化學(xué)工藝學(xué)-有機(jī)化工的主要產(chǎn)品講義課件(已修改)
2025-01-06 08:20 本頁面
【正文】 第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品1第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 概 述l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用 有機(jī)化工是利用自然界中的煤、石油、天然氣等原料，通過各種化學(xué)加工方法制成各種有機(jī)產(chǎn)品的工業(yè)（乙烯、丙烯、丁二烯、聚乙烯、苯、甲苯、苯乙烯、醇、酸、環(huán)氧化合物等）。這些化工產(chǎn)品的用途可分為三類：l 生產(chǎn)合成橡膠、合成纖維、塑料和其它高分子化工產(chǎn)品的原料（聚合反應(yīng)的單體）。l 其它有機(jī)化工的原料（如精細(xì)化工）。l 作為其它工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，如溶劑、冷凍劑、防凍劑、載熱體、氣體吸收劑等。2第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料l 天然氣： 主要成分甲烷（少量乙烷、丙烷、丁烷，戊烷、 CO、氮?dú)狻錃?、硫化物等）。l 石油： 主要成分烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量的含氮、氧、硫化合物。石油是有機(jī)化工的基礎(chǔ)。l 煤： 通過液化、干餾可制得大量芳香類有機(jī)物，可以制得乙炔。l 農(nóng)副產(chǎn)品： 通過纖維的水解可得到糠醛、木糖醇等； 通過淀粉發(fā)酵可得到甲醇、乙醇、丙酮等； 木材的化學(xué)加工可得到甲醇、甲酸、醋酸等。3第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品（ 1）乙烯系列產(chǎn)品 主要用于生產(chǎn)高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、環(huán)氧乙烷、乙醛、二氯乙烷等。4乙烯系列主要產(chǎn)品5第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品（ 2）丙烯系列產(chǎn)品 主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈等。6丙烯系列主要產(chǎn)品7第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品（ 3）碳四系列產(chǎn)品 主要用于生產(chǎn)丁二烯、異丁烯和丁烯。8碳四系列主要產(chǎn)品9第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品（ 4）芳烴系列產(chǎn)品 主要用于生產(chǎn)苯乙烯、對苯二甲酸、苯酚10芳烴系列主要產(chǎn)品11第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要產(chǎn)品（ 5）乙炔系列產(chǎn)品 主要用來合成乙醛、氯乙烯、醋酸乙烯、丙烯腈等（ 20世紀(jì) 60年代后轉(zhuǎn)向以乙烯為主要原料）。12第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品乙炔系列主要產(chǎn)品13第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 乙烯系列主要產(chǎn)品l 聚乙烯（ PE）l 性質(zhì)： 無臭、無毒、耐低溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿侵蝕，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良。但對于環(huán)境應(yīng)力很敏感（特別是機(jī)械力），耐熱老化性差。l 用途： 主要用于制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等（熱塑性成型）。l 分類： 高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯（按密度分）14第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 聚乙烯（ PE）l 低密度聚乙烯 (LDPE) 分子量： 均分子量約為 104~5104，密度： ~ g/cm3 。熔融指數(shù) (MI)： 在標(biāo)準(zhǔn)的塑性計(jì)中加熱到一定溫度 (一般為 190℃ )，使聚乙烯樹脂熔融后，承受一定的負(fù)荷 (一般為 2160g)在 10min內(nèi)經(jīng)過規(guī)定的孔徑 ()擠壓出來的樹脂重量克數(shù)。 采用熔融指數(shù) (MI)來相對地表示相應(yīng)的分子量，熔融指數(shù)越小，其分子量越高。 l 高壓低密度聚乙烯的生產(chǎn)流程： 15第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 低密度聚乙烯的生產(chǎn)工藝流程框圖16第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品一次壓塑機(jī)分子量調(diào)節(jié)劑泵二次壓塑機(jī)釜式聚合反應(yīng)器管式反應(yīng)器高壓分離器壓塑機(jī)干燥器 密煉機(jī)混合機(jī)混合物造粒機(jī)擠出切粒機(jī)低壓分離器減壓閥廢熱鍋爐催化劑泵乙烯高壓聚合生產(chǎn)流程圖17第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 低密度聚乙烯(2)原料l 乙烯： 純度要求應(yīng)超過 %，雜質(zhì)主要是惰性氣體 l 分子量調(diào)節(jié)劑：用以控制產(chǎn)品聚乙烯的熔融指數(shù)，丙烯、丙烷、乙烷等，用量一般是乙烯體積的%~% 。 18第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 低密度聚乙烯l 添加劑：防止聚乙烯在成型過程中受熱時(shí)被氧化，防止使用過程（受熱或紫外線照射）中老化，添加 防老劑 (抗氧劑 ) ，如 4甲基 2,6二叔丁基苯酚、防紫外線劑等。防止成型過程中粘接模具而需要加入 潤滑劑 ，如油酸酰胺或硬脂酸銨、油酸銨等。為了使吹塑制成的聚乙烯塑料袋易于開口而需要添加 開口劑 ，如高分散性的硅膠 (SiO2)、鋁膠 (Al2O3)。 為了防止表面積累靜電，有時(shí)需要添加防 靜電劑 。19第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 低密度聚乙烯(3)催化劑（自由基引發(fā)劑）l 氧氣 （管式反應(yīng)器）l 過氧化物 （釜式反應(yīng)器）：過氧化二叔丁基，過氧化十二烷酰，過氧化苯甲酸叔丁酯等。(4)聚合過程聚合反應(yīng)工藝條件：l 溫度： 130~350℃ （溫度過高會(huì)發(fā)生爆炸性分解，要防止聚合反應(yīng)釜內(nèi)產(chǎn)生局部過熱）l 壓力： 122~303MPal 反應(yīng)停留時(shí)間： 15s~2min20第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 氯乙烯l 性質(zhì)： 無色液體，具有微弱芳香氣味，在空氣中燃燒，可溶于水及多數(shù)有機(jī)溶劑中。長期接觸高濃度的氯乙烯，可引起肝脾腫大、肝血管肉瘤。能聚合，與別的不飽和化合物共聚。l 用途： 聚氯乙烯：占塑料產(chǎn)量的第二位，僅次于聚乙烯。 硬聚氯乙烯：耐酸設(shè)備、管道、日用品。 軟聚氯乙烯：電線、電纜的絕緣包皮。 聚氯乙烯薄膜：防雨包裝材料及農(nóng)業(yè)上的保護(hù)苗床。 聚氯乙烯纖維：濾布、工作服材料（耐酸、耐堿）21第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 氯乙烯l 生產(chǎn)方法：有電石路線、石油路線。反應(yīng)原理C2H2 + HCl → CH2=CHCl ， △ H= 常溫、常壓下 KΘ=1010，轉(zhuǎn)化率約為 100%。在低溫、高壓下可得到更高的轉(zhuǎn)化率。22第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 氯乙烯l 反應(yīng)機(jī)理： 使用 HgCl2活性炭 為催化劑，在 403~453K， HCl吸附于催化劑表面的活性中心上，然后吸附態(tài)的 HCl再與氣相主體中擴(kuò)散到相界面上的乙炔氣發(fā)生表面反應(yīng)而生成吸附態(tài)的氯乙烯，最后氯乙烯從催化劑表面解吸出來。23第 6章 有機(jī)化工的主要產(chǎn)品l 氯乙烯l 副反應(yīng)：（ 1）當(dāng) C2H2/HCl很小時(shí)：（即 HCl過量）CH2=CHCl + HCl → CH 3CHCl2 (1,2二氯乙烷 ) （ 2）當(dāng) C2H2/HCl很大時(shí)：（即 C2H2過量） C2H2 + HgCl2 → ClCH=CHHgClClCH=CHHgCl+HgCl2 → ClHgC(Cl)HC(Cl)HHgCl → ClCH=CHCl +Hg 2Cl2 這時(shí)會(huì)使 HgCl2被還原成 Hg2Cl2，甚至是 Hg，使催化劑失去活性，并副產(chǎn)二氯乙烯。24
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