第二章 生产单体的原料路线

*,聚合物合成工艺学多媒体课件,单击此处编辑母版标题式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 生产单体的原料路线,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,m,3,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,m,3,，,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,(300-400,o,C,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，液态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（,CO,2,、,H,2,S,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,H,2,。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,H,2,和,CH,4,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，,820,o,C,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,C,6,-C,9,烃类（,65-145,o,C,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. 4-1.7,MPa,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、二甲苯烯获得的化工产品,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,(C,6,H,l0,O,5,)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,加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。,用量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.,采用生物技术从可再生资源中合成化学品。,5.,海洋也是我们的原料基地。,6.,废旧高分子材料的回收利用。,第二章思考题,生产单体的原料路线有哪些？,（教材,P24-25,）,2.,石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料？简,述石油化工路线裂解生产乙烯单体的过程，并由乙,烯单体可以得到哪些聚合物产品？,（教材,P24-25,、,P26,、,P31,）,