中间原料的制备与应用

中间原料的制备与应用1.乙烯的制备与应用A．乙烯在工业上的制备：对于乙烯的工业生产管式裂解炉是其核心设备。方法1：深冷分离方法2：重质渣油制乙烯：重质馏分油和渣油可进行深加工即使之催化裂化，热裂解，加氢裂化等方法生产轻质油和低碳烯烃。催化裂化是指在热和催化剂的作用下将重质油和渣油中的大分子经裂化，异构化等反应分裂成各种小分子，再经分离得各种产物。所得裂化气含乙烯，丙烯，丁烯，异构烃较多。重质油和渣油也可在热的作用下发生裂化反应，转变成裂化气，汽油和柴油。热裂解气体中甲烷，乙烷乙烯较多。B．乙烯的应用：工业领域用途：制造塑料、合成乙醇、乙醛、合成纤维等重要原料乙烯ethyleneCH2=CH2，为一种植物激素。由于具有促进果实成熟的作用，并在成熟前大量合成，所以认为它是成熟激素（ripeninghormone）。可抑制茎和根的增粗生长、幼叶的伸展、芽的生长、花芽的形成；另一方面可促进茎和根的扩展生长、不定根和根毛的形成、某些种子的发芽、偏上生长、芽弯曲部的形成器官的老化或脱离等。能促进凤梨的开花，促进水稻和水繁缕茎的生长。几乎所有作用的有效气中浓度的阈值为0.0—0.1微升/升，最大值为1—10微升/升。一部分菌类和大部分高等植物均可生成乙烯，而在成熟的果实里可大量的生成。若给营养组织以植物生长素或各种应力（接触、病伤害、药物处理等）则生成量可激增。在生物体内由甲硫氨酸生物合成，其第三、第四位碳转变为乙烯，但合成酶的性质不明。甲硫氨酸脱氨生成的α-酮-4-甲硫丁酸，或后者进一步脱羧生成的甲硫丙醛，在过氧化氢、亚硫酸盐、单酚的存在下由于过氧化物酶的作用而有效地生成乙烯，因此曾被认为是乙烯生物合成的中间体，但甲硫丙醛在生物体内存在尚未被证实。梅普森和沃德尔（L.Mapson.D.Wardale）在体外用转氨酶、过氧化物酶和供给过氧化氢的葡萄糖氧化酶等三种酶的协同作用，显示出由甲硫氨酸合成乙烯的事实，但通过同位素标记化合物的实验，认为此反应系统在体内不起作用。乙烯也有从除甲硫氨酸以外的物质进行生物合成的情况。乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。[6]主要用途：1.乙烯是重要的有机化工基本原料，主要用于生产聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯等；2.石油化工最基本原料之一。在合成材料方面，大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯，乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡胶等；在有机合成方面，广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多种基本有机合成原料；经卤化，可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷；经齐聚可制α-烯烃，进而生产高级醇、烷基苯等；3.主要用作石化企业分析仪器的标准气；4.乙烯用作脐橙、蜜桔、香蕉等水果的环保催熟气体；5.乙烯用于医药合成、高新材料合成。生态领域乙烯“三重反应”(tripleresponseofethylene)：①抑制茎的伸长生长；②促进茎和根的增粗；③促进茎的横向增长。用乙烯处理黄化幼苗茎可使茎加粗和叶柄偏上生长。由于乙烯可以促进RNA和蛋白质的合成，并可在高等植物体内使细胞膜的透性增加，加速呼吸作用，因而当果实中乙烯含量增加时，已合成的生长素又可被植物体内的酶或外界的光所分解，进一步促进其中有机物质的转化，加速成熟。常用乙烯利溶液浸泡未完全成熟的番茄、苹果、梨、香蕉、柿子等果实能显著促进成熟。乙烯也有促进器官脱落和衰老的作用。乙烯在花、叶和果实的脱落方面起着重要的作用。乙烯还可促进某些植物（如瓜类）的开花与雌花分化，促进橡胶树、漆树等排出乳汁。乙烯还可诱导插枝不定根的形成，促进根的生长和分化，打破种子和芽的休眠，诱导次生物质的分泌等。农业领域乙烯是一种植物内源激素，高等植物的所有部分，如叶、茎、根、花、果实、块茎、种子及幼苗在一定条件下都会产生乙烯。它是植物激素中分子最小者，其生理功能主要是促进果实、细胞扩大。籽粒成熟，促进叶、花、果脱落，也有诱导花芽分化、打破休眠、促进发芽、抑制开花、器官脱落，矮化植株及促进不定根生成等作用。乙烯是气体，难于在田间应用，直到开发出乙烯利，才为农业提供可实用的乙烯类植物生长调节剂。主要产品有乙烯利、乙烯硅、乙二肟、甲氯硝吡唑、脱叶膦、环己酰亚胺（放线菌酮），它们都能释放出乙烯，或促进植物产生乙烯的植物生长调节剂，所以统称之为乙烯释放剂。目前国内外最为常用的仅是乙烯利，广泛应用于果实催熟、棉花采收前脱叶和促进棉铃开裂吐絮、刺激橡胶乳汁分泌、水稻矮化、增加瓜类雌花及促进菠萝开花等。乙烯类植物生长调节剂中还有一些品种在植物体内通过抑制乙烯的合成，而达到调节植物生长的作用，则称之为乙烯合成抑制剂。国内市场上尚无此类产品，因而不予介绍。2.丙烯的制备与应用：A．丙烯的制备：天然气首先由天然气制合成气,然后利用合成气制得甲醇,即利用鲁奇的MegaMethanol甲醇合成工艺。鲁奇新开发的MTP制丙烯工艺采用稳定沸石催化剂在固定床反应器中进行,工艺催化剂为Sudchemie(南方化学)提供的低生焦率和低丙烷产率且丙烯选择性好的转化催化剂。由Meg习Nlethanol工艺制得的甲醇进料先经过一个二甲醚(IME)绝热预反应器,使甲醇转化为二甲醚和水,接着甲醇/二甲醚/水混合液流进人一级MTP反应器,经过二、三级MTP反应器继续反应,产品经冷却分离即得气体产品、有机液体和水。气体产品经压缩除去痕量水、CO:和二甲醚即可得到纯度97%的化学级丙烯,此外还副产燃料气、LPG和汽油。煤以煤为能源进行化工产业技术创新战略联盟组织开发的流化床甲醇制丙烯（FMTP）工业技术取得重大突破。这项具有完全自主知识产权、达到世界领先水平的煤化工关键技术，填补了我国煤制丙烯技术空白，FMTP工业技术的开发成功，实现了煤制丙烯技术的重大突破。FMTP工业试验装置甲醇年处理量达3万吨，截至目前，该装置已经过470小时全流程的连续、稳定、安全运行，主要指标达到世界领先水平。继续对FMTP工业技术进行系统优化，可尽快将其应用到工业装置中。B.丙烯的应用：用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等。用以生产多种重要有机化工原料、生成合成树脂、合成橡胶及多种精细化学品等。用丙烯颜料绘制的画。丙烯颜料是用一种化学合成胶乳剂（含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸，以及增稠剂、填充剂等）与颜色微粒混合而成的新型绘画颜料。丙烯颜料出现于20世纪60年代，试验证明，它有很多优于其他颜料的特征：干燥后为柔韧薄膜，坚固耐磨，耐水，抗腐蚀，抗自然老化，不褪色，不变质脱落，画面不反光，画好后易于冲洗，适合于作架上画、室内外壁画等。它可以一层层反复堆砌，画出厚重的感觉；也可加入粉料及适量的水，用类似水粉的画法覆盖重叠，画面层次丰富而明朗；如在颜料中加入大量的水分可以出水彩、工笔画的效果，一层层烘染，推晕，透叠，效果纯净透明。由于丙烯颜料的主要调剂含水量很大，因此在容易吸水的粗糙底面上作画更为适宜，如纸板、棉布、木板、纤维板、水泥墙面、麻毛质地的金属面、石壁等。作丙烯画可以用一般的油画笔、画刀、中国画笔、水彩画笔、板刷、海绵、丝瓜络等。调色盘和笔洗多用不吸水的陶瓷、玻璃、珐琅质地的容器，以防清洗不净。丙烯颜料在水分挥发后即干透，因此作画时对程序要心中有数，以使笔触衔接自然，达到预想效果。丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。3.丁二烯的制备与应用：A．丁二烯的制备：丁二烯的工业生产有电石炔和乙醛为原料合成、丁烯催化脱氢生、正丁烷一步脱氢、由乙烯装置副产C4抽提等方法。丁二烯的生产以乙烯装置副产C4抽提的方法最为经济，各国各地区由此生产丁二烯的比例也越来越大，由丁烷和丁烯脱氢生产丁二烯的比例有所下降，乙醇生产丁二烯的装置逐渐停工。B.丁二烯的用途：丁二烯是生产合成橡胶（丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶）的主要原料。随着苯乙烯塑料的发展，利用苯乙烯与丁二烯共聚，生产各种用途广泛的树脂（如ABS树脂、SBS树脂、BS树脂、MBS树脂），使丁二烯在树脂生产中逐渐占有重要地位。此外，丁二烯尚用于生产乙叉降冰片烯（乙丙橡胶第三单体）、1,4-丁二醇（工程塑料）、己二腈（尼龙66单体）、环丁砜、蒽醌、四氢呋喃等等。因而也是重要的基础化工原料。丁二烯在精细化学品生产中也有很多用处。以丁二烯为原料制取的精细化学品。主要有以下几个方面。（1）与缺电子嗜双烯化合物发生狄尔斯-阿尔德反应，制得蒽醌，其衍生物是重要染料中间体、杀菌剂和杀虫剂。（2）与顺丁烯二酸酐（简称顺酐）反应，进而缩合，制得四氢苯酐，可作聚酯树酯、环氧树脂的固化剂和增塑剂。四氢苯酐再经硝酸氧化，可得丁烷四羧酸，是制造水溶性漆的原料。同样四氢苯酐加氢制得六氢苯二甲酸酐，可用作为环氧树脂的固化剂。（3）与二氧化硫作用，生成环丁烯砜，然后配制成水溶液在骨架镍催化剂存在下加氢，制得环丁砜，是芳烃萃取用的选择性溶剂。环丁砜和二异丙醇胺的混合物可用脱二氧化碳气体用。（4）丁二烯的线型调聚反应在工业上很有用处。线型二聚后得到八碳直链烯烃，再经醛化、加氢即得壬醇，在合成香料、表面活性剂、润滑油添加剂方面都有重要用途。用钴络合物作催化剂，其二聚、三聚、四聚体，都是合成高级醇和大环麝香的原料。4.苯的制备与应用：A．苯的工业制备：苯可以由含碳量高的物质不完全燃烧获得。自然界中，火山爆发和森林火险都能生成苯。苯也存在于香烟的烟中。煤干馏得到的煤焦油中，主要成分为苯。直至二战，苯还是一种钢铁工业焦化过程中的副产物。这种方法只能从1吨煤中提取出1千克苯。1950年代后，随着工业上，尤其是日益发展的塑料工业对苯的需求增多，由石油生产苯的过程应运而生。21世纪以来全球大部分的苯来源于石油化工。工业上生产苯最重要的三种过程是催化重整、甲苯加氢脱烷基化和蒸汽裂化。从煤焦油中提取，在煤炼焦过程中生成的轻焦油含有大量的苯。这是最初生产苯的方法。将生成的煤焦油和煤气一起通过洗涤和吸收设备，用高沸点的煤焦油作为洗涤和吸收剂回收煤气中的煤焦油，蒸馏后得到粗苯和其他高沸点馏分。粗苯经过精制可得到工业级苯。这种方法得到的苯纯度比较低，而且环境污染严重，工艺比较落后。从石油中提取，在原油中含有少量的苯，从石油产品中提取苯是最广泛使用的制备方法。烷烃芳构化，重整这里指使脂肪烃成环、脱氢形成芳香烃的过程。这是从第二次世界大战期间发展形成的工艺。在500-525°C、8-50个大气压下，各种沸点在60-200°C之间的脂肪烃，经铂-铼催化剂，通过脱氢、环化转化为苯和其他芳香烃。从混合物中萃取出芳香烃产物后，再经蒸馏即分出苯。也可以将这些馏分用作高辛烷值汽油。[9]蒸汽裂解蒸汽裂解是由乙烷、丙烷或丁烷等低分子烷烃以及石脑油、重柴油等石油组份生产烯烃的一种过程。其副产物之一裂解汽油富含苯，可以分馏出苯及其他各种成分。裂解汽油也可以与其他烃类混合作为汽油的添加剂。裂解汽油中苯大约有40-60%，同时还含有二烯烃以及苯乙烯等其他不饱和组份，这些杂质在贮存过程中易进一步反应生成高分子胶质。所以要先经过加氢处理过程来除去裂解汽油中的这些杂质和硫化物，然后再进行适当的分离得到苯产品。芳烃分离，从不同方法得到的含苯馏分，其组分非常复杂，用普通的分离方法很难见效，一般采用溶剂进行液-液萃取或者萃取蒸馏的方法进行芳烃分离，然后再采用一般的分离方法分离苯、甲苯、二甲苯。根据采用的溶剂和技术的不同又有多种分离方法。B．苯的工业应用：早在1920年代，苯就已是工业上一种常用的溶剂，主要用于金属脱脂。由于苯有毒，人体能直接接触溶剂的生产过程现已不用苯作溶剂。苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。在1950年代四乙基铅开始使用以前，所有的抗爆剂都是苯。然而随着含铅汽油的淡出，苯又被重新起用。由于苯对人体有不利影响，对地下水质也有污染，欧美国家限定汽油中苯的含量不得超过1%。苯在工业上最重要的用途是做化工原料。苯可以合