有机工艺学课件

类：
（1）环烷烃脱氢芳构化 （2）环烷烃异构化脱氢形成芳烃 （3）烷烃脱氢芳构化 （4）正构烷烃的异构化和加氢裂化等反应。加氢裂化 反应的发生，会降低芳烃的收率，应尽量抑制其反应发 生。
经重整后得到的重整汽油含芳烃30~50%，从重整汽 油中提取芳烃常用液液萃取的方法。即用一种对芳烃和 非芳烃具有不同溶解能力的溶剂（如乙二醇醚、环丁砜 等）， 将重整汽油中的芳烃萃取出来，然后将溶剂分
本图1所示。
（二）催化裂化 催化裂化目的是将不能用作轻质燃料的常减压馏分
油，加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料。 裂化是一化学加工过程，有热裂化和催化裂化两种
工艺。热裂化是在480~500℃条件下进行，催化裂化是 在催化剂存在下于500℃左右温度条件下进行。直链烷 烃在催化裂化条件下，主要发生的化学变化有： （1）碳链的断裂和脱氢反应——生成分子量较小的烷
含纤维素的农林副产品如木屑、碎木、植物茎杆 等，经水解后也可得到乙醇。
综上可知，利用生物质资源经过酶的催化作用或化 学物质的催化作用可获得多种基本有机化学
工业的原料或产品，而有一些产品从生物质
资源制取。至今仍是唯一或较方便的途径。生 物质资源除了农林副产物和农业废物外，尚有大量城市 含生物质的垃圾资源，开发利用这些生物质资源，生产 基本有机化工原料和产品是具有重要意义的。
物是很重要的一个环节。石油中氮化物也具有 腐蚀性。
从地下开采出来的未经加工处理的石油称 为原油。原油一般不直接利用，须经过加工制成各类石 油产品。根据不同的需要对油品沸程的划分也略有不同 ，一般可分为：
轻汽油（50~140℃）；汽油（140~200℃）， 航空煤油（145~230℃）；煤油（180~310℃）； 柴油（260~350℃），润滑油（350~520℃）； 重油（渣油）（＞520℃）等。下面简单介绍与基本有
机化学工业有关的石油加工方法。
（一）常减压蒸馏 原油在蒸馏前，一般先经脱盐、脱水处理。要求含
盐量不大于0.05Kg/m3，含盐量高时，会造成蒸馏装置严 重腐蚀和炉管结盐，使加热炉迅速降低传热效果。要求 含水量不超过0.2%，含水量高时，会使能耗增高。在加 工含硫原油时，应在炼制过程中加入适当的碱性中和剂 和缓蚀剂，以减少设备的腐蚀。常减压蒸馏的流程如课
这些反应都是吸热反应，如果连续通入水蒸气，将使煤
层的温度迅速下降。为了保持煤层的温度必须交替向炉
内通入水蒸气和空气，当向炉内通入空气时，
主要进行煤的燃烧反应，放出热量，加热煤
层。反应温度愈高、水蒸气对煤的分解反应愈 完全。用上述方法制得的煤气称为水煤气。
（三）煤与石灰熔融生产电石 煤的另一具有悠久历史的化工加工用途是制造电石。
氢(合成气)的重要途径。
由煤生产合成气，工业上应用较广的有固定床
气化法和沸腾床气化法两种。固定床气化法是将水蒸气
通入炽热的煤层使其发生下列反应而转化为合成气。
C+H2O CO+H2
△H0=118.793kJ/mol
C+2H2O CO2+2H2 △H0＝75.222kJ/mol
CO2+C→2CO
△H0＝152.374kJ/mol
业的产品。乙烯用的分配在80年代虽不会发生很大的变 化，但聚乙烯（高压聚乙烯、低压聚乙烯、线性低密度 聚乙烯）、环氧乙烷和二氯乙烷等三个主要产品的产量 仍会有较大的增长。乙烯用途的分配及乙烯系统的主要 产品见课本表20。
三、丙烯系统产品 丙烯系统产品的重要性，在基本有机化学工业中仅
次于乙烯系统的产品。丙烯用途分配及丙烯系统主要产 品见课本表21和表22。 四、碳四烃系统产品
煤的结构很复杂，是以芳香核结构为主具有烷基侧 链和含氧、含硫、含氮基团的高分子化合物。
因此从煤加工产品可得到很多从石油加工产品 难于得到的基本有机化工原料和产品，如萘、蒽、菲、 酚类、喹啉、吡啶、咔唑等。长期以来煤主要是作为燃 料，其化工利用较少，这是不经济的。因此开展煤的化 工利用，为基本有机化学工业提供更多的原料和产品， 具有重要的意义。对基本有机化学工业有关几种煤的化 学加工方法作一简单介绍。
离掉，经水洗后获得基本上不合非芳烃的芳
烃混合物，再经精馏得到产品苯、甲苯和二甲 苯。催化重整的工艺流程主要有三个组成部分：预处理、 催化重整、萃取和精馏。催化重整部分的工艺流程如图 3所示。
催化重整的原料油不宜过重，一般终沸点不得高于 200℃。重整过程对原料杂质含量有严格要求。如砷、 铝、铝、汞、硫、有机氮化物等都会使催化剂中毒而失 去活性，尤其对砷最为敏感，因此原料油中含砷量不宜 大于0.1ppm。原料油需先脱除砷，再经加氢精制以脱除
天然气有干气和湿气、富气和贫气之分。一般每立 方米气体中C5以上重质烃含量低于13.5×10-6m3的为干 气，高于此值为为湿气；含C3以上烃类超过94×10-6m3
的为富气低于此值为贫气。
天然气有单独蕴藏的丰富资源，通常称为气田，由 气田采出的天然气，主要称为是甲烷，有的气田所采天 然气甲烷含量可高达99%以上。湿天然气的产地常常和 石油产地在一起，它们随石油一起开采出来，故通常称 为油田气，又称油田伴生气。油田气的成分也是以甲烷 为主，并含有乙烷、丙烷和丁烷以及少量轻汽油。此外 还含有杂质硫化氢、二氧化碳和氢等。油田气中的丙烷、 丁烷能以“液化气体”的形式分离出来，这种液化气体
品。
湿天然气或油田气经脱硫脱水预处理后，用压缩冷 冻等方法可将其中C3以上烷烃分离出来，进一步加工利 用。乙烷、丙烷和丁烷是裂解制乙烯和丙烯的重要气态 烃原料。如丙烷也可用于氧化制造乙醛。
二、石油及其加工产物
石油是一种有气味的粘稠状液体，其色泽是黄到黑 褐色，与密度大小及其组成有关。
石油组成非常复杂，主要是由碳、氢两元素组成的 各种烃类，并含有少量含氮、含硫和含氧化 合物。石油中所含烃类有烷烃、环烷烃和芳
又 称“液化石油气”(LPG)。油田气中C5以上
烷烃
则能以“气体汽油”形式分离出来，通常称为凝析油， 几
种油田气的成分见表2。 （二）天然气的化工利用
天然气（包括油田气）中甲烷的化工利用主要有 三个途径：在镍催化剂作用下经高温水蒸气转化或经部 分氧化法制成合成气（CO+H2），然后进一步合成甲醇 、高级醇、氨、尿素以及一碳化学产品；经部分氧化制 造乙炔，发展乙炔化学工业；直接用于生产各种化工产
（一）煤的干馏 将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中有机物
逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出， 残留下不挥发产物就是焦炭或半焦。这种加工 方法称煤的干馏。按加热的终点温度不同分为高温干馏、 中温干馏和低温干馏。
（二）煤的气化 煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂
反应转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程，称为煤 的气化。气化剂主要是水蒸气、空气或它们的混合气。 煤的气化是获得基本有机化学工业原料——一氧化碳和
香烃三种。根据其所含烃类主要成分的不同 可以把石油分为三大类：烷基石油、环烷基石油和中间 基石油。
石油中所含硫化物有硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化 物和杂环化合物等。多数石油含硫总量小于1%。这些 硫化物或其受热分解生成的硫醇与硫化氢都有一种臭 味，对设备有腐蚀性或燃烧生成的二氧化硫会污染环 境，硫化物还会使催化剂中毒。随意除掉优品种的硫化
品，已有悠久的历史。早在17世纪人们已发现将木材干 馏可制取甲醇(联产醋酸和丙酮)的方法。自然界中许多 含纤维素、半纤维紊、淀粉、糖类和油脂的生物质均可 为基本有机化学工业提供原料和产品。
将含淀粉物质先进行蒸煮，使淀粉糊化，再加入 一定量的水，冷却至60℃左右，并加入淀粉
酶，使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖，然后加入酵母 菌进行发酵可制得乙醇。将发酵液进行精馏，得95％ （质量）工业乙醇并副产杂醇油。糖厂副产物糖蜜含有 蔗糖、葡萄糖等糖类约50~60%，也是发酵法制乙酵的 良好原料。
基本有机化工工艺学
绪论
第一节 基本有机化学工业的原料 第二节 基本有机化学工业的主要产品
第一节 基本有机化学工业的原料
一、天然气及其加工产物
（一）天然气的组成 天然气是埋藏在地下深度不同地层中的可燃性气体。
它主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷组成，并含有少量戊 烷以上的重组分及二氧化碳、氮、硫化氢、氨等杂质。
化和多环芳烃的加氢开环裂化。并可同时发
生有机含硫化合物和有机含氮化合物的氢解。 加氢裂化产品收率高，质量好。产品中含不饱和烃少， 重芳烃少，杂质含量少，而异构烷烃含量较高。课本表 6是减压柴油加氢裂解产品的组成。
减压柴油中重芳烃含量高，不宜作生产乙烯的裂解 原料。但经加氢裂解后所得的加氢减压柴油，虽仍是重 质油，但重芳烃含量显著减少，就可作生产乙烯的裂解 原料。加氢裂化过程所产生的低级烷烃（正丁烷、异 丁烷）等也是有用的化工原料。
经精馏可分别得到纯苯、甲苯和二甲苯以及 C9芳烃。
（四）加氢裂化 加氢裂化是炼油工业中增产航空喷气燃料和优质轻
柴油常采用的一种方法。加氢裂化所用催化剂有贵金属 （Pt、Pd）和非贵金属（Ni、Mo、W）两种，常用的 载体固体酸，如硅酸铝分子筛等。将重质馏分油(例如 减压渣油)在催化剂存在下于10~20MPa和430~450℃条 件下进行加氢裂解，可得到优质的汽、煤、柴油。加氢 裂化过程发生的主要反应有：烷烃加氢裂化生成分子量 较小的烷烃；正构烷烃的异构化，多环环烷烃的开环裂
工业电石的主要成分是碳化钙，并含有多种杂质，其大 致组成见表13。
工业电石是由生石灰与焦炭或无烟煤在电炉内于 2200℃反应而制得。电石是生产乙炔的重要原 料将电石用水分解即可制得乙炔。
综上所述，从煤获取基本有机化学工业原料的途 径如表14所示。
四、生物质的利用 利用生物质资源获取基本有机化学工业的原料和产
综上所述，从石油加工可得到基本有机化学工业原 料的主要途径如表7所示。
三、煤及其加工产 煤是自然界蕴藏量很丰富的资源，到目前为止世界