第三节典型有机化工产品的生产

第三节典型有机化工产品的生产石油主要是由各种烷烃、环烷烃和环烷烃所组成的混合物。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。（1）石油组分（2）石油炼制目的一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离使它们物尽其用；另一方面。将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为化工原料，以提高石油的利用价值。Copyright2004-2009版权所有盗版必究汽油C5~C11煤油C11~C16柴油C15~C18常压蒸馏塔重油C20以上减压蒸馏塔燃料油沥青石蜡润滑油燃料油石蜡润滑油燃料油石蜡润滑油催化裂化石油气C4以下LiquidpetroleumgasLPG原油石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量比较低，仅占石油总产量的25％左右。但社会需求量大的正是这些轻质油，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采用裂化的方法从重油中获取轻质油。裂化就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯：裂化有热裂化和催化裂化。热裂化催化裂化目的:提高汽油的产量缺点：温度过高，发生结焦现象催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）目的:提高汽油的质量和产量为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700～800℃，有时甚至高达1000℃以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。工业上把这种方法叫做石油的裂解。所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。石油裂解的化学过程是比较复杂的，生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等。裂解气里烯烃含量比较高。因此，常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。把裂解产物进行分离，就可以得到所需的多种原料。这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛应用。裂解定义：使具有长链分子的烃在700度以上高温时断裂成短链的烃的过程叫裂解目的：生产短链不饱和烃如工业“三烯”乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志用途：合成纤维，塑料，橡胶等裂化、催化裂化、裂解的对比石油的炼制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在加热或催化剂存在的条件下，把相对分子质量大，沸点高的烃断裂成相对分子质量小，沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂成为各种短链的气态烃或液态烃。主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品（含石油气）主要产品溶剂油汽油煤油柴油重油润滑油凡士林石蜡沥青石油焦抗震性能好的气油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯（3）典型有机产品（聚氯乙烯）的生产①聚氯乙烯基本知识英文PolyvinylChloride，简称PVC，是由氯乙烯单体（VinylChlorideMonomer，简称VCM）聚合而成的热塑性高分子聚合物，其结构单元(-CH2-CHCl-)n，n为聚合度，通常在590-1300，国内高聚合度产品少，1500以上依赖进口。白色粉末，无毒、无臭；密度在1.35-1.45g/cm３之间，表观密度在0.4-0.5g/cm３；具有阻燃、绝缘、耐磨损、耐腐蚀等优良的综合性能。②PVC发展历史1926年，美国W.L.西蒙把尚未找到用途的聚氯乙烯粉料在加热下溶于高沸点溶剂中，在冷却后，意外地得到柔软、易于加工、且富于弹性的增塑聚氯乙烯。这一偶然发现打开了聚氯乙烯工业化的大门，成为五大通用树脂中最早工业化的产品。1931年德国法本公司在比特费尔德用乳液法生产聚氯乙烯。1941年，美国又开发了悬浮法生产聚氯乙烯的技术。从此，聚氯乙烯一直是重要的合成树脂产品，它又是主要的耗氯产品之一，在一定程度上影响着氯碱工业的发展。1958年我国自行研究设计的第一套聚氯乙烯--年产3kt的装置在辽宁锦西化工厂建成投产，这是中国塑料工业进入一个新时期的标志。六十年代后期，聚乙烯取代了聚氯乙烯。现在聚氯乙烯塑料虽退居第二位，但产量仍占塑料总产间的四分之一以上。另外，由于聚氯乙烯的原料很大部分（约57%重量）是制碱工业必然伴生副产物氯气，不仅原料来源丰富，而且也是发展氯碱工业、平衡氯气的很重要的产品之一。所以聚氯乙烯在塑料中的比重虽有下降，但仍保持了较高的增长速度。聚氯乙烯塑料制品应用非常广泛，但在七十年代中期，人们认识到聚氯乙烯树脂及制品中残留的单体氯乙烯（VCM）是一种严重的致癌物质，无疑在一定程度会影响聚氯乙烯的发展。不过现在人们已成功地通过汽车等途径降低残留的VCM，使聚氯乙烯树脂中VCM会含量小于10ppm，达到卫生级树脂要求，扩大了聚氯乙烯的应用范围。甚至可使树脂中的VCM含量小于5ppm，加工后残留的VCM极少。对人体基本无害，可发用作食品药包装和儿童玩具等。企业名称乙烯法电石法合计天津大沽8080新疆天业7272齐鲁石化6060宜宾天原5252上海氯碱4343台塑宁波4040四川金路4040新疆中泰4040内蒙亿利4040河南宇航4040合计2232845072008年前10位聚氯乙烯生产企业的生产能力达507万吨/年，占中国总产能31.6%；占世界总能力的11.7%。③中国前十位聚氯乙烯生产企业④电石法生产聚氯乙烯制造氯乙烯的乙炔主要是通过电石得到的，将石灰（CaO）和炭在电炉中加热至2000℃，可生成电石（碳化钙）。电石和水作用立即放出乙炔，反应式为：乙炔和氯化氢在氯化汞存在下制得氯乙烯：CaO+3CCaC2+COCa(OH)2+HCCaC2+H2OCHCHCH+HClHgCl2120-180℃CHClH2C⑤乙烯法生产聚氯乙烯乙烯氯化法：乙烯在氯乙烯的生产中已大时取代乙炔作原料。乙烯首先和氯气反应生成1，2-二氯乙烷，二氯乙烯：CH2CH2Cl-CH2ClF6Cl2CH2+Cl2CH2=CHCl+HClCH2Cl-CH2Cl△二氯乙烷裂解时放出分子氯化氢，对氯气而言，氯的利用率仅50%，只有一半的氯进入了氯乙烯中，无疑将造成浪费，增加了氯乙烯的成本。现已采用多种方法，以有效利用氯化氢。电石法生产PVC一、乙炔工序1.任务：①破碎：将原料电石进行破碎及除铁处理，生产出粒度合格的电石送至粗料仓储存。破碎过程中经电磁除铁器吸住的电石稀铁、杂质铁和经除尘收集的粉尘及时清理和外运。②供料：将粗料仓电石进行粉破处理后储存在细料仓，并根据生产情况保证粉料电石的供应。③乙炔气发生：用干法发生工艺将粉电石与水反应生成的乙炔气经洗涤、冷却后送清净岗位，电石渣送入渣仓由车辆外运，电石渣浆送压滤岗。④清净压缩：将发生岗位来的粗乙炔通过压缩机加压，次钠清净，碱液中和处理，产生出纯度大于98.5%（V%）的精乙炔气供后工序使用。⑤压滤：电石渣浆通过沉降、压滤处理，清液回收送至发生岗位参与反应，电石渣外运。2.工作原理①破碎：利用电机带动破碎机运转，破碎机的固定板通过挤压将电石碎到适宜粒度15-50mm。在破碎过程中产生的电石粉尘通过脉冲式布袋除尘器收集，破碎后的电石送至皮带输送过程中，通过电磁除铁器把电石夹带和电石炉夹带的杂铁除去。②供料：通过得合式破碎机将粗料仓电石再破碎，混合料通过提升机送至滚筒筛筛分，粒度≦3mm的进入细料仓，›3mm的颗粒再回到破碎机继续参与破碎。③乙炔气发生：电石在发生器内与水发生反应生成乙炔气，同时放出大量热，因工业电石不纯，其中杂质能与水反应，放出相应的杂质气体（H2S、PH3、NH3、SiH4、AsH3）。主反应：④清净压缩：利用次钠的强氧化性质，将乙炔中的硫化氢、磷化氢等杂质氧化成酸性物质而除去。⑤压滤：利用沉降池对发生岗位来渣浆进行固液分离，底部渣浆经板框压滤机处理后干渣外运，上部清液通过溢流回收至储水槽，储存的上清液根据发生岗位用水的需求通过循环泵送至发生岗。Ca(OH)2+HCCaC2+H2OCH3.工艺流程①破碎岗位：用铲车或人工将外来的粒度为100-150mm左右粗电石送至1#皮带机加料口，经过1#皮带机送至颚式破碎机，将电石破碎到粒度为15-50mm左右，破碎后的电石经过2#皮带机输送除铁，再经粗料斗提机送入粗料仓，供乙炔发生工序供料单元使用。②供料岗位：粗料仓中的电石经盘式给料机送至破碎机，粉碎后的电石经混料斗提机提入漆筒筛，筛分合格的电石（粒度‹3mm）进入细料仓，不合格的则返回复合式破碎机继续破碎，细料仓惶中的电石经细料锁气阀及细料斗提机送至发生岗位缓冲料仓。③乙炔气发生岗位：缓冲料仓电石经由计算螺旋给料机均匀地加入发生器，水经过比值调节后由喷嘴均匀地以雾态喷在电石粉上使之水解；产生的粗乙炔由发生器上部出气管排出，经洗涤冷却塔洗涤冷却后，经正水封送至清净压缩岗位。含水量2-5%的电石渣在搅拌推动下由发生器底部锁气阀排出，经输送机，于渣斗提机送至电石渣仓外运，洗涤冷却塔底部电石渣浆送压滤岗位。④清净压缩岗位：将电解送过来的浓次钠储槽，由浓次钠泵打至浓次钠高位槽，在文丘里反应器用水进行配制，通过加入适量的一次水和盐酸来控制次钠的有效氯在0.065-0.12%之间，pH值控制在7-8，配置合格次钠用泵打入次钠高位槽储存缓冲，高位槽次钠再经循环泵打入清净1#塔、2#塔使用。发生生产乙炔气进入冷却塔和水洗塔进行洗涤冷却，一路进气柜，一路经水循环压缩机加压后进入清净1#塔、清净2#塔与次氯酸钠逆流接触，把气体中的硫、磷杂质除去，经清净后乙炔气呈酸性，进入中和塔被碱液中和后再进冷凝器降温，纯度达到98.5%以上，送往转化工序。⑤压滤岗位：发生岗位来的电石渣浆经沉降，上部溢流清液至上清液槽，池底渣浆由电石泥压滤泵送至板框式压滤机，压滤后的电石渣外运，滤液进入小液槽，槽底稀渣浆由电石泥循环泵再送入沉降池，上部清液溢流至清液槽由清液泵送至发生岗位参与反应。二、二合一工段1.任务①合成：调节氢气与氯气配比，通过燃烧合成合格的氯化氢气体，供转化工序使用，合成炉产生的蒸汽供入低压蒸汽管道输入至各用户，或用纯水吸收后制成高纯盐酸送至电解岗位或外卖，也可用一次水吸收制成工业盐酸送至解析或外卖。②盐酸解析：将转化、二合一及总管来的浓度大于30%的浓盐酸输送至解析浓盐酸储槽，然后通过浓酸泵加至解析塔，然后向再沸器内通蒸汽达到盐酸沸点发生相态变化产生纯度大于99%的HCl气体供转化工序使用，所解析出来的浓度小于21%的稀盐酸送回至转化组合塔稀酸槽循环使用。2.原理①HCl合成主反应：H2+Cl2→2HCl+44.126J②盐酸解吸：根据“当气相中溶质的实际分压低于液相或平衡溶质分压时，溶质由液相向气相转移”的原理。用蒸汽加热再沸器中的盐酸，产生的高温汽液混合物由解吸塔底进入解吸塔内，开始上升，与塔顶喷淋下来的31%浓盐酸充分接触，并进行热量和质量的交换，浓盐酸中的HCl的分压大于气相中的HCl分压，浓盐酸中HCl被解吸出来，经冷却后，得到高纯度的HCl气体（体积分数为99%）以上。3.工艺流程：（1）氯化氢合成工艺流程来自氯氢处理工序的氢气与提氢岗位的氢气，在氢气缓冲罐中合并，进阻火器和氯氢处理工序来的氯气，经氯气缓冲罐在二合一合成炉燃烧，生成氯化氢气体自塔顶排出，经合成炉炉顶冷却器冷却后的氯化氢送至转化工序，当转化不用氯化氢时，合成的氯化氢气体从合成炉的出口经降膜吸收系统，大部分氯化氢被稀酸吸收生成盐酸储存，未被尾气吸收塔吸收的气体经水力喷射器回到循环液槽，未吸收的尾气放空。3.工艺流程：（2）盐酸解吸工艺流程来自转化、二合一等岗位的浓度大于等于30%的浓盐酸送至浓盐酸解吸储槽，然后通过浓盐酸泵加入解吸塔内，加热解吸塔再沸器中的盐酸，产生的高温气液混合物由解吸塔底部开始上升，与塔顶喷淋下来的31%浓盐酸充分接触，并进行热量和质量的交换，浓盐酸溶液中的HCl的分压大于气相中的HCl的分压，浓盐酸中HCl气体被解吸出来，经冷