(高分子合成工艺学课件)第二章生产单体的原料路线.ppt
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- 高分子 合成 工艺学 课件 第二 生产 单体 原料 路线
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1、第二章第二章 生产单体的原料路线生产单体的原料路线 合成高聚物的原料又叫单体,多数为脂肪族化合物,合成高聚物的原料又叫单体,多数为脂肪族化合物,少数是芳香族化合物(特种高分子的主要原料)。少数是芳香族化合物(特种高分子的主要原料)。最主要的最主要的单体原料单体原料乙烯乙烯 丙烯丙烯 丁二烯丁二烯苯苯甲苯甲苯二甲苯二甲苯三烯三烯三苯三苯 合成高聚物材料目前最重要的单体来源路线合成高聚物材料目前最重要的单体来源路线3 3个:个:。石油化工路线石油化工路线单体来源路线单体来源路线农副产品和农副产品和木材工业副木材工业副产品路线产品路线煤炭路线煤炭路线 石油化工路线石油化工路线:是最重要的单体合成路线
2、。:是最重要的单体合成路线。原油经蒸馏分出石脑油、煤油、柴油等馏分和炼厂气,原油经蒸馏分出石脑油、煤油、柴油等馏分和炼厂气,用各馏分作原料进行高温用各馏分作原料进行高温裂解裂解,得到的裂解气经分离得,得到的裂解气经分离得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。产生的液体经加氢催到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。产生的液体经加氢催化重整转化为芳烃,萃取分离后可得苯、甲苯、二甲苯化重整转化为芳烃,萃取分离后可得苯、甲苯、二甲苯等芳烃化合物。等芳烃化合物。备注:备注:原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出,总称为炼厂气;其组成因炼油厂产气装置不同而产出,总称为炼厂
3、气;其组成因炼油厂产气装置不同而异,主要有氢、甲烷、异,主要有氢、甲烷、C C2 2馏分(乙烷和乙烯)、馏分(乙烷和乙烯)、C C3 3馏分馏分(丙烷和丙烯)、(丙烷和丙烯)、C C4 4馏分(各种丁烷和丁烯)等。馏分(各种丁烷和丁烯)等。煤炭路线煤炭路线 煤炭经炼焦生成煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤炭经炼焦生成煤气、氨、煤焦油和焦炭。由煤焦油经分离可得苯、甲苯、苯酚、沥青由煤焦油经分离可得苯、甲苯、苯酚、沥青等。焦炭与石灰石在电炉中高温反应得到电等。焦炭与石灰石在电炉中高温反应得到电石,电石与水反应生成乙炔,由乙炔可合成石,电石与水反应生成乙炔,由乙炔可合成一系列乙烯基单体或其它有机化工原料。一
4、系列乙烯基单体或其它有机化工原料。其它原料路线其它原料路线 主要是农副产品或木材工业副产品为原料,主要是农副产品或木材工业副产品为原料,直接用作单体或经化学加工成单体。原料来直接用作单体或经化学加工成单体。原料来源不充足,成本高。源不充足,成本高。我国有机原料路线已逐步从以煤焦、农副产品为主我国有机原料路线已逐步从以煤焦、农副产品为主向以石油向以石油(包括天然气包括天然气)为主转变,按产量计算已接为主转变,按产量计算已接近近60-65%60-65%。但是,目前我国乙烯法但是,目前我国乙烯法PVCPVC树脂的生产能力仅占树脂的生产能力仅占35%35%左右;电石乙炔法醋酸乙烯约占左右;电石乙炔法醋
5、酸乙烯约占50%50%;氯丁橡胶全部;氯丁橡胶全部采用电石乙炔路线。而上述产品在国外已基本被石采用电石乙炔路线。而上述产品在国外已基本被石油化工路线取代。油化工路线取代。2.1 2.1 石油化工原料路线石油化工原料路线 石油是目前自然界最丰富的有机原料,从油田开石油是目前自然界最丰富的有机原料,从油田开采出来未经加工的石油称为采出来未经加工的石油称为原油原油。原油经加工,主要是常压蒸馏(原油经加工,主要是常压蒸馏(300300400400以下)以下)分出石油气(分出石油气(C1C1C4C4组分)、组分)、石油醚石油醚(C5C5C6C6)、)、石脑油石脑油(C7C7C11C11)、)、煤油煤油(
6、C10C10C18C18)、)、柴油柴油(C16C16C18C18)等馏分。)等馏分。高沸点部分再经减压蒸馏得到柴油、变压器油、高沸点部分再经减压蒸馏得到柴油、变压器油、含蜡油等馏分。不能蒸出的部分称作渣油。含蜡油等馏分。不能蒸出的部分称作渣油。2.1.1 2.1.1 石油裂解生产烯烃石油裂解生产烯烃乙烯工业是石油化工的龙头,它在石化工业乃至国民经乙烯工业是石油化工的龙头,它在石化工业乃至国民经济发展中占有重要的地位。截至济发展中占有重要的地位。截至20002000年底,世界乙烯的年底,世界乙烯的生产能力已达生产能力已达10059.510059.5万万t/at/a。我国目前最大的乙烯生产厂家是
7、上海赛科,生产能力我国目前最大的乙烯生产厂家是上海赛科,生产能力109109万吨万吨/年。即将建成的独山子乙烯生产能力将达年。即将建成的独山子乙烯生产能力将达120120万吨万吨/年。年。当今世界十大乙烯装置当今世界十大乙烯装置 诺瓦化学(诺瓦化学(NovaNova)在加拿大阿尔伯特省)在加拿大阿尔伯特省JoffreJoffre的乙烯联的乙烯联合装置合装置281.2 281.2 万吨万吨/年年 阿拉伯石化公司位于沙特阿拉伯石化公司位于沙特JubailJubail乙烯装置乙烯装置225 225 万吨万吨/年年 埃克森美孚位于德州埃克森美孚位于德州BaytownBaytown的乙烯装置的乙烯装置2
8、15 215 万吨万吨/年年 ChevronPhillipsChevronPhillips位于德州位于德州SweenySweeny的的190 190 万吨万吨/年装置年装置 EquistarEquistar在德州在德州ChannelviewChannelview175 175 万吨万吨/年的乙烯装置年的乙烯装置 陶氏化学位于荷兰陶氏化学位于荷兰TemeuzenTemeuzen的的175175万吨万吨/年的装置年的装置 延布石化公司位于沙特延布的延布石化公司位于沙特延布的160 160 万吨万吨/年装置年装置 陶氏化学位于德州陶氏化学位于德州FreeportFreeport的的154 154 万
9、吨万吨/年装置年装置 台塑位于德州台塑位于德州Point ComfortPoint Comfort的的153 153 万吨万吨/年装置年装置 壳牌化学位于路易斯安那州壳牌化学位于路易斯安那州NorcoNorco的的150 150 万吨万吨/年装置。年装置。石油裂解生产烯烃所用原料,主要是液态油品和裂解副石油裂解生产烯烃所用原料,主要是液态油品和裂解副产物乙烷、产物乙烷、C C4 4馏分等。天然气、特别是含馏分等。天然气、特别是含C C2 2以上组分较以上组分较多的湿天然气,也可作为裂解原料。多的湿天然气,也可作为裂解原料。裂解原料以轻组分裂解原料以轻组分油品,如油品,如轻烃、石脑油轻烃、石脑油
10、为好为好,裂解乙烯产率高、能耗低。,裂解乙烯产率高、能耗低。世界各地区乙烯原料构成(世界各地区乙烯原料构成(%)原原 料料美美 国国西西 欧欧拉拉 美美亚亚 太太1997199720052005199719972005200519971997200520051997199720052005石脑石脑油油13.513.518.318.372.772.773.273.248.248.252.352.377.977.981.181.1乙乙 烷烷50.750.745.045.05.55.55.35.346.146.144.044.06.96.98.88.8丙丙 烷烷19.719.721.721.73.9
11、3.93.53.54.94.93.13.10.70.70.80.8丁丁 烷烷4.44.43.83.86.36.36.36.30.40.40.30.3轻柴轻柴油油7.87.87.27.29.69.69.79.711.711.76.66.6其其 它它3.93.94.04.02.02.02.02.00.40.40.30.32.82.82.72.7我我 国国 乙乙 烯烯 原原 料料 构构 成成年份年份乙烯产量乙烯产量(万万t)t)原原 料料 构构 成成原料总量原料总量(万万t)t)轻烃轻烃(%)(%)石脑油石脑油(%)(%)轻柴油轻柴油(%)(%)加氢尾油加氢尾油(%)(%)乙烯乙烯(t/t(t/t)
12、收率收率(%)(%)19921992200.34200.34694.30694.3010.010.00 035.7035.7052.7052.701.601.603.463.466 628.8528.8519961996303.67303.671026.001026.006.946.9447.0147.0138.5638.567.467.463.373.379 929.6029.6019971997358.46358.461189.411189.415.795.7948.6248.6233.9333.939.969.963.313.318 830.1430.1419981998377.2437
13、7.241232.641232.645.515.5147.5147.5130.2230.2210.8710.873.263.267 730.6030.6019991999435.08435.081406.891406.896.276.2758.1658.1619.1719.178.818.813.233.234 430.9230.9220002000469.77469.771504.911504.915.545.5461.5261.5216.0716.0711.9011.903.203.204 431.2231.22裂解装置裂解装置 裂解装置是复杂的大型化工装置:裂解装置是复杂的大型化工装置:
14、包括包括裂解炉裂解炉、为充分利用能量并回收能量而设的、为充分利用能量并回收能量而设的急急冷锅炉冷锅炉、制冷装置冷箱制冷装置冷箱、用于气体物料压缩和冷、用于气体物料压缩和冷冻系统压缩的一系列冻系统压缩的一系列压缩机压缩机、分离各种产品和副产、分离各种产品和副产品的品的蒸馏塔蒸馏塔、热交换器、油水分离装置、气体干燥、热交换器、油水分离装置、气体干燥、脱酸性气体、炔烃氢化装置脱酸性气体、炔烃氢化装置。裂解过程:沸点裂解过程:沸点350350以下的液态烃,在稀释剂水蒸汽存以下的液态烃,在稀释剂水蒸汽存在下,于在下,于750750820820甚至达甚至达10001000以上高温热裂化为低以上高温热裂化为
15、低级烯烃、二烯烃的过程。用水蒸气稀释的目的在于减少级烯烃、二烯烃的过程。用水蒸气稀释的目的在于减少烃类的分压、抑制副反应并减轻结焦速度。烃类的分压、抑制副反应并减轻结焦速度。精制过程:高温裂解产物是多组分的低级烯烃与烷烃的精制过程:高温裂解产物是多组分的低级烯烃与烷烃的混合物,还有少量酸性气体(混合物,还有少量酸性气体(COCO2 2、H H2 2S S等)及炔类杂质。等)及炔类杂质。须进行精制,脱除酸气、炔烃和水。须进行精制,脱除酸气、炔烃和水。采用采用碱洗裂解气碱洗裂解气(脱酸)、炔烃加氢、干燥脱水。(脱酸)、炔烃加氢、干燥脱水。分离过程:深冷分离(是利用裂解气中各种烃的相对挥分离过程:深
16、冷分离(是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同,在低温下把氢气以外的烃类都冷凝下来发度不同,在低温下把氢气以外的烃类都冷凝下来,然后然后在精馏塔内进行多组分精馏分离)在精馏塔内进行多组分精馏分离)裂解气经精制分离得到的主要产品:裂解气经精制分离得到的主要产品:乙烯收率乙烯收率3030以上以上;丙烯收率丙烯收率16161818;C C4 4馏分收率馏分收率11111212 副产品:副产品:H H2 2、裂解汽油、燃料油及其它副产物、裂解汽油、燃料油及其它副产物、燃料气(甲烷、乙烷和丙烷)燃料气(甲烷、乙烷和丙烷)石石脑脑油油轻轻烃烃裂裂解解急急冷冷锅锅炉炉压压缩缩干干燥燥冷冷箱箱富富氢氢气气体体脱
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