化学工艺学第6章有机化工的主要产品

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,2024/10/29,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1 概 述,6.1.1 有机化学工业在国民经济中的作用,有机化工是利用自然界中的煤、石油、天然气等原料，通过各种化学加工方法制成各种有机产品的工业（乙烯、丙烯、丁二烯、聚乙烯、苯、甲苯、苯乙烯、醇、酸、环氧化合物等）。这些化工产品的用途可分为三类：,生产合成橡胶、合成纤维、塑料和其它高分子化工产品的原料（聚合反应的单体）。,其它有机化工的原料（如精细化工）。,作为其它工业发展的物质基础，如溶剂、冷冻剂、防冻剂、载热体、气体吸收剂等。,2,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1.2 有机化学工业的原料,天然气：,主要成分甲烷（少量乙烷、丙烷、丁烷，戊烷、CO、氮气、氢气、硫化物等）。,石油：,主要成分烷烃、环烷烃、芳香烃及少量的含氮、氧、硫化合物。石油是有机化工的基础。,煤：,通过液化、干馏可制得大量芳香类有机物，可以制得乙炔。,农副产品：,通过纤维的水解可得到糠醛、木糖醇等；,通过淀粉发酵可得到甲醇、乙醇、丙酮等；,木材的化学加工可得到甲醇、甲酸、醋酸等。,3,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1.3 有机化学工业的主要产品,（1）乙烯系列产品,主要用于生产高压聚乙烯、低压聚乙烯、环氧乙烷、乙醛、二氯乙烷等。,4,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,乙烯系列主要产品,5,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1.3 有机化学工业的主要产品,（2）丙烯系列产品,主要用于生产聚丙烯、丙烯腈等。,6,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,丙烯系列主要产品,7,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1.3 有机化学工业的主要产品,（3）碳四系列产品,主要用于生产丁二烯、异丁烯和丁烯。,8,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,碳,四,系,列,主,要,产,品,9,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1.3 有机化学工业的主要产品,（4）芳烃系列产品,主要用于生产苯乙烯、对苯二甲酸、苯酚,10,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,芳烃系列主要产品,11,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.1.3 有机化学工业的主要产品,（5）乙炔系列产品,主要用来合成乙醛、氯乙烯、醋酸乙烯、丙烯腈等（20世纪60年代后转向以乙烯为主要原料）。,12,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,乙炔系列主要产品,13,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2 乙烯系列主要产品,6.2.1 聚乙烯（PE）,性质：,无臭、无毒、耐低温，化学稳定性好，耐酸碱侵蚀，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。但对于环境应力很敏感（特别是机械力），耐热老化性差。,用途：,主要用于制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等（热塑性成型）。,分类：,高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯（按密度分）,14,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.1 聚乙烯（PE）,低密度聚乙烯(LDPE),分子量：,均分子量约为2.510,45,10,4,，,密度：,0.9100.930 g/cm,3,。,熔融指数(MI)：,在标准的塑性计中加热到一定温度(一般为190)，使聚乙烯树脂熔融后，承受一定的负荷(一般为2160g)在10min内经过规定的孔径(2.09mm)挤压出来的树脂重量克数。,采用熔融指数(MI)来相对地表示相应的分子量，熔融指数越小，其分子量越高。,高压低密度聚乙烯的生产流程：,15,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,低密度聚乙烯的生产工艺流程框图,16,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,一次,压塑机,分子量,调节剂泵,二次,压塑机,釜式聚合反应器,管式反,应器,高,压,分,离,器,压塑机,干燥器,密炼机,混,合,机,混合物,造粒机,挤出,切粒机,低,压,分,离,器,减,压,阀,废热锅炉,催化,剂泵,乙烯高压聚合生产流程图,17,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,低密度聚乙烯,(2)原料,乙烯：,纯度要求应超过99.95%，杂质主要是惰性气体,分子量调节剂：,用以控制产品聚乙烯的熔融指数，,丙烯、丙烷、乙烷等，用量一般是乙烯体积的l.0%6.5% 。,18,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,低密度聚乙烯,添加剂：,防止聚乙烯在成型过程中受热时被氧化，防止使用过程（受热或紫外线照射）中老化，添加,防老剂(抗氧剂),，如4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚、防紫外线剂等。,防止成型过程中粘接模具而需要加入,润滑剂,，如油酸酰胺或硬脂酸铵、油酸铵等。,为了使吹塑制成的聚乙烯塑料袋易于开口而需要添加,开口剂,，如高分散性的硅胶(SiO,2,)、铝胶(Al,2,O,3,)。,为了防止表面积累静电，有时需要添加防,静电剂,。,19,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,低密度聚乙烯,(3)催化剂（自由基引发剂）,氧气,（管式反应器）,过氧化物,（釜式反应器）：过氧化二叔丁基，过氧化十二烷酰，过氧化苯甲酸叔丁酯等。,(4)聚合过程,聚合反应工艺条件：,温度：,130350（温度过高会发生爆炸性分解，要防止聚合反应釜内产生局部过热）,压力：,122303MPa,反应停留时间：,15s2min,20,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,性质：,无色液体，具有微弱芳香气味，在空气中燃烧，可溶于水及多数有机溶剂中。长期接触高浓度的氯乙烯，可引起肝脾肿大、肝血管肉瘤。能聚合，与别的不饱和化合物共聚。,用途：,聚氯乙烯：占塑料产量的第二位，仅次于聚乙烯。,硬聚氯乙烯：耐酸设备、管道、日用品。,软聚氯乙烯：电线、电缆的绝缘包皮。,聚氯乙烯薄膜：防雨包装材料及农业上的保护苗床。,聚氯乙烯纤维：滤布、工作服材料（耐酸、耐碱）,21,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,生产方法：有电石路线、石油路线。,1、反应原理,C,2,H,2,+ HCl,CH,2,=CHCl ， H= -124.7KJ/mol,常温、常压下K,=3.810,10,，转化率约为100%。,在低温、高压下可得到更高的转化率。,22,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,反应机理：,使用,HgCl,2,-活性炭,为催化剂，在403453K，HCl吸附于催化剂表面的活性中心上，然后吸附态的HCl再与气相主体中扩散到相界面上的乙炔气发生表面反应而生成吸附态的氯乙烯，最后氯乙烯从催化剂表面解吸出来。,23,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,副反应：,（1）当C,2,H,2,/HCl很小时：（即HCl过量）,CH,2,=CHCl + HCl CH,3,-CHCl,2,(1,2二氯乙烷),（2）当C,2,H,2,/HCl很大时：（即C,2,H,2,过量）,C,2,H,2,+ HgCl,2, Cl-CH=CH-HgCl,Cl-CH=CH-HgCl+HgCl,2, Cl-Hg-C(Cl)H-C(Cl)H-HgCl ClCH=CHCl +Hg,2,Cl,2,这时会使HgCl,2,被还原成Hg,2,Cl,2,，甚至是Hg，使催化剂失去活性，并副产二氯乙烯。,24,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,2、工艺影响因素,（1）催化剂：,HgCl,2,-活性炭，HgCl,2,占8155（约为10%），含量太高时，反应太快，温度高，HgCl,2,升华。,（2）原料气的纯度：,惰性气体：含量越低越好（为体积减小的反应）,水量：含量越低越好（0.03%），水分会生成酸雾，腐蚀管道，造成催化剂粘结。,25,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,氯气：由合成HCl时带入，会与乙炔反应，生成氯乙炔，其易燃烧、爆炸。要求0.002%。,毒物对催化剂的影响：乙炔气净化后，如果仍含有少量的S、P、As的化合物，易使催化剂中毒：,HgCl,2,+ H,2,S HgS + 2HCl,3HgCl,2,+PH,3, (HgCl),3,P +3HCl,26,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,（3）摩尔比：,采用HCl过量，即C,2,H,2,/HCl = 1:2.052.10（过量510%。,如果C,2,H,2,过量，则会造成3个方面的不利：,乙炔价贵；导致催化剂失去活性；增加氯乙烯分离的负担。,27,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,（4）温度：,以催化剂的活性温度为主，高温时，主催化剂升华，所以选取反应温度为403453K，在催化剂使用的初期采用403423K，在催化剂使用的中后期采用423453K。,（5）压力：,高压下的平衡转化率高，但乙炔易爆炸，所以采用接近常压操作，2.22.510,5,Pa，转化率达99%。,28,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,3、工艺流程,（1）反应器,为放热的气-固相反应，所以采用列管式固定床反应器，列管内填冲瓷环，下盖内衬瓷砖，防止盐酸腐蚀。,29,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,锥型底盘,瓷砖,隔板,外壳,列管,冷却水,进口,大盖,热电,偶孔,手孔,气体,进口,气体分配板,热电,偶孔,支撑管,冷却水,进口,填料,手孔,下花板,合成气出口,防腐衬里,30,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,（2）工艺流程,混合脱水转化系统工艺流程流程框图与流程图：,合成气,31,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,反,应,器,反,应,器,缓,冲,罐,缓,冲,罐,脱,汞,器,酸,雾,过,滤,器,酸,雾,过,滤,器,酸,雾,过,滤,器,混,合器,阻,火,器,液,封,压,缩,机,旋,风,分,离,器,冷凝器,采用混合脱水的转化系统工艺流程图,32,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,氯乙烯的净化与精制工艺流程流程框图：,33,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,水,洗,塔,碱,洗,塔,压,缩,机,碱槽,碱,泵,水,分,离,器,低,沸,塔,高,沸,塔,成品贮槽,成品冷凝器,冷却器,全凝器,冷凝器,回流,冷凝器,缓,冲罐,氯乙烯净化与精制工艺流程图,34,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.2 氯乙烯,石油路线制备氯乙烯：（乙烯氧氯化法）,三步法流程原理：,直接氯化部分：,C,2,H,4,+ HCl C,2,H,4,Cl,2,（1，2二氯乙烷）,热裂解部分：,C,2,H,4,Cl,2, C,2,H,3,Cl + HCl,氧氯化部分：,C,2,H,4,+ 2HCl + O,2, C,2,H,4,Cl,2,+H,2,O,35,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,性质：,无色透明液体，有特殊刺激性气味。可溶于水，易燃，与空气可形成爆炸混合物，爆炸极限为4%57%。,用途：,乙醛的化学性质很活泼，其氧化可制备醋酸、醋酸酐；乙醛与氢氰酸反应可生产氰醇，进而可生产乳酸、丙烯腈、丙烯酸酯；与醇缩合制备丁二醇、丁烯醛、正丁醇等。,36,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,生产方法：,（1）乙炔水合法（包括液相水合和气相水合法）：,C,2,H,2,+ 2H,2,O,2CH,3,CHO,液相水合法：,催化剂为汞盐（有污染，现已淘汰）,气相水合法：,催化剂为磷酸镉钙,37,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,（2）由乙醇制乙醛（包括吸热脱氢和放热脱氢）,CH,3,CH,2,OH CH,3,CHO + H,2,吸热脱氢：,催化剂为金属铜，操作温度260290，无深度氧化，副产高纯度氢气。,放热脱氢：,催化剂为金属银，操作温度为550，在空气或氧气存在下进行脱氢，再将氢氧化成水，放出的热为脱氢反应提供热量。过程中易产生深度氧化。,工业上一般采取吸热脱氢和放热脱氢组合工艺，以解决热平衡问题。,38,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,（3）C3/C4烷烃氧化制乙醛,丙烷/丁烷混合物气相氧化法，操作条件：425 426，1.0Mpa。,（4）乙烯直接氧化法,该法为目前乙醛生产的主要方法。原料便宜，乙醛收率高，副反应少。包括一步法工艺和二步法工艺。,39,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,1、乙烯液相直接氧化法生产乙醛的原理,H,2,C=CH,2,+ O,2, CH,3,CHO,在催化剂氯化钯、氯化铜的盐酸水溶液中发生的气相反应，其机理为：,H,2,C=CH,2,+ PdCl,2,+ H,2,O CH,3,CHO + Pd + 2HCl,（快速）,Pd + 2CuCl,2, PdCl,2,+ 2CuCl,（慢速，为催化剂再生）,2CuCl + O,2,+ 2HCl 2CuCl,2,+H,2,O,40,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,2、乙烯液相直接氧化法生产乙醛的工艺过程,（1）一步法工艺,一步法：,上述三个反应在同一反应器中进行，用氧气作氧化剂，又称氧气法。反应部分的工艺流程：,（其中反应器为具有循环管的鼓泡床塔式反应器）,41,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,反,应,器,冷,凝,器,洗,涤,塔,脱,低,沸,物,塔,精,馏,塔,冷凝器,除沫分离器,粗乙醛,贮槽,催化剂,再生器,泵,泵,一步法反应部分工艺流程图,42,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,工艺流程框图：,43,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,影响因素：,原料纯度：,炔类、硫化氢、CO等杂质都能使金属钯析出，故对原料气要求：乙炔310,-5,，硫化物99.5%，氧气99.5%,转化率及进反应器的混合气组成：,对循环气的要求：氧气8%左右，乙烯65%左右，才不会形成爆炸混合物。进气混合物的组成为乙烯65%、氧气17%、惰性气体18%，循环气的组成中氧气8%，经计算乙烯的转化率为35%左右。,44,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,反应压力：,加压对气液相反应有利，但压力不宜过高，否则动力消耗高、对设备的腐蚀加重，P=0.3Mpa，,反应温度：,反应温度为该压力下的液相的沸点（因为在沸腾下反应可有效地带走大量反应热），T=120130。,45,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.3 乙醛,（2）二步法工艺,二步法：,乙烯羰基化和Pd的氧化反应在同一台反应器中进行，Cu的氧化在另一台反应器中进行，用空气做氧化剂，又称为空气法。,反应条件：,在1.02.0MPa、105110条件下操作，乙烯转化率达99%，且原料乙烯纯度达60%以上即可用空气代替氧气。,反应部分工艺流程：,46,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,反应器,氧化器,闪,蒸,塔,粗,馏,塔,废,空,气,洗,涤,塔,脱,轻,馏,分,塔,精,馏,塔,泵,泵,贮水槽,换热器,换热器,换热器,泵,泵,废氧洗涤塔,换热器,再生器,废空气分离器,换热器,贮槽,二步法反应部分工艺流程图,47,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.4 醋酸,1、醋酸的性质及用途,物理性质：,醋酸是无色透明液体，沸点118，冰点16.58，又称冰醋酸。,化学性质：,醋酸也可与乙醇、乙醚、甘油、苯等有机溶剂以任意比例互溶。纯或浓醋酸具有腐蚀性，其蒸气易燃，醋酸蒸气与空气混合可形成爆炸混合物。醋酸具有特殊刺激性气味，其蒸气对眼睛、呼吸道粘膜等有强烈刺激。,用途：,醋酸主要用于合成醋酸乙烯酯、生产醋酸纤维、醋酸酯、金属醋酸盐以及氯代醋酸等，在制药、染料、农药、食品和化妆品等方面有着广泛的用途，是重要的基本有机化工原料。,48,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.4 醋酸,2、乙醛氧化生产醋酸,（1）反应原理,主反应:,3CH,3,CHO + O,2, CH,3,COOH,为自由基连锁反应，易引起爆炸。,催化剂有钴盐、锰盐、铁盐等，常以醋酸锰为催化剂。,49,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.4 醋酸,主要副反应:,2CH,3,COOH CH,3,COCH,3,+ CO,2,+ H,2,O,CH,3,COOH CH,3,OH + CO,2,CH,3,COOH + CH,3,OH CH,3,COOCH,3,+ H,2,O,CH,3,OH + O,2, HCHO + H,2,O,HCHO + O,2, HCOOH,3CH,3,CHO + O,2, CH,3,CH(OCOCH,3,),2,+ H,2,O,2CH,3,CHO + 5O,2, 4CO,2,+ 4H,2,O,50,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.4 醋酸,（2）工艺条件,气相法：,反应热移出困难，容易引起局部过热，易形成爆炸混合物。,液相法：,工业上多采用，将氧气通入乙醛和催化剂的溶液中，乙醛吸收氧生成过氧醋酸，然后在催化剂作用下迅速分解转化为醋酸。,51,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.2.4 醋酸,工艺条件：,通氧的速率,液柱高度,液柱高度一般为4m左右；,催化剂用量,制备醋酸锰的醋酸溶液，一般用量为0.080.1。,反应温度,温度一般控制在6580。,反应压力,反应压力（表压）一般控制在0.10.2MPa。,原料配比,以乙醛为过量反应物，乙醛/氧气(wt.) = 3.54:1 。,原料组成,水与催化剂生成过氧化锰水合物使其失活。H,2,O70时，因催化剂活性降低，反应速率下降。所以t70。,反应压力,丙烯分压越大，聚丙烯收率越高。,65,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.3.2 聚丙烯（PP）的生产方法,3、工艺过程 液相本体法,采用络合型三氯化钛（TiCl,3,）为催化剂，二乙基氯化铝（AlEt,2,Cl）为助催化剂单釜操作工艺。,其,主要特点为：,工艺流程简单，采用单釜间歇操作；,原料适应性强，可直接用炼油厂生产的丙烯。,动力消耗和生产成本低，三废少，环境污染小。,缺点为：,装置规模小，单线生产能力低，自动化水平低，产品牌号少，应用范围窄。,66,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,聚丙烯（PP）生产的工艺流程框,67,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,丙烯罐,丙烯冷凝罐,丙烯回收罐,闪蒸,去活釜,真空,缓冲罐,真空泵,分,离,器,丙烯计量罐,活化剂,计量罐,氢气,计量罐,聚合釜,干燥塔,脱,氧,塔,丙烯泵,活化剂罐,热,水,罐,氢气,钢瓶,分离器,热水泵,聚丙烯（PP）生产的工艺流程图,68,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4 芳烃系列主要产品,6.4.1 苯乙烯,1、概述,性质：,无色至黄色的油状液体，高折射率和特殊的芳香气味，易燃，难溶于水，可溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。沸点146，常温下发生自聚，不能长期存放。,用途：,用作合成橡胶和塑料的单体（丁苯橡胶、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯），与其他单体共聚制造各种工程塑料，与丙烯腈、丁二烯共聚得到ABS树脂；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）热塑性塑料，为聚氯乙烯、聚丙烯的改性剂。,69,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.1 苯乙烯,2、乙苯催化脱氢制苯乙烯的原理,主反应：,C,6,H,5,-CH,2,CH,3, C,6,H,5,-CH=CH,2,+ H,2,+117kJ/mol,副反应：,裂解和析碳反应：C,6,H,5,-CH,2,CH,3, 8C + 5H,2,C,6,H,5,-CH,2,CH,3, C,6,H,6,+ C,2,H,4,加氢裂解反应：C,6,H,5,-CH,2,CH,3,+ H,2, C,6,H,5,-CH,3,+ CH,4,C,6,H,5,-CH,2,CH,3,+ H,2, C,6,H,6,+ C,2,H,6,水蒸气转化反应：,C,6,H,5,-CH,2,CH,3,+ 2H,2,O C,6,H,5,-CH,3,+ CO,2,+ 3H,2,苯乙烯聚合反应生成聚苯乙烯和二苯乙烯衍生物。,70,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.1 苯乙烯,3、乙苯催化脱氢制苯乙烯的工艺条件,（1）反应温度,脱氢反应是强吸热反应，高温对脱氢反应有利，但苯乙烯进一步脱氢、裂解、结焦和聚合反应也增加，所以易采取较低的反应温度，为了得到最大的苯乙烯产率，必须使用性能优良的催化剂（铁催化剂的适宜反应温度为600660）。,（2）反应压力,脱氢反应是体积增大的反应，降压对其反应有利，当采取600660反应温度时，要达到50%以上的转化率，可在常压下反应（即0.1Mpa）。,71,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.1 苯乙烯,（3）水蒸气用量,采用水蒸气，是作为稀释剂，以降低物料的分压，还可以对物料进行加热、消除催化剂表面的结焦。乙苯/水蒸气(wt.) = 1:1.22.6。,（4）原料纯度,二乙苯0.04%（质量分数）（二乙苯脱氢生成二乙烯基苯，在分离与精制过程中生成聚合物）；,为了保证催化剂的活性与寿命，必须要求原料：,乙炔1010,-6,；H,2,S210,-6,；HCl210,-6,；水1010,-6,72,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.1 苯乙烯,（5）催化剂,氧化锌系催化剂、氧化铁系催化剂（常用）,氧化铁系催化剂：Fe,2,O,3,-Cr,2,O,3,-K,2,CO,3,，Fe,2,O,3,为主催化剂，Cr,2,O,3,为稳定剂（加强热稳定性），K,2,CO,3,为助催化剂。活性好，寿命长，在水蒸气存在下可自行再生。在还原气氛中脱氢时，选择性下降（Fe,2,O,3,被还原），但在大量水蒸气的存在下，可以阻止Fe,2,O,3,被过度还原。,73,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.1 苯乙烯,4、乙苯催化脱氢制苯乙烯的工艺流程,根据高温供热方式的不同，有两种反应器的工艺流程：,（1）外加热列管式反应器的工艺流程,以烟道气为载热体，反应器放在炉内，由高温烟道气将反应所需的热量传给反应系统，这种型式的反应器称为外加热列管式反应器。,（2）绝热式反应器的脱氢流程,热量由过热水蒸气直接带入反应系统，反应器内物料不与外界环境发生热交换，这种供热方式的反应器称为绝热式反应器。,74,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,反应器,过热器,热交换器,预热器,乙,苯,蒸,出,塔,苯,甲,苯,回,收,塔,苯,甲,苯,分,离,塔,苯,乙,烯,精,馏,塔,外加热列管式反应器的工艺流程图,75,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,6.4.1 苯乙烯,反,应,器,洗,涤,塔,汽,提,塔,过,滤,器,乙苯,加热炉,水蒸气,过热炉,真空器,油水分离器,透平泵,废热,锅炉,乙苯蒸发器,绝热式反应器乙苯脱氢流程,76,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,透平机（泵）,透平机是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器。又称,涡轮或涡轮机,。,透平的最主要的部件是一个旋转件即转子，或称叶轮，它安装在透平轴上具有沿均匀排列的叶片，流体所具能量在流动中，经过喷管时转换成功能，流过叶轮时流体冲击叶轮，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转，输出机械功。,透平机的工质可以是气体，如：蒸汽、燃气、空气、其他气体或混合气。也可以是液体，如：水、油、其他液体。以水为工质的叫,水轮机,，以蒸汽为工质的叫,汽轮机,，以燃气为工质的叫,燃气机,。,77,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,蒸汽透平机,78,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,1、苯酚及丙酮概述,（1）苯酚的性质和用途,苯酚，无色针状或白色块状晶体，具有特殊气味，苯酚的沸点182，熔点4243，可溶解于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳等溶剂，常温下稍溶于水。苯酚有毒，对皮肤和粘膜有强烈的腐蚀作用。,苯酚主要用于制造酚醛树脂、双酚A、己内酰胺、烷基酚和水杨酸等；还用作溶剂、试剂和消毒剂；在合成纤维、合成橡胶、塑料、医药、农药、香料、染料、涂料等方面也有应用。,79,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,（2）丙酮的性质和用途,丙酮是无色、透明、易燃、易挥发的液体，具有特殊的刺激性气味。沸点56.2，熔点-95.35。可与水、乙醇、二甲基甲酰胺、氯仿、乙醚等多种有机物互溶，其蒸气可与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.513。,丙酮是重要的有机溶剂，用于醋酸纤维、乙酰丁酸纤维、丙烯酸树脂和醇酸树脂的溶剂；也是生产制造医药、有机玻璃、环氧树脂、表面活性剂等的原料。,80,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,2、异丙苯法生产苯酚及丙酮,异丙苯法生产苯酚、丙酮，包括：,苯烷基化生成异丙苯；,异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯；,过氧化氢异丙苯分解生成苯酚联产丙酮。,81,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,（1）苯烷基化生产异丙苯,工艺原理及工艺条件,在催化剂作用下，苯和丙烯发生烷基化反应生成异丙苯。,C,6,H,6,+ CH,3,-CH=CH,2, C,6,H,5,-CH(CH,3,),2,工业上，有三种烷基化方法：,三氯化铝为催化剂的液相烷基化，副产物是二异丙苯及多异丙苯，多异丙基苯脱烷基转化为异丙苯。,磷酸-硅藻土为催化剂的气相烷基化。,硫酸为催化剂的液相烷基化，主要副产物为二烷基苯和多烷基苯。,82,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,磷酸-硅藻土为催化剂的气相烷基化法，生产异丙苯的主要工艺条件：,反应温度：,200300；,反应压力：,1.82.8MPa；,苯/丙烯(wt.)：,1:0.30.5；,原料纯度：,噻吩含量不超过0.15。,该法的主要副反应为丙烯聚合。,83,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,异丙苯法的反应设备,磷酸-硅藻土气相法采用列管式固定床催化反应器,84,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,异丙基苯生产工艺流程,混,合器,预热器,蒸发器,反,应,器,脱,丙,烷,塔,脱,苯,塔,异,丙,苯,塔,85,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,（2）异丙苯氧化生产过氧化氢异丙苯,异丙苯氧化的原理和工艺条件,主反应：,86,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,副反应：,CH,3,OH + O,2,= HCHO + H,2,O,HCHO + O,2,= HCOOH,87,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,工艺条件：,反应温度：,放热反应，温度不宜过高。一般为100120。,反应压力：,分子数减小的反应，可增加压力，压力一般是0.40.5MPa。,氧化液组成：,过氧化氢异丙苯易分解，其浓度一般控制在2530。,氧化液pH值：,加入少量的氢氧化钠和碳酸钠，可减少过氧化氢异丙苯分解，pH值一般控制在3.55。,原料配比：,尾气中氧含量一般控制在5左右。,88,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,异丙苯氧化反应器和蒸发器,采用多段内冷却型鼓泡床反应器，根据氧化器内不同位置的氧化深度不同，对温度分段控制，蒸发设备有升膜蒸发器和降膜蒸发器。,89,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,异丙苯过氧化反应工艺流程图,氧,化,塔,水,洗,塔,水,洗,塔,沉降槽,沉降槽,升,膜,蒸,发,器,降,膜,蒸,发,器,气液,分离器,气液分离器,气液分离器,尾气凝液回收塔,换,热器,90,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,（3）过氧化氢异丙苯分解生产苯酚与丙酮,反应原理与工艺条件,在酸性催化剂的作用下，过氧化氢异丙苯分解为苯酚和丙酮。,主反应：,91,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,主要副反应：,92,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,工艺条件：,催化剂及用量：,催化剂有硫酸、二氧化硫以及磺酸型阳离子交换树脂等。,反应温度：,硫酸用量为过氧化氢异丙苯的0.070.1时，苯酚的收率最高。,采用硫酸作催化剂，适宜温度在6090；以树脂为催化剂，适宜温度在80左右。,原料组成：,过氧化氢异丙苯和分解液的配比为1：4。,反应压力：,过氧化氢异丙苯分解在常压下进行。,93,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,第6章 有机化工的主要产品,6.4.2 苯酚与丙酮,分解反应器,过氧化氢异丙苯分解，采用为三个釜式反应器(简称分解釜)串联操作，分解釜分为上下两段，为及时排出反应热，分解釜设有夹套和盘管，还装有循环冷却器和搅拌器，原料液从釜下部加入，由釜上部溢出。,94,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,2024/10/29,化学工艺学第6章有机化工的主要产品,