1、 第八章 石油化工一、概論 1 石油化工產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用 2 石油化工的定義 用石油或石油氣（煉廠氣、油田氣、天然氣）作起始原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)，叫石油化學(xué)工業(yè)，簡(jiǎn)稱石油化工或石化。廣義上也包括天然氣化工。 3 石油化工的發(fā)展簡(jiǎn)況 石油化學(xué)工業(yè)始于美國(guó)，異丙醇是石油化學(xué)工業(yè)的第一個(gè)產(chǎn)品。西埃力斯（CEllis 18761941年）是世界最早的石油化工實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建人，是第一個(gè)石油化工產(chǎn)品的發(fā)明者。 1920年美國(guó)新澤西標(biāo)準(zhǔn)油公司建成了由煉廠氣中的丙烯生產(chǎn)異丙醇的工業(yè)化裝置。五十年代后石油化工在世界各國(guó)迅速發(fā)展。 我國(guó)的石化工業(yè)是50年代末、60年代初發(fā)展起來(lái)的，70年代引進(jìn)了大型石油

2、化工生產(chǎn)裝置。 現(xiàn)在我國(guó)的石油化學(xué)工業(yè)已初具規(guī)模，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，尤其在合理利用原料、節(jié)約能耗、工藝技術(shù)改進(jìn)等方面都有待于進(jìn)一步的提高和發(fā)展4 石油化工產(chǎn)品的加工過(guò)程 按照石油化學(xué)加工的過(guò)程，可以把石油化工生產(chǎn)分為三個(gè)主要過(guò)程： 1）由石油原料制取基礎(chǔ)化工原料。 即主要通過(guò)熱裂解、催化裂化、催化重整等方法，以石油、煉廠氣等為原料制取三烯三苯一炔一萘及合成氣等基礎(chǔ)原料的過(guò)程。 2）由基礎(chǔ)化工原料制取基本化工產(chǎn)品 基礎(chǔ)化工產(chǎn)品大多是化工生產(chǎn)的中間體、合成材料的單體，有些甚至本身就是重要的化工產(chǎn)品。如醇、醛、酸等。 此過(guò)程的加工方法以加氫、脫氫、氧化、烷基化、異構(gòu)化、羥基合成、歧化、水

3、合等反應(yīng)為主。 3）由基本化工產(chǎn)品制取最終產(chǎn)品，如三大合成材料。二、基礎(chǔ)原料（三烯三苯 一炔一萘）的生產(chǎn) 基本化學(xué)反應(yīng)裂解 裂解是將石油或天然氣在高溫下所進(jìn)行的反應(yīng)，它使CC鍵或CH鍵斷裂，生成各種烯烴、炔烴和芳烴的混合物。 烷烴的裂解反應(yīng) CC鍵斷裂，分解為低分子烷烴和烯烴。如：44283CHHCHC 環(huán)烷烴裂解反應(yīng) CC鍵斷裂，生成乙烯、丙烯、丁二烯、芳烴等。如： 芳烴的裂解反應(yīng) 烷基芳烴斷裂生成苯及多環(huán)化合物。如： 苯乙烷裂解為苯與乙烯 26442166HHCHCHC 裂解與裂化的對(duì)比 生產(chǎn)目的：裂化主要是生產(chǎn)液態(tài)烴；裂解主要是生產(chǎn)氣態(tài)烴，烯烴含量高。 反應(yīng)溫度：裂化一般不超過(guò) 500；

4、裂解反應(yīng)溫度一般在 700800（生產(chǎn)烯烴）或1000以上（生產(chǎn)炔烴）。 裂解原料 1）氣態(tài)烴：天然氣、石油伴生氣和煉廠氣等。 2）液態(tài)烴：石腦油、汽油、輕柴油、重柴油等。 裂解產(chǎn)物 為混合物，一般裂解氣均含有 等，生產(chǎn)目的不同，各組分含量也不同。 烴類裂解方法的分類（按供熱方式） 管式爐裂解 熱載體裂解：砂子爐裂解、熔鹽爐裂解、過(guò)熱水蒸氣裂解、等離子體裂解 浸沒(méi)燃燒裂解 催化裂解22624242HCHCHCCHH、 裂解產(chǎn)物的分離方法 深冷分離法 即在低溫高壓下將裂解氣體變?yōu)橐后w，再依據(jù)各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行蒸餾分離。 吸附法 利用吸附劑對(duì)不同組分吸附能力的差異進(jìn)行分離。 溶劑萃取法 利用不同

5、物質(zhì)在溶劑中的溶解度不同進(jìn)行分離。 1 三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）的生產(chǎn) 三烯是一系列有機(jī)化學(xué)品中最重要的烯烴，三種烯烴在生產(chǎn)過(guò)程中是不可分割的。由于所選擇的原料不同、裂解的條件不同，各裂解產(chǎn)物的產(chǎn)率及裂解所得到的三烯的組成也不同。 1）乙烯、丙烯的生產(chǎn) 原料：乙烷、丙烷、正丁烷、石腦油、輕柴油、重柴油等。其中乙烷是生產(chǎn)乙烯的最佳原料，產(chǎn)率最高，可達(dá) 7689，即 13 噸乙烷就可以生產(chǎn)出1噸乙烯。 24262HHCHC 隨著裂解原料由輕到重，乙烯的產(chǎn)率下降，生產(chǎn)一噸乙烯所需的原料量劇增。 丙烯的重要性僅次于乙烯。目前丙烯沒(méi)有專門單獨(dú)生產(chǎn)，主要來(lái)自于煉廠氣及乙烯生產(chǎn)時(shí)的聯(lián)產(chǎn)品。 乙烯的用途 世

6、界上一般以乙烯產(chǎn)量的多少作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。 2）丁二烯的生產(chǎn) a 通過(guò)對(duì)原料進(jìn)行裂解、分離制取 b 丁烷、丁烯催化脫氫 一步法： 二步法： c 乙醇脫水脫氫2641042HHCHC26484284104HHCHCHHCHCOHHHCOHHC2264522 2 三苯一萘的生產(chǎn) a 從煤焦化得到的粗煤氣中提取 粗煤氣中含有粗苯（2045g/m ），粗苯中以苯為主，及甲苯、二甲苯，還有一些沸點(diǎn)與三苯接近的烯烴、炔烴，所以不易分離。一般先讓粗苯在催化加氫作用下，將烯烴、炔烴變?yōu)轱柡蜔N，從而將飽和烴與芳烴通過(guò)溶劑抽提分離。 b從煤焦油制取芳烴（萘） 通過(guò)精密蒸餾分離制取。蒸餾割取萘沸點(diǎn)（2

7、179）附近的餾分，得到萘油，再通過(guò)冷卻使萘凝固析出過(guò)濾制取。 隨著煉油工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展及對(duì)芳烴需求量的增加，石油芳烴已成為芳烴的主要來(lái)源。 c催化重整 通過(guò)催化重整得到高辛烷值汽油組分，同時(shí)制得芳烴，尤其是三苯。 d裂解焦油 即裂解制乙烯時(shí)的液體產(chǎn)物。 三苯一萘在生產(chǎn)中為聯(lián)產(chǎn)品，必須進(jìn)行分離獲取。工業(yè)上一般采用溶劑抽提法和萃取蒸餾法進(jìn)行分離。 在芳烴組分中，各組分的用途、需求量不同（其中苯、對(duì)二甲苯用途用量最大），而產(chǎn)量受到原料組成的限制，因此芳烴的轉(zhuǎn)化是芳烴制取中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。主要的芳烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)有： 異構(gòu)化反應(yīng)：在催化劑作用下化合物分子構(gòu)型發(fā)生變化而組成分子的原子數(shù)不變的過(guò)程。如

8、將鄰二甲苯轉(zhuǎn)化為對(duì)二甲苯。 歧化反應(yīng)：烴分子間或分子內(nèi)的烷基轉(zhuǎn)移，使反應(yīng)前后分子中的原子數(shù)發(fā)生變化。如工業(yè)上采用甲苯歧化生產(chǎn)苯和二甲苯。 萘的生產(chǎn)是通過(guò)從聯(lián)產(chǎn)品中分離得到甲基萘脫甲基制取。 3乙炔的生產(chǎn) 由電石（ ）制取 由甲烷制取 2CCa22222)(2OHCHCOHCCaa222432HHCCH由烴類裂解制取 由于乙炔在高溫下不穩(wěn)定，易進(jìn)一步分解為碳和氫，所以要求生產(chǎn)時(shí)在高溫（11001400）下短接觸時(shí)間（010001s）進(jìn)行操作。 工業(yè)上一般采用浸沒(méi)燃燒法即部分氧化法進(jìn)行裂解。 乙炔的用途26222104242283222622HHCHCHCHCHHCHCHHCHC三、主要中間產(chǎn)品的

9、生產(chǎn)原理 1、醇 乙醇（酒精） 傳統(tǒng)法糧食釀造 每噸酒精需要3噸多糧食或5 噸多薯干 淀粉 麥芽糖 葡萄糖 酒精nOHC)(5106112212OHC6126OHCOHHC52 工業(yè)生產(chǎn) 原料：乙烯 原理： 將乙烯加壓至7MPa與過(guò)熱水蒸氣混合，以磷酸作為催化劑進(jìn)行水合反應(yīng)制取。 用途：溶劑、塑料、合成纖維、染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、香料、化妝品等。 甲醇 最初由木材干餾得到，所以又名木精。無(wú)色液體，沸點(diǎn) 65。有毒，10ml使雙目失明，30ml能至死。 工業(yè)生產(chǎn)為：OHCHCHOHHC23242OHCHHCO322 環(huán)氧乙烷與乙二醇 環(huán)氧乙烷為無(wú)色液體，由乙烯與氧在催化劑作用下制取 環(huán)氧乙烷水解生成

10、乙二醇 222OCHCHAgP T22CHCH OOH2OHCHOHCH222醛（乙醛） 生產(chǎn)方法乙炔水合法乙醇脫氫法乙烯氧化法CHOCHOHCHCHOCHOHCHCHCHOCHOHHC324223233222223 酸（乙酸） 乙酸又稱醋酸，是食醋的主要成分，是最早由自然界得到的有機(jī)物之一。 生產(chǎn)方法乙醛氧化法甲醇轉(zhuǎn)化法 用途 制取染料、農(nóng)藥、香料、香精及合成纖維等COOHCHCOOHCHCOOHCHOCHOCH3332324 酮 （丙酮） 生產(chǎn)方法異丙醇法（丙烯氧化生成異丙醇） （副產(chǎn)物）丙烯氧化法異丙苯法 丙烯與苯合成異丙苯，再進(jìn)一步氧化為苯酚與丙酮。該法以生產(chǎn)苯酚為主，丙酮為副產(chǎn)物。

11、用途：制取有機(jī)玻璃、醋酸纖維素、維生素C、涂料、油漆等3322233COCHCHOHOCHOHCHCH3322322COCHCHOCHCHCH33CHCCHO5 胺（苯胺） 生產(chǎn)方法硝基苯還原法 苯酚氨化法 用途：染料、醫(yī)藥等 366HNOHC256NOHC256NHHC2HOHNHHCNHOHHC2256356四、三大合成材料的生產(chǎn) 三大合成材料指合成纖維、合成樹(shù)脂、合成橡膠。 基本化學(xué)反應(yīng) 縮合反應(yīng)：指由一種或幾種不飽和或環(huán)狀的單體生成高聚物的過(guò)程。按反應(yīng)機(jī)理分為加聚和縮聚兩種。 加聚反應(yīng)：由一種或多種單體通過(guò)加成反應(yīng)相互結(jié)合成為高分子化合物的反應(yīng)。 單體必須具有不飽和鍵，生成的高分子化合

12、物具有與單體相同的成分；沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生。 縮聚反應(yīng)：由一種或多種單體相互縮合成為高分子化合物，同時(shí)析出其它低分子物質(zhì)（如水、氨、醇、鹵化氫等）的反應(yīng)。 所生成的高聚物的成分與單體不同。 加成反應(yīng) 取代反應(yīng) 消去反應(yīng) 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)1、合成纖維 （1）日常生活中的纖維 （2）纖維的分類 有機(jī)天然纖維 天然纖維纖維 化學(xué)纖維無(wú)機(jī)天然纖維（礦物纖維）：石棉天然纖維素纖維（植物纖維）天然蛋白質(zhì)纖維（動(dòng)物纖維）無(wú)機(jī)纖維：玻璃纖維等有機(jī)纖維人造纖維合成纖維（3）合成纖維的種類合成纖維維綸聚乙烯醇纖維滌綸聚酯纖維錦綸聚酰胺纖維腈綸聚丙烯腈纖維丙綸聚丙烯纖維氯綸聚氯乙烯纖維乙綸聚乙烯纖維氨綸聚氨脂纖維 維

13、綸（維尼綸、合成棉花）：?jiǎn)误w為對(duì)苯二甲酸二甲脂（由對(duì)二甲苯氧化為對(duì)苯二甲酸， 再與乙二醇反應(yīng)制取）；主要用途為與棉混紡制衣料等。 滌綸（的確良）：二元羧酸與二元醇縮聚而成；主要用于制取齒輪、管道、電影膠片、衣物等。 錦綸（尼龍）：二元羧酸與二元胺縮聚而成；主要用于制取衣物、漁網(wǎng)、繩索、降落傘、宇航服等。 腈綸（合成羊毛）：?jiǎn)误w為丙烯腈；主要用于代替羊毛，與毛混紡。 丙綸：由聚丙烯樹(shù)脂拉制而成；是合成纖維中密度最小的，只有棉花的08，用于制地毯、毛毯、漁網(wǎng)、軍用帳篷等。 氯綸：由聚氯乙烯拉制而成；用于制毛毯、地毯、工作服等。 乙綸：由聚乙烯拉制而成。2、合成樹(shù)脂與塑料（1）樹(shù)脂的來(lái)歷（2）樹(shù)脂的

14、分類 按來(lái)源分為天然樹(shù)脂（來(lái)自動(dòng)植物如蟲(chóng)膠、松香、琥珀）和合成樹(shù)脂； 按受熱后性能變化分為熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂。 常見(jiàn)的樹(shù)脂有： 環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂等。 ABS（工程塑料）：即苯乙烯（Styrene)-丁二烯（Butadiene）-丙烯腈(Acrylonitrile)的共聚物。 （3）塑料 塑料是以合成樹(shù)脂為主要成分，在一定條件下可塑成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。 塑料與合成樹(shù)脂間沒(méi)有嚴(yán)格的劃分界限，多數(shù)情況下把未成型前稱為合成樹(shù)脂，成型后稱為塑料。 常見(jiàn)的塑料： 聚乙烯塑料：由乙烯聚合而成；制取塑料薄膜、食品袋等。 聚氯乙烯塑

15、料：氯乙烯的聚合體； 聚丙烯塑料：丙烯的聚合體；制取耐熱耐化學(xué)藥劑管道。 聚苯乙烯塑料：苯乙烯的聚合體；透光性僅次于有機(jī)玻璃，用于制餐具、玩具等。 酚醛塑料：苯酚與甲醛的聚合物；用于電木制品等。 有機(jī)玻璃：甲基丙烯酸甲脂的聚合物。3、合成橡膠 分類： 天然橡膠：來(lái)自熱帶或亞熱帶地區(qū)的橡膠樹(shù) 基本成分為異戊二烯 合成橡膠通用橡膠特種橡膠 通用橡膠 丁苯橡膠：丁二烯與苯乙烯的共聚物，在合成橡膠中產(chǎn)量最大；主要用于生成輪胎。 順丁橡膠：丁二烯的聚合物，在合成橡膠中產(chǎn)量居第二位；主要用于制輪胎、三角帶、電絕緣制品 異戊橡膠：異戊二烯的聚合物，與天然橡膠類似，又稱為天然合成橡膠。 氯丁橡膠：氯丁二烯的聚

16、合物，耐酸堿、耐油、耐熱、通氣性好，耐摩擦性差，比重大；用于制耐油管、墊圈等。 乙丙橡膠：乙烯、丙烯共聚物，比重最小；耐老化性、電絕緣性好，用于制電纜包皮等。 特殊橡膠 丁基橡膠：異丁烯和少量（25）異戊二烯的共聚物。具有優(yōu)良的不透氣性，用于制內(nèi)胎、氣球等。 丁腈橡膠：丁二烯與丙烯腈的共聚物；應(yīng)用最為廣泛的耐油橡膠，用于制飛機(jī)油箱、油管等。 丁鈉橡膠：丁二烯在金屬鈉的催化作用下的聚合物。 丁鋰橡膠：丁二烯在金屬鋰的催化作用下的聚合物。 聚異丁烯橡膠：異丁烯在三氟化硼的催化下的聚合物。五、天然氣的化工利用 1、天然氣的脫硫和硫回收 （1） 的危害 腐蝕設(shè)備、使催化劑中毒而失去活性、燃燒生成二氧化硫排入大氣而污染環(huán)境影響動(dòng)植物健康。 （2）脫硫方法 固體脫硫