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        基本有機化工原料分類 5種基本有機化工原料簡介

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        基本有機化工原料分類 5種基本有機化工原料簡介

        發布日期:2017-10-20 作者:蘭州三金化工有限責任公司 點擊:

        基本有機化工原料分類

        原料分類

        基本有機化工的直接原料包括氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、C4以上脂肪烴、苯、甲苯、二甲苯乙苯等(它們來源于石油、天然氣和煤)。從原油、石油餾分或低碳烷烴的裂解氣、煉廠氣,以及煤氣,經過分離處理,可以制得用于不同目的的脂肪烴原料;從催化重整的重整汽油、烴類裂解的裂解汽油、以及煤干餾的煤焦油中,可以分離出芳烴原料;適當的石油餾分也可直接用作某些產品的原料;由濕性天然氣可以分離出甲烷以外的其他低碳烷烴;從煤氣化和天然氣、煉廠氣、石油餾分或原油的蒸汽轉化或部分氧化可以制得合成氣;由焦炭制得的碳化鈣、或由天然氣、石腦油裂解均能制得乙炔。此外,還可以從農林副產獲得原料。

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        產品分類

        基本有機化工產品也可按所用原料分類:①合成氣系產品(見合成氣)。②甲烷系產品(見甲烷)。③乙烯系產品(見乙烯)。④丙烯系產品(見丙烯)。⑤C4以上脂肪烴系產品(見碳四餾分;碳五餾分)。⑥乙炔系產品(見乙炔)。⑦芳烴系產品(見芳烴)。從以上每一類原料出發,都可制得一系列產品。

        產品用途

        基本有機化工產品的用途可概括為三個主要方面:①生產合成橡膠、合成纖維、塑料和其他高分子化工產品的原料,即聚合反應的單體;②其他有機化學工業,包括精細化工產品的原料;③按產品所具性質用于某些直接消費,例如用作溶劑、冷凍劑、防凍劑、載熱體、氣體吸收劑,以及直接用于醫藥的麻醉劑、消毒劑等。由上可以看出基本有機化工的重要性,它是發展各種有機化學品生產的基礎,是現代工業結構中的主要組成部分。

        5種基本有機化工原料

        乙烯

        乙烯在常溫下為無色、易燃燒、易爆炸氣體,以它的生產為核心帶動了基本有機化工原料的生產,是用途最廣泛的基本有機原料,可用于生產塑料、合成橡膠,也是乙烯多種衍生物的起始原料,其中生產聚乙烯、環氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最主要的消費,約占總產量的 85 %裂解的原料烴有氣態和液態之分,氣態的有煉廠氣、天然氣的凝析液,液態的有汽油、煤油、柴油。原油在高溫的裂解爐管內生成焦炭,不能長期運轉,自今未能在工業應用。氣態原料裂解溫度高,乙烯收率高(可達 85 %),操作方便(裂解管不易結焦),但原料資源少,副產少。液態原料來源廣泛,裂解溫度低,收率較低(乙烯收率為 25 % ~ 30 %),但副產物多,便于綜合利用,生產中需定時清除爐管內的焦炭。我國以輕柴油為主要原料,美國以天然氣為主,西歐、日本以輕汽油為主。為減少在爐管中生成焦炭,裂解原料中加入水蒸氣。裂解爐有多種型式,核心是放在爐膛內成排的爐管,采用專門的燃燒器向爐管供熱。物料離開裂解爐的溫度為 850 ~ 900℃ 。 爐管采用耐熱合金鋼制成。乙烯可由煤焦爐所產煤氣中分離,也可由乙醇(酒精)脫水制取。自 1923 年開始采用裂解法后,上述兩種方法不斷減少,目前只有少量生產。烴類裂解也有多種具體實施方法,至今只有管式爐法獨領風騷,占生產能力的 99 %以上,各公司開發的技術都有自己的特點。同是管式爐,也有不同的結構, 總體上看是大同小異。乙烯的生產示意流程圖見圖 3 - 1 。原料經加熱后進入裂解爐,產生的高溫裂解氣先入急冷鍋爐快速降溫(產生的高壓水蒸氣可帶動壓縮機),然后再用冷油和水降溫,冷卻后的氣體進分離工序。以柴油原料獲得的裂解氣組成十分復雜, 主要是乙烯,丙烯(合計占 45 %),其余為氫和甲烷(約 10 %),乙烷和丙烷(約 10 %),碳四餾分(約 10 %)以及碳五和以上餾分(約 20 %)。少量有害雜質為水、硫化氫、二氧化碳、乙炔等。通常采用加壓低溫精餾的方法分離乙烯及各種有用產物,具體工藝流程的安排與裂解氣組成及產品純度要求有關。 分離提純中安排有壓縮(加壓)、脫水、脫硫、脫炔等工序和多個精餾塔,分離后獲得乙烯、丙烯(產量與原料有關,以柴油為原料時,產量約為乙烯的 40 %),其余為氫 - 甲烷,乙烷、丙烷(重新裂解)、碳四餾分(另設裝置加以回收利用)、裂解汽油(另設裝置生產芳烴)。整個裂解分離過程需要材料、設備多,尤其是爐管、廢熱鍋爐、大型壓縮機、制冷設備、低溫換熱設備、大型精餾塔都需大量資金投入,而且技術密集,加上生產流程復雜,物料處理最大, 整個生產裝置形成了龐大的集群。

        芳烴

        芳烴指結構上含有苯環的烴。作為基本有機原料應用最多的是苯、乙苯、對二甲苯,此外還有甲苯和鄰二甲苯。芳烴的來源有:煉油廠重整裝置;乙烯生產廠的裂解汽油;煤煉焦時副產。目前通過煤煉焦獲得的芳烴已不占重要地位。不同來源獲得的芳烴其組成不同,因此獲得的芳烴數量也不相同。裂解汽油中苯和甲苯多,二甲苯少; 重整汽油是苯少,甲苯和二甲苯多。乙苯在這兩種油中都少。這種資源與需求的矛盾促進了芳烴生產技術的發展。 乙苯是制苯乙烯的原料,苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡膠(在合成橡膠中產量最大)的原料,因此, 乙苯通常采用合成法,即由乙烯和苯制成乙苯,再由乙苯制苯乙烯。甲苯資源較多,但應用較少,為彌補苯的不足,可由甲苯制苯。目前這一工藝應用很少,一是苯供應充足;二是技術上困難較多;三是經濟上不夠合理。還應指出,二甲苯有三種異構體:鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。對二甲苯需求量最大,鄰二甲苯居中,間二甲苯最??;供應量卻是間二甲苯最大,鄰二甲苯和對二甲苯相近。為滿足要求(主要是生產滌綸),首先把對二甲苯分離出來(采用吸附法和低溫結晶法),通過異構化反應, 把間二甲苯轉化成對二甲苯。此外把資源較多的甲苯(由 7 個碳原子組成)和應用較少的碳九芳烴(由 9 個碳原子組成)進行反應,可制成碳八芳烴(二甲苯的混合物)。芳烴的制取方法說明:只有深入開展科學研究,掌握和利用規律,才能充分利用已有資源, 滿足人們日益增長的需求。

        環氧乙烷和乙二醇的生產及應用

        環氧乙烷是以乙烯為原料生產的產品,產量僅次于聚乙烯塑料,居第二位。它是低沸點( 10.4℃ )的易燃易爆氣體(在空氣中含 3 % ~ 100 % 均可爆炸)。乙二醇是環氧乙烷與水的反應物,是最重的環氧乙烷衍生物。它是粘稠液體,沸點 197.6℃ , 有毒。除乙二醇外,環氧乙烷產量的 10 % ~ 20 % 用于生產表面活性劑及其它多種化工原料。乙二醇的主要應用是制取滌綸纖維和聚酯樹脂,其次是用于汽車冷卻系統的抗凍劑(與水混合后, 結冰溫度可以降至- 70C )以及溶劑、潤滑劑、增濕劑、炸藥等。環氧乙烷與乙二醇通常安排在一個裝置生產。環氧乙烷的生產幾經變化,目前廣泛采用的是在銀催化劑存在下,用氧氣直接氧化,反應溫度為 250 ~ 290℃ ,反應壓力為 2 兆帕。乙二醇的生產方法變化較小,都是采用環氧乙烷與大量水在 150 ~ 200℃ , 2 ~ 2.5 兆帕的條件下直接水合。

        乙苯、苯乙烯的生產及應用

        乙苯是具有芳香味的可燃液體,沸點為 136.2℃ 。煉油廠的重整裝置和烴類裂解制乙烯是都有乙苯生成,但產量低,分離提純困難。通常都采用乙烯與苯反應合成乙苯。乙苯絕大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液體,沸點 145.2℃ 。苯乙烯極易聚合,除非立刻使用,否則需加入阻聚劑(如對苯二酚)。苯乙烯是重要的聚合物單體,主要用于生產聚苯乙烯塑料、丁苯橡膠,還可制造泡沫塑料,可與多種單體共同聚合,生產多種工程塑料以及熱塑性彈性體,產品用途極為廣泛。乙烯與苯合成乙苯時,催化劑可以用三氯化鋁(液相法)、磷酸、硅藻土、三氟化硼 - 三氧化二鋁或分子篩(牌號為 ZSM - 5 )。使用 ZSM - 5 分子篩催化劑時,反應溫度為 370~ 425℃ , 1.4 ~ 2.8 兆帕,過程無腐蝕,也無污染。為維持連續生產,采用兩個反應器交替使用, 以便催化劑除焦再生時不停產。乙苯脫氫制苯乙烯是當前的主要生產方法(產量占 90 %)。在催化劑(主要是鐵的氧化物)存在下,反應溫度為 610 ~ 660℃ 。 采用蒸餾法分離未反應乙苯和少量副產物 .

        丙烯腈的生產和應用

        丙烯腈是無色有毒液體,沸點 77.3℃ 。丙烯腈是合成纖維(腈綸)、合成橡膠(丁腈橡膠)、合成塑料( ABS )主要的單體,地位十分重要,還是生產多種有機化工原料的原料。 由丙烯腈生產的丁腈橡膠可耐冷油和一些有機溶劑的侵泡。在第二次世界大戰以前采用環氧乙烷法。為滿足戰爭需求,開發了乙炔法,原料費用下降。 1960 年,開發了丙烯法,現已淘汰了乙炔法。采用丙烯、氨、空氣一步合成,合成丙烯腈被認為是基本有機原料合成方法的重大變革之一。該法具有原料來源豐富,不使用劇毒物(氫氰酸),反而生產氫氰酸(可就近加工成有機玻璃的原料)。生產丙烯腈時使用的催化劑由含磷、鉬、鉍、鐵的氧化物組成,反應溫度約為 450℃ .


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