化工基础知识

化工基础知识

石油化工的基础原料

石油化工的基础原料有4类：炔烃 (乙炔)、烯烃 (乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)及合成气。由这些基础原料能够制备出各种重要的有机化工产品和合成材料

天然气化工

以天然气为原料的化学工业简称天然气化工。其要紧内容有：1）天然气制碳黑；2）天然气提取氦气；3）天然气制氢；4）天然气制氨；5）天然气制甲醇；6）天然气制乙炔；7）天然气制氯甲烷；8）天然气制四氯化碳；9）天然气制硝基甲烷；10）天然气制二硫化碳；11）天然气制乙烯；12）天然气制硫磺等。

100×104 t原油加工的化工原料

据资料统计，100×104 t原油加工可产出：乙烯15×104 t，丙烯9×104 t，丁二烯2.5×104 t，芳烃8×104 t，汽油9×104 t，燃料油47.5×104 t。

炼油厂的分类

可分为4种类型。1）燃料油型生产汽油、煤油、轻重柴油和锅炉燃料。2）燃料润滑油型除生产各种燃料油外，还生产各种润滑油。3）燃料化工型以生产燃料油和化工产品为主。4）燃料润滑油化工型它是综合型炼厂，既生产各种燃料、化工原料或产品同时又生产润滑油。

原油评判试验

当加工一种原油前，先要测定原油的颜色与气味、沸点与馏程、密度、粘度、凝点、闪点、燃点、自燃点、残炭、含硫量等指标，即是原油评判试验。

炼厂的一、二、三次加工装置

把原油蒸馏分为几个不同的沸点范畴(即馏分)叫一次加工；将一次加工得到的馏分再加工成商品油叫二次加工；将二次加工得到的商品油制取差不多有机化工原料的工艺叫三次加工。一次加工装置；常压蒸馏或常减压蒸馏。二次加工装置：催化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烃基化、加氢精制等。三次加工装置：裂解工艺制取乙烯、芳烃等化工原料。

辛烷值

辛烷值是表示汽油在汽油机中燃烧时的抗震性指标。常以标准异辛烷值规定为100，正庚烷的辛烷值规定为零，这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。

十六烷值

十六烷值确实是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标。常以纯正十六烷的十六烷值定为100，纯甲基萘的十六烷值定为零，以不同的比例混合起来，能够得到十六烷值0至100的不同抗爆性等级的标准燃料，并在一定结构的单缸试验机上与待测柴油做对比。

催化裂化要紧化学反应

1）裂化反应。裂化反应是C-C键断裂反应，反应速度较快。2）异构化反应。它是在分子量大小不变的情形下，烃类分子发生结构和空间位置的变化。3）氢转移反应。即某一烃分子上的氢脱下来，赶忙加到另一烯烃分子上，使这一烯烃得到饱和的反应。4）芳构化反应。芳构化反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，最后生成芳烃。

焦化及其产品

焦化是使重质油品加热裂解聚合变成轻质油、中间馏分油和焦炭的加工过程。产品有：1）气体；2）汽油；3）柴油；4）蜡油；5）石油焦。

加氢裂化的要紧原料及产品

加氢裂化的要紧原料是重质馏分油，包括催化裂化循环油和焦化馏出油等。它的产品要紧是优质轻质油品，专门是生产优质航空煤油和低凝点柴油。

催化重整工艺在炼油工业中的重要地位

这是因为它有三方面的功能：一是能把辛烷值专门低的直馏汽油变成80至90号的高辛烷值汽油。二是能生产大量苯、甲苯和二甲苯，这些差不多上生产合成塑料、合成纤维和合成橡胶的差不多原料。三是可副产大量廉价氢气。

溶剂脱沥青在炼厂中的地位

溶剂脱沥青装置既是生产重质润滑油的"龙头"装置，又是一个重油加工装置，它在炼厂中占有专门重要的地位。减压渣油经溶剂脱沥青装置后，脱除沥青质、胶质和含金属的非烃化合物。脱沥青油既可做重质润滑油原料，又可做催化裂化原料；脱油沥青直截了当调合成道路沥青或氧化成建筑沥青，重质润滑油料在脱蜡后还可生产地蜡。

国内外脱蜡工艺方法

冷榨脱蜡、混合溶剂脱蜡、分子筛脱蜡、尿素脱蜡、细菌脱蜡、催化临氢降凝及喷雾脱蜡等方法。

乙烯的要紧用途

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。

丙烯的要紧用途

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。

丁烯的用途

丁烯的利用是以混合丁烯生产高辛烷值汽油组分为主，约占丁烯消费量的60%，另有11%的混合丁烯用作工业或民用燃料。用作石油化工原料的丁烯仅占丁烯消费量的29%，其中正丁烯要紧用于丁二烯的生产，其余用于生产顺丁烯二酸酐和仲丁醇、庚烯、聚丁烯、乙酸酐等。

丁乙烯的用途

丁二烯是合成橡胶和合成树脂的重要单体。由于二烯可生产顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、也可生产聚丁二烯、ABS、BS等树脂。此外还可生产丁二醇、己二胺(尼龙的单体)。

苯的要紧用途

苯的最大用途是作为生产苯乙烯的单体原料，约占世界苯消耗量的50%。环已烷和苯酚也是苯重要消费领域。二者各占苯消费量的15%-18%。此外，苯胺、烷基苯、顺丁烯二酸酐也差不多上由苯生产的重要衍生物。

目前我国的化肥品种

有尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氨水、液氨、硫酸铵、重过磷酸钙、普钙、钙镁磷肥、磷酸铵、氯化钾、硫酸钾、微量元素脂料、腐殖酸类肥料等。

酚精炼及在炼厂中的地位

目的是除去润滑油中非理想组分、提高油品的抗氧化安定性，改善油品的粘温性能和色度，降低酸值和残炭值。地位：酚精制

是润滑油生产的一个重要生产工序。从蒸馏来的减压二、三、四线和丙烷脱沥青来的残渣油料，第一通过酚精炼、然后经脱蜡，补充精制，调合生产成品润油油。因此，酚精炼在炼厂的润滑油生产中占有专门重要的地位。

流体的流量与流速种类

流体的流量和流速，可分为质量流量、质量流速与体积流量、体积流速两种。质量流量是，单位时刻内流过管道或设备的任一截面上的流体质量。质量流量通常用符号G表示，单位为kg/s。体积流量是，单位时刻内流过管道或设备的任一截面上的流体体积。体积流量通常用符号V表示，单位为m3/s。质量流速是，单位时刻内，管道或设备的单位截面上流过的流体质量。通常用符号WG 表示，单位为kg/s·m2。体积流速是，单位时刻内，管道或设备的单位截面流过的流体体积。体积流速通常用符号WV表示，单位为m3/s·m2或m/s。

重度、密度、比重

单位体积的物料所具有的重量，称为重度，单位：kg/m3。单位体积内所具有的物质质量称为密度，单位：g/cm3。比重是指物质的重量与同体积的纯水在4℃时的重量之比。液体比重是指相同体积的液体重量与水的重量之比，是一没有单位的数值。

粘度

流体在流淌时，相邻流体层间存在着相对运动，则该两流体层间会产生摩擦阻力，称为粘滞力。粘度是用来衡量粘滞力大小的一个物性数据。粘度有动力粘度，其单位：帕斯卡秒(Pa·s)；运动粘度是在工程运算中，物质的动力粘度与其密度之比，其单位为：(m2/s)。在石油工业中还使用"恩氏粘度"，它不是上面介绍的粘度概念。而是流体在恩格拉粘度中直截了当测定的读数。

当前车用汽油牌号

90#、93#和97#三个牌号，仍保留70#老牌号。汽车的压缩比为7.0以下的东风、解放等老式汽车用70#车用汽油。汽车的压缩比在7.0以上的新式汽车如：桑塔那、奥迪、解放CA141、跃进NJG131等小轿车用90#汽油。

含铅汽油的毒性

四乙基铅有强烈的毒性，它通过皮肤、呼吸道或食道进入人体并不易排出，积存一定程度就有中毒现象，轻度引起失眠、恶心、头痛、血压降低等，严峻时会导致死亡。

当前柴油的品级和牌号

有优级品、一级品、合格品。牌号有10#、0#-10#、-20#、-35#、-50#。

企业能量平稳技术指标

要紧有4项技术指标：1）单位能耗：单位产量或单位产值的某种能源消耗量；2）单位综合能耗：单位产量或单位产值的综合能耗量，以吨标准煤/t、t标准煤/×104 m或吨标准/×104 元表示；3）设备效率：有效能量/供给能量×100%；4）企业能源利用：企业有效利用能量/企业总综合能耗量×100% 。

石油化工常识

炼油

化工

差不多有机原料合成树脂和塑料塑料的成型加工

常用工程塑料合成橡胶合成纤维

精细化工

差不多有机原料

乙烯

乙烯在常温下为无色、易燃烧、易爆炸气体，以它的生产为核心带动了差不多有机化工原料的生产，是用途最广泛的差不多有机原料，可用于生产塑料、合成橡胶，也是乙烯多种衍生物的起始原料，其中生产聚乙烯、环氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最要紧的消费，约占总产量的85％裂解的原料烃有气态和液态之分，气态的有炼厂气、天然气的凝析液，液态的有汽油、煤油、柴油。原油在高温的裂解炉管内生成焦炭，不能长期运转，自今未能在工业应用。气态原料裂解温度高，乙烯收率高（可达85％），操作方便（裂解管不易结焦），但原料资源少，副产少。液态原料来源广泛，裂解温度低，收率较低（乙烯收率为25％ ~ 30％），但副产物多，便于综合利用，生产中需定时清除炉管内的焦炭。我国以轻柴油为要紧原料，美国以天然气为主，西欧、日本以轻汽油为主。为减少在炉管中生成焦炭，裂解原料中加入水蒸气。裂解炉有多种型式，核心是放在炉膛内成排的炉管，采纳专门的燃烧器向炉管供热。物料离开裂解炉的温度为850 ~ 900℃。炉管采纳耐热合金钢制成。乙烯可由煤焦炉所产煤气中分离，也可由乙醇（酒精）脱水制取。自1923年开始采纳裂解法后，上述两种方法不断减少，目前只有少量生产。烃类裂解也有多种具体实施方法，至今只有管式炉法独领风骚，占生产能力的99％以上，各公司开发的技术都有自己的特点。同是管式炉，也有不同的结构，总体上看是大同小异。乙烯的生产示意流程图见图3 － 1。原料经加热后进入裂解炉，产生的高温裂解气先入急冷锅炉快速降温（产生的高压水蒸气可带动压缩机），然后再用冷油和水降温，冷却后的气体进分离工序。以柴油原料获得的裂解气组成十分复杂，要紧是乙烯，丙烯（合计占45％），其余为氢和甲烷（约10％），乙烷和丙烷（约10％），碳四馏分（约10％）以及碳五和以上馏分（约20％）。少量有害杂质为水、硫化氢、二氧化碳、乙炔等。通常采纳加压低温精馏的方法分离乙烯及各种有用产物，具体工艺流程的安排与裂解气组成及产品纯度要求有关。分离提纯中安排有压缩（加压）、脱水、脱硫、脱炔等工序和多个精馏塔，分离后获得乙烯、丙烯（产量与原料有关，以柴油为原料时，产量约为乙烯的40％），其余为氢－甲烷，乙烷、丙烷（重新裂解）、碳四馏分（另设装置加以回收利用）、裂解汽油（另设装置生产芳烃）。整个裂解分离过程需要材料、设备多，专门是炉管、废热锅炉、大型压缩机、制冷设备、低温换热设备、大型精馏塔都需大量资金投入，而且技术密集，加上生产流程复杂，物料处理最大，整个生产装置形成了庞大的集群。

芳烃

芳烃指结构上含有苯环的烃。作为差不多有机原料应用最多的是苯、乙苯、对二甲苯，此外还有甲苯和邻二甲苯。芳烃的来源有：炼油厂重整装置；乙烯生产厂的裂解汽油；煤炼焦时副产。目前通过煤炼焦获得的芳烃已不占重要地位。不同来源获得的芳烃其组成不同，因此获得的芳烃数量也不相同。裂解汽油中苯和甲苯多，二甲苯少；重整汽油是苯少，甲苯和二甲苯多。乙苯在这两种油中都少。这种资源与需求的矛盾促进了芳烃生产技术的进展。乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡胶（在合成橡胶中产量最大）的原料，因此，乙苯通常采纳合成法，即由乙烯和苯制成乙苯，再由乙苯制苯乙烯。甲苯资源较多，但应用较少，为补偿苯的不足，可由甲苯制苯。目前这一工艺应用专门少，一是苯供应充足；二是技术上困难较多；三是经济上不够合理。还应指出，二甲苯有三种异构体：邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。对二甲苯需求量最大，邻二甲苯居中，间二甲苯最小；供应量却是间二甲苯最大，邻二甲苯和对二甲苯相近。为满足要求（要紧是生产涤纶），第一把对二甲苯分离出来（采纳吸附法和低温结晶法），通过异构化反应，把间二甲苯转化成对二甲苯。此外把资源较多的甲苯（由7个碳原子组成）和应用较少的碳九芳烃（由9个碳原子组成）进行反应，可制成碳八芳烃（二甲苯的混合物）。芳烃的制取方法讲明：只有深入开展科学研究，把握和利用规律，才能充分利用已有资源，满足人们日益增长的需求。

环氧乙烷和乙二醇的生产及应用

环氧乙烷是以乙烯为原料生产的产品，产量仅次于聚乙烯塑料，居第二位。它是低沸点（10.4℃）的易燃易爆气体（在空气中含3％ ~ 100％均可爆炸）。乙二醇是环氧乙烷与水的反应物，是最重的环氧乙烷衍生物。它是粘稠液体，沸点197.6℃, 有毒。除乙二醇外，环氧乙烷产量的10％ ~ 20％用于生产表面活性剂及其它多种化工原料。乙二醇的要紧应用是制取涤纶纤维和聚酯树脂，其次是用于汽车冷却系统的抗冻剂（与水混合后，结冰温度能够降至－ 70C）以及溶剂、润滑剂、增湿剂、炸药等。环氧乙烷与乙二醇通常安排在一个装置生产。环氧乙烷的生产几经变化，目前广泛采纳的是在银催化剂存在下，用氧气直截了当氧化，反应

温度为250 ~ 290℃，反应压力为2兆帕。乙二醇的生产方法变化较小，差不多上采纳环氧乙烷与大量水在150 ~ 200℃， 2 ~ 2.5 兆帕的条件下直截了当水合。

乙苯、苯乙烯的生产及应用

乙苯是具有芳香味的可燃液体，沸点为136.2℃。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯是都有乙苯生成，但产量低，分离提纯困难。通常都采纳乙烯与苯反应合成乙苯。乙苯绝大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液体，沸点145.2℃。苯乙烯极易聚合，除非赶忙使用，否则需加入阻聚剂（如对苯二酚）。苯乙烯是重要的聚合物单体，要紧用于生产聚苯乙烯塑料、丁苯橡胶，还可制造泡沫塑料，可与多种单体共同聚合，生产多种工程塑料以及热塑性弹性体，产品用途极为广泛。乙烯与苯合成乙苯时，催化剂能够用三氯化铝（液相法）、磷酸、硅藻土、三氟化硼－三氧化二铝或分子筛（牌号为ZSM - 5）。使用ZSM - 5 分子筛催化剂时，反应温度为370~425℃，1.4 ~ 2.8兆帕，过程无腐蚀，也无污染。为坚持连续生产，采纳两个反应器交替使用，以便催化剂除焦再生时不停产。乙苯脱氢制苯乙烯是当前的要紧生产方法（产量占90％）。在催化剂（要紧是铁的氧化物）存在下，反应温度为610 ~ 660℃。采纳蒸馏法分离未反应乙苯和少量副产物.

丙烯腈的生产和应用

丙烯腈是无色有毒液体，沸点77.3℃。丙烯腈是合成纤维（腈纶）、合成橡胶（丁腈橡胶）、合成塑料（ABS）要紧的单体，地位十分重要，依旧生产多种有机化工原料的原料。由丙烯腈生产的丁腈橡胶可耐冷油和一些有机溶剂的侵泡。在第二次世界大战往常采纳环氧乙烷法。为满足战争需求，开发了乙炔法，原料费用下降。 1960年，开发了丙烯法，现已剔除了乙炔法。采纳丙烯、氨、空气一步合成，合成丙烯腈被认为是差不多有机原料合成方法的重大变革之一。该法具有原料来源丰富，不使用剧毒物（氢氰酸），反而生产氢氰酸（可就近加工成有机玻璃的原料）。生产丙烯腈时使用的催化剂由含磷、钼、铋、铁的氧化物组成，反应温度约为450℃.

合成树脂和塑料

2.塑料的定义、性能特点与组成

塑料是可塑性的简称。其科学定义为：以合成树脂或天然树脂（或天然高分子物质）为差不多成分，在成型加工过程中的某一时期能流淌成型或借就地聚合或固化而定型，其成品状态为柔韧性或刚性固体，但又非弹性体。塑料的特点是质轻，具有耐磨、耐腐蚀、绝缘性好等性能。塑料的要紧成分是树脂，占总质量的40％ ~ 100％。生产合成树脂的差不多原料常称为单体，单体的性质决定了大分子物质的差不多特性，因此在命名和区分塑料时，在单体名称前面加个"聚"字，就形成某种树脂或塑料的名称，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀等。有时直截了当在单体简称的后面加树脂或塑料即可，如：酚醛树脂，脲醛树脂、环氧树脂等。尽管塑料的基体是树脂，但大多数情形下三塑料中加有添加剂（也称助剂），这些添加剂常具有特定功能，能够改进加工或使用性能，有时仅仅作为增量剂使用，以降低制造成本。常用的添加剂有：

（1）增塑剂绝大部分合成树脂具有可塑性，但可塑性的大小却不相同，为了使树脂易于塑化和给予制品柔软性，一样在树脂中加入一些低分子物质，这些低分子物称为增塑剂。增塑剂是液体或低熔点物质，与树脂应有较好的混溶性。常用的增塑剂由邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。

（2）润滑剂在塑料成型加工过程中，为了改善熔融物料的流淌性，并使之不粘附在金属设备或模具上，同时使脱模容易所加入的添加剂称为润滑剂。常用的润滑剂由硬脂酸及其盐类等

（3）稳固剂为防止或抑制塑料制品的性能劣化而加入的添加剂称为稳固剂。具有代表性的有热稳固剂、光稳固剂和抗氧剂。

（4）着色剂为了美化和装饰塑料而在物料中加入的含色料的添加剂称为着色剂。

（5）填料加于塑料的配合料中以降低成本，有时也可增进塑料的物理性能，如硬度、刚度及冲击强度的相对惰性的物质称为填料。最常用的填料由粘土、硅酸盐、滑石、碳酸盐等。

橡胶

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶要紧来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采纳不同的原料（单体）能够合成出不同种类的橡胶。

通用橡胶

是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等，要紧用于制造轮胎和一样工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的要紧品种。

丁苯橡胶

丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的，是产量最大的通用合成橡胶，有乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶和热塑性橡胶（SBS）。

顺丁橡胶

是丁二烯经溶液聚合制得的，顺丁橡胶具有专门优异的耐寒性、耐磨性和弹性，还具有较好的耐老化性能。顺丁橡胶绝大部分用于生产轮胎，少部分用于制造耐寒制品、缓冲材料以及胶带、胶鞋等。顺丁橡胶的缺点是抗撕裂性能交差，抗湿滑性能不行。

异戊橡胶

异戊橡胶是聚异戊二烯橡胶的简称，采纳溶液聚合法生产。异戊橡胶与天然橡胶一样，具有良好的弹性和耐磨性，优良的耐热性和较好的化学稳固性。异戊橡胶生胶（未加工前）强度显著低于天然橡胶，但质量均一性、加工性能等优于天然橡胶。异戊橡胶能够代替天然橡胶制造载重轮胎和越野轮胎还能够用于生产各种橡胶制品。

异丙橡胶

乙丙橡胶以乙烯和丙烯为要紧原料合成，耐老化、电绝缘性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡胶可大量充油和填充碳黑，制品价格较低，乙丙橡胶化学稳固性好，耐磨性、弹性、耐油性和丁苯橡胶接近。乙丙橡胶的用途十分广泛，能够作为轮胎胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件，还能够作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。还可制造胶鞋、卫生用品等浅色制品。

氯丁橡胶

它是以氯丁二烯为要紧原料，通过均聚或少量其它单体共聚而成的。如抗张强度高，耐热、耐光、耐老化性能优良，耐油性能均优于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。具有较强的耐燃性和优异的抗延燃性，其化学稳固性较高，耐水性良好。氯丁橡胶的缺点是电绝缘性能，耐寒性能较差，生胶在贮存时不稳固。氯丁橡胶用途广泛，如用来制作运输皮带和传动带，电线、电缆的包皮材料，制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里。

特种橡胶

是指具有专门性能（如耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化和高气密性等），并应用于专门场合的橡胶，例如丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。特种橡胶用量虽小，但在专门应用的场合是不可缺少的。

丁腈橡胶

丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶要紧采纳低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹性稍低。丁腈橡胶要紧用于制造耐油橡胶制品。

丁基橡胶

丁基橡胶是由异丁烯和少量异戊二烯共聚而成的，要紧采纳淤浆法生产。透气率低，气密性优异，耐热、耐臭氧、耐老化性能良好，其化学稳固性、电绝缘性也专门好。丁基橡胶的缺点是硫化速度慢，弹性、强度、粘着性较差。丁基橡胶的要紧用途是制造各种车辆内胎，用于制造电线和电缆包皮、耐热传送带、蒸汽胶管等。

氟橡胶

氟橡胶是含有氟原子的合成橡胶，具有优异的耐热性、耐氧化性、耐油性和耐药品性，它要紧用于航空、化工、石油、汽车等工业部门，作为密封材料、耐介质材料以及绝缘材料。

硅橡胶

硅橡胶由硅、氧原子形成主链，侧链为含碳基团，用量最大的是侧链为乙烯基的硅橡胶。既耐热，又耐寒，使用温度在－100～300℃之间，它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以及良好的绝缘性。缺点是强度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡胶要紧用于航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业等方面。

聚氨酯橡胶

聚氨酯橡胶是由聚酯（或聚醚）与二异睛酸酯类化合物聚合而成的。耐磨性能好、其次是弹性好、硬度高、耐油、耐溶剂。缺点是耐热老化性能差。聚氨酯橡胶在汽车、制鞋、机械工业中的应用最多。

合成橡胶生产工艺

合成橡胶的生产工艺大致可分为单体的合成和精制、聚合过程以及橡胶后处理三部分

单体的生产和精制

合成橡胶的差不多原料是单体，精制常用的方法有精馏、洗涤、干燥等。

聚合过程

聚合过程是单体在引发剂和催化剂作用下进行聚合反应生成聚合物的过程。有时用一个聚合设备，有时多个串联使用。合成橡胶的聚合工艺要紧应用乳液聚合法和溶液聚合法两种。目前，采纳乳液聚合的有丁苯橡胶、异戊橡胶、丁丙橡胶、丁基橡胶等。

后处理

后处理是使聚合反应后的物料（胶乳或胶液），经脱除未反应单体、凝聚、脱水、干燥和包装等步骤，最后制得成品橡胶的过程。乳液聚合的凝聚工艺要紧采纳加电解质或高分子凝聚剂，破坏乳液使胶粒析出。溶液聚合的凝聚工艺以热水凝析为主。凝聚后析出的胶粒，含有大量的水，需脱水、干燥。

合成纤维

1.合成纤维

纤维材料要紧供纺织工业用。按产品使用范畴，可分为工业用和民用。按来源可分为两类：一类是天然纤维，如棉、毛、丝、麻等；另一类是化学纤维。化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是利用自然界中不能直截了当纺织的纤维素（如木材、棉短绒），通过化学处理与机械加工制得的纤维，如人造丝、人造棉等。合成纤维是以石油、天然气为原料，通过人工合成的高分子化合物经纺丝和后加工而制得的纤维，如涤纶等。合成纤维工业是20世纪40年代初开始进展起来的，最早实现工业化生产是聚酰胺纤维（锦纶），随后腈纶、涤纶等连续投入工业生产。合成纤维性能优异，原料来源丰富，随着工业技术的不断进展，短短几十年间，世界合成纤维的产量已接近天然纤维，成为纺织纤维的重要原料。1996年，世界合成纤维产量为1900万吨，我国合成纤维产量为291万吨。与此相应，世界棉花总量为1900万吨。依照化学组成，合成纤维可分为聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维澄。它们适应被称为锦纶（或尼龙）、涤纶、腈纶、丙纶、维纶。除上述几种之外，常见的合成纤维还有氨纶。做为民用纤维，人们力求使合成纤维制品能保持天然纤维制品的优点，克服性能和产量的不足。

2.生产合成纤维的原料

生产合成纤维的差不多原料源于石油。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯时副产的苯、二甲苯、丙烯，通过加工后制成合成纤维所需原料（通称为单体）。以石油为原料制取合成纤维的途径可表示如下：还有一些特种合成纤维不使用石化产品作原料，但它们产量少，不在日常生活中使用。

3.合成纤维的生产方法

合成纤维的生产第一是将单体经聚合反应制成成纤高聚物，这些聚合反应原理、生产过程及设备与合成树脂、合成橡胶的生产大同小异，不同的是合成纤维要通过纺丝及后加工，才能成为合格的纺织纤维。高聚物的纺丝要紧有熔融纺丝方法要紧决定于高聚物的性能。熔融纺丝是将高聚物加热熔融成熔体，然后由喷丝头喷出熔体细流，再冷凝而成纤维的方法。熔融纺丝速度高，高速纺

丝时每分钟可达几千米。这种方法适用于那些能熔化、易流淌而不易分解的高聚物，如涤纶、丙纶、锦纶等。溶液纺丝又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。湿法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝溶液，经喷丝头喷出细流，在液态凝固介质中凝固形成纤维。干法纺丝中，凝固介质为气相介质，经喷丝形成的细流因溶剂受热蒸发，而使高聚物凝聚成纤维。溶液纺丝速度低，一样每分钟几十米。溶液纺丝适用于不耐热、不易熔化但能溶于专门配制的溶剂中的高聚物，如腈纶、维纶。熔融纺丝和溶液纺丝得到的初生纤维，强度低，硬脆，结构性能不稳固，不能使用。只有通过一系列的后加工处理，才能使纤维符合纺织加工的要求。不同的合成纤维，其后加工方法不尽相同。

按纺织工业要求，合成纤维分长丝和短纤维两种型式。所谓长丝，是长度为千米以上的丝，长丝卷绕成团。短纤维是几厘米至十几厘米的短纤维。短纤维后处理过程要紧为：初生纤维――集束――拉伸――热定型――卷曲――切断――打包――成品短纤维。长丝后处理过程要紧为：初生纤维――拉伸――加捻――复捻――水洗干燥――热定型――络丝――分级――包装――成品长丝从上述能够看出，初生纤维的后处理要紧有拉伸、热定型、卷曲和假捻。拉伸可改变初生纤维的内部结构，提高断裂强度和耐磨性，减少产品的伸长率。热定型可调剂纺丝过程带来的高聚物内部分子间作用力，提高纤维的稳固性和其他物理－机械性能、染色性能。卷曲是改善合成纤维的加工性（羊毛和棉花纤维差不多上卷曲的），克服合成纤维表面光滑平直的不足。假捻是改进纺织品的风格，使其膨松并增加弹性。合成纤维因具有强度高，耐磨、耐酸、耐碱、耐高温、质轻、保暖、电绝缘性好及不怕霉蛀等特点，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。合成纤维在民用上，既能够纯纺，也能够与天然纤维或人造纤维混纺、交错。用它做衣料比棉、毛和人造纤维都结实耐穿；用它做被服，冬装又轻又暖。锦纶的耐磨性优异，有某些天然纤维的特色，如腈纶与羊毛相似，俗称人造羊毛；维纶的吸水性能与棉花相似；锦纶经特种加工，制品与蚕丝相似等。在工业上，合成纤维常用做轮胎帘子线、渔网、绳索、运输带、工业用织物（帆布、滤布等）、隔音、隔热、电气绝缘材料等。在医学上，合成纤维常用作医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等。在国防建设上，合成纤维可用于降落伞、军服、军被，一些特种合成纤维还用于原子能工业的专门防护材料、飞机、火箭等地结构材料。

合成纤维

涤纶

涤纶学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。1953年美国工业化生产了这种商品名为达可纶的涤纶纤维。在合成纤维中，涤纶是比较理想的纺织材料，世界涤纶纤维的产量1996年为1247万吨，占当年合成纤维总产量的65.5％。我国涤纶纤维产量1996年为210万吨。估量2000年世界涤纶产量达到1600万吨。

1.涤纶的生产

生产涤纶的要紧原料是对苯二甲酸或对苯二甲酸酯、乙二醇。工业上生产对苯二甲酸乙二醇的工艺路线要紧分为酯交换法和直截了当酯化法两大类。可采取连续法、半连续法和间歇法生产。

酯交换缩聚法：酯交换法反应条件缓和，对原料和设备的要求不高，工艺上易于操作和操纵，是最早工业化的方法，至今还在应用，但生产步骤多（包括生产对苯二甲酸二甲酯）。直截了当酯化法反应工序少，原材料消耗少，产品质量较高，但对原料，设备和操作操纵的要求较高，是当今的要紧生产方法。

2.涤纶纤维的特点及用途

强度：涤纶纤维的强度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍，因此涤纶织物结实耐用。

耐热性：可在70～170C使用，是合成纤维中耐热性和热稳固性最好的。

弹性：涤纶的弹性接近羊毛，耐皱性超过其他纤维，织物不皱，保行性好。

耐磨性：涤纶的耐磨性仅次于锦纶，在合成纤维中居第二位。

吸水性：涤纶的吸水回潮率低，绝缘性能好，但由于吸水性低，摩擦产生的静电大，染色性能较差。

涤纶作为衣用纤维，其织物在洗后达到不皱、免烫的成效。常将涤纶与各种纤维混纺或交错，如棉涤、毛涤等，广泛用于各种衣料和装饰材料。涤纶在工业上可用于传送带、帐篷、帆布、缆绳、渔网等，专门是做轮胎用的涤纶帘子线，在性能上已接近锦纶。涤纶还可用于电绝缘材料、耐酸过滤布、医药工业用布等。

2.丙纶的特点及用途

相对密度：丙纶是所有合成纤维总相对密度最小的品种，因此它质量最轻，单位重量的纤维能覆盖的面积最大。

强度：丙纶的强度与合成纤维中高强度品种涤纶、锦纶相近，但在湿态时强度不变化，这一点优于锦纶。

耐磨性：丙纶的耐平磨性仅次于锦纶，但耐曲磨性稍差。耐腐蚀性：对无机酸、碱有显著的稳固性。

吸湿性：丙纶的吸湿性极小，织品缩水率小。

缺点：耐光性差，染色性差，静电性大，耐燃性差。

此外，丙纶同其它合成纤维一样，不易发霉、腐烂，不怕虫蛀。丙纶要紧用于地毯（包括地毯底布和绒面）、装饰布、土工布、无纺布、各种绳索、条带、渔网、建筑增强材料、包装材料等。其中丙纶无纺布由于其在婴儿尿布、妇女卫生巾的大量应用而引人注目。丙纶还可与多种纤维混纺制成不同类型的混纺织物，通过针织加工制成外衣、运动衣等。由丙纶中空纤维制成的絮被，质轻、保暖、弹性良好。

维纶

维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，也叫维尼纶。其性能接近棉花，有"合成棉花"之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。维纶在30年代由德国制成，但不耐热水，要紧用于外科手术缝线。1939年研究成功热处理和缩醛化方法，才使其成为耐热水性良好的纤维。生产维纶的原料易得，制造成本低廉，纤维强度良好，除用于衣料外，还有多种工业用途。但因其生产工业流程较长，纤维综合性能不如涤纶、锦纶和腈纶，年产量较小，居合成纤维品种的第5位。

1.维纶的生产

维纶的要紧成分是聚乙烯醇，但乙烯醇不稳固，一样是以性能稳固的乙烯醇醋酸酯（即醋酸乙烯）为单体聚合，然后将生成的聚醋酸乙烯醇解得到聚乙烯醇，纺丝后再用甲醛处理才能得到耐热水的维纶。聚乙烯醇的熔融温度（225～230C）高于分解温度（200～220C），因此只能用溶液纺丝法纺丝。

2.维纶的特点及用途

吸湿性：维纶是合成纤维中吸湿性最大的品种，吸湿率为4.5% ~ 5%，接近于棉花（8％）。维纶纺织布穿着舒服，适宜制内衣。

强度：维纶的强度稍高于棉花，比羊毛高专门多。

耐腐蚀性和耐光性：在一样有机酸、醇、酯及石油灯溶剂中不溶解，不易霉蛀，在日光下暴晒强度缺失不大。

缺点：耐热水性不够好，弹性较差，染色性较差。

维纶的柔软及保暖性好，它的相对密度比棉花要小，因此与棉花相同重量的维纶能织出更多的衣料。它的热传导率低，因而保暖性好。维纶的耐磨性和强度也比棉花要好，因此维纶在专门多方面能够与棉混纺以节约棉花。维纶要紧用于制作外衣、棉毛衫裤、运动衫等针织物，还可用于帆布、渔网、外科手术缝线、自行车轮胎帘子线、过滤材料等。

纤维的改性及特种纤维

随着合成纤维产量的迅速增加，科学技术的不断进步和人民生活水平的提高，人们对纺织纤维的性能要求越来越多样化。为了满足这些需求，得到更高附加价值得纤维，各厂家纷纷研究开发有更新性能的纤维，而其重点，则是对常规化学纤维的改性，也叫差不化。国际上差不化纤维的产量已占合成纤维产量的30％以上。差不化纤维，是指在现有合成纤维的基础上进行化学改性或物理改性的合成纤维。化学改性是通过分子设计，改变已有成纤高聚物的结构，达到改善纤维性能的目的。物理改性则是在不改变成纤高聚物差不多结构的情形下，通过改变纤维的形状结构而改善纤维的性能。目前差不化纤维的要紧进展方向为：

1.仿天然纤维

通过异型纺丝/开发细丝/复合纺丝, 生产具有仿真成效的合成纤维. 如具有丝的光泽/良好的手感和悬垂性的仿丝型纤维; 具有羊毛的自然卷曲及弹性/柔软的光泽和良好的缩绒性的仿毛纤维; 具有麻的爽滑透凉性的仿麻纤维等。

2.给予纤维新的性能

合成纤维受其本身的阻碍，在一些性能上还不尽人意，如染色性、吸湿性、阻燃性等，需要不断地加以研究、改进。要紧方法有：通过原液着色法、共混法、共聚法、复合法等改善合成纤维的染色性能。通过对纤维大分子的亲水性单体的接枝改性、与亲水性组分共混及组成复合纤维，使纤维具有多孔结构、表面粗糙化及纤维截面异形化等处理，改善合成纤维的亲水性能。通过共混、共聚引入阻燃剂，提高成纤高聚物的热稳固性；通过后处理改性织物阻燃整理等给予合成纤维阻燃性。通过表面活性剂的表面加工处理，把具有抗静电性能的亲水性聚合体与成纤高聚物共混的方法，改善纤维的抗静电性能。也可通过开发金属纤维、金属镀层

纤维、导电性树脂涂层纤维、导电性树脂复合纤维等，改善纤维的导电性能。采纳专门的纺丝和拉伸工艺，共聚改性，异形截面等生产高收缩合成纤维，改善纤维的蓬松性、染色性等。

一.是生产原料由煤转向气态的天然气和液态的石油产品（合称烃类原料），大型厂绝大多数采纳烃类原料，以煤为原料仅在中国和德国有应用

二.是装置大型化，60年代日产500吨氨，近20年来，新建装置大部分为日产1000～1500吨。由于高压设备、离心式压缩机及生产操纵系统的成功使用，生产装置的规模得以大型化，从而使合成氨的原材料和能量消耗下降。1993年，世界合成氨的产量为8930万吨，1995年我国为2765万吨。

原料气的制取

由于氨中氮和氢的原子数以1：3 的比例组成，因此，制备的原料气需氮和氢比例适当，无反应有害杂质。

1.造气

煤和烃类原料的差不多组成均为碳和氢。在高温下，它们和水起化学反应后生成的产物以氢、一氧化碳为主，另有少量二氧化碳、甲烷以及原料中带入的硫生成的各类硫化物。反应过程要不断补充热量，也可采纳通人空气或氧，靠部分原料的燃烧热来供热。这一过程称为造气。以天然气、汽油为原料的合成氨厂造气时，以镍为催化剂，反应器为耐热合金钢管。制成气的组成为：氢58.2％，一氧化碳8.5％，二氧化碳11.5％，氮21.3％，其余为甲烷、氩和硫化物。

1）一氧化碳的变换

一氧化碳和水反应能够生成二氧化碳合氢。采纳那个反应一是为了增加氢气；二是为了除去化学活性差，不易除去的一氧化碳（二氧化碳比较容易脱除，现在又可用于生产尿素）。依照对一氧化碳转化要求，以及原料中硫含量的多少，能够选用不同的催化剂及相应的反应温度。

2）脱二氧化碳（脱碳）

二氧化碳的脱除方法专门多。大型合成氨厂采纳碳酸钾将二氧化碳吸取，供生产尿素用。

3）甲烷化

少量一氧化碳的脱除经一氧化碳变换工序后，仍有少量一氧化碳残存在原料气中，可采纳低温的甲醇洗去，也可通过与原料气中的氢反应生成对合成氨无害处的甲烷，达到除去一氧化碳的目的。这一操作被称为甲烷化。生成的甲烷需在反应原料循环时加以排放，以防止甲烷的积存。

尿素生产的进展

尿素在1922年实现以氨和二氧化碳为原料的工业生产，此后进展缓慢，要紧是尿素合成塔腐蚀严峻，生产技术不完善，生产费用高，对尿素的使用成效有些怀疑。在这些咨询题连续解决后才获得较大进展，现在尿素已成为最经济的生产氨肥的方法。

尿素的生产

尿素的生产方法是用氨和二氧化碳反应。氨和二氧化碳都在合成氨厂生产，因此尿素装置与合成氨装置建在一起。氨和二氧化碳反应时先生成中间产物氨基甲酸氨（简称甲氨），甲氨脱水即得尿素。受化学反应规律限制，在工厂实际操作条件下（180～200C，13～25兆帕），只有55％～70％的二氧化碳转化，因此需要回收未反应的原料，并尽量让甲氨转化成尿素。通过几十年的进展，目前有多种工艺技术生产尿素，我国的大型尿素装置年产量为48～52万吨，采纳二氧化碳气提法较多。实际操作是：尿素合成塔反应压力约14兆帕，反应温度为180～185C.，气提塔与合成塔一致。这两个塔均采纳不锈钢制作以防止腐蚀。工艺流程示意图见图8－2。自合成塔下部流出的溶液进入二氧化碳气提塔，蒸出未反应氨和二氧化碳，经高压甲铵冷凝后与新奇原料氨混合后返回合成塔形成循环。气提塔出料经降压后进入低压精馏塔赫闪蒸罐，连续分出氨和二氧化碳，此后进入蒸发器脱水，得到含量在99.5％以上的尿素，最后在造粒塔造粒，产品以0.8~ 2.5毫米的颗粒包装出厂。