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1、精细化学品合成化学,主讲：宫剑华,联系方式：手机：13736346088E-mail：Qq:23931848,第二章 化工产品的来源,2.1 概述,化工产品生产过程的顺序：,起始原料,基本有机化学品,精细化工产品,基础有机原料,三大合成材料,起始原料：煤、石油、天然气、农林产品（副产品）。,基础有机原料：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气（CO+H2）等。,基本有机化学品（有机中间体）：醇、醛、酮、酸、胺类、酚类、卤代物、硝基化合物等。“它是由初始原料或基础原料经初级加工得到的大吨位产品”。,三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。,2.2 从石油获得的化工产品,一
2、种油质的可燃沥青质液体,一般是暗褐色到绿色,有时发出荧光。他是古代海洋或湖泊的生物经过漫长演化而形成的混合物。石油实质是不同烃类的混合物,主要成份为烷烃、环烷烃和芳香烃；能从中提取汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。石油被称为工业的血液。,我国原油分布状况,我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资源量172亿吨，占全国的81.13；除陆地石油资本外，我国的海洋油气资本也十分丰盛。中国近海海域发育了一系列沉积盆地，总面积达近百万平方公里，具有丰盛的含油气前景。,原油的蒸馏工艺图,一、石油的炼制,原油蒸馏馏分分布,常压蒸馏塔,原油
3、的蒸馏,汽油,主要成分为C4C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。,按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。,车用汽油的抗爆性用辛烷值表示。,辛烷值是这样规定的：异辛烷的抗爆性较好，辛烷值定为100；正庚烷的抗爆性差，定为0。汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料，使其产生的爆震强度与试样相同，标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。,二、石油加工反应,裂解,蒸汽裂解,将石脑油、轻柴油等石油馏分裂解成乙烯、丙烯等低碳烃,催化裂解,催化剂作用下将石油馏分裂解成低分子烯烃和芳香族化合物,氢化裂解,催化剂与氢气一同使用，阻止催化剂“碳化”，使S、N、O化合物转化成会
4、挥发的H2S、NH3和H2O.,聚合,裂解产生的低分子烯烃可以聚合得一系列重要的化工产品。如聚乙烯，丁苯橡胶等。,烷化,一分子烯烃与一分子烷烃或芳烃在催化剂作用下烷基化反应。,沸石催化下丙烯与苯反应得异丙苯；三氟化硼催化，对甲酚与异丁烯得2.6-二叔丁基对甲酚等。,催化重整,铂-铼-氧化铝催化剂上，使直链烃与脂环烃脱氢得芳烃，主要是苯、甲苯和二甲苯。在获得不含铅的高锌值汽油方面起重要作用。,脱氢,裂解和催化重整基本都属于脱氢反应。其他还有乙苯转化为苯乙烯，丁烷转化为丁二烯。,异构化,使直链烃化合物转化为支链烃化合物。,如正丁烷转化异丁烷；把乙苯，邻二甲苯和间二甲苯转化为对二甲苯。,焦化,用于炼
5、油厂蒸汽除金属。,2.3 从天然气获得的化工产品,天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。,主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。,甲烷含量在90%以上的天然气称为干气；甲烷含量在90%以下的天然气称为湿气。,天然气的主要应用,直接做燃料（1）替代煤发电；（2）替代石油作为内燃机燃料；（3）甲烷甲醇重整做燃料电池。用于制造有机化工原料,天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。,制合成气（CO
6、和H2的混合物），进一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等,2.4 从煤获得的化工产品,古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。,煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达484104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8。据1997世界能源统计评论统计，至1996年底，世界煤炭探明的可采储量为1.03161104亿t，储采比为224年，其中七位储量最大的国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。,储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次
7、煤田预测资料，埋深在1000m以下浅层煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山秦岭昆仑山一线以北地区 资源量约2.45万亿t，占全国总资源量的94%；以南的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，东北 三省占1.6%，华东七省占2.8%，江南九省占1.6%。,从煤炭得到化工产品的途径,煤的高温干馏（绝氧、高温）,萘、甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等,在隔绝空气的条件下加热煤到1000，即得到焦炭、许多液体及气态分解产物。焦炭用于炼钢，其他则可以得到多种化工原料。,煤的气化：,煤在特定的设备内，在
8、一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。,水煤气反应,C+H2O=CO+H2,C+2H2O=CO2+2H2,将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2），,费托反应,分子量较宽的烷烃或烯烃混合物,费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是 煤间接液化技术之一，它以合成气(CO和H2)为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。,nCO+2nH2 CH2n+nH2O,费托合成总的工艺流程主要包括煤
9、气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等部分。,Shell公司的SMDS工艺,Sasol公司的SSPD工艺和SAS工艺,破坏加氢煤的氢化,在高温高压下，用氢气将煤变成汽油、柴油、煤油等液体燃料，简称煤制油。,发展煤氢化工业对那些缺乏石油资源而煤炭资源丰富的国家，有重要的意义。,伯杰斯:煤制油工艺的奠基者,高压氢化技术,1931年，伯杰斯与博施荣获诺贝尔化学奖,生产电石：乙炔,电 石,制作乙炔,反应原理：CaC2+2H2O Ca(OH)2+CHCH,CaC2能导电，纯度越高，导电越易。,将焦炭与氧化钙(分子式 CaO)置于2200左右的电炉中熔炼，生成碳化钙。,煤化工,补充：合成气的综合
10、开发,合成气(CO+H2)生产,甲烷的蒸汽重整,(2)重质燃料油的不完全氧化,(3)煤气化,合成气的利用,合成氨和尿素转化成低级烯烃转化液体燃料以及生产多种精细化学品的原料，在乙醇和甲醇的生产中尤其引人注目,合成气的利用,2.5 从其他获得的化工产品,生物质,一切有生命的可生长的有机物质，包括动物、植物和微生物。,特点,清洁、可再生,生物质能源是可以替代化石燃料资源。应用非常广泛，这里主要介绍生物质资源在化工原料上的应用。,生物质能,生物质能是能源领域的一个术语，其最主要的载体是植物，是太阳能以化学能的形式存在植物载体中，它直接或间接来源于植物的光合作用，是一种独特的、可再生的碳源。,麻风树是
11、制造植物柴油的原料之一,脂肪燃料快艇,气化燃烧锅炉,生物质能木质压缩颗粒,中国的生物质能资源结构,淀粉资源,来源 果实、块茎。应用（1）淀粉分子化学结构改性（2）淀粉对其他精细化学品的改性。,淀粉改性PVC,PVA,EAA及LDPE，生产出可生物降解农用薄膜，防止“白色污染”;丙烯腈接支聚合糊化淀粉上，经皂化，将腈基转化为氨基甲酰基和碱金属羧酸基团的混合物，得到吸水而不溶解的固体物质。淀粉双黄原酸酯对橡胶的加工改性。淀粉发酵,纤维素资源,来源 木材、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮和甘蔗渣等。工业制法 亚硫酸法和碱法,纤维素衍生物应用,纤维素乙酸酯，用于喷漆、涂料、纺织物、香烟滤嘴、包
12、装材料、胶片、人工肾脏和反渗透膜上。纤维素硝酸酯，用于火棉制造炸药、胶棉制造赛璐路和纸张、织物、木材、皮革、金属材料的涂层。纤维素醚，用途广泛。甲基纤维素醚用作增绸剂、胶粘剂和保护胶体；乙基纤维素具有较高的机械强度、柔韧性、耐热性和抗寒性；羧甲基纤维素醚应用很广的水溶性纤维素醚。,木质素资源,来源 是裸子植物和被子植物的基本化学组成之一，含量在15%26%；还存在与维管植物中。在成熟植物的茎根皮叶果种子中都含有不同程度的木素。用途有待开发利用。,半纤维素的利用,来源 用碱液从陆地植物中抽提出来的聚糖半纤维素的工业目前主要是己糖和戊糖的利用,油脂的综合利用,植物油和动物油的总称 化学结构：甘油脂肪酸酯 利用油脂作为精细化学品原料，除直接利用外，主要通过油脂的酯键，不饱和基和羟基来制备很多用途广泛的精细化学品。,作 业：,小论文：对石油、煤炭、天然气和生物质为来源的化工生产状况和发展形势进行调研。（其中一种）(2000字),
