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【有机化工原料大全】基本有机化工原料分类 5种基本有机化工原料简介

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摘要:基本有机化工原料分类有哪些?基本有机化工产品的品种繁多,这种划分具有一定的灵活性,因很多物质含有两种以上的特定元素或两种以上的基团,它们常又按其主要特点划入某一类。

【有机化工原料大全】基本有机化工原料分类 5种基本有机化工原料简介

基本有机化工原料分类

原料分类

基本有机化工的直接原料包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、C4以上脂肪烃、苯、甲苯、二甲苯乙苯等(它们来源于石油、天然气和煤)。从原油、石油馏分或低碳烷烃的裂解气、炼厂气,以及煤气,经过分离处理,可以制得用于不同目的的脂肪烃原料;从催化重整的重整汽油、烃类裂解的裂解汽油、以及煤干馏的煤焦油中,可以分离出芳烃原料;适当的石油馏分也可直接用作某些产品的原料;由湿性天然气可以分离出甲烷以外的其他低碳烷烃;从煤气化和天然气、炼厂气、石油馏分或原油的蒸汽转化或部分氧化可以制得合成气;由焦炭制得的碳化钙、或由天然气、石脑油裂解均能制得乙炔。此外,还可以从农林副产获得原料。

产品分类

基本有机化工产品也可按所用原料分类:①合成气系产品(见合成气)。②甲烷系产品(见甲烷)。③乙烯系产品(见乙烯)。④丙烯系产品(见丙烯)。⑤C4以上脂肪烃系产品(见碳四馏分;碳五馏分)。⑥乙炔系产品(见乙炔)。⑦芳烃系产品(见芳烃)。从以上每一类原料出发,都可制得一系列产品。

产品用途

基本有机化工产品的用途可概括为三个主要方面:①生产合成橡胶、合成纤维、塑料和其他高分子化工产品的原料,即聚合反应的单体;②其他有机化学工业,包括精细化工产品的原料;③按产品所具性质用于某些直接消费,例如用作溶剂、冷冻剂、防冻剂、载热体、气体吸收剂,以及直接用于医药的麻醉剂、消毒剂等。由上可以看出基本有机化工的重要性,它是发展各种有机化学品生产的基础,是现代工业结构中的主要组成部分。

5种基本有机化工原料

乙烯

乙烯在常温下为无色、易燃烧、易爆炸气体,以它的生产为核心带动了基本有机化工原料的生产,是用途最广泛的基本有机原料,可用于生产塑料、合成橡胶,也是乙烯多种衍生物的起始原料,其中生产聚乙烯、环氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最主要的消费,约占总产量的 85 %裂解的原料烃有气态和液态之分,气态的有炼厂气、天然气的凝析液,液态的有汽油、煤油、柴油。原油在高温的裂解炉管内生成焦炭,不能长期运转,自今未能在工业应用。气态原料裂解温度高,乙烯收率高(可达 85 %),操作方便(裂解管不易结焦),但原料资源少,副产少。液态原料来源广泛,裂解温度低,收率较低(乙烯收率为 25 % ~ 30 %),但副产物多,便于综合利用,生产中需定时清除炉管内的焦炭。我国以轻柴油为主要原料,美国以天然气为主,西欧、日本以轻汽油为主。为减少在炉管中生成焦炭,裂解原料中加入水蒸气。裂解炉有多种型式,核心是放在炉膛内成排的炉管,采用专门的燃烧器向炉管供热。物料离开裂解炉的温度为 850 ~ 900℃ 。 炉管采用耐热合金钢制成。乙烯可由煤焦炉所产煤气中分离,也可由乙醇(酒精)脱水制取。自 1923 年开始采用裂解法后,上述两种方法不断减少,目前只有少量生产。烃类裂解也有多种具体实施方法,至今只有管式炉法独领风骚,占生产能力的 99 %以上,各公司开发的技术都有自己的特点。同是管式炉,也有不同的结构, 总体上看是大同小异。乙烯的生产示意流程图见图 3 - 1 。原料经加热后进入裂解炉,产生的高温裂解气先入急冷锅炉快速降温(产生的高压水蒸气可带动压缩机),然后再用冷油和水降温,冷却后的气体进分离工序。以柴油原料获得的裂解气组成十分复杂, 主要是乙烯,丙烯(合计占 45 %),其余为氢和甲烷(约 10 %),乙烷和丙烷(约 10 %),碳四馏分(约 10 %)以及碳五和以上馏分(约 20 %)。少量有害杂质为水、硫化氢、二氧化碳、乙炔等。通常采用加压低温精馏的方法分离乙烯及各种有用产物,具体工艺流程的安排与裂解气组成及产品纯度要求有关。 分离提纯中安排有压缩(加压)、脱水、脱硫、脱炔等工序和多个精馏塔,分离后获得乙烯、丙烯(产量与原料有关,以柴油为原料时,产量约为乙烯的 40 %),其余为氢 - 甲烷,乙烷、丙烷(重新裂解)、碳四馏分(另设装置加以回收利用)、裂解汽油(另设装置生产芳烃)。整个裂解分离过程需要材料、设备多,尤其是炉管、废热锅炉、大型压缩机、制冷设备、低温换热设备、大型精馏塔都需大量资金投入,而且技术密集,加上生产流程复杂,物料处理最大, 整个生产装置形成了庞大的集群。

芳烃

芳烃指结构上含有苯环的烃。作为基本有机原料应用最多的是苯、乙苯、对二甲苯,此外还有甲苯和邻二甲苯。芳烃的来源有:炼油厂重整装置;乙烯生产厂的裂解汽油;煤炼焦时副产。目前通过煤炼焦获得的芳烃已不占重要地位。不同来源获得的芳烃其组成不同,因此获得的芳烃数量也不相同。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。乙苯在这两种油中都少。这种资源与需求的矛盾促进了芳烃生产技术的发展。 乙苯是制苯乙烯的原料,苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡胶(在合成橡胶中产量最大)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。甲苯资源较多,但应用较少,为弥补苯的不足,可由甲苯制苯。目前这一工艺应用很少,一是苯供应充足;二是技术上困难较多;三是经济上不够合理。还应指出,二甲苯有三种异构体:邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。对二甲苯需求量最大,邻二甲苯居中,间二甲苯最小;供应量却是间二甲苯最大,邻二甲苯和对二甲苯相近。为满足要求(主要是生产涤纶),首先把对二甲苯分离出来(采用吸附法和低温结晶法),通过异构化反应, 把间二甲苯转化成对二甲苯。此外把资源较多的甲苯(由 7 个碳原子组成)和应用较少的碳九芳烃(由 9 个碳原子组成)进行反应,可制成碳八芳烃(二甲苯的混合物)。芳烃的制取方法说明:只有深入开展科学研究,掌握和利用规律,才能充分利用已有资源, 满足人们日益增长的需求。

环氧乙烷和乙二醇的生产及应用

环氧乙烷是以乙烯为原料生产的产品,产量仅次于聚乙烯塑料,居第二位。它是低沸点( 10.4℃ )的易燃易爆气体(在空气中含 3 % ~ 100 % 均可爆炸)。乙二醇是环氧乙烷与水的反应物,是最重的环氧乙烷衍生物。它是粘稠液体,沸点 197.6℃ , 有毒。除乙二醇外,环氧乙烷产量的 10 % ~ 20 % 用于生产表面活性剂及其它多种化工原料。乙二醇的主要应用是制取涤纶纤维和聚酯树脂,其次是用于汽车冷却系统的抗冻剂(与水混合后, 结冰温度可以降至- 70C )以及溶剂、润滑剂、增湿剂、炸药等。环氧乙烷与乙二醇通常安排在一个装置生产。环氧乙烷的生产几经变化,目前广泛采用的是在银催化剂存在下,用氧气直接氧化,反应温度为 250 ~ 290℃ ,反应压力为 2 兆帕。乙二醇的生产方法变化较小,都是采用环氧乙烷与大量水在 150 ~ 200℃ , 2 ~ 2.5 兆帕的条件下直接水合。

乙苯、苯乙烯的生产及应用

乙苯是具有芳香味的可燃液体,沸点为 136.2℃ 。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯是都有乙苯生成,但产量低,分离提纯困难。通常都采用乙烯与苯反应合成乙苯。乙苯绝大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液体,沸点 145.2℃ 。苯乙烯极易聚合,除非立刻使用,否则需加入阻聚剂(如对苯二酚)。苯乙烯是重要的聚合物单体,主要用于生产聚苯乙烯塑料、丁苯橡胶,还可制造泡沫塑料,可与多种单体共同聚合,生产多种工程塑料以及热塑性弹性体,产品用途极为广泛。乙烯与苯合成乙苯时,催化剂可以用三氯化铝(液相法)、磷酸、硅藻土、三氟化硼 - 三氧化二铝或分子筛(牌号为 ZSM - 5 )。使用 ZSM - 5 分子筛催化剂时,反应温度为 370~ 425℃ , 1.4 ~ 2.8 兆帕,过程无腐蚀,也无污染。为维持连续生产,采用两个反应器交替使用, 以便催化剂除焦再生时不停产。乙苯脱氢制苯乙烯是当前的主要生产方法(产量占 90 %)。在催化剂(主要是铁的氧化物)存在下,反应温度为 610 ~ 660℃ 。 采用蒸馏法分离未反应乙苯和少量副产物 .

丙烯腈的生产和应用

丙烯腈是无色有毒液体,沸点 77.3℃ 。丙烯腈是合成纤维(腈纶)、合成橡胶(丁腈橡胶)、合成塑料( ABS )主要的单体,地位十分重要,还是生产多种有机化工原料的原料。 由丙烯腈生产的丁腈橡胶可耐冷油和一些有机溶剂的侵泡。在第二次世界大战以前采用环氧乙烷法。为满足战争需求,开发了乙炔法,原料费用下降。 1960 年,开发了丙烯法,现已淘汰了乙炔法。采用丙烯、氨、空气一步合成,合成丙烯腈被认为是基本有机化工原料合成方法的重大变革之一。该法具有原料来源丰富,不使用剧毒物(氢氰酸),反而生产氢氰酸(可就近加工成有机玻璃的原料)。生产丙烯腈时使用的催化剂由含磷、钼、铋、铁的氧化物组成,反应温度约为 450℃ .

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