第二章 生产单体的原料路线.ppt

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1、聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 第二章第二章 生产单体的原料路线生产单体的原料路线 一、概论一、概论二、从石油和天然气获得的石油化工原料路线二、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四、从动、植物获得的原料路线聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 聚合物生产的主要原料为有机化合物，它聚合物生产的主要原料为有机化合物，它主要来源主要来源于各种资源，于各种资源，如石油、天然气、

2、煤炭和各种动植物。如石油、天然气、煤炭和各种动植物。单体原料来源路线为：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。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我国石油探明储量约940940亿亿t t，占世界第，占世界第8 8位。天然气储量位。天然气储量3838万亿万亿m m3 3居世界第居世界第1616位。煤炭储量为位。煤炭储量为76507650亿亿t t，占世界第，占世界第3 3位。位。对中国对中国“地大物博地大物博”的概念重新加以认识，随着矿产开发年代推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，移、深度的增加、品位下降，20002000年以

3、后我国部分矿产将呈现下年以后我国部分矿产将呈现下降趋势。降趋势。矿产资源是矿产资源是不可再生不可再生的。的。一、概论一、概论一、概论一、概论聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 据统计，到据统计，到19981998年我国已建立了年我国已建立了2525个油气生产基地个油气生产基地(其中海其中海洋洋4 4个个)。全国年产原油。全国年产原油1.61.6亿亿t t，天然气天然气223223亿亿m m3 3，分别居世界第分别居世界第5 5和第和第1818位。从位。从19931993年起，我国已成为石油净进口国。年起，我国已成为石油净进口

4、国。19981998年我国原油加工和主要石化产品生产能力（万年我国原油加工和主要石化产品生产能力（万t/t/年）年）二、从石油和天然气获得的石油化工原料路线二、从石油和天然气获得的石油化工原料路线二、从石油和天然气获得的石油化工原料路线二、从石油和天然气获得的石油化工原料路线聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 1 1、石油的组成石油的组成石油的组成石油的组成 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。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

5、合物，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。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，主要是常压蒸馏原油经石油炼制工业的加工，主要是常压蒸馏 (300-400(300-400o oC C以下以下)分出石油气、石油醚、汽油、煤分出石油气、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。柴油、含蜡油等馏分。不能蒸出的部分称做渣油。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件

6、各类油品的沸点范围、大致组成及用途各类油品的沸点范围、大致组成及用途各类油品的沸点范围、大致组成及用途各类油品的沸点范围、大致组成及用途聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 液态油品和裂解副产物乙烷，液态油品和裂解副产物乙烷，C4馏分馏分原料：原料：含有乙烷、丙烷、丁烷等，可液化湿性天然气含有乙烷、丙烷、丁烷等，可液化湿性天然气装置：装置：多数为多数为管式裂解炉管式裂解炉。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

7、厂气。脑油以及石油炼制过程中产生的副产品炼厂气。过程：过程：轻油在水蒸汽存在下，于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。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。度。2 2、石油裂解生产烯烃石油裂解生产烯烃石油裂解生产烯烃石油裂解生产烯烃聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多

8、媒体课件 轻轻轻轻柴柴柴柴油油油油裂裂裂裂解解解解产产产产品品品品u 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。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。u 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上称为“乙烯装置乙烯装置”，大型的乙烯装置每套的年产量在，大型的乙烯装置每套的年产量在6060万吨万吨/年年乙烯以上。乙烯以上。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 n石油裂解装置：石油裂解装置：裂解炉、用于气体物料压缩和冷冻的

9、压缩机、用来裂解炉、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。置、冷箱等。n精制过程：精制过程：用用315NaOH溶液洗涤裂解气脱除酸性气体（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）等）。炔烃（乙炔和甲基乙炔）一般用钯催化剂进行选择性加氢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。用分子筛进行干燥。n分离过程：分离过程：裂解气除

10、含低级烯烃、烷裂解气除含低级烯烃、烷烃外，还有烃外，还有H2。它们在常温下。它们在常温下是气体，分离提纯困难，必须用是气体，分离提纯困难，必须用深度冷冻分离法深度冷冻分离法(深冷分离法深冷分离法)处理，处理，将裂解气冷冻到将裂解气冷冻到-100左右，使除左右，使除H2和和CH4以外的低级烃全部冷凝以外的低级烃全部冷凝液化，液化，再用精馏方法分离。再用精馏方法分离。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 轻轻柴柴油油裂裂解解生生产产烯烯烃烃方方块块流流程程图图收率收率25-2616-1811-12聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合

11、成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 3 3、石油裂解生产芳烃石油裂解生产芳烃石油裂解生产芳烃石油裂解生产芳烃原料：原料：用用全馏程石脑油全馏程石脑油于管式炉中，于管式炉中，820oC 下裂解生产芳烃。下裂解生产芳烃。生产过程的生产过程的裂解、分离裂解、分离与轻柴油裂解分离相似，同样与轻柴油裂解分离相似，同样得到聚合级乙烯和丙烯。得到聚合级乙烯和丙烯。不同的是不同的是裂解原料组成裂解原料组成不同。不同。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 主要特点：主要特点：截取石脑油中截取石脑油中C6-C9

12、烃类（烃类（65-145oC馏分）进行加氢，使其中烯馏分）进行加氢，使其中烯烃被氢所饱和，含烃被氢所饱和，含S、N、Cl的化合物被加氢而脱除。的化合物被加氢而脱除。u在含铂催化剂作用，在重整反应器中于在含铂催化剂作用，在重整反应器中于1.4-1.7 MPa和和520 下反下反应。烃类发生脱氢、环化、异构化、裂解，生成芳烃、氢气、液应。烃类发生脱氢、环化、异构化、裂解，生成芳烃、氢气、液化石油气和化石油气和C5馏分，经分离后得芳烃浓度近馏分，经分离后得芳烃浓度近50的重整生成油。的重整生成油。反应如下：反应如下：聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物

13、合成工艺学多媒体课件 石石脑脑油油裂裂解解生生产产芳芳烃烃方方块块流流程程图图混合芳烃收率为石脑油总量混合芳烃收率为石脑油总量30-3330-33。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 4 4、由由由由C4C4馏分制取丁二烯馏分制取丁二烯馏分制取丁二烯馏分制取丁二烯由由C4馏分制取丁二烯的途径：馏分制取丁二烯的途径：由裂解气分离得到的由裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二烯，萃取精馏方法馏分中抽取丁二烯，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馏分分离出来的丁烯

14、为原料进行氧化脱氢制取丁二烯。脱氢制取丁二烯。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 用用二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺DMFDMF萃取精馏丁二烯流程萃取精馏丁二烯流程1-第一萃取蒸馏塔，第一萃取蒸馏塔，2-第一汽提塔，第一汽提塔，3-第二萃取蒸馏塔第二萃取蒸馏塔 4-丁二烯回收塔，丁二烯回收塔，5-第一精馏塔，第一精馏塔，6-第二精馏塔第二精馏塔 萃取精馏：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。增大液体混合物中各组分的挥发度的差异。使挥

15、发度相对地变大的组分可由精馏塔顶馏出，挥发度相对地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。变小的组分则与加入的溶剂在塔底流出分离。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 丁二烯丁二烯苯苯丙烯丙烯乙烯乙烯甲苯甲苯石油和石油和天然气天然气二甲苯二甲苯橡胶橡胶纤维纤维塑料塑料涂料涂料粘合剂粘合剂离子交换树脂离子交换树脂5 5、以石油和天然气为基础合成单体、以石油和天然气为基础合成单体、以石油和天然气为基础合成单体、以石油和天然气为基础合成单体、聚合物的路线聚合物的路线聚合物的路线聚

16、合物的路线聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由由乙乙烯烯获获得得的的化化工工产产品品聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由由丙丙烯烯获获得得的的化化工工产产品品聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由丁二烯获得的化工产品由丁二烯获得的化工产品聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由甲苯、二甲苯烯获得的化工产品由甲苯、二甲

17、苯烯获得的化工产品聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 三、从煤炭路线所获得的化工产品三、从煤炭路线所获得的化工产品三、从煤炭路线所获得的化工产品三、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7650亿亿t，占，占世界第三位，煤矿伴生的矿并气储量也很丰富。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炭在高温下干馏则产生煤气、氨、煤焦油和焦炭煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油经分离可。煤焦油经分离可以得到苯、甲苯、二甲苯、萘等芳

18、烃和苯酚、甲苯酚等。以得到苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃和苯酚、甲苯酚等。焦炭与生石灰在焦炭与生石灰在2500-3000电炉中强热则生成碳化钙电炉中强热则生成碳化钙(电石电石)，碳化钙，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、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。氯丁二烯单体以乙炔为原料生产的。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 将煤隔绝空气加热，随着温度升高，煤中有机物逐将煤隔绝空气加热，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

19、态逸出，残留下不挥渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥发产物就是焦炭。发产物就是焦炭。按加热的温度不同可分为三种：按加热的温度不同可分为三种：1.1.煤的干馏煤的干馏煤的干馏煤的干馏 900-1100高温干馏高温干馏 700-900 中温干馏中温干馏 500-600 低温干馏低温干馏聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由乙炔获得的化工产品由乙炔获得的化工产品2.2.乙炔的生产乙炔的生产乙炔的生产乙炔的生产聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 四、

20、从动、植物获得的原料路线四、从动、植物获得的原料路线四、从动、植物获得的原料路线四、从动、植物获得的原料路线v来来源源于于自自然然界界的的动动、植植物物获获得得的的原原料料，能能起起到到石石油油、煤煤炭炭起起不不到或用极高代价才能起到的作用。到或用极高代价才能起到的作用。例，天然橡胶，天然纤维。例，天然橡胶，天然纤维。v从天然产物得到的原料是可再生的，具有很多独特优点。从天然产物得到的原料是可再生的，具有很多独特优点。v仿生结构高分子材料仿生结构高分子材料聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 (1)(1)植物的主要化学成分是天

21、然高分子化合物植物的主要化学成分是天然高分子化合物-纤维素。所有的植纤维素。所有的植 (2)(2)物都含有纤维素如稻麦草、高梁秆、玉米秆、棉子壳、花生物都含有纤维素如稻麦草、高梁秆、玉米秆、棉子壳、花生(3)(3)壳、稻壳、棉花秆。以棉花纤维的纤维素含量最高。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纤维素的化学结构式(C6Hl0O5)n，是葡萄糖苷经，是葡萄糖苷经l,4葡萄葡萄 糖苷键连接起来的聚合物，聚合度在糖苷键连接起来的聚合物，聚合度在l000l0000。纤维的结构式纤维的结构式1.1.纤维素纤维素纤维素纤维素聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体

22、课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 纤维素的衍生物纤维素的衍生物聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由纤维素废料获得的化工产品由纤维素废料获得的化工产品聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 由淀粉生产乙醇由淀粉生产乙醇2.2.淀粉淀粉淀粉淀粉 来源植物主要有玉米、土豆、木薯、甘薯、小麦、大米等，其中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（产量最大的是玉米淀粉（80%）。）。由淀粉可生产乙醇、丙醇、丙

23、酮、甘油、甲醇、甲烷、醋酸、柠由淀粉可生产乙醇、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。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、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。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。淀粉可以用来生产可降解塑料，薄膜制品等。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件

24、聚合物合成工艺学多媒体课件 n3.3.农副产品糠醛农副产品糠醛农副产品糠醛农副产品糠醛 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、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。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。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 糠醛糠

25、醛糠醛类树脂的糠醛类树脂的特点特点是耐化学腐蚀性优良，用来制造耐酸涂层等。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：糠醛获得的化工产品：聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 生物技术中的化学反应，酶反应大多条件温和，设备简单，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。选择性好，副反应少，产品性质优良而又不产生新的污染。天然产物天然产物煤炭煤炭石油天然气石油天然气20世纪世纪21世纪世纪4.4.采用生物技术从可再生资源中合成化学品。采用生物技术从可再

26、生资源中合成化学品。采用生物技术从可再生资源中合成化学品。采用生物技术从可再生资源中合成化学品。5.5.海洋也是我们的原料基地。海洋也是我们的原料基地。海洋也是我们的原料基地。海洋也是我们的原料基地。6.6.6.6.废旧高分子材料的回收利用。废旧高分子材料的回收利用。废旧高分子材料的回收利用。废旧高分子材料的回收利用。聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件聚合物合成工艺学多媒体课件 第二章思考题第二章思考题1.1.生产单体的原料路线有哪些？生产单体的原料路线有哪些？（教材（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？烯单体可以得到哪些聚合物产品？（教材（教材P24-25、P26、P31）