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无机化工原料(无机化工原料来历)pdf

  石油化工学院 第二章 无机化工原料 《化工产物开辟》 无机化工原料 : 一、无机化工原料的来历 二、根本无机化工原料 三、常见无机化工原料 一 无机化工原料的来历 无机化工产物的分类  无机化学品多种多样,按利用条理可分为 无机化工 原料和无机化工产物 无机化工原料分为根本无机化工原料、一般无机化工 原料和无机两头体  原料和产物是相对而言的 例:乙烯取乙醇,乙醇取乙酸乙酯 无机化工原料的需要性  布局复杂的无机化合物是由简单的无机化工原料和中 间体系体例备而来 领会无机化工原料及两头体的来历、性质及使用很有 需要 高效广谱抗菌药环丙沙星  1983年拜耳公司起首报道了其合成工艺  打针用药为乳酸环丙沙星,口服用盐酸环丙沙星 O F CO H 2 N N H O HCl .HN 2 无机化工原料的来历 1.1 石油 石油的性质和构成 链式饱和烃 烃类 环烷烃 芳喷鼻烃 硫化物 石油的构成 非烃类 氮化物 含氧化物 金属无机化合物 胶质和沥青 稠环环烷烃 稠环芳喷鼻烃 石 油 炼 制 过 程 基 本 流 程 石油的加工工艺 产物分类 一次加工(原油蒸馏) 燃 润 蜡 沥 石 溶 料 滑 青 油 剂 油 焦 及 二次加工(催化、加氢、沉整等) 及 化 相 工 关 原 (烷基化、异构化、醚化等) 产 料 品 油品调合或精制 一次加工工艺(常减压蒸馏):  操纵液体夹杂物各组分挥发度的不同(沸点分歧)进行分手的方式  四种炼厂类型 燃料型,燃料-化工型,燃料-润滑油型,燃料-化工-润滑油型 产物 气体: C -C 1 4 石脑油: C -C , 轻石脑油IBP~150℃,沉石脑油150~220℃ 5 10 火油 C -C , 175~275 ℃ 9 16 柴油: C15-C20, 200~350 ℃ 减压馏分油(蜡油): C20-C36, 350~500 ℃ 减压渣油: C36, 500 ℃ 石油炼制节制室 名 称 大致构成 沸点范畴/℃ 用处 石油气 C ~C 40以下 燃料、化工原料 1 4 石油醚 C ~C 40~60 溶剂 粗 5 6 汽 汽 油 C ~C 60~205 内燃机燃料 7 9 油 溶剂油 C ~C 150~200 溶剂(消融橡胶、油漆等) 9 11 煤 航空火油 C10~C15 145~245 喷气式飞机燃料油 油 煤 油 C11~C16 160~310 平易近用、燃料、工业洗涤油 柴 油 C16~C18 180~350 柴油机燃料 机械油 C16~C20 350以上 机械润滑 凡士林 C18~C22 350以上 制药、防锈涂料 石 蜡 C20~C24 350以上 制皂、蜡烛、蜡纸、制脂肪酸等 燃料油 350以上 船用燃料,汽锅燃料 沥 青 350以上 防腐绝缘材料、铺及建建材料 石油产物及其商标: # # # # # 汽油(50-200℃) : 90 、93 、95 、97 、 (70 ) 辛烷值异辛烷(100)+正庚烷(0) # # # # 航煤(145-230 ℃) : 1 、2 、3 、4 . 结晶点等 火油(180-310 ℃) : 灯用级、信号灯级、拖沓机级 柴油(260-350 ℃) : 10、0 、-10 、-20 、-35 、-50.凝点 润滑油(350-520 ℃) :汽机油、柴机油、机械油、工艺油 沉油(≧ 520 ℃) :汽锅级 船用级 白腊:45 、50 、52 、……、60. 熔点 地蜡:67 、75 、80. 滴点 沥青:道--,建建--,橡胶--,油漆--. 针入度 辛烷值: 市售汽油的号数即为辛烷值 • (1)概念:指汽油正在内燃机中燃烧时抗爆震机能的目标。 取汽油的组分相关。辛烷值越大,抗爆震机能越好。 • (2 ):异辛烷的辛烷值为100,正庚烷为0,两者按照 分歧比例夹杂制成尺度燃料油。 • (3)提高汽油辛烷值的方式: Ⅰ、添加四醋酸铅; 【有毒,无铅汽油替代】 Ⅱ、催化裂化、催化沉整方式获得的芳烃、环烷烃、异构烷 烃调整汽油; 【最好方式】 Ⅲ、添加高辛烷值组分如甲基叔丁基醚(MTBE)、异构化 汽油等。 【MTBE,致癌感化】 二次加工工艺(馏分油的化学加工) 指沉质馏分及渣油再进行化学布局上的 加工使之生成汽油、火油、柴油和 气体等轻质油品的过程 热裂化 (thermal cracking ) 催化裂化 (catalytic cracking) 催化沉整 (catalytic reforming) 催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking) 1.2 天然气 天然气 • 次要为甲烷,部门C -C 的烷烃以及少量>C 沉组分 2 4 5 • 天然气中的甲烷等低碳烷烃燃烧时热值高污染少,天然气根基不 含硫,无色、无臭、无毒、无侵蚀性,具有平安、热值高、干净 和使用普遍等长处,目前已成为浩繁发财国度的城市必选燃气气 源——洁净能源  按照CH 的含量分歧分为: 4 干气 V (CH )90% 4 湿气 V (CH )90% ,C -C 烷烃含量≥15%-20% 4 2 4  按照其来历分歧  常规天然气  油田伴生气 天然气取石油共生  煤层气(瓦斯气) 吸附正在煤上的甲烷  天然气水合物 冻土带和海底甲烷取水构成的笼形化合物 天然气的加工操纵 天然气制合成氨的原料气 水合反映: CH +H OCO+3H (合成气) 4 2 2 氧化反映: CH + 1/2O CO+2H (合成气) 4 2 2 合成氨反映:H +3N 2NH 2 2 3 采用烃类蒸汽催化工艺将低碳烷烃为CO+H2 天然气经合成气线的催化制燃料和化工产物 CH CO+H (合成气) 4 2 CO+2H CH OH 2 3 2CO+4H C H +2H O 2 2 4 2 2CO+3H HO-CH -CH -OH +H O 2 2 2 2 天然气间接催化氧化成化工产物 CH +O CH OH 4 2 3 CH +O HCHO 4 2 天然气热裂解制化工产物 CH → C H +C 4 2 2 C H → CHCl=CHCl 2 2 C H → CH -CHO 2 2 3 天然气制羰基合成的合成气 2CH +O →2CO+4H (天然气部门氧化法) 4 2 2 CH +CO →2CO+2H (天然气CO 法) 4 2 2 2 CH +H O→CO+3H (天然气水蒸气法) 4 2 2 甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化制甲烷的各类衍生物化 工产物 湿性天然气中C ~C 烷烃的操纵 2 4 1.3 煤 煤是世界上分布最广、储量最丰硕的化石燃料,占全数化石 燃料的75% 我国是目宿世界上最大的煤炭出产国和消费国  2009年,全国原煤总产量达到29.5亿吨  2010年总产量达到33亿吨  到2050年,我国的煤炭正在能源消费布局中的占比也将正在40% 以上  由此可见,正在此后相当长的一段期间内,煤炭仍将是我国能 源的支柱财产 世界煤炭的分布特点 北半球多于南半球, 特别集中正在北半球的中温带和亚寒带地域 • 分布普遍 • 相对集中 • 西多东少、北多南少 • 次要分布正在山西、、陕西、新疆、 贵州、等6省( 自治区) 煤的分类取特征 煤是由高档动物经生物化学、物理化学和地球化学感化改变成 的固体无机可燃矿物,由含碳、氢的多种布局的大无机物 和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质构成的夹杂物 按成煤过程时间分类 动物泥煤 (腐泥)褐煤烟煤无烟煤 成煤动物中所有组分都参取了煤的构成过程,此中次要是 纤维素和木质素 煤分为 腐植煤、残植煤、腐泥煤  腐植煤—— 由高档动物构成的煤。如泥炭、褐煤、烟 煤、无烟煤  残植煤—— 由高档动物中不变组分富集而构成的煤形 成的煤  腐泥煤—— 由湖沼、泻湖中的藻类等浮逛生物正在还原 下颠末分化构成的煤 煤的化学构成和布局 构成 泥 炭 褐 煤 烟 煤 无烟煤 C% 60~70 70~80 80~90 90~98 H% 5~6 5~6 4~5 1~3 O% 25~35 15~25 5~15 1~3 • 煤的次要元素为C、H、O,含少量S、N、P • N、S含量取煤化度关系不大,别离约0.5~2%、0.5~3% 煤中氢和氧含量挨次为 泥煤 褐煤 烟煤 无烟煤 碳含量: 60-70%, 70-80%, 80-90%, 90-98% 分歧类型煤的根本布局单位示企图  煤的根基布局单位——缩合芳烃、环烷烃及多种侧链,杂 原子及官能团  侧链往往是联合各根基单位的桥键  年轻煤缩合芳烃少,侧链长,脂肪烃和含氧官能团多  煤大之间由交联键构成空间布局,正在大空间布局 中有很多内概况积大的微孔,大平分散着一些低 化合物,特别以年轻煤为多 • 煤化工的加工线  煤干馏:空气下加热,分化为焦炭、煤焦油、粗苯和 焦炉气 ,或称部门液化和部门气化 高温干馏(制焦)900~1100℃ 焦炭、粗苯和焦炉气 低温干馏 500~600 ℃ 半焦、低温煤焦油和煤气  煤气化 正在高温 (900~1300℃)下使煤、焦炭或半焦炭等 固体燃料取气化剂反映,成次要含氢、一氧化碳等气 体的过程。  煤液化 煤颠末化学加工为液体燃料的过程。 分为间接液化和间接液化 焦炉煤气 含氢、甲烷、乙烯等 低温干馏 低温煤焦油 酚类、烷烃、环烷烃等 半焦 气化 合成气 苯 焦炉煤气 甲苯 二甲苯 高温干馏 粗苯 分手 茚 煤 氧(杂)茚 苯酚、甲酚、二甲酚 萘、烷基萘 煤焦油 分手 蒽 其他化工原料 氨、甲醇、低碳夹杂 气化 合成气 合成 醇、汽油、柴油等 高压加氢液化 汽油、火油、柴油等 选煤厂常用的加工程 序见左图,各次要工艺 环节有: (1)原煤预备功课 (2)选煤和脱水功课 (3)煤泥精选收受接管和 洗水功课 (4)出产手艺查抄 (5)产物运销功课 1.4 生物资本  乙醇的出产 乙烯水制工业乙醇,农产物出产乙醇仍是主要方式之一 H O H O 2 2 2C H O C H O 2C H O 2 10 5 12 22 11 6 12 6 (淀粉) (麦芽糖) (葡萄糖) 酵母 C H O 6 12 6 2CH CH OH + 2CO 3 2 2 糠醛的出产 农副产物废渣的水解是工业出产糠醛的独一线。 HC CH C H O + 3 H O 5 10 5 2 C C CHO O 糠 醛 正在硫酸催化剂,180℃,1.0MPa前提下,含多缩戊糖生物质 水解为戊糖,戊糖进一步环化脱水制得糠醛。 聚合 糠醛树脂 加氢 糠醇 糠醇树脂、农药 加氢 四氢糠醇 溶剂、增塑剂、合成纤维 脱羰 农药、溶剂 呋喃 糠 醛 加氢 溶剂 四氢呋喃 氨 吡咯 溶剂、医药 氧化 顺丁烯二酸酐 增塑剂、加强塑料、医药、农药 氧化 糠酸 防腐剂 小结 无机化工原料的来历  石油  天然气  煤  生物资本 无机化工原料 : 一、无机化工原料的来历 二、根本无机化工原料 三、常见无机化工原料 二 根本无机化工原料 化学产物出产过程: 化学产物 初始原料 根本无机原料 根基无机化学品 七种根本无机化工原料 甲烷、乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯 从石油、天然气、煤等天然资本颠末数次化学加工而制取 的布局相对简单的无机物 甲烷 甲烷合成的产物 CH3 丙酮 H C C COOCH 2 3 甲醇 甲基丙烯酸甲酯 NH ,O 3 2 Cl HCN C Pt-Rh,1000℃ N N Cl2 Cl C N C Cl 三聚氰氯 Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 CH Cl CH Cl CHCl CH4 3 2 2 3 CCl4 HF 600~800℃ 聚合 F F 2 2 HCClF F C CF * * 2 2 2 C C SbCl5 n H O 2 CO + 3 H2 合成气 乙烯 低 度 聚 乙 烯 高 度 聚 乙 烯 齐 聚 乙烯合成产物 - H C l C l2 C H 2 C lC H 2 C l C H 2 = C H C l 1,2 - 二 氯 乙 烷 氯 乙 烯 O 2 ,P d C l2 - C C l2 C H 3 C O O C H = C H 2 C H 3 C O O H 醋 酸 乙 烯 酯 O O T e O 2 ,R X 2 H 2 O H 2 C C H 2 C H 3 C O C H 2 C H 2 O C C H 3 2 C H 3 C O O H + H O C H 2 C H 2 O H C H 3 C O O H ,O 2 O 2 ,P d C l2 -C C l2 /H C l C l2 C H 3 C H O C l3 C C H O H 2 O 碱 C H 2 O H H O H 2 C C C H 2 O H 季 戊 四 醇 H 2 O C H 2 O H - H 2 聚 合 — CH — CH 2 3 — C H = C H 2 — C H — C H 2 — n H 2 O O 2 H + H O C H 2 C H 2 O H H 2 C C H 2 A g N H 3 O (H O C H 2 C H 2 ) 3 N H 2 O C 2 H 5 O H C H 3 C H 2 C O O H H 2 ,C O C H 3 C H 2 C H O [C o ( C O ) 4 ]2 C H 3 C H 2 C H 2 O H H C l C H 3 C H 2 C l 丙烯 丙烯合成产物 O 2 CH2 CH CHO CH2 CH COOH NH O 3 2 CH CH CN 2 OH H O Cl Ca(OH)2 H C CH CH 2 2 3 2 H C CH CH Cl -HCl 3 2 O Cl OH Cl H O Cl Ca(OH)2 H C CH CH 2 2 2 2 2 H C CH CH Cl H C CH CH Cl -HCl 2 2 2 2 Cl O HOO + OH CH(CH ) O C(CH ) O 3 2 2 3 2 H + H PO 3 4 CH CCH 3 3 CH CH CH CH OH CH3 2 2 O + HO C OH CH CCH 3 3 SO Na+ CH CH CH 3 2 3 x y 磺酸树脂 H 2 H CH CH CH CHO CH CH CH CH OH 2 CO 3 2 2 H 3 2 2 2 羰基合成 (CH ) CHCHO 2 (CH ) CHCH OH 3 2 3 2 2 OH O CH 3 H O -H2 HCN 2+ CH CHCH CH CCH CH OH CH C COOCH H 3 3 3 3 3 2 3 CH 3 CH C 2 n COOCH 3 日常用烯烃成品 PE,聚乙烯(高密度聚乙烯:HDPE;低密度聚乙烯:LDPE) 目前PE是使用最普遍的塑料,借帮分歧的改性方式, PE能够使用正在日常糊口的各个方面。比力有代表性的包罗 塑料桶、薄膜、纸杯内壁、水管和电缆外皮等 PE本身无毒。但出产中会用到一些加工或改性帮剂,如 填料、不变帮剂或颜料。有些帮剂是有毒的。PE成品由 于正在较高温度下会软化以至熔化,应尽量避免高于开水 温度100℃下利用 PVC,聚氯乙烯 PVC现正在多用于制制一些廉价的人制革,脚垫,下水管道等;因为其电气机能优良又有 必然的本身阻燃特征,被普遍用于电线电缆的外皮制制。此外,PVC正在工业范畴使用普遍, 出格是正在对耐酸碱侵蚀要求高的处所。 PVC出产中会利用大量增塑剂(塑化剂,如DOP)和含有沉金属 的热不变剂,且合成过程很难杜绝逛离单体的存正在,这些都被认为是 有毒的。所以PVC正在接触人体、出格是医药食物使用中,正逐步被PP、 PE所代替 PVC是一种不耐高温的塑料,无法利用正在温度较高的处所 PP,聚丙烯 PP 的利用范畴也很普遍,日常用品如包拆、玩具、脸盆、 水桶、衣架、水杯、瓶子等等;工程使用如汽车安全杠等。 纺成丝的PP被称为丙纶,正在纺织品、无纺布、绳索、渔网等 成品中很常见 PP取PE的加工方式和利用范畴雷同,本身也无毒。可能的来自于加工和改性中的 帮剂。出格是因为PP耐候性较差,出产中可能会用到含有沉金属的耐老化剂。比拟PE成品, PP成品的耐热性略优,典型的乐扣乐扣水杯利用温度能够达到110℃,可是再高的温度就有 软化和熔化的了,应尽量避免 PS,聚苯乙烯 廉价通明成品,泡沫塑料,CD盒,水杯,快餐盒,保温衬层等。 用于合成聚苯乙烯的原料有毒,通过合适的合成工艺,聚苯乙 烯的单体曾经很少,可是现正在的水杯等曾经很少采用此材料。 聚苯乙烯易燃,出格是发泡之后的PS。燃烧会发生大量有毒气体。 正在一些高层火宅变乱中,因为隔热层材料采用了普遍利用的PS发泡 板,着火后发生的大量浓烟和有毒气体成为了导致大量伤亡的次要 缘由 丁二烯 丁二烯合成产物 Na nCH =CH—CH=CH —CH —CH=CH—CH — 2 2 2 2 聚丁二烯 n 60℃ O CH2 C O HC HC C + O O HC HC C C CH2 O O — CH CH — 2 2 TiCl -R Al n 4 3 nCH =CH—CH=CH 2 2 C C 顺丁橡胶 H H O O CO,CH OH [H] 3 CH =CH—CH=CH HOOC— (CH ) —COOH 2 2 CH OC—CH CH=CH—CH —C—OCH 2 4 3 2 2 3 催化剂 水解 已二酸 苯 苯合成产物 CH CH CH CH 2 3 2 2 HOO CH(CH ) O C(CH ) + OH O CH CH CH 3 2 2 3 2 H 3 2 + H PO 3 4 CH CCH 3 3 O [O] HOOC(CH ) COOH 尼龙66 聚己二酰己二胺 2 4 N OH O NH OH 2 NH 尼龙6 聚己内酰胺 SO H 磺化 3 Cl Cl 2 硝化 NO2 NH2 甲苯 二甲苯 O 氧化 C CH3 O CH3 C O CN CH3 COOH Cl Cl 氧化 Cl CN Cl CH3 COOH CH3 COOH 氧化 CH3 COOH 小结 根本无机化工原料  甲烷  乙烯  丙烯  丁二烯  苯  甲苯  二甲苯

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