4第四章石油化工原料和产品.ppt
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1、1,第一节 石油化学工业发展概况,一、石油化学工业概貌 1、定义 2、分类:按加工用途划分。,两 大 分 支,一 是石油经过炼制生产各种燃料油、润滑油、石蜡、沥青、焦炭等石油产品石油炼制工业体系。,二 是把石油分离成原料馏分进行热裂解, 得到基本有机原料,用于合成生产各种石 油化学制品石油化工体系。,2,第四章 石油化工原料和产品,第一节 石油气和合成气 第二节 碳一化学品 第三节 乙烯及其衍生物 第四节 丙烯及其衍生物 第五节 碳四烃及其应用 第六节 芳烃的生产 第七节 重要的芳烃衍生物 第八节 重要的副产物的综合利用,3,第五章 高分子化学与材料 第六章精细化工产品,4,第一节 石油气和合
2、成气,一、石油气 一般指天然气、油田气和炼厂气。 天然气:从有气无油的气井中开采出来的。 油田气:又称油田伴生气,是伴随石油从油 井中开采出来的。 炼厂气:是指炼油厂的生产,特别是破坏加工时所产生的气体,一般产率占炼厂所加工原油的5%10%。,5,石油气体的利用途径主要有:,直接作为燃料。 制造高辛烷值汽油组分。 作为石油化工生产的原料。(例如:合成橡胶、塑料、化学肥料、化学纤维、酒精、洗涤剂、溶剂、人造皮革、油漆、颜料、合成润滑油及高能燃料等),6,石油气脱硫,石油气在使用和加工前须经过预处理,根据加工过程的特点和要求,进行不同程度的脱硫和干燥。 在二次加工含硫原油时,原油中的硫化物大部分转
3、化为硫化氢,存在与炼厂气中,很多天然气中也含有硫化氢。以这样的含硫气体作为石油化工生产的原料和燃料时,会引起设备和管线的腐蚀,是催化剂中毒危害人体健康,污染大气等。 硫化氢也是制造硫磺和硫酸的原料,因而需将石油气脱硫化氢。,7,气体脱硫过程很多,可分为两个基本类别:,干法脱硫:是将气体通过固体吸附剂的床层脱去 硫化氢,干法脱硫所使用的固体吸附剂有氧化铁、 活性炭、沸石分子筛等,适用于含微量硫化氢气体。,湿法脱硫:是用液体吸收剂洗涤气体,以除去气体 中的硫化氢。,8,二、合成气,煤炭和天然气利用的另一个途径是先转化为合成气、水煤气等(它们的主要组分是CO+H2),再以它们为原料转化为目标产物。
4、合成气的制造途径有两种:,部分氧化法,得到合成气 CO/H2=1:2,以烃为原料,蒸气转化法,得到合成气 CO/H2=1:3,CnHm + (n/2)O2 nCO + (m/2) H2,CnHm + n H2O nCO + (n+m/2) H2,9,2. 以煤为原料 在水蒸气存在下,煤经高温气化,转化成CO和H2的合成气。主要化学反应: C+H2O CO+H2 C+2H2O CO2+H2 CO2+C 2CO,10,煤的化学加工途径主要有: 煤的焦化:在隔绝空气的情况下,加热到10001200,经一定时间生成焦炭。焦化过程所得气体产物叫“出炉煤气”,经冷却、吸收、分离等方法处理后,可以得到煤焦油
5、、粗苯(苯、甲苯、二甲苯)和焦炉气等。,11,煤的气化和液化 在催化剂的作用下,煤与氢在高温高压下进行反应,液化生成人造汽油,它经进一步加工,可获得基本有机化工原料。,12,三、合成氨,NH3,无色气体,有强烈的刺激臭味, 熔点:-77.7,沸点:-33.5,易溶于水,溶于醇和乙醚。 在不太高的压力下可变成液氨,一种无色液体,含氮量为82.3%,在水存在下对铜有强烈的腐蚀作用。 空气中含有1625%的氨时,会发生爆炸,用水吸收气态氨可得2829%氨水溶液,呈碱性,有极强的刺激性气味。,13,氨的合成及用途,主要用途:,一是生产氮肥:,二是生产化工原料:,氮肥的品种很多,其中液氨和氨水可直接作为
6、肥料。,用于生产尿素、氯化铵、硫酸铵 硝酸铵、硝酸、丙烯腈、制冷剂等 染料工业里制二氨基蒽醌 塑料工业里制造尼龙和氨基塑料 国防上用作火箭、导弹的推进机和氧化剂.,14,合成氨的生产过程主要包括三个步骤:原料气的制备、净化、氨的催化合成。,原料气的制备和净化: 合成氨的氮一般是通过空气的液化分离得到的; 原料氢的获得是以煤、天然气、轻质油馏分为原料,经高温水蒸气转化得到的合成气CO+H2,再用CO吸收和变换反应除去其中的CO,以提高气体中的H2比例,即所谓的“造气”过程。 粗气经过除尘、水洗、脱硫脱碳等净化工序,最终制得只含H2/N2=3:1的合成气。,15,2. 氨的合成,合成反应:N2 +
7、 3H2 2NH3 是一个可逆过程,也是一个强放热反应。 工业上,氨合成反应在400以上,反应压力为820 MPa。 一般控制新鲜气体 n(H2) : n(N2) = 3:1。,16,四、尿素 (NH2)2CO,尿素是以氨为原料制得的: 2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O 该反应分两步进行: 第一步生成氨基甲酸铵(简称甲铵): 2NH3(g) + CO2 NH2COONH4(l) 第二步甲铵分解为尿素: NH2COONH4(l) (NH2)2CO + H2O(l),17,工业上,尿素合成的反应温度为180200,反应压力1425 MPa。 一般采用氨过量的措施,使氨与水结合降低
8、水的活性,从而有利于尿素的生成。一般采用 NH3/CO2(摩尔比)= 3:14:1。,18,第二节 碳一化学品,凡含有碳原子的化合物,如甲烷、CO、CO2、HCN、甲醇等参与的反应,都可以定义为C1化学。,19,甲醇,纯甲醇是无色、易流动、易挥发的可燃液体,带有乙醇相似的气味,可与水、乙醚、苯、酮等互溶,由于甲醇分子中含有烷基和羟基,因此氮、氦、氧等气体在甲醇中有良好的可溶性。 甲醇是最重要的工业合成原料之一,是三大合成材料及农药、医药和染料的原料,大量用于生产甲醛和对苯二甲酸二甲酯。,20,合成反应: CO + 2H2 CH3OH(g) 该反应以合成气为原料,采用铜系催化剂CuO-ZnO-A
9、l2O3。 该工艺的关键是铜系催化剂对硫和氯特别敏感,因此要求原料气中基本不含硫和氯。,21,甲醛,性质: 无色气体,能与空气形成爆炸性混合物,其爆炸极限为7.073%。甲醛中常含有微量杂质,很容易聚合。 这种单体在工业上一般有3种形态:a、3555%的水溶液,其中99%以上的甲醛作为水合物或多聚甲醛聚合物;b、甲醛经酸催化反应可聚合生成环状三聚物,即三聚甲醛;c、甲醛的聚合物,也称聚甲醛,用甲醛水溶液蒸发制得。在热或酸作用下,可逆向分解为甲醛单体。,22,用途: 除了直接用甲醛溶液福尔马林作消毒剂、防腐剂以及作纺织、皮革、毛皮、造纸和木材工业助剂外,甲醛大部分用于制造酚醛、脲醛和三聚氰胺-甲
10、醛树脂。无水纯甲醛或其三聚物可用来生产高分子热塑性塑料聚甲醛。此外,甲醛水合碳化可合成乙醇酸,经酯化加氢后生产乙二醇。,23,甲醇制甲醛的过程 目前,工业生产上甲醛是以甲醇为原料,通过氧化脱氢来制取的。 甲醇与空气的混合气体的爆炸范围甲醇浓度为637%(体积分数),因此合成反应必须在甲醇的爆炸范围以外进行。 根据甲醇与空气混合比不同,有甲醇过量法和空气过量法两种不同的反应方式。,24,甲醇过量法: 该法在爆炸范围之外,即甲醇浓度大于37%(体积分数),混合以少于理论所需量的空气,使混合气通过银催化剂,在600650温度下反应的方法,亦称为银催化剂法,主反应如下: CH3OH + 1/2O2 H
11、CHO + H2O CH3OH HCHO + H2 反应为放热反应。,25,第三节 乙烯及其衍生物,26,乙烯在常温常压下为无色可燃性气体,具有烃类特有的臭味,微溶于水。 乙烯是烯烃中最简单也是最重要的化合物之一,它具有活泼的双键结构,容易引起各种加成聚合等反应。 乙烯生产是石油化学工业的基础,乙烯工业的发展水平总体上代表了一个国家石油化学工业的水平。,性质,27,乙烯参与的主要反应,乙烯,1.聚合,2.氧化,3.烷基化,4.卤化,5.水合,6.齐聚,7.羰基化,28,主要产品,1.聚合,低密度聚乙烯薄膜、电缆衬套。 高密度聚乙烯薄膜、管材。 乙烯共聚物薄膜、电绝缘材料、粘合剂。 乙丙橡胶轮胎
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