高聚物單體合成培訓(xùn)教材

1、高聚物單體合成培訓(xùn)教材 聚合物生產(chǎn)的主要原料為有機(jī)化合物，它主要來(lái)源于聚合物生產(chǎn)的主要原料為有機(jī)化合物，它主要來(lái)源于各種資源，如石油、天然氣、煤炭和各種動(dòng)植物。各種資源，如石油、天然氣、煤炭和各種動(dòng)植物。 單體原料來(lái)源路線為：石油化工路線、煤炭路線和其單體原料來(lái)源路線為：石油化工路線、煤炭路線和其它原料路線。它原料路線。 我國(guó)石油探明儲(chǔ)量約我國(guó)石油探明儲(chǔ)量約940940億億t t，占世界第，占世界第8 8位。天然氣儲(chǔ)位。天然氣儲(chǔ)量量3838萬(wàn)億萬(wàn)億m m3 3居世界第居世界第1616位。煤炭?jī)?chǔ)量為位。煤炭?jī)?chǔ)量為76507650億億t t，占世，占世界第界第3 3位。位。 對(duì)中國(guó)對(duì)中國(guó)“地大物博

2、地大物博”的概念重新加以認(rèn)識(shí)，隨著礦產(chǎn)的概念重新加以認(rèn)識(shí)，隨著礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)年代推移、深度的增加、品位下降，開(kāi)發(fā)年代推移、深度的增加、品位下降，20002000年以后年以后我國(guó)部分礦產(chǎn)將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。我國(guó)部分礦產(chǎn)將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 礦產(chǎn)資源是不可再生的。礦產(chǎn)資源是不可再生的。 一、概論一、概論 據(jù)統(tǒng)計(jì)，到據(jù)統(tǒng)計(jì)，到19981998年我國(guó)已建立了年我國(guó)已建立了2525個(gè)油氣生產(chǎn)基地個(gè)油氣生產(chǎn)基地( (其中海其中海洋洋4 4個(gè)個(gè)) )。全國(guó)年產(chǎn)原油。全國(guó)年產(chǎn)原油1.61.6億億t t，天然氣，天然氣223223億億m m3 3，分別居世界，分別居世界第第5 5和第和第1818位。從位。從19931993年

3、起，我國(guó)已成為石油凈進(jìn)口國(guó)。年起，我國(guó)已成為石油凈進(jìn)口國(guó)。19981998年我國(guó)原油加工和主要石化產(chǎn)品生產(chǎn)能力（萬(wàn)年我國(guó)原油加工和主要石化產(chǎn)品生產(chǎn)能力（萬(wàn)t/t/年）年）二、從石油和天然氣獲得的石油化工原料路線二、從石油和天然氣獲得的石油化工原料路線1、石油的組成石油的組成 石油主要存在于地球表面以下的一種有氣味的從黃石油主要存在于地球表面以下的一種有氣味的從黃 色到黑色的粘稠液體。色到黑色的粘稠液體。 主要為碳、氫兩種元素所組成的各種烴類(lèi)混合物，主要為碳、氫兩種元素所組成的各種烴類(lèi)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。 原油經(jīng)石油煉制工業(yè)的加工，主

4、要是常壓蒸餾原油經(jīng)石油煉制工業(yè)的加工，主要是常壓蒸餾 (300-400 (300-400o oC C以下以下) )分出石油氣、石油醚、汽油、煤分出石油氣、石油醚、汽油、煤 油、輕柴油等餾分。高沸點(diǎn)部分再經(jīng)減壓蒸餾得到油、輕柴油等餾分。高沸點(diǎn)部分再經(jīng)減壓蒸餾得到 柴油、含蠟油等餾分。不能蒸出的部分稱(chēng)做渣油。柴油、含蠟油等餾分。不能蒸出的部分稱(chēng)做渣油。 液態(tài)油品和裂解副產(chǎn)物乙烷，液態(tài)油品和裂解副產(chǎn)物乙烷，C4餾分餾分原料：原料： 含有乙烷、丙烷、丁烷等，可液化濕性天然氣含有乙烷、丙烷、丁烷等，可液化濕性天然氣裝置：裝置： 多數(shù)為管式裂解爐。多數(shù)為管式裂解爐。 為了避免裂解管內(nèi)結(jié)焦，必須采用沸點(diǎn)較低

5、的油品，例如為了避免裂解管內(nèi)結(jié)焦，必須采用沸點(diǎn)較低的油品，例如輕柴油、石腦油以及石油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品煉廠氣。輕柴油、石腦油以及石油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品煉廠氣。過(guò)程：過(guò)程： 輕油在水蒸汽存在下，于輕油在水蒸汽存在下，于750-820高溫?zé)崃呀鉃榈图?jí)烯高溫?zé)崃呀鉃榈图?jí)烯烴、二烯烴。為減少副反應(yīng)，提高烯烴收率，烴在高溫裂烴、二烯烴。為減少副反應(yīng)，提高烯烴收率，烴在高溫裂解區(qū)的停留時(shí)間僅解區(qū)的停留時(shí)間僅0.2-0.5秒。水蒸汽稀釋目的在于減少烴秒。水蒸汽稀釋目的在于減少烴類(lèi)分壓，抑制副反應(yīng)并減輕結(jié)焦速度。類(lèi)分壓，抑制副反應(yīng)并減輕結(jié)焦速度。2、石油裂解生產(chǎn)烯烴石油裂解生產(chǎn)烯烴 裂解裝置可以分為以

6、生產(chǎn)乙烯、丙烯、芳烴為主要產(chǎn)裂解裝置可以分為以生產(chǎn)乙烯、丙烯、芳烴為主要產(chǎn)品的裝置。品的裝置。 其生產(chǎn)規(guī)模通常以年產(chǎn)的乙烯量為標(biāo)準(zhǔn)，因此石油裂其生產(chǎn)規(guī)模通常以年產(chǎn)的乙烯量為標(biāo)準(zhǔn)，因此石油裂解裝置工業(yè)上稱(chēng)為解裝置工業(yè)上稱(chēng)為“乙烯裝置乙烯裝置”，大型的乙烯裝置每，大型的乙烯裝置每套的年產(chǎn)量在套的年產(chǎn)量在6060萬(wàn)噸萬(wàn)噸/ /年乙烯以上。年乙烯以上。 石油裂解裝置：裂解爐、用于氣體物料壓縮和冷凍的壓石油裂解裝置：裂解爐、用于氣體物料壓縮和冷凍的壓縮機(jī)、用來(lái)分離各種產(chǎn)品和副產(chǎn)品的蒸餾塔、許多熱交縮機(jī)、用來(lái)分離各種產(chǎn)品和副產(chǎn)品的蒸餾塔、許多熱交換器，分離油和水的裝置、冷箱等。換器，分離油和水的裝置、冷箱

7、等。 精制過(guò)程：精制過(guò)程：用用315NaOH溶液洗滌裂解氣脫除酸性氣溶液洗滌裂解氣脫除酸性氣體（體（CO2、H2S等）。炔烴（乙炔和甲基乙炔）等）。炔烴（乙炔和甲基乙炔）一般用鈀一般用鈀催化劑進(jìn)行選擇性加氫轉(zhuǎn)化為烯烴。大部分水蒸汽在氣催化劑進(jìn)行選擇性加氫轉(zhuǎn)化為烯烴。大部分水蒸汽在氣體壓縮過(guò)程中已除去，少量的水則用分子篩進(jìn)行干燥。體壓縮過(guò)程中已除去，少量的水則用分子篩進(jìn)行干燥。 分離過(guò)程：裂解氣除含低級(jí)烯烴、烷分離過(guò)程：裂解氣除含低級(jí)烯烴、烷烴外，還有烴外，還有H2。它。它們?cè)诔叵率菤怏w，分離提純困難，必須用深度冷凍分們?cè)诔叵率菤怏w，分離提純困難，必須用深度冷凍分離法離法(深冷分離法深冷分離

8、法)處理，將裂解氣冷凍到處理，將裂解氣冷凍到-100左右，使左右，使除除H2和和CH4以外的低級(jí)烴全部冷凝液化，以外的低級(jí)烴全部冷凝液化，再用精餾方法再用精餾方法分離。分離。輕柴油裂解生產(chǎn)烯烴方塊流程圖輕柴油裂解生產(chǎn)烯烴方塊流程圖收率收率25-2616-1811-123、石油裂解生產(chǎn)芳烴石油裂解生產(chǎn)芳烴 原料：用全餾程石腦油于管式爐中，原料：用全餾程石腦油于管式爐中，820oC 下裂解生產(chǎn)芳烴。下裂解生產(chǎn)芳烴。 生產(chǎn)過(guò)程的裂解、分離與輕柴油裂解分離相生產(chǎn)過(guò)程的裂解、分離與輕柴油裂解分離相似，同樣得到聚合級(jí)乙烯和丙烯。似，同樣得到聚合級(jí)乙烯和丙烯。 不同的是裂解原料組成不同。不同的是裂解原料組成

9、不同。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 截取石腦油中截取石腦油中C6-C9烴類(lèi)（烴類(lèi)（65-145oC餾分）進(jìn)行加氫，餾分）進(jìn)行加氫，使其中烯烴被氫所飽和，含使其中烯烴被氫所飽和，含S、N、Cl的化合物被加氫的化合物被加氫而脫除。而脫除。 在含鉑催化劑作用，在重整反應(yīng)器中于在含鉑催化劑作用，在重整反應(yīng)器中于1. 4-1.7 MPa和和520 下反應(yīng)。烴類(lèi)發(fā)生脫氫、環(huán)化、異構(gòu)化、裂解，下反應(yīng)。烴類(lèi)發(fā)生脫氫、環(huán)化、異構(gòu)化、裂解，生成芳烴、氫氣、液化石油氣和生成芳烴、氫氣、液化石油氣和C5餾分，經(jīng)分離后得餾分，經(jīng)分離后得芳烴濃度近芳烴濃度近50的重整生成油。的重整生成油。反應(yīng)如下：反應(yīng)如下：石腦油裂解生產(chǎn)芳烴方

10、塊流程圖石腦油裂解生產(chǎn)芳烴方塊流程圖混合芳烴收率為石腦油總量混合芳烴收率為石腦油總量30-3330-33。4、由、由C4餾分制取丁二烯餾分制取丁二烯由由C4餾分制取丁二烯的途徑：餾分制取丁二烯的途徑： 由裂解氣分離得到的由裂解氣分離得到的C4餾分中抽取丁二烯，萃取精餾餾分中抽取丁二烯，萃取精餾方法（方法（DMF）。）。 用煉廠氣或輕柴油裂解氣用煉廠氣或輕柴油裂解氣C4餾分分離出來(lái)的丁烯為原餾分分離出來(lái)的丁烯為原料進(jìn)行氧化脫氫制取丁二烯。料進(jìn)行氧化脫氫制取丁二烯。用二甲基甲酰胺用二甲基甲酰胺DMFDMF萃取精餾丁二烯流程萃取精餾丁二烯流程1-第一萃取蒸餾塔，第一萃取蒸餾塔，2-第一汽提塔，第一汽

11、提塔，3-第二萃取蒸餾塔第二萃取蒸餾塔 4-丁二烯回收塔，丁二烯回收塔，5-第一精餾塔，第一精餾塔，6-第二精餾塔第二精餾塔 萃取精餾：液體的混合物中加入較難揮發(fā)的第三組分溶劑，以萃取精餾：液體的混合物中加入較難揮發(fā)的第三組分溶劑，以增大液體混合物中各組分的揮發(fā)度的差異。增大液體混合物中各組分的揮發(fā)度的差異。 使揮發(fā)度相對(duì)地變大的組分可由精餾塔頂餾出，揮發(fā)度相對(duì)地使揮發(fā)度相對(duì)地變大的組分可由精餾塔頂餾出，揮發(fā)度相對(duì)地變小的組分則與加入的溶劑在塔底流出分離。變小的組分則與加入的溶劑在塔底流出分離。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氣天然氣二甲苯二甲苯橡膠橡膠纖維纖維塑料塑料

12、涂料涂料粘合劑粘合劑離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂5、以石油和天然氣為基礎(chǔ)合成單體、以石油和天然氣為基礎(chǔ)合成單體、 聚合物的路線聚合物的路線由乙烯獲得的化工產(chǎn)品由乙烯獲得的化工產(chǎn)品由丙烯獲得的化工產(chǎn)品由丙烯獲得的化工產(chǎn)品由丁二烯獲得的化工產(chǎn)品由丁二烯獲得的化工產(chǎn)品由甲苯、二甲苯獲得的化工產(chǎn)品由甲苯、二甲苯獲得的化工產(chǎn)品三、從煤炭路線所獲得的化工產(chǎn)品三、從煤炭路線所獲得的化工產(chǎn)品 煤是自然界蘊(yùn)藏量很豐富的資源。我國(guó)已探明煤炭?jī)?chǔ)量為煤是自然界蘊(yùn)藏量很豐富的資源。我國(guó)已探明煤炭?jī)?chǔ)量為7650億億t，占世界第三位，煤礦伴生的礦并氣儲(chǔ)量也很豐富。，占世界第三位，煤礦伴生的礦并氣儲(chǔ)量也很豐富。 煤炭在高溫下干餾

13、則產(chǎn)生煤氣、氨、煤焦油和焦炭。煤焦煤炭在高溫下干餾則產(chǎn)生煤氣、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油經(jīng)分離可以得到苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴和苯酚、油經(jīng)分離可以得到苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴和苯酚、甲苯酚等。甲苯酚等。 焦炭與生石灰在焦炭與生石灰在2500-3000電爐中強(qiáng)熱則生成碳化鈣電爐中強(qiáng)熱則生成碳化鈣(電電石石)，碳化鈣與水作用生成乙炔氣體。目前我國(guó)大部分氯乙，碳化鈣與水作用生成乙炔氣體。目前我國(guó)大部分氯乙烯單體和部分醋酸乙烯、氯丁二烯單體以乙炔為原料生產(chǎn)烯單體和部分醋酸乙烯、氯丁二烯單體以乙炔為原料生產(chǎn)的。的。 將煤隔絕空氣加熱，隨著溫度升高，煤中有機(jī)物逐將煤隔絕空氣加熱，隨著溫度升高，煤中有機(jī)物

14、逐漸開(kāi)始分解，其中揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)逸出，殘留下不揮漸開(kāi)始分解，其中揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)逸出，殘留下不揮發(fā)產(chǎn)物就是焦炭。發(fā)產(chǎn)物就是焦炭。按加熱的溫度不同可分為三種：按加熱的溫度不同可分為三種：1. 煤的干餾煤的干餾 900-1100高溫干餾高溫干餾 700-900 中溫干餾中溫干餾 500-600 低溫干餾低溫干餾由乙炔獲得的化工產(chǎn)品由乙炔獲得的化工產(chǎn)品2. 乙炔的生產(chǎn)乙炔的生產(chǎn)四、從動(dòng)、植物獲得的原料路線四、從動(dòng)、植物獲得的原料路線 來(lái)源于自然界的動(dòng)、植物獲得的原料，能起到石油、來(lái)源于自然界的動(dòng)、植物獲得的原料，能起到石油、煤炭起不到或用極高代價(jià)才能起到的作用。煤炭起不到或用極高代價(jià)才能起到的作用

15、。 例，天然橡膠，天然纖維。例，天然橡膠，天然纖維。 從天然產(chǎn)物得到的原料是可再生的，具有很多獨(dú)特從天然產(chǎn)物得到的原料是可再生的，具有很多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。 仿生結(jié)構(gòu)高分子材料仿生結(jié)構(gòu)高分子材料(1)(1)植物的主要化學(xué)成分是天然高分子化合物植物的主要化學(xué)成分是天然高分子化合物- -纖維素。所有的植纖維素。所有的植 (2)(2) 物都含有纖維素如稻麥草、高梁稈、玉米稈、棉子殼、花物都含有纖維素如稻麥草、高梁稈、玉米稈、棉子殼、花生生(3)(3) 殼、稻殼、棉花稈。以棉花纖維的纖維素含量最高。殼、稻殼、棉花稈。以棉花纖維的纖維素含量最高。(2) 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)式纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)式(C6Hl0O5

16、)n，是葡萄糖苷經(jīng)，是葡萄糖苷經(jīng)l,4葡萄葡萄(1) 糖苷鍵連接起來(lái)的聚合物，聚合度在糖苷鍵連接起來(lái)的聚合物，聚合度在l000l0000。纖維的結(jié)構(gòu)式纖維的結(jié)構(gòu)式1. 纖維素纖維素纖維素的衍生物纖維素的衍生物由纖維素廢料獲得的化工產(chǎn)品由纖維素廢料獲得的化工產(chǎn)品由淀粉生產(chǎn)乙醇由淀粉生產(chǎn)乙醇2. 淀粉淀粉 來(lái)源植物主要有玉米、土豆、木薯、甘薯、小麥、大來(lái)源植物主要有玉米、土豆、木薯、甘薯、小麥、大米等，其中產(chǎn)量最大的是玉米淀粉（米等，其中產(chǎn)量最大的是玉米淀粉（80%）。）。 由淀粉可生產(chǎn)乙醇、丙醇、丙酮、甘油、甲醇、甲烷、由淀粉可生產(chǎn)乙醇、丙醇、丙酮、甘油、甲醇、甲烷、醋酸、檸檬酸、乳酸等一系列化

17、工產(chǎn)品。醋酸、檸檬酸、乳酸等一系列化工產(chǎn)品。 淀粉衍生物工業(yè)生產(chǎn)的有磷酸淀粉、醋酸淀粉、醚化淀粉衍生物工業(yè)生產(chǎn)的有磷酸淀粉、醋酸淀粉、醚化淀粉、氧化淀粉等。作為一種新型化工材料廣泛應(yīng)用淀粉、氧化淀粉等。作為一種新型化工材料廣泛應(yīng)用于食品、造紙、紡織、醫(yī)藥、涂料、塑料、環(huán)保和日于食品、造紙、紡織、醫(yī)藥、涂料、塑料、環(huán)保和日用化妝品等。用化妝品等。 淀粉可以用來(lái)生產(chǎn)可降解塑料，薄膜制品等。淀粉可以用來(lái)生產(chǎn)可降解塑料，薄膜制品等。n3. 農(nóng)副產(chǎn)品糠醛農(nóng)副產(chǎn)品糠醛 糠醛是一種重要的有機(jī)化工原料，原料資源主要有糠醛是一種重要的有機(jī)化工原料，原料資源主要有玉米芯、甘蔗渣、燕麥殼、棉籽殼、稻殼等。玉米芯、甘蔗渣、燕麥殼、棉籽殼、稻殼等。 用植物纖維原料中的多縮戊糖生產(chǎn)。多縮戊糖在酸用植物纖維原料中的多縮戊糖生產(chǎn)。多縮戊糖在酸存在條件下經(jīng)加熱水解為戊糖，戊糖在酸性介質(zhì)中存在條件下經(jīng)加熱水解為戊糖，戊糖在酸性介質(zhì)中加熱脫水而轉(zhuǎn)化為糠醛。加熱脫水而轉(zhuǎn)化為糠醛?？啡┛啡┛啡╊?lèi)樹(shù)脂的特點(diǎn)是耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良，用來(lái)制造耐酸涂層等?？啡╊?lèi)樹(shù)脂的特點(diǎn)是