化工基础知识手册

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天然气化工的产品链如图－６ 所示。 图 ６ 天然气产品链
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四、煤化工 （一） 煤化工简介 煤化工（ｃｏａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）是化学工业分支之 一，是以煤为原料，通过热加工和催化加工，使其转化为各 种燃料和化学品的工业。加工过程包括煤的气化、催化、焦 化、低温干馏和电石乙炔化工、煤的直接化学加工方法等。 产品包括煤气、汽油、焦炭等燃料和烃类、醇类、氨、苯、 甲苯、二甲苯、萘、酚、吡啶、蒽、菲、咔唑、腐殖酸、活 性炭等化学品。 煤化工开始于 １８ 世纪后半叶，１９ 世纪形成完整的煤化 工体系。第二次世界大战后，由于石油化工发展迅速，石油 和天然气成为很多化学品的生产原料，煤化工的在化学工业 中的地位被削弱了。进入 ２１ 世纪后，原油价格持续上涨， 煤化工再度成为化工产业的发展重点。 （二）煤化工产品加工过程介绍 煤化工产业链的延伸主要有三条：传统的焦化和电石乙 炔化工、煤气化、煤液化。 １、煤的焦化 煤在焦护内隔绝空气加热到 １０００℃，可获得焦炭、化学 产品和煤气，此过程称为高温干馏或高温炼焦，一般简称炼 焦。炼焦所得化学品种类很多，芳香族化台物几乎全有，主 要成分为：硫胺、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽
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（二）生物质化工 生物质化工是指以生物质为原料合成燃料或化工产品 的过程。 自然界中许多含有纤维素、半纤维素、淀粉、糖类和油 脂的生物质（如玉米、薯类、秸秆等）均可作为生物质化工 的基本原料。 将富含淀粉的物质（玉米、木薯等）进行蒸煮，水解、 发酵后可制得乙醇。以乙醇为原料进一步生产乙烯、环氧乙 烷、乙酸乙酯等化工品。将含纤维素的农林副产品（木屑、 碎木、秸秆等）经过水解、发酵可制取乙醇。将玉米芯、麸 皮、棉籽皮等生物质进行水解，可制得糠醛，进而生产糠醇、 呋喃等产品。油脂经水解可得到高级脂肪酸，加氢后制得高 级醇。高级醇是生产表面活性剂的重要原料。 生物化工和生物质化工是两者既有区别，又紧密相关的 概念。生物化工多以生物质为原料，但并不仅限于生物质原 料。生物质化工大量应用生物化工技术，但又不仅限于生物 化工技术。
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氢反应。生成分子量较小的烯烃、烷烃和其它分子量不同的 轻质和重质烃类。裂解产物通过净化和分离，可以获得乙烯。
乙烯是石化产品中用途最广、产量最大的产品之一。乙 烯的产量，常用来衡量一个国家基本有机化学工业的发展水 平。用乙烯可以生产乙丙橡胶、聚乙烯等合成材料，也可以 制成环氧乙烷、乙二醇、氯乙烯、醋酸、醋酸乙烯、乙醛、 苯乙烯等有机原料，进而生产更多品种的化工产品。我区的 众鑫集团、怡达化工、奥克化工所用的主要原料环氧乙烷， 就是由乙烯经过氧化过程生产的。乙烯产品链如图－１ 所示。
（二）天然气的加工过程 天然气主要由甲烷组成，有的天然气含有少量乙烷、丙 烷和丁烷。天然气的成分不同，加工途径有些不同。 １、甲烷的化工利用主要有三个途径： （１）经高温水蒸气转化或部分氧化法制成合成气（ＣＯ＋Ｈ２）， 进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素以及一碳化学品，由甲 醇经 ＭＴＯ 可进一步生产乙烯、丙烯等烯烃。 （２）经部分氧化制取乙炔。 （３）直接生产各种化工产品，如炭黑、氢氰酸，各种氯 代甲烷、硝基甲烷等。 ２、从天然气中分离出的乙烷、丙烷、丁烷利用途径： （１）裂解制取乙烯和丙烯。 （２）丙烷氧化制乙醛。 （３）丁烷氧化制醋酸、顺丁烯二酸酐，脱氢制 １，３－丁二烯 等。
吉林经济技术开发区
化工基础知识手册
编制：化工产业发展规划局 ２０１２ 年 ０１ 月
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化工基础知识手册
一、化学工业概述 （一）化学工业定义 化工是化学工业（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）的简称。化学工 业又称化工加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位 的制造工业。换句话说，就是利用化学反应改变物质结构、 成份、形态来生产化学产品的工业部门。 在我国，化学工业一般理解为包括石油化学工业和生产 化学肥料、无机盐、酸碱、基本有机原料、合成橡胶、塑料、 合成纤维单体、农药、染料、涂料、颜料、感光材料、橡胶 制品、新型材料、试剂等产品的工业。 （二） 化学工业的特点 １、多样性和复杂性。化学工业与其他工业相比，原料、 生产方法和产品的多样性和复杂性是其独有的特点。化学工 业可以从不同的原料出发制造同一产品，也可以用同一原料 制造许多不同产品。同一原料制造同一产品可以采用不同的 生产路线。—个产品有不同的用途，而不同的产品有时却有 同一用途。—种产品往往又是生产其他产品的原料、辅助材 料或中间体。这些错综复杂的关系，使其原料来源、技术、 设备和市场等方面的变化既相互适应，又有较大的选择余 地。从这个意义上说，化学工业是—个具有多功能和灵活性
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和沥青等。 焦化后产出的焦炭，与石灰石在熔融状态下生产电石，
电石水解可以值得乙炔。以乙炔化工的主要产品为乙醛、醋 酸、氯乙烯、醋酸乙烯、丙烯腈、１，４－丁二醇等。
２、煤的气化 煤的气化是煤、焦或半焦在高温常压或高压条件下，与 气化剂反应转化为一氧化碳、氢气等可燃性气体的过程。煤 的气化是获得基本有机化工原料一氧化碳、氢气（合成气） 的重要途径。以合成气为原料，可以合成氨、甲醇等产品， 进而生产众多的化学品。 ３、煤的液化 煤的液化是指煤经化学加工转化为液体化学品或燃料 的过程。煤的液化方式分为直接液化和间接液化两大类。 煤的直接液化是根据煤与石油烃相似，组成中碳多氢少 的特点，采用加氢的方法由煤直接制取液态烃。这些液态烃 中主要含芳烃，其次是环烷烃以及部分脂肪族烃化合物，可 作为化工原料和动力燃料。加氢反应通常是在高温高压和有 催化剂作用的条件下进行。 煤的间接液化是指以煤气化产物合成气（ＣＯ＋Ｈ２）为原料 在催化剂存在下合成液体燃料或化学品的过程。由 ＣＯ 和 Ｈ２ 可以合成各种产品，产品的构成主要取决于催化剂的选择性 和相应的反应条件。间接液化的产物主要是脂肪族烃化合
芳烃是有机化工重要基础原料，特别是苯、甲苯、二甲 苯这些单环芳烃，是制造合成树脂、合成橡胶、合成纤维的 基础原料。芳烃系列产品链如图－４ 所示。
以苯为原料可以生产苯胺，进而生产 ＭＤＩ、染料、医药 中间体、树脂，橡胶硫化促进剂等。苯胺的下游产品链如图 －５ 所示。
图 ５ 芳烃产品链
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二、石油化工 （一）石油化工的概念 石油化工（Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ）又称石油化学工业，是指 化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括 天然气化工。 石油化工作为一个新兴工业，是 ２０ 世纪 ２０ 年代随石油 炼制工业的发展而形成，于第二次世界大战期间成长起来 的。战后，石油化工的高速发展，使大量化学品的生产从传 统的以煤及农林产品为原料，转移到以石油及天然气为原料 的基础上来。石油化工已成为化学工业中的基本工业，在国 民经济中占有极其重要的地位。 （二）石油化工主要产品链 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。由这些基础原料可以加工各种重要的有机化工产品和 合成材料。下面，重点介绍乙烯、丙烯、Ｃ４ 系统（正丁烯、 异丁烯、丁二烯）、芳烃系统（苯、甲苯、二甲苯）的产品 链。 １、乙烯系统产品 工业上获取乙烯（包括丙烯等低级烯烃）的主要方法是 将烃类热裂解。将石油系烃类原料（天然气、炼厂气、轻油、 柴油、重油等）经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱
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三、天然气化工 （一）天然气化工的概念
天然气化工（ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）是化 学工业分支之一，是以天然气为原料生产化工产品的工业。
由于天然气与石油同属埋藏地下的烃类资源，有时且为 共生矿藏，其加工工艺及产品相互有密切的关系，故也可将 天柴油和航空涡轮机燃料。 煤化工产业链如图－７ 所示。 图 ７ 煤化工产品链
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五、生物化工及生物质化工 （一）生物化工 生物化工是指通过生物化学技术合成化工产品的过程。 生物化工是化学工业中最具发展潜力的分支。与传统化 学工业相比，生物化工有其突出特点：主要以可再生资源作 原料；反应条件温和，多为常温、常压，生产过程能耗低、 选择性好、效率高；环境污染较少；投资较小；能生产目前 不能生产或用化学法生产较困难的性能优异的产品。由于这 些特点，生物化工已成为化工领域重点发展的行业。 在少 数化工产品领域，生物化工拥有绝对优势。如在乙醇、氨基 酸、酶制剂、部分有机酸（柠檬酸、乳酸、衣康酸等）、生 物医药（青霉素等）、生物农药（井岗霉素、阿维菌素等） 等产品生产领域，生物化工与石油化工相比具有绝对优势。 我区的吉林燃料乙醇公司、博大生化公司从生产工艺上 讲，都属于生物化工。 生物化工产品按产品性质可分为：①大宗化工产品，如 乙醇、丙酮、正丁醇、甘油、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸等； ②精细化工产品，如各种氨基酸、酶制剂、核酸产品等；③ 医药产品，如各种、多种甾体和常规菌苗、疫苗等；④其他 产品，如生物农药、食用及药用酵母、饲料蛋白（单细胞蛋 白）、沼气等；⑤现代生物技术产品，如干扰素、单克隆抗体、 新型疫苗等。
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工、油页岩化工、生物化工等。 按产品市场特点划分，包括：大宗产品、大宗专用产品、
精细化工产品、特殊化学品； 按中国工业统计方法分，包括：有合成氨及肥料工业、
硫酸工业、制碱工业、无机物工业（包括无机盐及单质）、基 本有机原料工业、染料及中间体工业、产业用炸药工业、化 学农药工业、医药药品工业、合成树脂与塑料工业、合成纤 维工业、合成橡胶工业、橡胶制品工业、涂料及颜料工业、 信息记录材料工业（包括感光材料、磁记录材料）、化学试 剂工业、军用化学品工业、化学矿开采工业和化工机械制造 工业。
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较强的工业。 ２、能耗大。化学工业伴随着化学反应，化学反应又伴
随着吸热和放热，因而化学工业是一个能耗大的工业，同时 也是节能潜力很大的工业。
３、知识和资金的密集性。由于化学工业的复杂性和生 产设备的大型化，使化学工业成为一个知识密集化、资金密 集化的生产部门。在这个部门集中了多种专业的技术专家和 受过良好教育及训练有素的管理人员和技术人员。在这个部 门还集中了大批技术先进、性能优良的耐高温、耐高压的生 产设备，这些设备决定了化学工业是一个资金密集型的部 门。