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1、第二章第二章 生生产单体的原料路体的原料路线 一、概一、概论二、石油化工原料路二、石油化工原料路线三、煤炭路三、煤炭路线所所获得的化工得的化工产品品四、其它原料路四、其它原料路线工工业生生产的高聚物按其化学的高聚物按其化学组成可分成可分为： 加聚型高聚物加聚型高聚物 逐步聚合型高聚物逐步聚合型高聚物；聚合物生聚合物生产的主要原料的主要原料为单体，它体，它主要来源主要来源于各种于各种资源，如石油、天然气、煤炭和各种源，如石油、天然气、煤炭和各种动植物。植物。单体原料来源路体原料来源路线为：石油化工路石油化工路线、煤炭路、煤炭路线和其和其它原料路它原料路线。我国石油探明我国石油探明储量量约9409
2、40亿t t，占世界第，占世界第8 8位。天然气位。天然气储量量3838万万亿m m3 3居世界第居世界第1616位。煤炭位。煤炭储量量为76507650亿t t，占世，占世界第界第3 3位。位。对中国中国“地大物博地大物博”的概念重新加以的概念重新加以认识，随着，随着矿产开开发年代推移、深度的增加、品位下降，年代推移、深度的增加、品位下降，20002000年以后年以后我国部分我国部分矿产将呈将呈现下降下降趋势。矿产资源是源是不可再生不可再生的。的。 一、概一、概论 据据统计，到，到19981998年我国已建立了年我国已建立了2525个油气生个油气生产基地基地( (其中海其中海洋洋4 4个个)
3、 )。全国年。全国年产原油原油1.61.6亿t t，天然气，天然气223223亿m m3 3，分，分别居世界第居世界第5 5和第和第1818位。从位。从19931993年起，我国已成年起，我国已成为石油石油净进口国。口国。19981998年我国原油加工和主要石化年我国原油加工和主要石化产品生品生产能力（万能力（万t/t/年）年）二、石油化工原料路二、石油化工原料路线1、石油的石油的组成成 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。从油田开采出来未加工的石色到黑色的粘稠液体。从油田开采出来未加工的石 油油称称为原油原油。 主要主
4、要为碳、碳、氢两种元素所两种元素所组成的各种成的各种烃类混合物，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。 原油原油经石油石油炼制工制工业的加工，常的加工，常压蒸蒸馏(300-400(300-400o oC C以下以下) )分出石油气、石油分出石油气、石油醚、汽油、煤油、汽油、煤油、轻柴油等柴油等馏分；高沸分；高沸点部分再点部分再经减减压蒸蒸馏得到柴油、含蜡油等得到柴油、含蜡油等馏分。不能蒸出分。不能蒸出的部分称做渣油。的部分称做渣油。各各各各类类油品的沸点范油品的沸点范油品的沸点范油品的沸点范围围、大致、大致、大致、大致组组成及用途成及用途成及用途成及
5、用途 液液态油品和裂解副油品和裂解副产物乙物乙烷，C4馏分分原料：原料： 含有乙含有乙烷、丙、丙烷、丁、丁烷等可液化湿性天然气等可液化湿性天然气装置：装置： 多数多数为管式裂解炉管式裂解炉。 为了避免裂解管内了避免裂解管内结焦，必焦，必须采用沸点采用沸点较低的油品，例如低的油品，例如轻柴油、石柴油、石脑油以及石油油以及石油炼制制过程中程中产生的副生的副产品品炼厂气。厂气。过程：程： 轻油在水蒸汽存在下，于油在水蒸汽存在下，于750-820高温高温热裂解裂解为低低级烯烃、二、二烯烃。为减少副反减少副反应，提高，提高烯烃收率，液收率，液态烃在高在高温裂解区的停留温裂解区的停留时间仅秒。水蒸汽稀秒。
6、水蒸汽稀释目的在于减少目的在于减少烃类分分压，抑制副反，抑制副反应并减并减轻结焦速度。焦速度。2、石油裂解生石油裂解生产烯烃轻轻柴柴柴柴油油油油裂裂裂裂解解解解产产品品品品u 裂解装置可以分裂解装置可以分为以生以生产乙乙烯和丙和丙烯为主要主要产品的装品的装置及以芳置及以芳烃为主要主要产品的装置。品的装置。u 其生其生产规模通常以年模通常以年产的乙的乙烯量量为标准，因此石油裂准，因此石油裂解装置工解装置工业上称上称为“乙乙烯装置装置”，大型的乙，大型的乙烯装置每套装置每套的年的年产量在量在6060万吨万吨/ /年乙年乙烯以上。以上。n石油裂解装置：石油裂解装置：裂解炉、用于气体物料裂解炉、用于气
7、体物料压缩和冷和冷冻的的压缩机、用来分离各种机、用来分离各种产品和副品和副产品的蒸品的蒸馏塔、塔、许多多热交交换器，分离油和水的装置、冷箱等。器，分离油和水的装置、冷箱等。n精制精制过程：程：用用315NaOH溶液洗溶液洗涤裂解气脱除酸性气裂解气脱除酸性气体（体（CO2、H2S等）。炔等）。炔烃（乙炔和甲基乙炔）（乙炔和甲基乙炔）一般用一般用钯催化催化剂进行行选择性加性加氢转化化为烯烃。大部分水蒸汽在气。大部分水蒸汽在气体体压缩过程中已除去，少量的水程中已除去，少量的水则用分子用分子筛进行干燥。行干燥。n分离分离过程：程：裂解气除含低裂解气除含低级烯烃、烷烃外，外，还有有H2。它。它们在常温下
8、是气体，分离提在常温下是气体，分离提纯困困难，必，必须用用深度冷深度冷冻分分离法离法(深冷分离法深冷分离法)处理，将裂解气冷理，将裂解气冷冻到到-100左右，使左右，使除除H2和和CH4以外的低以外的低级烃全部冷凝液化，全部冷凝液化，再用精再用精馏方法方法分离。分离。轻柴柴油油裂裂解解生生产烯烃方方块流流程程图收率收率25-2616-1811-123、石油裂解生石油裂解生产芳芳烃原料：原料：用用全全馏程石程石脑油油于管式炉中，于管式炉中，820oC 下裂解生下裂解生产芳芳烃。 生生产过程的程的裂解、分离裂解、分离与与轻柴油裂解柴油裂解分离相似，同分离相似，同样得到聚合得到聚合级乙乙烯和丙和丙烯
9、。不同的是不同的是裂解原料裂解原料组成成不同。不同。主要特点：主要特点： 截取石截取石脑油中油中C6-C9烃类（65-145oC馏分）分）进行加行加氢，使其中使其中烯烃被被氢所所饱和，含和，含S、N、Cl的化合物被加的化合物被加氢而脱除。而脱除。u在含在含铂催化催化剂作用，在重整反作用，在重整反应器中于器中于1. 4-1.7 MPa和和520 下反下反应。烃类发生脱生脱氢、环化、异构化、裂解，化、异构化、裂解，生成芳生成芳烃、氢气、液化石油气和气、液化石油气和C5馏分，分，经分离后得分离后得芳芳烃浓度近度近50的重整生成油。的重整生成油。反反应如下：如下：石石脑油油裂裂解解生生产芳芳烃方方块流
10、流程程图混合芳混合芳烃收率收率为石石脑油油总量量30-3330-33。4、由由C4馏分制取丁二分制取丁二烯 由由C4馏分制取丁二分制取丁二烯的途径：的途径：由裂解气分离得到的由裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二分中抽取丁二烯，萃取精，萃取精馏方法（方法（DMF）。）。用用炼厂气或厂气或轻柴油裂解气柴油裂解气C4馏分分离出来的丁分分离出来的丁烯为原原料料进行氧化脱行氧化脱氢制取丁二制取丁二烯。用二甲基甲用二甲基甲酰胺胺DMFDMF萃取精萃取精馏丁二丁二烯流程流程1-第一萃取蒸第一萃取蒸馏塔，塔，2-第一汽提塔，第一汽提塔，3-第二萃取蒸第二萃取蒸馏塔塔 4-丁二丁二烯回收塔，回收塔，5-第一精第
11、一精馏塔，塔，6-第二精第二精馏塔塔 萃取精萃取精馏：液体的混合物中加入液体的混合物中加入较难挥发的第三的第三组分溶分溶剂，以，以增大液体混合物中各增大液体混合物中各组分的分的挥发度的差异。度的差异。 使使挥发度相度相对地地变大的大的组分可由精分可由精馏塔塔顶馏出，出，挥发度相度相对地地变小的小的组分分则与加入的溶与加入的溶剂在塔底流出分离。在塔底流出分离。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、以石油和天然气以石油和天然气为基基础合成合成单体、体、 聚合物的路聚合物的路线由由乙乙烯获得
12、得的的化化工工产品品由由丙丙烯获得得的的化化工工产品品由丁二由丁二烯获得的化工得的化工产品品由甲苯、二甲苯由甲苯、二甲苯烯获得的化工得的化工产品品三、从煤炭路三、从煤炭路线所所获得的化工得的化工产品品煤是自然界煤是自然界蕴藏量很丰富的藏量很丰富的资源。我国已探明煤炭源。我国已探明煤炭储量量为7650亿t，占世界第三位，煤，占世界第三位，煤矿伴生的伴生的矿并气并气储量也很丰富。量也很丰富。煤炭在高温下干煤炭在高温下干馏则产生生煤气、氨、煤焦油和焦炭煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦。煤焦油油经分离可以得到苯、甲苯、二甲苯、分离可以得到苯、甲苯、二甲苯、萘等芳等芳烃和苯酚、和苯酚、甲苯酚等。甲苯酚等。焦
13、炭与生石灰在焦炭与生石灰在2500-3000电炉中炉中强热则生成碳化生成碳化钙(电石石)，碳化，碳化钙与水作用生成乙炔气体。目前我国大部分与水作用生成乙炔气体。目前我国大部分氯乙乙烯单体和部分醋酸乙体和部分醋酸乙烯、氯丁二丁二烯单体以乙炔体以乙炔为原料生原料生产的。的。 将煤隔将煤隔绝空气加空气加热，随着温度升高，煤中有机物逐，随着温度升高，煤中有机物逐渐开始分解，其中开始分解，其中挥发性物性物质呈气呈气态逸出，残留下不逸出，残留下不挥发产物就是焦炭。物就是焦炭。按加按加热的温度不同可分的温度不同可分为三种：三种：1. 煤的干煤的干馏 900-1100高温干高温干馏 700-900 中温干中温
14、干馏 500-600 低温干低温干馏由乙炔由乙炔获得的化工得的化工产品品2. 乙炔的生乙炔的生产四、其它原料路四、其它原料路线v来来源源于于自自然然界界的的动、植植物物获得得的的原原料料，能能起起到到石石油油、煤炭起不到或用极高代价才能起到的作用。煤炭起不到或用极高代价才能起到的作用。 例，天然橡胶，天然例，天然橡胶，天然纤维。v从从天天然然产物物得得到到的的原原料料是是可可再再生生的的，具具有有很很多多独独特特优点。点。v仿生仿生结构高分子材料构高分子材料(1)(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。所有的植素。所有的植 物都含有物都含有纤
15、维素如稻麦草、高梁素如稻麦草、高梁秆、玉米、玉米秆、棉子壳、花生、棉子壳、花生 壳、稻壳、棉花壳、稻壳、棉花秆。以棉花。以棉花纤维的的纤维素含量最高。素含量最高。(2) 纤维素的化学素的化学结构式构式(C6Hl0O5)n，是葡萄糖苷，是葡萄糖苷经l,4葡萄葡萄 糖苷糖苷键连接起来的聚合物，聚合度在接起来的聚合物，聚合度在l000l0000。纤维的的结构式构式1. 纤维素素纤维素的衍生物素的衍生物由由纤维素素废料料获得的化工得的化工产品品由淀粉生由淀粉生产乙醇乙醇2. 淀粉淀粉 来源植物主要有玉米、土豆、木薯、甘薯、小麦、大来源植物主要有玉米、土豆、木薯、甘薯、小麦、大米等，其中米等，其中产量最
16、大的是玉米淀粉（量最大的是玉米淀粉（80%）。）。 由淀粉可生由淀粉可生产乙醇、丙醇、丙乙醇、丙醇、丙酮、甘油、甲醇、甲、甘油、甲醇、甲烷、醋酸、醋酸、柠檬酸、乳酸等一系列化工檬酸、乳酸等一系列化工产品。品。 淀粉衍生物工淀粉衍生物工业生生产的有磷酸淀粉、醋酸淀粉、的有磷酸淀粉、醋酸淀粉、醚化化淀粉、氧化淀粉等。作淀粉、氧化淀粉等。作为一种新型化工材料广泛一种新型化工材料广泛应用用于食品、造于食品、造纸、纺织、医、医药、涂料、塑料、涂料、塑料、环保和日保和日用化用化妆品等。品等。 淀粉可以用来生淀粉可以用来生产可降解塑料，薄膜制品等。可降解塑料，薄膜制品等。n3. 农副副产品糠品糠醛 糠糠醛是
17、一种重要的有机化工原料，原料是一种重要的有机化工原料，原料资源主要有源主要有玉米芯、甘蔗渣、燕麦壳、棉籽壳、稻壳等。玉米芯、甘蔗渣、燕麦壳、棉籽壳、稻壳等。 由植物由植物纤维原料中的多原料中的多缩戊糖戊糖为原料制原料制备。多。多缩戊戊糖在酸存在条件下糖在酸存在条件下经加加热水解水解为戊糖，戊糖在酸性戊糖，戊糖在酸性介介质中加中加热脱水而脱水而转化化为糠糠醛。糠醛糠醛糠糠醛类树脂的脂的特点特点是耐化学腐是耐化学腐蚀性性优良，用来制造耐酸涂良，用来制造耐酸涂层等。等。糠糠醛获得的化工得的化工产品：品： 生物技生物技术中的化学反中的化学反应，酶反反应大多条件温和，大多条件温和，设备简单，选择性好，副反性好，副反应少，少，产品性品性质优良而又不良而又不产生新的生新的污染。染。天然天然产物物煤炭煤炭石油天然气石油天然气20世世纪21世世纪4. 采用生物技采用生物技术从可再生从可再生资源中合成化学品。源中合成化学品。5. 海洋也是我海洋也是我们的原料基地。的原料基地。 6.6.废旧高分子材料的回收利用。旧高分子材料的回收利用。
