基本有机化工概述.ppt

基本有机化学5，1概述5，2甲烷系列5，3乙烯系列产品5，4丙烯系列，5.1概述基本有机化学工业的简称，以石油、天然气、煤炭等为基础原料，主要生产各种有机原料的产业。产品的基本有机化学产品种类多，可以根据化学组成像表一样分类。这种分割具有一定的灵活性，因为很多物质包含两个或两个以上的特定元素或两个以上的组，经常按其主要特征分类为一类。基本有机化工产品也可以按使用原料分类：合成气产品甲烷产品乙烯产品C4以上脂肪族碳氢化合物产品乙炔产品芳烃产品从以上各原料开始，可以制作一系列产品。变革于19世纪末开始了电石电炉法工业生产，以煤为基础的原料，创造了从乙炔合成基本有机产品的条件。到1910年为止，以乙炔生产四氯乙烷、三氯乙烯、乙醛、乙酸等的产业在德国完成，之后到第二次世界大战前，以乙炔合成的其他产品在德国相继生产。以煤为基础的原料的另一个主要途径是从合成气或一氧化碳合成基本有机产品到1923年德国成功合成甲醇，开始了以合成气作为一种工业合成原料的开发历史。随着石油炼制产业的发展，利用石油烃原料合成有机产品一直受到关注。从石油碳氢化合物出发，经过烯烃分解、乙炔制造、转化为合成气等工序，相继实现了工业生产。另一方面，自1920年丙烯合成异丙醇投入工业生产以来，以烯烃为起点的有机合成产业继续大幅发展。如上所述，基础有机化学工业从以煤为基础的原料转变为以石油碳氢化合物为基础的原料，从以乙炔为原料的合成转变为以烯烃为原料的合成。整体上，基本有机化学的很大一部分或主要部件也经常被称为石油化学。原料的基本有机化学的直接原料包括氢、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、C4以上脂肪族碳氢化合物、苯、甲苯、二甲苯乙苯等(来源于石油、天然气和煤)。原油、石油馏分或低碳烷烃的热分解气体(请参阅热分解气体分离)、炼厂气和天然气，分离处理后可用于脂肪族碳氢化合物原料的多种用途。芳烃原料从催化重整汽油、碳氢分解裂解汽油和煤蒸馏煤焦油中分离。适当的石油馏分也可以直接用作特定产品的原料。湿天然气可以分离甲烷以外的低碳烷烃。可以从煤和天然气、炼厂气、石油馏分或原油的蒸汽转化或部分氧化中制造合成气。可以用焦炭制成的电石或天然气、石脑油分解制乙炔。此外，可以从农林副产品中获取原料，产品用途基本有机化学产品的用途可以概括为合成橡胶、合成纤维、塑料和其他高分子化学产品的原料，即聚合单体生产的三个主要方面；其他有机化学产业，包括精细化工产品的原料；直接消费如溶剂、冷冻剂、防冻剂、防冻剂、热剂、气体吸收剂、药物直接使用的麻醉剂、消毒剂等，使用了产品特定的特性。从上面可以看出基础有机化学的重要性，它是多种有机化学物质生产的基础，是现代产业结构的主要组成部分。5，2甲烷系列甲烷的碳氢键比较稳定，不能轻易打开，所以反应性不高。现在以天然气为原料直接制造的化学制品不多，大型吨位的产品也很少。其中最重要的就是天然气乙炔。天然气中含有C2，C3以上的碳氢化合物，也是宝贵的资源。A.天然气部分氧化法乙炔20世纪60年代是乙炔及其化学利用的全盛时期。这是因为甲烷热解和乙炔部分氧化产业技术的出现，还有电弧法和等离子法等。石油化学的兴起已取代了乙炔化工的许多领域，但在某些领域，如氯乙烯、醋酸乙烯、炔醇(叔戊醇、芳醇等)，仍有特定的生命力。乙炔的天然气部分氧化经过40年的发展，乙炔的单生产能力从7.5kt/a扩大到10kt/a，工艺包括氢稀释甲烷热解和芳烃油淬火乙炔裂解气等，总体上进展不大。在氯碱地区，结合氯系和气体可以摆脱综合利用模式。b .甲烷氯化物(一氯、二氯、三氯甲烷和四氯化碳)的热氯化技术逐渐被甲醇氢氯化取代。我国现有甲烷热氯化装置改造的主要方向是扩大单个装置的生产能力，提高氯利用率，充分回收反应热，根据市场需求生产多种氯化产品。c .甲烷氨空气氧化生产甲烷氰酸氨空气氧化生产氰化氢酸生产自20世纪30年代安氏法问世到50年代成为氢氟酸生产的主要方法，70年代以来，丙烯腈的丙烯氨氧化实现了产业化，副产品氰化火山衰退到安氏法。近年来，氰尿酸用途增加，安氏法技术得到改善，安氏法恢复了青春。但是，火焰法、BMA法、甲醇氨氧化法、柴油分解法、乙腈氨氧化法、甲酰胺热分解法、甲酸甲酯氨氧化法、CO和NH3合成法、辐射化学法、固体电解质燃料电池法等生产丙烯腈副产品的各种方法的竞争也在进行。d .甲烷气相硝化引起的硝基甲烷容易硝化成b，丙烷，国外主要由丙烷气相硝化产生硝基烷烃。甲烷气相硝化对硝基甲烷的研究主要根据甲烷的硝化困难和低转化率引起了成本高的问题。e .甲烷制的二硫化碳，尽管CS2的工业生产是炭法、甲烷法、石油裂解气法三种，具有产业化前景的燃料油法和石油焦化法，但国外80%以上的CS2仍采用甲烷法。甲烷法的另一种催化油吸收，非催化油吸收和非催化加压蒸馏。我国已经掌握了非催化法，在分离过程中采用等级冷凝捕集及CS2逆流清洗等技术，有其独特之处，应进一步扩大生产规模，节约能源，减少消费，同时还应淘汰木炭法生产装置。f .用天然气制造的炭黑和尾气作为石油方式炭黑的快速发展，天然气炭黑因高能源消耗和污染而逐渐消除，生产技术没有新进展。但是在天然气田开发利用初期，利用经过良好测试的防空气体生产炭黑、半加固炭黑、橡胶专用炭黑、纯度高的炭黑也是一项措施。第二，要综合利用炭黑尾气、炭黑氨联产工艺、炭黑尾气甲醇或羰基合成产品等。5，2，1甲醛(CHHO)又名蚂蚁醛，甲醛是甲醇的最大吨位衍生物。常温下无色气体，有辛辣刺激的气味，气体密度为1.067千克/立方米，容易溶于水和乙醇。通常以水溶液的形式出现，是很强的杀菌剂。被世界卫生组织发现导致致癌和畸形的具有防腐、杀菌和稳定效果的甲醛水溶液的35-40%通常被称为福尔马林。水溶液的最大浓度可达55%。一般称为37%的福尔马林是一种无色液体，有刺激性气味。反应性强，容易聚合，可添加少量甲醇。它用作医院消毒剂或农药、苯酚、脲醛、树脂、维纶、乌洛托、五厄立特里亚及染料等的生产原料。甲醛生产工艺从原料分为甲醇氧化和天然气氧化。目前全世界90%以上的甲醛是用甲醇氧化法生产的。我国均采用甲醇氧化法生产，甲醇生产甲醛的技术主要有银催化剂和铁钼氧化物的区分。在国内，银法为主。我国最初的甲醛生产设备是1956年在上海溶剂厂3000年/a规模建成的。1958年以来，吉林化肥厂、北京化学厂、天津有机合成厂相继建设甲醛设备，20世纪80年代我国甲醛产业大发展，生产设备30套相继增加，进入90年代，工厂数量、规模也越来越大。虽然甲醛是大众化学产品，但远距离运输(水分含量高)是作为房地产销售的产品，因此甲醛生产设备小而分散。据统计，全国27个省市建设了生产设备。但是，由于每个地方的经济发展不同，安装能力稍差。产品覆盖面有限，往往导致当地甲醛生产和消费的不平衡。但是，国家目前供应过剩型甲醛原料供应的装置，或甲醛下游产品需求不多，利用率不高的装置。甲醛的功能：1)，在医学和生物学领域，用35-40%的甲醛水溶液浸泡病理切片的动物标本具有抗癌作用。2)在纤维针产业中，甲醛是染料、服装后整理用的柔软剂、平面化用浆等所属的化学助剂之一。3)在建筑材料装饰产业中，甲醛是油漆、油漆和人工板工业用树脂、酚醛树脂的重要原料。甲醛的危险：研究表明，甲醛有很强的致癌作用和促进癌症的作用。甲醛对人体健康的影响主要是嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常等每立方米空气0.06-0.07mg/m3，孩子就出现了轻微哮喘。室内空气中甲醛含量为0.1mg/m3时，气味和不快，达到0.5mg/m2，刺激眼睛，流泪，达到0.6mg/m3时，会引起喉咙不舒服或疼痛，浓度越高，就会引起恶心呕吐、咳嗽胸部压迫、哮喘，甚至水肿。达到30mg/m3，立即死亡。长期接触低剂量甲醛会导致慢性呼吸系统疾病，鼻咽癌、结肠癌、脑肿瘤、月经障碍、细胞核中的基因突变、DNA单链连接和DNA与蛋白质连接，抑制、修复、妊娠综合征、新生儿染色体异常、白血病等，导致青少年的记忆力和智力下降。在所有接触中，儿童和孕妇对甲醛特别敏感，危害很大。对于建筑材料装饰行业，改造房子，购买新家具后，室内甲醛污染带来的不便有以下症状：房间里长时间充满刺激性气味。人体免疫力下降，容易感冒。不吸烟，嗓子不舒服，呼吸不好。4、多馀的皮肤过敏现象。5、家人都有一种症状出现的疾病，但离家出走后症状明显好转。6、新婚夫妇由于不知道长期不孕的原因，孕妇正常怀孕的孩子畸形。7、女性月经失调、失眠、头晕、疲倦。孩子注意力不集中，记忆力差。5、2、2甲烷氯甲烷氯化物是一个通用术语，包括1氯甲烷、2氯甲烷、3氯甲烷(氯甲烷)、4氯甲烷(氯甲烷)和4种C1氯氯氯氯产品。除溶剂、脱脂(油漆)剂、萃取剂、气溶胶、制冷剂、灭火剂、麻醉剂外，甲烷氯化物还是生产医学、杀虫剂、硅、有机氟产品等的原料。自20世纪30年代工业生产以来，已成为氯碱产业后期处理中重要的有机氯消费产品。普雷翁(flurane，英语“Freon”的音译)这个名称可以用作冰箱或冷气的制冷剂，但它是南极上空臭氧层空洞的主要物质。一般的氟里昂是用氟原子或氯原子替换像甲烷(CH4)或乙烷(C2H6)这样的分子中的氢原子，为了区别不同种类的氟里昂，1957年美国空调工程师学会(ASHRAE)统一了一套命名的代码编码原理，并于1960年获得国际标准组织(ISO)的认可。preon以3位数代码(XYZ)表示。其中100位数(x)是碳原子的数量1，10位数(y)是氢原子的数量1，1位数(z)是氟原子的数量。由于环烷酸的通式是CnH2n 2(n表碳原子数)，因此氯原子的数量是原始氢原子数(2n 2)减去氟里昂分子中的实际氢、氟原子数。例如，CFCl3代码为(011)，x=0是一个碳原子，y=1是0个氢原子，z=1是一个氟原子，甲烷(CH4)最初是4个氢原子，因此氯原子数=4-0-1=3引用表3中的一些例子作为参考：当氟利昂分子包含两个碳原子时，可能会有特性不同的异构体(即分子相同但结构不同的物质)，区分异构体编码的方法是比较分子结构中两个碳原子的组合原子总量。差异最小的直接由三位数字(XYZ)表示，其馀的由三位代码后跟a、b、c表示。例如，C2H3FCl2具有三种不同结构的同分异构(表4)代码。汽车空调的问题部分汽车需要安装空调，部分汽车空调几个月不使用，制冷剂泄漏，汽车很可能不凉爽，因此需要补充空调。此时要注意以下两个问题：一个是制冷剂的不可交换问题，另一个是真空抽运问题。汽车空调制冷剂目前由R12和r134 a(HFC-134 a)两种主要制冷剂组成。R12在历史上使用时间长、用途广泛，但由于气体中含有氯分子，可以破坏大气中的臭氧层，带来温室效应，因此几年前世界各国代表会议蒙特利尔最近几年签署了禁止生产和使用氟利昂产品的议定书，其中R12机被急捕。134a是20世纪90年代开始的品种，不含氯的分子对臭氧层没有危害，因此建议联合国相关机构对汽车空调系统进行少量改造，广东港等地被称为“环境友好雪种”，目前国内外新车的空调系统也大量使用134a制冷剂。134a与R12空调系统相比，两者的热特性和系统结构相似，最大的区别是冷油。冷油是一种液体润滑剂，与压缩机具有润滑性、化学性稳定的制冷剂兼容，R12冷油是溶于Rl2的矿油，134a是光油和水分离，不作用于空气调节系统的光油和不溶性分子性强的制冷剂。134 a冷油一般使用称为PAG或酯的润滑剂。由于此润滑剂的特殊性，134a空调系统对橡胶材料的要求及其本身的特性与R12不同，因此134a只能在车辆用134a空调系统、工厂方面专门用于压缩机、冷凝器和蒸发器的系统上工作。为了防止误用，橡胶管和充电设备上标记了134a。现在汽车制冷剂以134a制冷剂的形式销售，市场上134a制冷剂的价格比R12的3倍左右，因此，一些人节省了这笔钱，或者为了方便，将134a制冷剂系统充电到R12制冷剂，即使冷风吹也可能损坏压缩机。一般压缩机注入同质同质同质同质同质同质异能冷油，即使全部倒入，部分冷冻油仍留在机器内，如果两种制冷剂的冷冻油混合在一起，慢慢失去润滑作用，损害机器，这在现实中并没有损害，因此业界专家建议，任何制冷剂在任何制冷剂中充什么制冷剂都不能互操作。5，3乙烯系列产品，5，3，1氯乙烯的早期氯乙烯生产均以乙炔为原料，60年代后期乙烯工厂的大型化和乙烯氧氯化技术成熟，乙烯法在经济及环境保护等方面具有明显的优势，在全球范围内，乙炔法迅速被乙烯法取代，到目前为止，全球氯乙烯厂的93%5，3，1，1乙炔原料途径乙炔和氯化氢气体反应生成氯乙烯，氯乙烯通过聚合生成聚氯乙烯，乙炔可以用电石(电石)和水制造，化学反应如下：Hg cl C2 h 2 HCl C2 h3c lh=-124.