《化工产品来源》

精细化学品合成化精细化学品合成化学学主讲：宫剑华主讲：宫剑华联系方式：联系方式：手机：手机：1373634608813736346088E-mailE-mail：Qq: 23931848Qq: 23931848第二章第二章 化工产品的来源化工产品的来源2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 从石油获得的化工产品从石油获得的化工产品2.3 2.3 从天然气获得的化工产品从天然气获得的化工产品2.4 2.4 从煤获得的化工产品从煤获得的化工产品2.5 2.5 从其他获得的化工产品从其他获得的化工产品.2.1 2.1 概述概述化工产品生产过程的顺序：化工产品生产过程的顺序：起始原料起始原料基本有机化学品基本有机化学品精细化工产品精细化工产品基础有机原料基础有机原料三大合成材料三大合成材料.起始原料：起始原料：煤煤、石油石油、天然气天然气、农林产品农林产品（副产品）。（副产品）。基础有机原料：基础有机原料：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气（二甲苯、（乙炔、萘）、合成气（CO + H2CO + H2）等。）等。基本有机化学品（有机中间体）：基本有机化学品（有机中间体）：醇、醛、酮、酸、胺醇、醛、酮、酸、胺类、酚类、卤代物、硝基化合物等。类、酚类、卤代物、硝基化合物等。“ “它是由初始原料它是由初始原料或基础原料经初级加工得到的大吨位产品或基础原料经初级加工得到的大吨位产品” ”。 三大合成材料：三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维 。.2.2 2.2 从石油获得的化工产品从石油获得的化工产品 一种油质的可燃沥青质液体一种油质的可燃沥青质液体, ,一般是暗褐色到绿色一般是暗褐色到绿色, ,有有时发出荧光。他是古代海洋或湖泊的生物经过漫长演化而时发出荧光。他是古代海洋或湖泊的生物经过漫长演化而形成的混合物。石油实质是不同烃类的混合物形成的混合物。石油实质是不同烃类的混合物, ,主要成份为主要成份为烷烃烷烃、环烷烃环烷烃和和芳香烃芳香烃；能从中提取汽油、煤油、柴油、；能从中提取汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。石油被称为润滑油、石蜡、沥青等。石油被称为工业的血液工业的血液。.我国原油分布状况我国原油分布状况. 我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资源量源量172172亿吨，占全国的亿吨，占全国的81.1381.13；除陆地石油资本外，我国的；除陆地石油资本外，我国的海洋油气资本也十分丰盛。中国近海海域发育了一系列沉积盆海洋油气资本也十分丰盛。中国近海海域发育了一系列沉积盆地，总面积达近百万平方公里，具有丰盛的含油气前景。地，总面积达近百万平方公里，具有丰盛的含油气前景。 .原油的蒸馏工艺图原油的蒸馏工艺图一、石油的炼制一、石油的炼制.原油蒸馏馏分分布原油蒸馏馏分分布.常压蒸馏塔常压蒸馏塔.原油的蒸馏原油的蒸馏. 汽油汽油 主要成分为主要成分为C C4 4C C1212脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。和硫化物。 按研究法按研究法辛烷值辛烷值分为分为9090号、号、9393号、号、9797号三个牌号。号三个牌号。 车用汽油的抗爆性用车用汽油的抗爆性用辛烷值辛烷值表示。表示。 辛烷值辛烷值是这样规定的：是这样规定的：异辛烷异辛烷的抗爆性较好，辛烷值定为的抗爆性较好，辛烷值定为100100；正庚烷正庚烷的抗爆性差，定为的抗爆性差，定为0 0。汽油辛烷值的测定是以。汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为异辛烷和正庚烷为标准燃料标准燃料，使其产生的，使其产生的爆震爆震强度与试样强度与试样相同，标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛相同，标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。烷值。 .二、石油加工反应二、石油加工反应 裂解蒸汽裂解蒸汽裂解将石脑油、轻柴油等石油馏分裂解成乙烯、丙烯等低碳烃将石脑油、轻柴油等石油馏分裂解成乙烯、丙烯等低碳烃催化裂解催化裂解催化剂作用下将石油馏分裂解成低分子烯烃和芳香族化合物催化剂作用下将石油馏分裂解成低分子烯烃和芳香族化合物氢化裂解氢化裂解催化剂与氢气一同使用，阻止催化剂催化剂与氢气一同使用，阻止催化剂“ “碳化碳化” ”，使，使S S、N N、OO化化合物转化成会挥发的合物转化成会挥发的H H2 2S S、NHNH3 3和和H H2 2O.O. 聚合 裂解产生的低分子烯烃可以聚合得一系列重要的化工产品。如聚裂解产生的低分子烯烃可以聚合得一系列重要的化工产品。如聚乙烯，丁苯橡胶等。乙烯，丁苯橡胶等。. 烷化一分子烯烃与一分子烷烃或芳烃在催化剂作用下烷基化反应。一分子烯烃与一分子烷烃或芳烃在催化剂作用下烷基化反应。 沸石催化下丙烯与苯反应得异丙苯；沸石催化下丙烯与苯反应得异丙苯； 三氟化硼催化，对甲酚与异丁烯得三氟化硼催化，对甲酚与异丁烯得2.6-2.6-二叔丁基对甲酚等。二叔丁基对甲酚等。 催化重整 铂铂- -铼铼- -氧化铝催化剂上，使直链烃与脂环烃脱氢得芳烃，主氧化铝催化剂上，使直链烃与脂环烃脱氢得芳烃，主要是苯、甲苯和二甲苯。在获得不含铅的高锌值汽油方面起重要要是苯、甲苯和二甲苯。在获得不含铅的高锌值汽油方面起重要作用。作用。. 脱氢 裂解和催化重整基本都属于脱氢反应。其他还有乙苯转化为苯乙裂解和催化重整基本都属于脱氢反应。其他还有乙苯转化为苯乙烯，丁烷转化为丁二烯。烯，丁烷转化为丁二烯。 异构化使直链烃化合物转化为支链烃化合物。使直链烃化合物转化为支链烃化合物。 如正丁烷转化异丁烷；如正丁烷转化异丁烷； 把乙苯，邻二甲苯和间二甲苯转化为对二甲苯。把乙苯，邻二甲苯和间二甲苯转化为对二甲苯。 焦化用于炼油厂蒸汽除金属。用于炼油厂蒸汽除金属。.2.3 2.3 从天然气获得的化工产品从天然气获得的化工产品 天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃烷烃，其，其中中甲烷甲烷占绝大多数，另有少量的占绝大多数，另有少量的乙烷乙烷、丙烷丙烷和和丁烷丁烷，此外一，此外一般还含有般还含有硫化氢硫化氢、二氧化碳二氧化碳、氮氮和和水气水气，以及微量的惰性气，以及微量的惰性气体，如体，如氦氦和和氩氩等。等。 主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。 甲烷含量在甲烷含量在90%90%以上的天然气称为干气；以上的天然气称为干气； 甲烷含量在甲烷含量在90%90%以下的天然气称为湿气。以下的天然气称为湿气。. 天然气的主要应用 直接做燃料直接做燃料 （1 1）替代煤发电；）替代煤发电； （2 2）替代石油作为内燃机燃料；）替代石油作为内燃机燃料； （3 3）甲烷甲醇重整做燃料电池。）甲烷甲醇重整做燃料电池。 用于制造有机化工原料用于制造有机化工原料 天然气是制造天然气是制造氮肥氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%80%左右。左右。 制制合成气合成气（COCO和和H H2 2的混合物），进一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正的混合物），进一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等.2.4 2.4 从煤获得的化工产品从煤获得的化工产品 古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理古代植物埋藏在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。化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。 煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达达4 4841084104 4亿亿t t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.866.8。据。据19971997世界能源统计评论世界能源统计评论统计，至统计，至19961996年年底，世界煤炭探明的可采储量为底，世界煤炭探明的可采储量为1.03161101.03161104 4亿亿t t，储采比，储采比为为224224年，其中七位储量最大的国家依次为美国、中国、年，其中七位储量最大的国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。.储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次煤田预储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次煤田预测资料，埋深在测资料，埋深在1000m1000m以下浅层煤炭总资源量为以下浅层煤炭总资源量为2.62.6万万亿亿t t。其中。其中大别山秦岭昆仑山一线以北地区大别山秦岭昆仑山一线以北地区 资源量资源量约约2.452.45万亿万亿t t，占全国总资源量的，占全国总资源量的94%94%；以南的广大地；以南的广大地区仅占区仅占6%6%左右。其中左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西新疆、内蒙古、山西和陕西等四等四省区占全国资源总量的省区占全国资源总量的81.3%81.3%，东北，东北 三省占三省占1.6%1.6%，华，华东七省占东七省占2.8%2.8%，江南九省占，江南九省占1.6%1.6%。 .从煤炭得到化工产品的途径从煤炭得到化工产品的途径 煤的高温干馏 （绝氧、高温）萘萘、甲基萘、甲基萘、蒽蒽、菲、芴、苊、芘、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等苯：苯：50507070甲苯：甲苯：12122222二甲苯：二甲苯：2 26 6 粗苯粗苯煤焦油：煤焦油： 在隔绝空气的条件下加热煤到在隔绝空气的条件下加热煤到10001000，即得到焦炭、许多液体，即得到焦炭、许多液体及气态分解产物。焦炭用于炼钢，其他则可以得到多种化工原料。及气态分解产物。焦炭用于炼钢，其他则可以得到多种化工原料。. 煤的气化： 煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽剂（如蒸汽/ /空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有含有COCO、H H2 2、CHCH4 4等可燃气体和等可燃气体和COCO2 2、N N2 2等非可燃气体的过程。等非可燃气体的过程。l 水煤气反应水煤气反应C + H2O = CO + H2 C + 2H2O = CO2 + 2H2 将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是要成分是COCO和和H H2 2），），.l l费托反应费托反应分子量较宽的烷烃或烯烃混合物分子量较宽的烷烃或烯烃混合物 费托合成费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)(Fischer-Tropsch synthesis)是是 煤间接液化煤间接液化技术之技术之一，它以合成气一，它以合成气(CO(CO和和H H2 2) )为原料在催化剂为原料在催化剂( (主要是铁系主要是铁系) ) 和适当反和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。nCO + 2nH2 CH2n+ nH2O 费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等部分。整、合成和产品精制改质等部分。 uu ShellShell公司的公司的SMDSSMDS工艺工艺uu SasolSasol公司的公司的SSPDSSPD工艺和工艺和SASSAS工艺工艺. 破坏加氢煤的氢化 在高温高压下，用氢