丙酸(Propanoic Acid或Propionic Acid)，分子式C3H6o2，结构式：CH3CH2COOH，分子量：74．08，是一种无色透明的液体，具有强烈的刺激性气味，类似于醋酸，在空气中含量小于0．03％(体积)时，就能感觉到。
由于丙酸是可燃性液体，它的生产与贮备都需一定的防护措施。大量动物毒性实验研究显示，丙酸及其盐类对人和动物是低毒的，小白鼠致死中量IX)卯为3．5~4．3 g／ks体重，若饲料中含丙酸6200ppm，喂鼠9o天无变化；用5O倍丙酸钠加入面包喂鼠32周无变化。空气中最大允许含量为150mg／m3，粘染丙酸很容易用水洗掉，其对环境和生态无不良作用。
丙酸是一种主要的精细化工产品和有机合成原料，它具有低碳羧酸的典型化学性质，可以制备丙酸盐、酯、酰氯、酰胺和酸酐等。丙酸及其盐类用于防止谷物结块、粮食保鲜、饲料防腐等效果显著。在目前广泛使用的三大防腐剂苯甲酸、丙酸、山梨酸中，丙酸是世界上公认的最经济实惠、安全有效的食用性防腐剂；它可以有效抑制霉菌等细菌生长，而且对人畜基本无害，因而被广泛应用在谷物、饲料和食品防腐保鲜中。丙酸酯类产品是重要的溶剂和香料，丙酸酐、丙酰氯和2，2一二氯丙酸可用于醇酸树脂、染料、农药和医药等的生产。丙酸及其衍生物已被广泛用于农业、轻纺、食品、医药等行业中。
1丙酸的制造方法
丙酸的制备方法有很多种。但作为丙酸的主要来源，最初是将木炭制造和煤炭炼焦过程中蒸汽凝液，经蒸馏分离后得到丙酸。20世纪50年代开发成功了轻质烃氧化生产脂肪酸的工艺，在氧化过程中可得丙酸，该工艺由于氧化产物组成复杂，现已被淘汰。到20世纪60年代后又陆续开发了乙醇羰基合成法，丙醛氧化法，乙烯直接羰基合成法，丙烯腈法和丙烯酸法等。
1．1丙醛氧化法
由于20世纪50年代后，乙烯羰基合成丙醛技术的发展和工艺化的实现，为丙醛氧化生产丙酸提供了原料保证。美国到20世纪70年代中期用丙醛生产的丙酸已占到总产量的9o％以上。该法是以烷酸钴、环烷酸锰、醋酸钴等为催化剂，在6o℃左右，以空气或氧气在常压或稍压下氧化丙醛制取丙酸，丙醛转化率可达98％，丙酸收率高达95％以上，且产品较易分离，为世界上应用最多的生产方法。
1．2 雷珀法
雷珀法是德国BASF公司拥有的专利技术。该法用乙烯、一氧化碳和水为原料，在高压衬里容器中，于200-300~C和1 5．2-20．3 MPa反应条件下，用镍、羰基镍、镍盐、胺盐复合物等为催化剂一步合成丙酸，收率可达95％以上。该法具有原料费用低，转化率和收率高，操作简单等优点，但其高压反应器设备要求高，腐蚀严重，改高压合成为低压条件下合成就可成为生产丙酸的最佳方法。20世纪70年代后，在成功开发出乙烯低压羰基合成丁醛技术的基础上，乙烯直接羰基合成丙酸的技术也得到进一步发展。
l.3 轻质烃氧化法
20世纪6o年代以前，该法曾是世界上生产丙酸的主要方法，目前，还有部分厂家采用此法。该法以轻质石脑油、液化天然气和烷烃(如正丁烷)为原料，采用环烷酸锰等盐类为催化剂，在适宜的温度和压力下进行氧化反应，生成乙酸，并副产甲酸、丙酸和其他少量羧酸。轻质烃氧化制乙酸副产丙酸的方法具有原料价格便宜的特点；但是，由于反应液组成复杂，因此分离提纯需要采取特殊措施，投资较大。此法生产的丙酸无法与前述两种方法竞争。
1．4 乙醇羰基合成法
该法只有美国杜邦公司采用过，由于反应速率太低，催化剂损耗太高及高温高压条件下设备腐蚀严重等关键技术问题未能根本解决，现已停止生产。英国BP公司则是在铱催化荆、促进荆铑或锇的卤化物存在下，以可羰基化反应物(如乙醇)和，或其衍生物(如丙酸乙酯)为原料合成丙酸。我国华南理工大学黄仲涛等对乙醇羰基化制丙酸进行了深入研究，取得了一定的成果。
l5 丙烯腈法
该法是丙烯腈以元素周期表上第6-8族金属的硫化物或其混合物为催化剂， 在130-200~C和5．07MPa的条件下加氢反应生成丙酸，收率可达95％ ，该法工业化生产主要受丙烯腈的来源制约。
1．6 丙烯酸加氢法
该法是丙烯酸在常温常压下，以铜一钯系化合物为催化剂，直接加氢反应制得丙酸，丙烯酸转化率达9％。本方法从操作工艺看，过程最简单，条件最温和，投资也不大，但由于丙烯酸的价格和来源等问题难于解决，影响了工业化应用。
1．7发酵法
微生物发酵生产的丙酸是天然丙酸，其安全性相当于绿色食品，可以预测在饲料和食品及相关行业上使用的竞争优势是明显的丙酸最早用的是糖蜜淀粉，最近多尝试利用工业原料如木浆废液、淀粉水解液、硅酸盐废水、乳清渗透液和其它廉价原料。但利用的主要成分还是原料中的糖类和有机酸，另外法国的Patrick Boyaval等人发现以甘油为底物发酵只生成丙酸，没有乙酸，而且丙酸浓度高达40g· 。Barbirato F等人也认为甘油作为碳源比葡萄糖更有优点。
优良的微生物菌种是发酵工业的基础和关键。Gu zhong等人选育出了五株抗细胞自溶性强的菌株；北京化工大学陈劲春等人采用厌氧技术从鲜牛奶等样品中分离丙酸杆菌，并建议筛选出以天然纤维素或天然木质素为碳源的丙酸菌，将转化大量农作物秸杆与生产人类所需的产品结合起来，从而一举两得。从目前研究情况看，在丙酸发酵过程中由于产物浓度的增加而对发酵过程产生了反馈抑制作用，从而直接影响了原料的转化率和产品的得率。固定化技术和过程耦合技术是近年来国际生化界最感兴趣的领域之一，它们在消除产物或副产物的抑制、提高产物产率和生产效率、降低投资成本和操作费用方面具有优势，是一种值得广泛研究和推广应用的生产技术。要真正在我国建立具有生命力和吸引力的发酵法生产丙酸工业仍然还要走很长的一段路，这需要各有关学科专家共同努力。
对于已经初步建成的生产规模，目前重要的是巩固提高，只有这样才能使发酵法生产丙酸工业真正成为丙酸供应的新生力量。
2 丙酸及系列产品的应用
国内外丙酸主要用作食品添加剂，饲料保存剂和谷物保存剂，同时还用于生产丙酸衍生物，主要有丙酸盐、丙酸酯、氯丙酸等，广泛应用于食品、香料、除草剂、医药等工业。
2.l丙酸盐
丙酸盐主要有丙酸钠、丙酸钙、丙酸铵、丙酸锌、丙酸镉等，用量较大的是前3个品种。食品添加剂丙酸钠、钙、钾盐可用于面包和糕点的贮存，日本用量最多，占其丙酸盐用量的4O％，美国和德国占1／4-1／3。丙酸钙的生产工序主要包括反应、过滤和干燥。与国外相比，我国丙酸盐的生产存在较大差距：规模小、品种单一、工艺落后、生产成本高、产品质量波动大。我国将丙酸钙用于面包防霉剂已沿用2O多年，丙酸钙作为饲料以及粮食保存剂的消费量最大。丙酸钙也是青贮饲料的防霉剂，据不完全统计，全国约有lO个丙酸钙生产厂家，其生产规模都在500t／a以下，总规模不到10kt／a。丙酸钠生产能力更低，在500t／a以下。
丙酸铵的腐蚀性小，用于谷物的防霉烂和防结块效果好。美国的饲料和谷物防腐剂主要使用丙酸铵，使用丙酸与丙酸铵的复配物，在酸性环境下可发挥最佳的防霉、杀菌效果，国内未见有详细报道。丙酸锌可用作橡胶轮胎助剂和抑菌剂。丙酸镍主要作为聚合催化剂使用。随着我国食品、饲料行业的发展，及时采用先进生产工艺及设备，改造或建设一定规模的生产线，对丙酸盐防腐剂的发展将起到较大的推动作用，有着广阔的市场前景。
2．2丙酸醇
丙酸酯类可分为丙酸的低碳醇酯、高碳醇酯。低碳醇酯主要有：丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异戊酯等。高碳醇酯主要有丙酸睾丸酯、丙酸倍氟米松、丙酸氢醌酯等。另外，还有丙酸乙烯酯、醋酸丙酸纤维素酯。低碳醇酯的共同特点都是有合成的中间体、有机溶剂；除了丙酸甲酯和丙酯外，都可用作饮料、食品、化妆品等领域的调香剂，用途广泛。
丙酸的高碳醇酯主要用作合成药物的中间体，如丙酸倍氟米松是皮肤外用药。丙酸乙烯酯可聚合成乳液，用作涂料、纸加工、纤维加工、建筑等的胶粘剂、防水剂等。醋酸丙酸纤维素酯可用于制方向盘等汽车零件、工具柄、电视机部件、玩具和激光防护镜等。
3 卤代丙酸系列
该系列产品主要有2一氯丙酸、2，2一二氯丙酸、3一氯丙酸、溴代丙酸以及相应酯产品、丙酰氯、丙酰溴等，并可进一步合成乳酸及其酯类、盐类产品、丙氨酸、苯乙酮、苯乙醇等，用于医药中间体、溶剂、食品添加剂、香料、除草剂等。如2一氯丙酸可生产除草剂新燕灵，丙酰氯可用于生产医药甲妥因(抗癫痢药)、利胆醇、甲氧明盐酸盐【受体激动剂)等。以2一溴丙酸为原料可制得DL一丙氨酸，进而生产维生素VB6。我国是维生素VB6的生产大国，据初步统计年产量为5kt，DL一丙氨酸是VB6生产的主要原料之一，目前国内DL一丙氨酸则是采用丙酸化学合成的，我国每年在此项用途上需进口丙酸6-8kt。
2．4丙酸酐
丙酸酐是香料脂化剂，可作为硫化反应、磺化反应和硝化反应的脱水剂；可用于醇酸树脂、染料和药物的生产。丙酸酐的主要衍生物有：丙酸羟甲雄酮(一种抗癌药)、丙酸角沙霉素、无味红霉素、丙吡胺、苯丙丁酯等。
3生产现状与市场前景
国外生产丙酸的主要厂家有：德国巴斯夫公司
(BASF)，赫斯特公司(Hoechst AG)，美国伊斯曼公司(Eastman chemieal Co．)， 赫斯特·塞拉巴斯公司(Hoechst Celanese Co．)， 联合碳化物公司(UnionCarbicle Co．)，英国BP化学公司(BP Chemical Ltd．)，Fi本大赛珞公司(Daice1)，南非Sasol公司。其中德国巴斯夫公司的生产能力超过80kt／a；美国伊斯曼公司超过70kt／a。美国是世界上最大的生产和消费国，现消费量约90-100kt／a。国外主要丙酸生产情况见表1。美国的丙酸产大于需，每年都有一定数量的出口，主要出口地为巴西、加拿大、中国、哥伦比亚、南非等。西欧丙酸消费量约为51-52 kt／a，近年净出口量约为10 20a。亚洲是丙酸的净进口地区，其中东南亚每年都有约50 kt的进口量。从整个世界范围看，自20世纪90年代以来丙酸年消费量增长速度为4．19％。德国BASF公司曾预测2003年世界丙酸的需求量约为250kt，ea~．g产能力为270kt／a，为此美国联合碳化公司和德国巴斯夫公司都有扩建和新建装置计划，而德国巴斯夫公司根据中国市场情况，确定在南京扬子一巴斯夫9套大型装置中建设l套年产30 kt的丙酸装置。国外丙酸消费结构见表2。
我国从20世纪70年代开始丙酸的生产，随着食品、饲料添加剂、医药、农药等行业的发展，丙酸的需求量逐年增长，陆续有抚顺化工二厂，上海试剂一厂，大连油酯化学厂，黑龙江铁力木才干馏厂，重庆化学试剂厂，东营垦利化肥厂，武汉有机实业股份有限公司等建设了轻油氧化制乙酸副产丙酸的小型装置，其中规模最大的是武汉有机实业股份公司的1 kt／a装置。但由于国内技术与国外相比有较大的差距，实际产量、质量都较低，生产最高年份只有20ot，所以国内各厂已相继停产。目前国内所需丙酸几乎全部来自国外，这种情况一直要持续到扬子一巴斯夫装置投产。我国近年丙酸及下游产品进口情况见表3。
国内目前丙酸的需求量达25-30 kt／a，其中消费结构大致为：饲料工业和食品工业用于防腐防霉的丙酸约l2 kt／a；农药工业用丙酸生产除草剂敌稗、喹禾灵、恶唑灵、丙草胺、禾草灵、敌草胺以及生产杀菌剂等产品需消费6～8 kt／a；医药工业中用丙酸生产维生素B6、萘普生、脑脉宁等消费量3-5 kt／a；其它工费丙酸量3-5 kt／a。
由于过去几十年国内长期缺乏丙酸，围绕丙酸的开发应用研究的不多。预计随着南京杨子一巴斯夫丙酸装置的建设投产，将为丙酸衍生物的生产提供优质低价的原料，因此丙酸下游产品的开发工作将得到推动和发展，这样丙酸的用量必将逐渐增长。
据不完全统计，国内招商引资情况见4。
