生产管理知识_高聚物单体的合成培训教材

第二章高聚物单体的合成 一 概论 二 从石油和天然气获得的石油化工原料路线 三 煤炭路线所获得的化工产品 四 从动 植物获得的原料路线 聚合物生产的主要原料为有机化合物 它主要来源于各种资源 如石油 天然气 煤炭和各种动植物 单体原料来源路线为 石油化工路线 煤炭路线和其它原料路线 我国石油探明储量约940亿t 占世界第8位 天然气储量38万亿m3居世界第16位 煤炭储量为7650亿t 占世界第3位 对中国 地大物博 的概念重新加以认识 随着矿产开发年代推移 深度的增加 品位下降 2000年以后我国部分矿产将呈现下降趋势 矿产资源是不可再生的 一 概论 据统计 到1998年我国已建立了25个油气生产基地 其中海洋4个 全国年产原油1 6亿t 天然气223亿m3 分别居世界第5和第18位 从1993年起 我国已成为石油净进口国 1998年我国原油加工和主要石化产品生产能力 万t 年 二 从石油和天然气获得的石油化工原料路线 1 石油的组成 石油主要存在于地球表面以下的一种有气味的从黄色到黑色的粘稠液体 主要为碳 氢两种元素所组成的各种烃类混合物 并含有少量的含氮 含硫 含氧化合物 原油经石油炼制工业的加工 主要是常压蒸馏 300 400oC以下 分出石油气 石油醚 汽油 煤油 轻柴油等馏分 高沸点部分再经减压蒸馏得到柴油 含蜡油等馏分 不能蒸出的部分称做渣油 各类油品的沸点范围 大致组成及用途 液态油品和裂解副产物乙烷 C4馏分 原料 含有乙烷 丙烷 丁烷等 可液化湿性天然气 装置 多数为管式裂解炉 为了避免裂解管内结焦 必须采用沸点较低的油品 例如轻柴油 石脑油以及石油炼制过程中产生的副产品炼厂气 过程 轻油在水蒸汽存在下 于750 820 高温热裂解为低级烯烃 二烯烃 为减少副反应 提高烯烃收率 烃在高温裂解区的停留时间仅0 2 0 5秒 水蒸汽稀释目的在于减少烃类分压 抑制副反应并减轻结焦速度 2 石油裂解生产烯烃 轻柴油裂解产品 裂解装置可以分为以生产乙烯 丙烯 芳烃为主要产品的装置 其生产规模通常以年产的乙烯量为标准 因此石油裂解装置工业上称为 乙烯装置 大型的乙烯装置每套的年产量在60万吨 年乙烯以上 石油裂解装置 裂解炉 用于气体物料压缩和冷冻的压缩机 用来分离各种产品和副产品的蒸馏塔 许多热交换器 分离油和水的装置 冷箱等 精制过程 用3 15 NaOH溶液洗涤裂解气脱除酸性气体 CO2 H2S等 炔烃 乙炔和甲基乙炔 一般用钯催化剂进行选择性加氢转化为烯烃 大部分水蒸汽在气体压缩过程中已除去 少量的水则用分子筛进行干燥 分离过程 裂解气除含低级烯烃 烷烃外 还有H2 它们在常温下是气体 分离提纯困难 必须用深度冷冻分离法 深冷分离法 处理 将裂解气冷冻到 100 左右 使除H2和CH4以外的低级烃全部冷凝液化 再用精馏方法分离 轻柴油裂解生产烯烃方块流程图 收率25 26 16 18 11 12 3 石油裂解生产芳烃 原料 用全馏程石脑油于管式炉中 820oC下裂解生产芳烃 生产过程的裂解 分离与轻柴油裂解分离相似 同样得到聚合级乙烯和丙烯 不同的是裂解原料组成不同 主要特点 截取石脑油中C6 C9烃类 65 145oC馏分 进行加氢 使其中烯烃被氢所饱和 含S N Cl的化合物被加氢而脱除 在含铂催化剂作用 在重整反应器中于1 4 1 7MPa和520 下反应 烃类发生脱氢 环化 异构化 裂解 生成芳烃 氢气 液化石油气和C5馏分 经分离后得芳烃浓度近50 的重整生成油 反应如下 石脑油裂解生产芳烃方块流程图 混合芳烃收率为石脑油总量30 33 4 由C4馏分制取丁二烯 由C4馏分制取丁二烯的途径 由裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二烯 萃取精馏方法 DMF 用炼厂气或轻柴油裂解气C4馏分分离出来的丁烯为原料进行氧化脱氢制取丁二烯 用二甲基甲酰胺DMF萃取精馏丁二烯流程 1 第一萃取蒸馏塔 2 第一汽提塔 3 第二萃取蒸馏塔4 丁二烯回收塔 5 第一精馏塔 6 第二精馏塔 萃取精馏 液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂 以增大液体混合物中各组分的挥发度的差异 使挥发度相对地变大的组分可由精馏塔顶馏出 挥发度相对地变小的组分则与加入的溶剂在塔底流出分离 丁二烯 苯 丙烯 乙烯 甲苯 石油和天然气 二甲苯 橡胶 纤维 塑料 涂料 粘合剂 离子交换树脂 5 以石油和天然气为基础合成单体 聚合物的路线 由乙烯获得的化工产品 由丙烯获得的化工产品 由丁二烯获得的化工产品 由甲苯 二甲苯获得的化工产品 三 从煤炭路线所获得的化工产品 煤是自然界蕴藏量很丰富的资源 我国已探明煤炭储量为7650亿t 占世界第三位 煤矿伴生的矿并气储量也很丰富 煤炭在高温下干馏则产生煤气 氨 煤焦油和焦炭 煤焦油经分离可以得到苯 甲苯 二甲苯 萘等芳烃和苯酚 甲苯酚等 焦炭与生石灰在2500 3000 电炉中强热则生成碳化钙 电石 碳化钙与水作用生成乙炔气体 目前我国大部分氯乙烯单体和部分醋酸乙烯 氯丁二烯单体以乙炔为原料生产的 将煤隔绝空气加热 随着温度升高 煤中有机物逐渐开始分解 其中挥发性物质呈气态逸出 残留下不挥发产物就是焦炭 按加热的温度不同可分为三种 1 煤的干馏 900 1100 高温干馏700 900 中温干馏500 600 低温干馏 由乙炔获得的化工产品 2 乙炔的生产 四 从动 植物获得的原料路线 来源于自然界的动 植物获得的原料 能起到石油 煤炭起不到或用极高代价才能起到的作用 例 天然橡胶 天然纤维 从天然产物得到的原料是可再生的 具有很多独特优点 仿生结构高分子材料 植物的主要化学成分是天然高分子化合物 纤维素 所有的植物都含有纤维素如稻麦草 高梁秆 玉米秆 棉子壳 花生壳 稻壳 棉花秆 以棉花纤维的纤维素含量最高 2 纤维素的化学结构式 C6Hl0O5 n 是葡萄糖苷经 l 4葡萄糖苷键连接起来的聚合物 聚合度在l000 l0000 纤维的结构式 1 纤维素 纤维素的衍生物 由纤维素废料获得的化工产品 由淀粉生产乙醇 2 淀粉 来源植物主要有玉米 土豆 木薯 甘薯 小麦 大米等 其中产量最大的是玉米淀粉 80 由淀粉可生产乙醇 丙醇 丙酮 甘油 甲醇 甲烷 醋酸 柠檬酸 乳酸等一系列化工产品 淀粉衍生物工业生产的有磷酸淀粉 醋酸淀粉 醚化淀粉 氧化淀粉等 作为一种新型化工材料广泛应用于食品 造纸 纺织 医药 涂料 塑料 环保和日用化妆品等 淀粉可以用来生产可降解塑料 薄膜制品等 n 3 农副产品糠醛 糠醛是一种重要的有机化工原料 原料资源主要有玉米芯 甘蔗渣 燕麦壳 棉籽壳 稻壳等 用植物纤维原料中的多缩戊糖生产 多缩戊糖在酸存在条件下经加热水解为戊糖 戊糖在酸性介质中加热脱水而转化为糠醛 糠醛 糠醛类树脂的特点是耐化学腐蚀性优良 用来制造耐酸涂层等 糠醛获得的化工产品 生物技术中的化学反应 酶反应大多条件温和 设备简单 选择性好 副反应少 产品性质优良 而又不产生新的污染 天然产物 煤炭 石油天然气 20世纪 21世纪 4 采