(CH3)3CHOH

以上两种方法目前均有工业化生产。1

4.催化氧化

丙烯催化氧化制丙烯醛:1

H2C=CH-CH3+CH3→HC=CH-CHO+H2O

Sohio法采用钼酸铋或磷钼酸盐作催化剂是丙烯醛生产在经济上的新突破，很多公司还开发了高选择性多组分催化剂体系，选择性以丙烯计可达到75~84%。用氯化钯作催化剂氧化丙烯得到丙酮，收率达92%,反应方程如下:1

CH3CH=CH2+PbCl2+H2O→CH3COCH3+Pb+2HCI

5.与卤素反应

丙烯与卤素在不同条件下可进行两种加成反应在室温下或在气相光照作用下或有催化剂的情况下，丙烯与卤素反应1

X2+CH3CH=CH2→CH3CHXCH2X(1,2--卤丙烷）

在水中的反应:1

CH3CH=CH2+CI2+H2O→CH3CHOHCHCI+HCI

6.与溴化氢反应

不对称烯烃与卤化氢加成，虽然都按不对称加成规律进行。但在反应时，若有过氧化物存在，溴化氢与氯化氢、碘化氢不同。生成的是1-溴丙烷而不是2-溴丙烷反应方程如下：1

CH3CH=CHs+HBr→CH3CH2CH2Br（过氧化物做催化剂）

CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2BrCH3

7.环氧化反应

较新的共氧化法是利用有机过氧化物产生氧自由基,在催化剂的作用下将过氧部分的氧转移到丙烯亡生环氧化物，这样使得氢过氧化物转化成醇或酮、将过酸转化成酸，反应方程如下：1

主要用途丙烯可聚合生成聚丙烯，与乙烯共聚生成乙丙橡胶，苯烃化生成异丙苯，水合生成异丙醇，氧化生成环氧丙烷等。丙烯的主要用途见图2

危险信息危险性健康危害：本品为单纯窒息剂及轻度麻醉剂。急性中毒：人吸入丙烯可引起意识丧失，当浓度为15%时，需30分钟；24%时，需3分钟；35%～40%时，需20秒钟；40%以上时，仅需6秒钟，并引起呕吐。慢性影响：长期接触可引起头昏、乏力、全身不适、思维不集中。个别人胃肠道功能发生紊乱。3

环境危害：对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。3

燃爆危险：本品易燃。3

急救措施吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。3

消防措施危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反应。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。3

有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。3

灭火方法：切断气源。若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。3

接触控制TLVTN：ACGIH 窒息性气体3

TLVWN：未制定标准3

工程控制：生产过程密闭，全面通风。3

呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下，佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩）。3

眼睛防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。3

身体防护：穿防静电工作服。3

手防护：戴一般作业防护手套。3

其他防护：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。3

泄漏应急处理应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。3

混合接触风险丙烯与一些物质混合接触时的危险性示于下表：3

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毒性概述毒性属低毒类。

急性毒性：丙烯的麻醉作用及对心血管系统的毒性较乙烯强。吸入40%～50%时，小鼠、大鼠、猫、狗均被麻醉，其特点是麻醉作用产生和消失都很迅速。当浓度为20%～50%时，猫狗均能引起室性早搏和心动过速。猫吸入65%丙烯和35%氧的混合气体时，血压下降。在浓度70%～80%时，猫狗都能因血压下降，心力衰竭，呼吸停止而迅速死亡。4

慢性毒性：小鼠在58天内，用35%的丙烯反复麻醉20次后，仅引起肝脏的轻微脂肪浸润。4

临床表现丙烯主要经呼吸道侵入人体。吸入6.4%浓度，历时2.25min，有感觉异常和注意力不集中；12.8%，1min同样的症状较明显；15%，30min或24%～33%，3min可引起意识丧失；40%以上时，仅6s即意识丧失，并引起呕吐眩晕。数分钟接触后，尚可引起眼睑及面潮红、流泪、咳嗽；50%2min引起麻醉，然而停止接触可完全恢复。4

丙烯嗅觉阈为17.3mg/m3，近1mg/m3时眼轻度敏感。丙烯的慢性影响与乙烯相似。4

储存运输运输信息危险货物编号：210183

海关HS编码：290122003

包装类别：O523

包装方法：钢质气瓶。3

运输注意事项：本品铁路运输时限使用耐压液化气企业自备罐车装运，装运前需报有关部门批准。采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂、酸类等混装混运。夏季应早晚运输，防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。3

操作注意事项密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。3

储存注意事项储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。3

生产工艺目前增产丙烯的化学工艺研究主要集中在4个方面：一是改进FCC等炼油工艺，挖掘现有装置潜力，增产丙烯的FCC装置升级技术；二是充分利用炼油及乙烯裂解副产的C4-C8等资源，转化为乙烯、丙烯的低碳烯烃裂解技术、烯烃歧化技术；三是丙烷脱氢工艺；四是以天然气、煤等为原料，生产乙烯、丙烯的甲醇制烯烃工艺等。5

(1)增产丙烯的FCC工艺技术与传统的FCC相比，这类工艺技术操作条件更为苛刻，要求反应温度、剂油比更高,催化时间更短。运用这些技术，虽然汽油收率会受到一定影响，但汽油中的烯烃含量降低，质量得以提高，丙烯的产量比传统FCC髙2~4倍。我国炼油工业催化裂化加工能力大、掺渣比高，造成汽油中烯烃含量高，开发应用增产丙烯的FCC工艺技术，在提高油品质量的同时，为下游提供更多的低碳烯烃，具有良好的市场前景。5

(2)低碳烯烃裂解制丙烯工艺技术

低碳烯烃裂解是将C4~C8烯烃在催化剂作用下转化为丙烯和乙烯的工艺,它不仅可以解决炼厂和石脑油裂解副产的C4~C8的岀路冋题，又可以增产高附加值的乙烯、丙烯产品，成为近年研究较为活跃的领域从投资费用、生产成本与综合收益来看，烯烃裂解工艺均是最具吸引力的工艺。固定床工艺流程相对简单，适于和现有蒸汽裂解结合；流化床工艺流程相对复杂，适于建设大规模生产装置，可以纳入烯烃联合装置，也可以单独建立装置。随着我国一批大型乙烯裂解装置的扩建与新建，烯烃资源越来越丰富，对开发岀自主知识产权的烯烃裂解技术，解决C4烯烃副产、增产高附加值丙烯需求迫切。5

(3)烯烃歧化制丙烯工艺技术

烯烃歧化技术多年以前已经开发成功，只是因为近年来一些地区丙烯价格逐步走高,这一技术又重新引起了人们的重视。它是一种通过烯烃碳碳双键断裂并重新转换为烯烃产物的催化反应,目前以乙烯和2-丁烯为原料歧化为丙烯的生产技术研究较为活跃，主要有 ABB Lummus公司的OCT高温催化剂工艺和法国石油研究院(IFP)的Meta4低温催化剂工艺。烯烃歧化工艺可应用于石脑油蒸汽裂解装置增产丙烯，投资增加不多，即可提石油裂解装置的丙烯/乙烯产量比，但缺点是每生产1t丙烯，要消耗掉0.42t乙烯，因此只有在丙烯价格高于乙烯价格、乙烯产量过剩时才是经济可行的。另外，歧化技术不能将异丁烯以及~C烯烃转化为丙烯，应用受到一定限制。近年开发的自动歧化技术不用或用少量乙烯,应用前景看好。5

另外还有丙烷脱氢制丙烯工艺技术、甲醇制烯烃工艺技术、烯烃裂解工艺与MTO组合等。5

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 教授 - 武汉理工大学