[精选]生产单体的原料路线培训课件26631.pptx

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1、 第二章第二章 生产单体的原料路线生产单体的原料路线 第一节第一节 主要原料来源及类型主要原料来源及类型 聚合物生产的主要原料：单体、溶剂。聚合物生产的主要原料：单体、溶剂。工业生产的工业生产的高聚物按其高聚物按其聚合方法聚合方法分类：加聚型高聚物分类：加聚型高聚物和逐步聚和逐步聚合型高聚物合型高聚物。一一.生产生产加聚型高聚物加聚型高聚物所需单体所需单体1.1.烯烃烯烃（-烯烃烯烃）、）、芳芳烯烃烯烃类类2.2.-烯烃聚合物烯烃聚合物：PEPE、PPPP、乙丙橡胶等。、乙丙橡胶等。3.3.具体对应单体：乙烯、丙烯。具体对应单体：乙烯、丙烯。4.4.2.2.乙烯类（乙烯基聚合物）乙烯类（乙烯基

2、聚合物）5.5.（1 1）乙烯基烃类：乙烯基烃类：St、甲基苯乙烯、二乙烯苯；、甲基苯乙烯、二乙烯苯；6.（2）卤代烯烃类：氯乙烯、四氟乙烯、偏二氯乙烯。）卤代烯烃类：氯乙烯、四氟乙烯、偏二氯乙烯。（3 3）丙烯酸酯类：丙烯酸酯类：AN、AA、丙烯酸酯、丙烯酰胺；、丙烯酸酯、丙烯酰胺；（4）乙烯醇及其衍生物类：乙烯吡啶、醋酸乙烯。）乙烯醇及其衍生物类：乙烯吡啶、醋酸乙烯。3.二烯烃类：如制备橡胶类所用单体二烯烃类：如制备橡胶类所用单体顺丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、丁二烯和苯乙烯。顺丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、丁二烯和苯乙烯。二二.生产逐步聚合型高聚物所需单体生产逐步聚合型高聚物所需单体1.聚酯

3、聚酯2.所需单体：乙二醇、对苯二酸（或二酯）和光气、双酚所需单体：乙二醇、对苯二酸（或二酯）和光气、双酚A。3.2.聚醚聚醚所需单体：甲醛、环氧乙烷（丙烷）、环氧氯丙烷、所需单体：甲醛、环氧乙烷（丙烷）、环氧氯丙烷、2,6-二甲基二甲基苯酚。苯酚。3.聚酰胺聚酰胺所需单体：己内酰胺、己二酸、己二胺等。所需单体：己内酰胺、己二酸、己二胺等。4.聚氨酯类聚氨酯类所需单体：多异氰酸酯、多羟基化合物。所需单体：多异氰酸酯、多羟基化合物。5.有机硅聚合物有机硅聚合物所需单体：甲基硅氧烷。所需单体：甲基硅氧烷。6.酚醛树脂酚醛树脂所需单体：甲醛、苯酚。所需单体：甲醛、苯酚。7.脲醛树脂脲醛树脂所需单体：甲

4、醛、尿素。所需单体：甲醛、尿素。8.环氧树脂环氧树脂所需单体：双酚所需单体：双酚A、环氧氯丙烷。、环氧氯丙烷。三三.溶剂溶剂1.烃类溶剂烃类溶剂如：加氢汽油、己烷、抽余油。如：加氢汽油、己烷、抽余油。2.芳香族溶剂芳香族溶剂如：甲苯、二甲苯。如：甲苯、二甲苯。3.醇类溶剂醇类溶剂如：乙醇、甲醇。如：乙醇、甲醇。4.酮类溶剂酮类溶剂如：丙酮、丁酮、如：丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮（甲基吡咯烷酮（NMP）。）。5.酯类溶剂酯类溶剂如：醋酸乙酯。如：醋酸乙酯。6.卤代烷烃溶剂卤代烷烃溶剂如：氯仿。如：氯仿。7.酰胺类及其他溶剂酰胺类及其他溶剂如：如：N,N-二甲基甲酰胺（二甲基甲酰胺（DMF）、二甲

5、基亚砜（）、二甲基亚砜（DMSO）。）。聚合用单体多数为脂肪族化合物，少数为芳香族化合物聚合用单体多数为脂肪族化合物，少数为芳香族化合物。高聚物工业化生产对原料来源要求丰富，成本低。高聚物工业化生产对原料来源要求丰富，成本低。目前主要的原料来源条路线有：目前主要的原料来源条路线有：a a.石油化工路线石油化工路线：开采的原油经炼制得到石脑油、煤油、柴油等，以此再经高温开采的原油经炼制得到石脑油、煤油、柴油等，以此再经高温裂解、分离精制、裂解、分离精制、催化催化重整等工艺处理可得到乙烯、丙烯等单重整等工艺处理可得到乙烯、丙烯等单体，以及苯、甲苯、二甲苯等芳烃化合物。体，以及苯、甲苯、二甲苯等芳烃

6、化合物。b b.煤炭路线煤炭路线：开采的开采的煤炭煤炭经经炼焦得到煤气、氨、煤焦油和焦炼焦得到煤气、氨、煤焦油和焦炭炭。煤焦油经分煤焦油经分离精制得到苯、甲苯、二甲苯等。离精制得到苯、甲苯、二甲苯等。c c.其他原料路线其他原料路线：自然界植物，农副产品可提炼单体。自然界植物，农副产品可提炼单体。高分子高分子合成工业发展初期是以煤为主要原料来生产合成工业发展初期是以煤为主要原料来生产其所需的单体和溶剂。其所需的单体和溶剂。2020世纪世纪5050年代石油化工的发展，原料路线逐渐转为年代石油化工的发展，原料路线逐渐转为石油化工。石油化工。我国也有丰富的石油资源，为石油化工和高分子化我国也有丰富的

7、石油资源，为石油化工和高分子化工工业提供丰富的原料。工工业提供丰富的原料。我国是储煤量最多的国家，长远看我国煤的综合利我国是储煤量最多的国家，长远看我国煤的综合利用是有前景的；用是有前景的；我国已建立有兰州、北京燕山、上海金山、大庆等我国已建立有兰州、北京燕山、上海金山、大庆等几十个大型石油化工和高分子化工基地。几十个大型石油化工和高分子化工基地。一些现代化的高分子大合成装置的投入，促进高分一些现代化的高分子大合成装置的投入，促进高分子合成工业的发展。子合成工业的发展。第二节第二节 从石油和天然气获得的石油化工原料路线从石油和天然气获得的石油化工原料路线1.石油的组成及炼制石油的组成及炼制（1

8、）石油石油（原油）（原油）的组成的组成 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的粘稠液体,比水轻（密度大约在比水轻（密度大约在0.751.0），不溶于水），不溶于水。主要为：碳、氢两种元素所组成的各种烃类混合物（主要为：碳、氢两种元素所组成的各种烃类混合物（C：83%87%。H：11%14%），并含有少量的含氮、含硫、含），并含有少量的含氮、含硫、含氧化合物。氧化合物。石油中的化合物分：烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。石油中的化合物分：烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。油田油田 原油原油各种烃类混合物；各种烃类混合物

9、；水，氯化钙，氯化镁等盐类。水，氯化钙，氯化镁等盐类。危害危害：水水-浪费燃料，浪费燃料，杂质成分：杂质成分：盐盐-腐蚀设备；腐蚀设备；处理处理：脱水脱水 脱盐脱盐石油类别：根据所含主要碳氢化合物类别，可分为石油类别：根据所含主要碳氢化合物类别，可分为:石石蜡基石油、环烷基石油、芳香基石油以及混合基石油。蜡基石油、环烷基石油、芳香基石油以及混合基石油。我国所产石油大多数属于石蜡基石油。我国所产石油大多数属于石蜡基石油。石油生产概况：石油生产概况：原油产量：指每天所生产的原油总量，以桶为计量单位。原油产量：指每天所生产的原油总量，以桶为计量单位。美国：美国：20132013年原油产量为年原油产量

10、为 744744万桶万桶/日，日，2014 2014年这一数字为年这一数字为860860万桶万桶/日，日，2015 2015年为年为932932万桶万桶/日。日。中国：中国：2013 年原油表观消费量年原油表观消费量4.88 亿吨，国内产量为亿吨，国内产量为 2.08 亿亿 吨，对外依存度达到吨，对外依存度达到 57.39%;天然气表观消费量天然气表观消费量 1,631.48 亿立方米，国内产量为亿立方米，国内产量为 1129.39 亿立方米，对外依存度达到亿立方米，对外依存度达到30.78%。2015年全球主要国家和地区石油产量排行年全球主要国家和地区石油产量排行国家与地区国家与地区沙特阿拉

11、沙特阿拉伯伯委内瑞拉委内瑞拉加拿大加拿大伊朗伊朗伊拉克伊拉克石油石油储量量（亿桶）桶）26262112175213701150占全球比例占全球比例（%）17.8514.3511.919.317.82日石油日石油产量量（万桶）（万桶）1052238348425264日石油消耗日石油消耗量（万桶）量（万桶）26476.522118569.4石油用途很广，其需要经过加工制成各种产品才石油用途很广，其需要经过加工制成各种产品才能满足各种需求。能满足各种需求。（2 2）石油炼制工业）石油炼制工业指原油经石油炼制加工得到单体及其他石油产品的工业。指原油经石油炼制加工得到单体及其他石油产品的工业。石油炼厂主

12、要生产装置：石油炼厂主要生产装置：原油蒸馏（常、减压蒸馏）、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催原油蒸馏（常、减压蒸馏）、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化重整、石油产品精制等。化重整、石油产品精制等。主要产品：汽油、喷气燃料、煤油、柴油、润滑油及各种石油化主要产品：汽油、喷气燃料、煤油、柴油、润滑油及各种石油化工原料。工原料。原油蒸馏（一次加工）：利用石油所含成分沸点高低来进行分离原油蒸馏（一次加工）：利用石油所含成分沸点高低来进行分离得到产物。原油蒸馏主要为后续加工提供原料。得到产物。原油蒸馏主要为后续加工提供原料。在常压蒸馏在常压蒸馏(300(300400400以下以下)分出分出:石油气、石油醚

13、、汽油、石油气、石油醚、汽油、煤油、轻柴油等馏分（煤油、轻柴油等馏分（馏分不等于产品）馏分不等于产品）。高沸点部分再经减压蒸馏得到柴油、含蜡油等馏分。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。不能蒸出的部分称做渣油。石油蒸馏塔石油蒸馏塔石油分馏产品：石油分馏产品：原油原油常压蒸馏常压蒸馏轻质油轻质油汽油汽油煤油煤油柴油柴油重油重油减压蒸馏减压蒸馏石油气石油气柴油柴油沥青沥青燃料油燃料油石蜡石蜡润滑油润滑油石油分馏产品形态有气态、液态和固态：石油分馏产品形态有气态、液态和固态：C1C4为：为：气态烃；气态烃；C5C17为：为：液态烃；液态烃；C17以上为：以上为：固态

14、烃。固态烃。石油炼制的产物及其用途见下表：石油炼制的产物及其用途见下表：各馏分的沸点范围、所含碳原子数范围及用途各馏分的沸点范围、所含碳原子数范围及用途2.石油裂解生产烯烃（二次加工）石油裂解生产烯烃（二次加工）石油中的轻质馏分约为石油中的轻质馏分约为1/4左右，其与需要量相差很大。左右，其与需要量相差很大。需要将需要将3/4是重质组分变成更多的轻质产品（重油轻质化）。是重质组分变成更多的轻质产品（重油轻质化）。生产烯烃的石油裂解：将沸点在生产烯烃的石油裂解：将沸点在350的烃类（的烃类（C原子数原子数小于小于18），在高温下热裂解为低级烯烃、二烯烃的过程。），在高温下热裂解为低级烯烃、二烯烃

15、的过程。（1）裂解的原料：）裂解的原料：主要是液态油品和裂解副产物乙烷，主要是液态油品和裂解副产物乙烷，C4馏分等。含有乙烷、馏分等。含有乙烷、丙烷、丁烷等。丙烷、丁烷等。可液化湿性天燃气，也可作裂解原料。可液化湿性天燃气，也可作裂解原料。（2）裂解过程：）裂解过程：轻油在水蒸汽存在下，在轻油在水蒸汽存在下，在750820高温热裂解为低级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高温裂解区的停留时间仅0.20.5秒。水蒸汽稀释目的在秒。水蒸汽稀释目的在于减少烃类分压，抑制副反应并减轻于减少烃类分压，

16、抑制副反应并减轻结焦结焦速度。速度。高温裂解生成的产品成分复杂：包括氢、甲烷、乙炔、高温裂解生成的产品成分复杂：包括氢、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和裂解汽油（裂解汽油、燃料乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和裂解汽油（裂解汽油、燃料油和柴油）。油和柴油）。石油裂解原理：石油裂解原理：在一定条件下，把分子量大在一定条件下，把分子量大,沸点高的沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。分子量大烷烃产生断链反应：分子量大烷烃产生断链反应：CnH2n+2 Cn-mH2(n-m)+2+CmH2m 生成的烷烃产生脱氢反应：生成的烷烃产生脱氢反应：CnH2n+2 CnH2n

17、+H2 CnH2n CnH2n-2+H2裂解反应比脱氢反应容易进行，碳链长的比碳链短易产裂解反应比脱氢反应容易进行，碳链长的比碳链短易产生断链反应。生断链反应。石油有热裂化和催化裂化两种石油有热裂化和催化裂化两种热裂解热裂解催化裂解催化裂解目的目的:提高汽油的质量和产量。提高汽油的质量和产量。降低反应温度，增加低碳烯烃降低反应温度，增加低碳烯烃产率和轻质芳烃产率，提高裂产率和轻质芳烃产率，提高裂解产品分布的灵活性。解产品分布的灵活性。目的目的:提高汽油的产量。通过加热提高汽油的产量。通过加热使分子能量升高，满足链断裂所使分子能量升高，满足链断裂所需能量，从而分解成其他物质。需能量，从而分解成其

18、他物质。缺点：温度过高，发生结焦现象缺点：温度过高，发生结焦现象催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）酸盐）轻柴油裂解的流程图轻柴油裂解的流程图（3）石油裂解装置）石油裂解装置裂解装置分：以生产乙烯、丙烯为主要产品的装置和裂解装置分：以生产乙烯、丙烯为主要产品的装置和以生产芳烃为主要产品的装置。以生产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，石油裂解装其生产规模通常以年产的乙烯量为标准，石油裂解装置工业上称为置工业上称为“乙烯装置乙烯装置”。大型乙烯装置大型乙烯装置60万吨万吨/年乙烯以上。年乙烯以上。2012年大庆石化年大庆石化120万吨万吨/年乙烯工

19、程投产。年乙烯工程投产。石油裂解装置石油裂解装置有有热裂解、压缩和深冷分离三大部分组热裂解、压缩和深冷分离三大部分组成，每一部分都是复杂的大型化装置。成，每一部分都是复杂的大型化装置。装置大体构成：裂解炉、装置大体构成：裂解炉、蒸馏塔蒸馏塔、热交换器、油水分、热交换器、油水分离器、碱洗装置、干燥装置、压缩机、急冷锅炉和制离器、碱洗装置、干燥装置、压缩机、急冷锅炉和制冷装置冷箱等。冷装置冷箱等。一些石油裂解装置的主要作用：一些石油裂解装置的主要作用：裂解炉：裂解反应在管式裂解炉中进行。为减少副反裂解炉：裂解反应在管式裂解炉中进行。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应，提高烯

20、烃收率，液态烃在高温裂解区的停留时间仅仅0.20.5秒。秒。急冷锅炉：将急冷锅炉：将800的裂解气用水冷却，同时水被加热的裂解气用水冷却，同时水被加热成高温高压的水蒸气，作为驱动汽轮和压缩机透平成高温高压的水蒸气，作为驱动汽轮和压缩机透平（涡轮：透平是英文（涡轮：透平是英文turbine的音译）的动力使用（即的音译）的动力使用（即回收能量），同时停止裂解反应。回收能量），同时停止裂解反应。压缩机：一系列用于气体物料压缩和冷冻系统提供动压缩机：一系列用于气体物料压缩和冷冻系统提供动力。力。蒸馏塔蒸馏塔：一系列用来分离各种产品和副产品一系列用来分离各种产品和副产品。（4）裂解气分离精制：）裂解气分

21、离精制：高温裂解产物是多组分的低级烯烃与烷烃的混合物，高温裂解产物是多组分的低级烯烃与烷烃的混合物，少量的酸性气体和炔烃等杂质，还有一些水蒸气。少量的酸性气体和炔烃等杂质，还有一些水蒸气。生产高纯度的单一烯烃必须进行精制分离。生产高纯度的单一烯烃必须进行精制分离。裂解气精制分离：裂解气精制分离：用用3%5NaOH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）。等）。炔烃（乙炔和甲基乙炔）杂质一般用钯催化剂，进行炔烃（乙炔和甲基乙炔）杂质一般用钯催化剂，进行选择性加氢转化为烯烃；选择性加氢转化为烯烃；大部分水蒸汽在气体压缩过程中冷凝已除去，少量的大部分水蒸汽在气体压

22、缩过程中冷凝已除去，少量的水则用分子筛进行干燥。水则用分子筛进行干燥。干燥的裂解气的分离：干燥的裂解气的分离：裂解气除含低级烯烃、烷烃外，还有裂解气除含低级烯烃、烷烃外，还有H2。它们在常。它们在常温下是气体，分离提纯困难。温下是气体，分离提纯困难。制取高纯度的乙烯和丙烯必须用制取高纯度的乙烯和丙烯必须用深度冷冻分离法深度冷冻分离法(深深冷分离法冷分离法)处理裂解气。处理裂解气。深冷分离法是将干燥的裂解气冷冻到深冷分离法是将干燥的裂解气冷冻到-100左右，左右，使除使除H2和和CH4以外的低级烃全部冷凝液化，然后将以外的低级烃全部冷凝液化，然后将它们在适当的温度和压力下逐一分离。而它们在适当的

23、温度和压力下逐一分离。而H2和和CH4的分离是将其冷冻到的分离是将其冷冻到-165，使，使 CH4 液化，最后得液化，最后得到富氢气体。到富氢气体。裂解气的冷冻是通过乙烯和丙烯冷冻系统来完成的。裂解气的冷冻是通过乙烯和丙烯冷冻系统来完成的。低级烯烃经精馏分离得到的主要产品：低级烯烃经精馏分离得到的主要产品：乙烯收率为乙烯收率为25%26%，丙烯收率为，丙烯收率为16%18%，C4馏分收率为馏分收率为11%12%。副产品是。副产品是H2和和CH4。轻柴油裂解生产烯烃方块流程图轻柴油裂解生产烯烃方块流程图25%2616%1811%123.石油裂解石油裂解-催化重整生产芳烃催化重整生产芳烃苯、甲苯、

24、二甲苯等芳烃是重要的化工原料，过去主要苯、甲苯、二甲苯等芳烃是重要的化工原料，过去主要来自煤焦油；来自煤焦油；现在开发了由石油烃催化重整制取芳烃的路线。石油裂现在开发了由石油烃催化重整制取芳烃的路线。石油裂解解-催化重整制备的主要产物（催化重整制备的主要产物（BTX）：苯、甲苯、二甲）：苯、甲苯、二甲苯。苯。（1）原料：）原料：石油裂解生产芳烃原料：用全馏程石脑油（由原油经常石油裂解生产芳烃原料：用全馏程石脑油（由原油经常压法直接蒸馏得到的沸点压法直接蒸馏得到的沸点220的直馏汽油的直馏汽油)。将石脑油于管式炉中，将石脑油于管式炉中，820下裂解生产芳烃。下裂解生产芳烃。用不同石脑油馏分及不同

25、工艺处理获得含不同芳烃的重用不同石脑油馏分及不同工艺处理获得含不同芳烃的重整油和裂解轻油。整油和裂解轻油。（2）生产过程的特点：）生产过程的特点：a.芳烃的重整油的生产：芳烃的重整油的生产：石脑油的除杂处理：截取石脑油中石脑油的除杂处理：截取石脑油中C6C9的烃类（沸点的烃类（沸点65145的的馏分）进行加氢，使其中烯烃被氢所饱馏分）进行加氢，使其中烯烃被氢所饱和，含和，含S、N、Cl的化合物被加氢而脱除。的化合物被加氢而脱除。加氢反应的作用原理：加氢反应的作用原理：工艺过程之所以进行加氢处理：烯烃易氧化、易聚合，工艺过程之所以进行加氢处理：烯烃易氧化、易聚合，且干扰后续芳烃的抽提，同时除去有

26、毒害的化合物。且干扰后续芳烃的抽提，同时除去有毒害的化合物。芳烃的重整油生产过程：芳烃的重整油生产过程：将加氢后的饱和烃在含铂催化剂作用，于重整反应器中在将加氢后的饱和烃在含铂催化剂作用，于重整反应器中在1.41.7 MPa和和520 下进行催化重整反应：烃类发生脱氢、环下进行催化重整反应：烃类发生脱氢、环化、异构化、裂解，生成氢气、重整油（芳烃、液化石油气）化、异构化、裂解，生成氢气、重整油（芳烃、液化石油气）和和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80的重整生成油。的重整生成油。催化重整：催化重整：在有在有催化剂催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的作用的条件下，对汽油馏分

27、中的烃类烃类分子结构分子结构进行进行重新排列成新的分子结构的过程叫催化重整。重新排列成新的分子结构的过程叫催化重整。催化重整催化重整 重整催化剂：重整催化剂：催化重整催化剂的金属组分主要是铂、铼及酸性组分为卤素催化重整催化剂的金属组分主要是铂、铼及酸性组分为卤素（氟或氯），载体为氧化铝。（氟或氯），载体为氧化铝。其中铂、铼构成其中铂、铼构成脱氢脱氢环化环化活性中心活性中心，促进脱氢和环化等反应；，促进脱氢和环化等反应；而酸性组分提供酸性中心，促进加氢裂化、而酸性组分提供酸性中心，促进加氢裂化、异构化异构化等反应。等反应。催化重整的化学主要反应：催化重整的化学主要反应：六员环的脱氢反应：有苯环形

28、成；六员环的脱氢反应：有苯环形成；五员环烷烃的异构脱氢反应：有苯环形成；五员环烷烃的异构脱氢反应：有苯环形成；直链烷烃的异构化反应；直链烷烃的异构化反应；烷烃的环化脱氢反应；烷烃的环化脱氢反应；加氢裂化反应；加氢裂化反应；芳烃脱烷基反应（不是主要反应）；芳烃脱烷基反应（不是主要反应）；烯烃的饱和反应（氢化）（不是主要反应）；烯烃的饱和反应（氢化）（不是主要反应）；积炭反应（不是主要反应）。积炭反应（不是主要反应）。反应反应、都是生成芳烃的反应，反应是强吸热反应。都是生成芳烃的反应，反应是强吸热反应。为维持反应温度和速度，一般采用三至四个反应器串联，反应为维持反应温度和速度，一般采用三至四个反应

29、器串联，反应器间有加热炉加热；器间有加热炉加热；芳烃有较高的辛烷值，生产目的而言，产品不论是高辛烷值汽芳烃有较高的辛烷值，生产目的而言，产品不论是高辛烷值汽油还是芳烃，这些反应都是有利的。油还是芳烃，这些反应都是有利的。反应反应将烃分子结构重排（异构化），为一放热反应（热效应将烃分子结构重排（异构化），为一放热反应（热效应不大），其虽不能直接生成芳烃，但对生成芳烃和提高汽油辛不大），其虽不能直接生成芳烃，但对生成芳烃和提高汽油辛烷值有利；烷值有利；反应反应（加氢裂化反应加氢裂化反应）使大分子烷烃断裂成较轻的烷烃和低分）使大分子烷烃断裂成较轻的烷烃和低分子气体，且在催化重整条件下，加氢裂化还包含

30、有异构化反应，子气体，且在催化重整条件下，加氢裂化还包含有异构化反应，其有利于提高辛烷值，但过多的加氢裂化会减少液体收率，并其有利于提高辛烷值，但过多的加氢裂化会减少液体收率，并消耗氢，应对加氢裂化要适当控制。消耗氢，应对加氢裂化要适当控制。b.含芳烃的加氢裂解轻油的生产：含芳烃的加氢裂解轻油的生产：裂解轻油的生产：将石脑油中沸点低于裂解轻油的生产：将石脑油中沸点低于65 和高于和高于145的馏分的馏分进行裂解得到裂解轻油，也称裂解汽油。进行裂解得到裂解轻油，也称裂解汽油。然后在镍、钴、钼催化剂作用下，使裂解轻油的烯烃被氢饱和，然后在镍、钴、钼催化剂作用下，使裂解轻油的烯烃被氢饱和，同时含同时

31、含S、N、Cl的毒害性化合物被加氢而脱除，的毒害性化合物被加氢而脱除，同时发生催化重整反应：烃类脱氢、环化、异构化、裂解反应，同时发生催化重整反应：烃类脱氢、环化、异构化、裂解反应，得到含芳烃的加氢裂解轻油。得到含芳烃的加氢裂解轻油。裂解轻油含有裂解轻油含有50%芳烃和芳烃和28%的烯烃。的烯烃。石油裂解石油裂解-催化重整的应用：催化重整的应用：原料为石脑油或低质量汽油，其中含有烷烃、环烷烃和芳烃。原料为石脑油或低质量汽油，其中含有烷烃、环烷烃和芳烃。含较多环烷烃的原料是良好的重整原料。含较多环烷烃的原料是良好的重整原料。催化重整用于生产高辛烷值汽油时，进料为宽馏分，沸点范围一催化重整用于生产

32、高辛烷值汽油时，进料为宽馏分，沸点范围一般为般为80 180；催化重整用于生产芳烃时催化重整用于生产芳烃时,进料为窄馏分进料为窄馏分,沸点范围一般为沸点范围一般为60 145。（3）苯、甲苯、二甲苯等芳烃的分离：）苯、甲苯、二甲苯等芳烃的分离：将所得的重整油和加氢裂解轻油混合，其中芳烃浓将所得的重整油和加氢裂解轻油混合，其中芳烃浓度近度近70，采用萃取、蒸馏的方法制备芳烃。，采用萃取、蒸馏的方法制备芳烃。采用二甲基亚砜作溶剂抽取芳烃；采用二甲基亚砜作溶剂抽取芳烃；再用丁烷为反抽取剂抽取芳烃：把溶解在二甲基亚再用丁烷为反抽取剂抽取芳烃：把溶解在二甲基亚砜中的芳烃再抽出，得到混合芳烃产物；砜中的芳

33、烃再抽出，得到混合芳烃产物；进一步分馏得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃原材料。进一步分馏得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃原材料。二甲基亚砜抽提后余下的组分称抽余油；二甲基亚砜抽提后余下的组分称抽余油；抽余油：有抽余油：有C5C10的烷烃、环烷烃和少量芳烃。可的烷烃、环烷烃和少量芳烃。可进一步裂解制备加氢裂解轻油，也可作溶剂。进一步裂解制备加氢裂解轻油，也可作溶剂。石脑油裂解生产芳烃的流程如下图所示：石脑油裂解生产芳烃的流程如下图所示：石脑油裂解生产芳烃方块流程图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混合芳烃收率为石脑油总量30-33。4.由由C4馏分制取丁二烯馏分制取丁二烯1，3-丁二烯是最

34、重要合成橡胶原料；丁二烯是最重要合成橡胶原料；1-丁烯是合成塑丁烯是合成塑料原料；异丁烯是丁基橡胶原料。料原料；异丁烯是丁基橡胶原料。（1）C4来源和组成来源和组成C4馏分主要是丁烷、丁烯和丁二烯及其异构体组成的馏分主要是丁烷、丁烯和丁二烯及其异构体组成的混合物。混合物。在石油炼制高温裂解过程中都会产生易液化的在石油炼制高温裂解过程中都会产生易液化的C4馏分。馏分。不同来源的炼厂气其组成各异：不同来源的炼厂气其组成各异：石油炼制得到的炼厂气石油炼制得到的炼厂气C4馏分中各种丁烯的含量超过馏分中各种丁烯的含量超过50，丁烷，丁烷40，不含有丁二烯。，不含有丁二烯。而轻柴油裂解得到的而轻柴油裂解得

35、到的C4馏分丁烷很少，主要是丁烯和馏分丁烷很少，主要是丁烯和丁二烯。丁二烯。（2）由）由C4馏分制取丁二烯有两种途径：馏分制取丁二烯有两种途径：a.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，萃取精馏分中抽取丁二烯，萃取精馏方法是制取丁二烯的主要方法；馏方法是制取丁二烯的主要方法；b.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馏分分离出来的丁烯为原料进行氧化脱氢制取丁二烯。原料进行氧化脱氢制取丁二烯。c.（3）裂解气分离得到的）裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二烯馏分中抽取丁二烯d.裂解气分离得到的裂解气分离得到的C4馏分的主要组分：丁烷、馏分的主要组分

36、：丁烷、1-丁烯、丁烯、1,2-丁二烯、丁二烯、1,3-丁二烯、甲基乙炔和丁二烯、甲基乙炔和C5馏馏分等。分等。e.这些组分沸点非常相近，不能用一般蒸馏方法这些组分沸点非常相近，不能用一般蒸馏方法进行分离，必须采用适当溶剂存在下的萃取蒸馏的进行分离，必须采用适当溶剂存在下的萃取蒸馏的方法，将各种组分分离。方法，将各种组分分离。精馏：是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥精馏：是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。萃取蒸馏方法：是一种用于分离恒沸点混合物或组分萃取蒸馏方法：是一种用于分离恒沸点混合物或组分挥发度相

37、近的液体混合物的特殊精馏方法。挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法。萃取蒸馏法的基本原理：萃取蒸馏法的基本原理：是液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂，增是液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂，增大液体混合物中各组分的挥发度的差异，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。度相对地变小的组分则与加入的溶剂在塔底流出分离。萃取蒸馏方法制取丁二烯所需溶剂有：萃取蒸馏方法制取丁二烯所需溶剂有：N，N-二甲二甲基甲酰胺（基甲酰胺（DMF）、乙腈、二甲亚砜等。）、

38、乙腈、二甲亚砜等。如：用如：用DMF萃取精馏萃取精馏1，3-丁二烯的工艺为：丁二烯的工艺为：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C4馏分在塔馏分在塔1中用中用DMF萃取脱除丁烷与丁烯；丁二烯与其他组分萃取脱除丁烷与丁烯；丁二烯与其他组分溶于溶于DMF中进入塔中进入塔2与与DMF分离；粗丁二烯气体经压缩液化送入分离；粗丁二烯气体经压缩液化送入塔塔3继续用继续用DMF萃取精馏，在塔萃取精馏，在塔3中丁二烯被馏出进入塔中丁二烯被馏出进入塔5进行第进行第一次

39、精馏，脱除了甲基乙炔的丁二烯，再进入塔一次精馏，脱除了甲基乙炔的丁二烯，再进入塔6进行第二次精馏，进行第二次精馏，塔顶得精制丁二烯。塔顶得精制丁二烯。用用DMF萃取精馏萃取精馏1，3-丁二烯的工艺流程：丁二烯的工艺流程：6.以石油和天然气为基础合成单体、聚合物的路线以石油和天然气为基础合成单体、聚合物的路线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.由由C5馏分制取异戊二烯：原理与由馏分制取异戊二烯：原理与由C4馏分制取丁二馏分制取丁二烯相同。烯相同。由乙烯获得的化工产品由乙烯获得的化工产品

40、由丙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丁二烯获得的化工产品由甲苯、二甲苯烯获得的化工产品由甲苯、二甲苯烯获得的化工产品第三节第三节 煤炭路线所获得的化工产品煤炭路线所获得的化工产品焦炭与生石灰在焦炭与生石灰在25003000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)，碳化钙与水作用生成乙炔气体。，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以乙炔为原料生产的。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

41、炭储量为7650亿亿t，占世界第三位。煤在我国能源消费结构中占约，占世界第三位。煤在我国能源消费结构中占约70%。煤与石油都属于化石燃料，它们的区别：煤主要为过去的植物煤与石油都属于化石燃料，它们的区别：煤主要为过去的植物长期在地下复杂环境中形成；而石油是靠海或湖泊里的浮游生长期在地下复杂环境中形成；而石油是靠海或湖泊里的浮游生物死亡后在水低沉积演化而成。煤的主要成分是碳：物死亡后在水低沉积演化而成。煤的主要成分是碳：H：C=0.40.8；石油含多种烷烃：；石油含多种烷烃：H：C=1.51.8。煤炭在高温下干馏则产生煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤炭在高温下干馏则产生煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油经

42、分离可以得到苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃和苯酚、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。甲苯酚等。煤的开采煤的开采煤炭原料路线：煤炭原料路线：1.煤的干馏煤的干馏2.煤炭是古代植物埋藏地下经历了复杂的生物化学和物理化煤炭是古代植物埋藏地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。3.通过煤的干馏可制得到各种化工原材料。通过煤的干馏可制得到各种化工原材料。4.煤的干馏是将煤隔绝空气加热，随着温度升高，煤中有机煤的干馏是将煤隔绝空气加热，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，残留下不挥物逐渐开始分解，

43、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：9001100高温干馏高温干馏700900中温干馏中温干馏500600 低温干馏低温干馏煤的干馏产物有：煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤的干馏产物有：煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油中约有煤焦油中约有l万种化合物，已测定出分子结构和性能的有万种化合物，已测定出分子结构和性能的有600余余种。能市场化的焦化产品种。能市场化的焦化产品300多种。我国有多种。我国有80多种。多种。2.乙炔的生产及由乙炔获得的化工产品（传统煤化工路线）乙炔的生产及由乙炔获得的化工产品（传统煤化工路线）焦

44、碳与生石灰在高温的电炉中强热生成碳化钙（电石）。焦碳与生石灰在高温的电炉中强热生成碳化钙（电石）。碳化钙与水作用生成乙炔气体。碳化钙与水作用生成乙炔气体。乙炔路线合成单体及聚合物的原理如下：乙炔路线合成单体及聚合物的原理如下：传统煤化工产业存在：能耗高、污染重、规模小、工艺技传统煤化工产业存在：能耗高、污染重、规模小、工艺技术落后等局限。术落后等局限。3.现代煤化工路线现代煤化工路线煤炭化学工业煤炭化学工业:以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体或半成品，再进一步加工成系列化工产品或石油燃料的工和固体或半成品，再进一步加工成系列化工产品或

45、石油燃料的工业。业。现代煤化工产业是以煤气化及液化为龙头，以一碳化学为基础，现代煤化工产业是以煤气化及液化为龙头，以一碳化学为基础，合成、制取主要替代石油化工产品和燃料油的化工产业。合成、制取主要替代石油化工产品和燃料油的化工产业。一碳化学：以含一个碳原子的化合物（甲烷、合成气（一碳化学：以含一个碳原子的化合物（甲烷、合成气（CO和和H2）、）、CO2、甲醇等）为初始反应物，反应合成系列的化工原料和、甲醇等）为初始反应物，反应合成系列的化工原料和燃料的化学。其涉及从一碳物质转化成为烃类的反应。燃料的化学。其涉及从一碳物质转化成为烃类的反应。其核心：选择催化化学转化、小分子的活化和定向转化。如何

46、开其核心：选择催化化学转化、小分子的活化和定向转化。如何开发优良的催化剂左右着一碳化学的成败。发优良的催化剂左右着一碳化学的成败。CO、CO2是从煤的气化得到的、甲烷是天然气的主要成分。是从煤的气化得到的、甲烷是天然气的主要成分。一碳化工：实为一种新一代的煤化工和天然气化工。一碳化工：实为一种新一代的煤化工和天然气化工。一碳化工产品：合成低碳烯烃、合成低碳醇。一碳化工产品：合成低碳烯烃、合成低碳醇。现代煤化工范畴：煤制甲醇、二甲醚，甲醇制烯烃，镁制乙二醇，现代煤化工范畴：煤制甲醇、二甲醚，甲醇制烯烃，镁制乙二醇，甲醇制醋酸等。甲醇制醋酸等。第四节第四节 从动、植物获得的原料路线从动、植物获得的

47、原料路线来源于自然界的动、植物获得的原料（如纤维素、淀粉等），来源于自然界的动、植物获得的原料（如纤维素、淀粉等），能起到石油、煤炭起不到或用极高代价才能起到的作用。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、天然蛋白等，可直接利用或加工改例，天然橡胶，天然纤维、天然蛋白等，可直接利用或加工改性为聚合物产品。性为聚合物产品。生物质能：可用于做燃料或工业原料，活着或死去的有机物。生物质能：可用于做燃料或工业原料，活着或死去的有机物。常见植物所制造的生质燃料，或用来生产纤维、化学品和热能常见植物所制造的生质燃料，或用来生产纤维、化学品和热能的动植物。许多的植物被用来生

48、产生物质能，如甘蔗、芒草等。的动植物。许多的植物被用来生产生物质能，如甘蔗、芒草等。从天然产物得到的原料是可以制备得到小分子单体原料，如从天然产物得到的原料是可以制备得到小分子单体原料，如稻草米糠可制得糠醛。该途径获得原料是可再生的原料路线，稻草米糠可制得糠醛。该途径获得原料是可再生的原料路线，绿色环保，是一种值得探索、开发和利用的聚合物合成原料途绿色环保，是一种值得探索、开发和利用的聚合物合成原料途径。径。(1)植物的主要化学成分是天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、稻都含有纤维素如稻

49、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。壳、棉花秆。以棉花纤维的纤维素含量最高。纤维素的结构式纤维素的结构式1.纤维素纤维素(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。天然纤维素有较高的结晶度，这对其成型、加工和应用都为不天然纤维素有较高的结晶度，这对其成型、加工和应用都为不利，致使其应用受到许多限制。应对其进行改性处理。利，致使其应用受到许多限制。应对其进行改性处理。纤维素的改性方法有物理改性、化学改性、生物改

50、性等。纤维素的改性方法有物理改性、化学改性、生物改性等。其化学改性主要依靠与纤维素羟基有关的反应来完成的，包其化学改性主要依靠与纤维素羟基有关的反应来完成的，包括氧化、酯化、醚化、接枝共聚反应等，反应过程也称为纤括氧化、酯化、醚化、接枝共聚反应等，反应过程也称为纤维素衍生化。维素衍生化。下图为纤维素的一些化学改性及应用下图为纤维素的一些化学改性及应用纤维素经水解可以将大分子变成小分子化合物：纤维素经水解可以将大分子变成小分子化合物：己糖，其再经过氧化、还原、脱水、生化处理等己糖，其再经过氧化、还原、脱水、生化处理等手段，可以得到很多重要的化工原材料。手段，可以得到很多重要的化工原材料。合成路线