《化工工藝概論》第二版第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介DescribestheRepresentativeProductionProcessesofChemicalIndustry三大目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介知識(shí)目標(biāo)：理解單元反應(yīng)的原理及工藝影響因素，掌握化工生產(chǎn)過(guò)程的概念及操作方式；烴類裂解、氧化、羰基化、聚合、離子交換、芳烴轉(zhuǎn)化等單元反應(yīng)過(guò)程的特點(diǎn)及工業(yè)應(yīng)用。第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介能力目標(biāo)：能以工程的觀念、經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)和市場(chǎng)的觀念，選擇合適的工藝生產(chǎn)方法。素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)單元反應(yīng)過(guò)程的舉例，了解其各自的規(guī)律，從而提高學(xué)生對(duì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品及對(duì)現(xiàn)工藝過(guò)程技改的興趣。第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介烴類熱裂解工藝過(guò)程乙烯催化氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷高壓法生產(chǎn)聚乙烯(LDPE)過(guò)程本章重點(diǎn)羰基化制備丁辛醇的工藝過(guò)程催化重整制備芳烴的工藝過(guò)程離子交換制備軟水和無(wú)鹽水的過(guò)程第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介第一節(jié)概述GeneralDescription第一節(jié)概述一、化工生產(chǎn)過(guò)程的概念化工過(guò)程：由化學(xué)過(guò)程的單元過(guò)程，即化工單元反應(yīng)（裂解、氧化、羰基化、氯化、聚合、硝化、磺化等）和進(jìn)行物理過(guò)程的單元操作，即化工單元操作（輸送、加熱、冷卻、分離等）組成?；瘜W(xué)反應(yīng)（核心）原料預(yù)處理物料分離純化第一節(jié)概述半間歇操作（或稱半連續(xù)操作）——非穩(wěn)態(tài)操作

二、化工過(guò)程的操作方式設(shè)備中各點(diǎn)物料性質(zhì)將隨時(shí)間而變化。適用于小批量、多品種的生產(chǎn)。間歇過(guò)程——非穩(wěn)態(tài)操作

設(shè)備中各點(diǎn)物料性質(zhì)將不隨時(shí)間而變化。適用于技術(shù)成熟的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。連續(xù)過(guò)程——穩(wěn)態(tài)操作

第五章典型的化工生產(chǎn)過(guò)程選介第二節(jié)烴類熱裂解過(guò)程HydrocarbonPyrolysisProcess第二節(jié)烴類熱裂解過(guò)程

烴類裂解的基本概念

石油系烴類在高溫隔絕空氣的作用下，分子發(fā)生斷碳鍵或脫氫反應(yīng)，生成分子量較小的烯烴、烷烴和其它分子量不同的輕、重質(zhì)烴的過(guò)程。烴類裂解過(guò)程的反應(yīng)原理

一次反應(yīng)：裂解生成乙烯和丙烯的反應(yīng)。二次反應(yīng)：乙烯、丙烯等低級(jí)烯烴進(jìn)一步反應(yīng)，生成多種產(chǎn)物，甚至最后生成焦或炭。第二二節(jié)節(jié)烴烴類類熱熱裂裂解解過(guò)過(guò)程程1.烴類類熱熱裂裂解解一一次次反反應(yīng)應(yīng)各種種裂裂解解原原料料中中主主要要有有烷烴烴，環(huán)烷烷烴烴和芳烴烴。烷烴烴熱熱裂裂解解的的一一次次反反應(yīng)應(yīng)⑴脫脫氫氫反反應(yīng)應(yīng)⑵斷斷鏈鏈反反應(yīng)應(yīng)第二二節(jié)節(jié)烴烴類類熱熱裂裂解解過(guò)過(guò)程程⑶不同同烷烷烴烴熱熱裂裂解解的的規(guī)規(guī)律律性性：：同碳碳數(shù)數(shù)烷烷烴烴，斷斷鏈鏈比比脫脫氫氫反反應(yīng)應(yīng)容容易易。。斷鏈鏈反反應(yīng)應(yīng)：：低分分子子數(shù)數(shù)烷烷烴烴的的C——C鍵容容易易在在分分子子兩兩端端斷斷裂裂，，斷斷裂裂所所得得的的較較小小分分子子是是烷烷烴烴（（主主要要是是甲甲烷烷）），，較較大大分分子子是是烯烯烴烴；；高分分子子數(shù)數(shù)烷烷烴烴的C——C鍵容容易易在在中中央央斷斷裂裂。。乙烷烷不發(fā)發(fā)生生斷斷鏈鏈反反應(yīng)應(yīng)，，只只發(fā)發(fā)生生脫脫氫氫反反應(yīng)應(yīng)，，生生成成乙乙烯烯和和氫氫。。有支支鏈鏈的的烷烷烴烴容易易裂裂解解、、脫脫氫氫。。脫氫氫難難易易順順序序：：叔氫氫>仲氫氫>伯氫氫第二二節(jié)節(jié)烴烴類類熱熱裂裂解解過(guò)過(guò)程程環(huán)烷烷烴烴熱熱裂裂解解的的一一次次反反應(yīng)應(yīng)環(huán)烷烷烴烴熱熱裂裂解解主主要要發(fā)發(fā)生生斷斷鏈鏈和和脫脫氫氫反反應(yīng)應(yīng)。。帶側(cè)側(cè)鏈鏈的環(huán)環(huán)烷烷烴烴：：先先進(jìn)進(jìn)行行脫脫烷烷基基反反應(yīng)應(yīng)，，一一般般在在長(zhǎng)長(zhǎng)側(cè)側(cè)鏈鏈的的中中部部開(kāi)開(kāi)始始斷斷鏈鏈一一直直進(jìn)進(jìn)行行到到側(cè)側(cè)鏈鏈為為甲甲基基或或乙乙基基；；再再進(jìn)進(jìn)一一步步發(fā)發(fā)生生環(huán)環(huán)烷烷烴烴脫氫生成芳芳烴的反應(yīng)。環(huán)烷烴脫脫氫比開(kāi)開(kāi)環(huán)生成成烯烴更更容易。。芳烴熱裂裂解的一一次反應(yīng)應(yīng)一類是烷烷基芳烴烴的側(cè)鏈發(fā)生斷裂裂生成苯苯、甲苯苯、二甲甲苯等反反應(yīng)和脫脫氫反應(yīng)應(yīng)另一類是是在較劇劇烈的裂裂解條件件下，芳芳烴發(fā)生生脫氫縮合合反應(yīng)。第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程烯烴裂解解生成小分分子烯烴烴或二烯烯烴C3H6C2H4+CH4烯烴聚合合、環(huán)化化和縮合合，可生成成芳烴，，在裂解解溫度下下很容易易脫氫縮縮合生成成多環(huán)芳芳烴直至至轉(zhuǎn)化為為焦2C2H4C4H6+H2C2H4+C4H6C6H6+2H2烯烴加氫氫和脫氫氫C2H4C2H2+H2烯烴經(jīng)炔炔烴而分解生生成碳C2H22C+H22．烴類類熱裂解解的二次次反應(yīng)第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程3.各種種烴熱裂裂解生成成乙烯、、丙烯的的能力(1)烷烷烴:正構(gòu)烷烷烴最有有利于生生成乙烯烯和丙稀稀(2)烯烯烴:大分子子烯烴裂裂解為乙乙烯和丙丙烯;烯烯烴能脫脫氫生成成炔烴、、二烯烴烴，進(jìn)而而生成芳芳烴(3)環(huán)環(huán)烷烴:生成芳芳烴的反反應(yīng)優(yōu)于于生成單單烯烴的的反應(yīng)(4)芳芳烴:無(wú)側(cè)鏈的芳烴不不易裂解解為烯烴烴，而脫脫氫縮合合，最終終結(jié)焦；；有側(cè)鏈的逐步斷斷碳鏈和和脫氫第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程烴類熱裂裂解的工工藝條件件熱力學(xué)分分析：高溫有利利于乙烷烷脫氫平平衡，更更有利于于乙烯脫脫氫生成成乙炔，，過(guò)高的的溫度更更有利于于碳的生生成。表5-1乙烷分解解生碳過(guò)過(guò)程各反反應(yīng)的平平衡常數(shù)數(shù)溫度/KKp1Kp2Kp38279271027112712271.6756.23418.8948.86111.980.014950.080530.33501.1343.2486.556X1078.662X1061.570X1063.446X1051.032X1051.操作溫度度烴類生碳碳反應(yīng)比比一次反反應(yīng)占絕絕對(duì)優(yōu)勢(shì)勢(shì)，但分分解過(guò)程程必須經(jīng)經(jīng)過(guò)中間間產(chǎn)物乙乙炔階段段。第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程動(dòng)力學(xué)分分析:乙烷脫氫氫生成乙乙烯的活活化能（（E1＝6900J/mol）乙烯脫氫氫生成乙乙炔的活活化能（（E2＝4000J/mol）故升高溫度度有利于k1/k2的比值，，即有利利于提高高一次反反應(yīng)對(duì)二二次反應(yīng)應(yīng)的相對(duì)對(duì)速度。。2.停留時(shí)間間在裂解進(jìn)進(jìn)程中，，由于存存在一次次反應(yīng)和和二次反反應(yīng)的競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)，則則每一種種原料在在某一特特定溫度度下裂解解時(shí)，都都有一個(gè)個(gè)得到最最大乙烯烯收率的的適宜停停留時(shí)間間。如圖5-1所示示，停留時(shí)間間過(guò)長(zhǎng)，，乙烯收收率下降降。第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程高溫必須須停留時(shí)時(shí)間短，兩者相互互制約第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程熱力學(xué)分分析：一次反應(yīng)應(yīng)是體積增大大的反應(yīng)，，降低壓壓力對(duì)反反應(yīng)平衡衡有利；二次反應(yīng)應(yīng)是體積減小小的反應(yīng)，，降低壓壓力對(duì)其其平衡不利。動(dòng)力學(xué)分分析：由一次反反應(yīng)和二二次反應(yīng)應(yīng)的反應(yīng)應(yīng)速度式式降低烴分分壓有利于提提高一次次反應(yīng)對(duì)對(duì)二次反反應(yīng)的相相對(duì)速度度，有利利于提高高乙烯的的收率。。工業(yè)采用用加入稀釋劑水蒸汽來(lái)降低烴烴分壓。。3.烴分壓和和稀釋劑劑第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程烴類裂解解過(guò)程工工藝裝置置1.管式裂解解爐目前國(guó)外外一些代代表性的的裂解爐爐型：美國(guó)魯姆姆斯公司司的SRT型爐；美國(guó)斯通通韋勃斯斯特的超超選擇性性USC型爐；美國(guó)凱洛洛格公司司的MSF毫秒爐，，日本三菱菱油化公公司的倒倒梯臺(tái)式式爐。設(shè)計(jì)目的的：高溫、短短停留時(shí)時(shí)間、低烴分壓壓圖5-2SRT型裂解爐結(jié)結(jié)構(gòu)圖1-對(duì)流流室；2-輻射射室；3-爐管管室；4-燒嘴嘴；5-煙囪囪；6-急冷冷鍋爐。。第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程2．烴類類熱裂解解過(guò)程工工藝流程程(1)輕輕質(zhì)烴為為原料的的工藝過(guò)過(guò)程輕質(zhì)烴裂裂解時(shí)，，裂解產(chǎn)產(chǎn)物中重重質(zhì)餾分分較少。。尤其是是以乙烷烷和丙烷烷為原料料裂解時(shí)時(shí)，裂解解氣中的的燃料油油含量甚甚微。工工藝流程程如圖5-3所所示第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程(2)餾餾分油為為原料的的工藝過(guò)過(guò)程在冷卻裂裂解氣的的過(guò)程中中，先將將裂解氣氣中的重重質(zhì)燃料料油餾分分分餾出出來(lái)，然然后將裂裂解氣再再進(jìn)一步步送至水水洗塔冷冷卻，工工藝流程程如圖5-4所所示。3.裂解氣分分離深冷分離離原理是利用氣氣體中各各組分相相對(duì)揮發(fā)發(fā)度不同同，在-100℃以下下低溫下下將除氫氫和甲烷烷以外的的其余的的烴全部部冷凝脫脫除。分離流程程由氣體的凈凈化，壓壓縮與冷冷凍及精餾分離離三大系統(tǒng)統(tǒng)組成。。第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程4．裂解氣氣深冷分分離流程程順序流程程示意圖圖第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程前脫乙烷烷流程圖圖第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程前脫丙烷烷流程示示意圖第二節(jié)烴烴類類熱裂解解過(guò)程六、乙烯烯工業(yè)的的發(fā)展趨趨勢(shì)1．應(yīng)對(duì)加加劇的競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境境2．蒸汽裂裂解生產(chǎn)產(chǎn)乙烯技技術(shù)進(jìn)展展第五章典典型型的化工工生產(chǎn)過(guò)過(guò)程選介介第三節(jié)氧氧化化過(guò)程O(píng)xidationProcess第三節(jié)氧氧化化過(guò)程一、氧化化過(guò)程的的概念（ConceptofOxidationProcess）1．烴類類的完全全氧化生成CO2和H2O的過(guò)程2．烴類類的部分分氧化選擇性氧氧化二、氧化化過(guò)程的的工業(yè)應(yīng)應(yīng)用（IndustrialApplicationsofOxidationProcess）生產(chǎn)含氧化合合物：如醇、、醛、酮酮、酸、、酸酐、、環(huán)氧化化物、過(guò)過(guò)氧化物物等生產(chǎn)無(wú)氧化合合物：如丁烯烯氧化脫脫氫制丁丁二烯，，丙烷(烯)氨氨氧化制制丙烯睛睛，乙烯烯氧氯化化制二氯氯乙烷等等。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)流程短投資少選擇性好好收率高生產(chǎn)安全全設(shè)備腐蝕蝕性大廢水量大大需要充足足氯源污染嚴(yán)重重1.均相催化化氧化過(guò)過(guò)程均相催化化氧化特特點(diǎn):三、氧化化過(guò)程的的基本原原理第三節(jié)氧氧化化過(guò)程所需能量與碳碳原子的結(jié)構(gòu)構(gòu)有關(guān)。已知知C-H鏈鏈能大小順順序?yàn)椋菏錍-H<仲C-H<伯C-H。故叔C-H鍵均裂的活化化能最小，其其次是仲C-H鍵。烴分子均裂生生成自由基決定性步驟ROOH的生成是鏈傳傳遞反應(yīng)的控制步驟催化自氧化反反應(yīng)機(jī)理第三節(jié)氧氧化過(guò)程自氧化反應(yīng)過(guò)過(guò)程的影響因因素溶劑的影響雜質(zhì)的影響溫度和氧氣分分壓的影響氧化劑用量和和空速的影響響第三節(jié)氧氧化過(guò)程溶劑的影響第三節(jié)氧氧化過(guò)程溶劑能改變反反應(yīng)條件溶劑對(duì)反應(yīng)歷歷程有影響溶劑可產(chǎn)生正正效應(yīng)促進(jìn)反反應(yīng)可產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)應(yīng)阻礙反應(yīng)雜質(zhì)的影響雜質(zhì)可能使體體系中的自由由基失活，從從而破壞鏈的的引發(fā)和傳遞遞，導(dǎo)致反應(yīng)應(yīng)速率顯著下下降甚至終止止反應(yīng)。第三節(jié)氧氧化過(guò)程溫度和氧氣分分壓的影響氧氣濃度高時(shí)，反應(yīng)由動(dòng)力學(xué)控制，較高溫度有利氧氣濃度低時(shí)，反應(yīng)由傳質(zhì)控制，增大氧分壓有利氧氣分壓改變變對(duì)反應(yīng)的選選擇性有影響響氧化劑用量和和空速氧化劑用量應(yīng)應(yīng)避開(kāi)爆炸范范圍空速的大小受受尾氣中氧含含量約束2．非均相催催化氧化過(guò)程程反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜雜擴(kuò)散、吸附、、表面反應(yīng)、、脫附和擴(kuò)散散五個(gè)步驟。。傳熱問(wèn)題突出出催化劑顆粒內(nèi)內(nèi)傳熱催化劑顆粒與與氣體間的傳傳熱床層與管壁間間傳熱第三節(jié)氧氧化過(guò)程非均相催化氧氧化反應(yīng)的特特點(diǎn)非均相催化氧氧化反應(yīng)主要要應(yīng)用在：烴類的催化氧氧化無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)業(yè)硫酸生產(chǎn)過(guò)程程中，二氧化化碳氧化為三三氧化硫，是是在釩系催化化劑存在下進(jìn)進(jìn)行的氣固非非均相催化氧氧化反應(yīng)，反反應(yīng)機(jī)理步驟驟與烴類非均均相催化氧化化反應(yīng)基本相相似。硝酸生產(chǎn)過(guò)程程中的氨氧反反應(yīng)也是如此此。第三節(jié)氧氧化過(guò)程氨乙烯環(huán)氧化制制環(huán)氧乙烷乙二醇一乙醇胺二乙醇胺三乙醇胺聚乙二醇水CH2CH2O+XYCH2CH2OXY環(huán)氧乙烷選擇氧化（部分氧化））和深度氧化（完全氧化））催化劑：銀催化劑銀催化劑表面面具有一些不不正常的活性性中心,它導(dǎo)導(dǎo)致副反應(yīng)的的發(fā)生。在銀銀催化劑中加加入少量硒、、碲、氯、溴溴等抑制劑，，但催化劑的的活性有所下下降。工業(yè)生產(chǎn)中在在原料氣中添添加二氯乙烷，以提高催化化劑的選擇性性及調(diào)節(jié)反應(yīng)應(yīng)溫度。用量量為1-3ppm。第三節(jié)氧化過(guò)程1.反應(yīng)原理主副化學(xué)反應(yīng)應(yīng)主反應(yīng)放熱反應(yīng)平行副反應(yīng)更強(qiáng)的放熱反反應(yīng)第三節(jié)氧氧化過(guò)程必須選擇合適適的催化劑，，并嚴(yán)格控制制反應(yīng)條件，，防止“飛溫”選擇性氧化（1）反應(yīng)溫溫度熱力學(xué)研究：：放熱反應(yīng)，適適宜采用較低低溫度。動(dòng)力學(xué)研究：：主反應(yīng)的活化化能小于副反反應(yīng)的活化能能，故反應(yīng)溫溫度增高，副副反應(yīng)的速度度增長(zhǎng)更快。。因此，乙烯烯轉(zhuǎn)化率隨反反應(yīng)溫度升高高而增大的同同時(shí)，環(huán)氧乙乙烷選擇性下下降。100℃時(shí)產(chǎn)物幾乎全全是環(huán)氧乙烷烷，300℃時(shí)產(chǎn)物幾乎乎全是二氧化化碳和水工業(yè)上一般選選擇反應(yīng)溫度度在220～260℃第三節(jié)氧氧化過(guò)程權(quán)衡轉(zhuǎn)化率和選擇性，使EO收率最高2.工藝條件件（2）反應(yīng)壓壓力在加壓下氧化化對(duì)反應(yīng)的選選擇性無(wú)顯著著影響（不可逆反應(yīng)），但可提高高反應(yīng)器的生生產(chǎn)能力，且且也有利于從從反應(yīng)氣體產(chǎn)產(chǎn)物中回收環(huán)環(huán)氧乙烷。故工業(yè)上大多多是采用加壓氧化法。目前工業(yè)上上采用的操作作壓力為2MPa左右。（3）空間速速度目前工業(yè)上采采用的混合氣氣空速一般為7000h-1左右。第三節(jié)氧氧化過(guò)程空速h-1收率％7000第三節(jié)氧氧化過(guò)程（4）原料純純度及配比原料氣的純度度有害雜質(zhì)危害硫化物、砷化物、鹵化物、C2H2、炔銀催化劑中毒爆炸危險(xiǎn)H2C2H2C03+C=3+C2H2C=3+燃燒放大量熱加快催化劑積炭ArH2影響爆炸限鐵離子降低EO收率循環(huán)氣帶入EOCO2對(duì)環(huán)氧化有抑制原料配比用空氣作氧化化劑時(shí)，乙烯的濃度度以5%左右為宜，氧氧的濃度為6%左右。以純氧為氧化化劑時(shí)，一般是以氮作為稀釋劑劑，進(jìn)反應(yīng)器的的混合氣中，，乙烯的濃度度可在20-30%，氧的濃度為為8%左右，CO2在9％以下。第三節(jié)氧氧化過(guò)程乙烯與氧的配配比必須在爆爆炸限以外乙烯與氧的濃濃度過(guò)低，則則生產(chǎn)能力小小乙烯與氧的濃濃度過(guò)高，則則放熱量太大大用氧氣進(jìn)行氧化，則則反應(yīng)可一步步完成，就只只需要一個(gè)反應(yīng)器。用空氣進(jìn)行氧化時(shí)，，需要兩個(gè)反應(yīng)器，才能使乙烯烯獲得最大利利用率。自高空吸入的的空氣，經(jīng)壓壓縮機(jī)加壓，，再經(jīng)堿洗塔塔及水洗塔進(jìn)進(jìn)行凈化，除除去氯、硫等等雜質(zhì)，防止止銀催化劑中中毒，然后按按一定流量進(jìn)進(jìn)入混合器。。第三節(jié)氧氧化過(guò)程3．工藝流程程第三節(jié)氧氧化過(guò)程空氣作氧化劑劑98%以上純純度的乙烯與與來(lái)自第一吸吸收塔的循環(huán)環(huán)乙烯混合，，送至壓縮機(jī)機(jī)加壓后，進(jìn)進(jìn)入第一混合合器，使空氣氣、乙烯與微微量二氯乙烷烷（約1~2×10-6）充分混合，，并控制乙烯烯的濃度為3%~3.5%。原料氣氣與反應(yīng)器出出來(lái)的反應(yīng)氣氣體進(jìn)行換熱熱后，進(jìn)入第第一反應(yīng)器。。反應(yīng)器為列管管式固定床反反應(yīng)器，管內(nèi)內(nèi)充填銀催化化劑，管間走走熱載體。乙乙烯與空氣中中的氧在240~290℃，1~2MPa及催化劑的作作用下，生成成環(huán)氧乙烷和和一些副產(chǎn)物物。乙烯的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率約為30%，選擇擇性65%~70%，收收率約20%左右。反應(yīng)應(yīng)時(shí)所放出的的熱量，由管管間的載熱體體帶走。第三節(jié)氧氧化過(guò)程反應(yīng)氣經(jīng)與原原料氣換熱，，再經(jīng)串聯(lián)的的水冷卻器及及鹽水冷卻器器將溫度降低低至5~10℃，然后進(jìn)進(jìn)入第一吸收收塔。該塔頂頂部用5~10℃的冷水水噴淋，吸收收反應(yīng)氣中含含有的環(huán)氧乙乙烷。從吸收收塔頂出來(lái)的的尾氣中還含含有很多未反反應(yīng)的乙烯，，經(jīng)泄壓后，，將其中約85％~90％的尾氣回回壓縮機(jī)的增增壓段增壓后后循環(huán)使用，，其余部分送送往第二混合合器。在第二混合器器中通入部分分新鮮乙烯，，空氣及微量量二氯乙烷，，控制乙烯的的濃度為2％％，混合氣體體經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)進(jìn)入第二反應(yīng)應(yīng)器?；旌蠚鈿庵械囊蚁┖秃涂諝庵械难跹踉?20~260℃、、1MPa左右壓力下進(jìn)進(jìn)行反應(yīng)。乙乙烯的轉(zhuǎn)化率率為60％~70％，選選擇性為65％左右，收收率在47％％以上。反應(yīng)應(yīng)后的氣體經(jīng)經(jīng)換熱及冷卻卻后進(jìn)入第二二吸收塔，用用5~10℃℃低溫水吸收收環(huán)氧乙烷，，尾氣放空。。第三節(jié)節(jié)氧氧化化過(guò)程程第一、、二吸吸收塔塔中的的吸液液約含含2％％~3％的的環(huán)氧氧乙烷烷，經(jīng)經(jīng)泄壓壓后進(jìn)進(jìn)汽提提塔進(jìn)進(jìn)行汽汽提，，從塔塔頂?shù)玫玫?5％％~90％％濃度度的環(huán)環(huán)氧乙乙烷，，送至至精餾餾系統(tǒng)統(tǒng)先經(jīng)經(jīng)脫輕輕組分分塔除除去輕輕餾分分，再再經(jīng)精精餾塔塔除去去重組組分，，得到到純度度為99％％的環(huán)環(huán)氧乙乙烷成成品。。乙烯直直接氧氧化法法的產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量高高，對(duì)對(duì)設(shè)備備無(wú)腐腐蝕，，但此此法對(duì)對(duì)乙烯烯的要要求高高，純純度必必須在在98％以以上。。上述方方法如如果改改用氧氧氣進(jìn)進(jìn)行氧氧化，，操作作條件件基本本相同同，而而反應(yīng)應(yīng)可以以一步步完成成，反反應(yīng)器器和吸吸收塔塔各需需要一一個(gè)就就行了了。但但是當(dāng)當(dāng)用氧氧氣代代替空空氣時(shí)時(shí)，生生成CO2較多，，因此此需要要在吸吸收塔塔與環(huán)環(huán)氧乙乙烷精精制系系統(tǒng)之之間，，添置置一個(gè)個(gè)CO2吸收塔塔和一一個(gè)CO2解吸塔塔，以以免影影響產(chǎn)產(chǎn)品的的質(zhì)量量。第三節(jié)節(jié)氧氧化化過(guò)程程環(huán)氧乙乙烷生生產(chǎn)工工藝技技術(shù)新新進(jìn)展展氧-烴混合合技術(shù)術(shù)環(huán)氧乙乙烷回回收技技術(shù)碳酸乙乙烯酯酯節(jié)能技技術(shù)超臨界界萃取取EO、膜式式等溫溫吸收收器、、熱泵泵精餾餾利用用低位位能第五五章章典典型型的的化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程選選介介第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程CarbonylationProcess第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程甲醇醇羰羰基基化化第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程一、、羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程的的基基本本概概念念（BasicConceptofCarbonylationProcess）在催催化化劑劑存存在在下下，，有有機(jī)機(jī)化化合合物物分分子子中中引引入入羰羰基基（））的的反反應(yīng)應(yīng)都都?xì)w歸納納于于羰羰基基合合成成化化學(xué)學(xué)的的范范疇疇，，而而引引入入羰羰基基反反應(yīng)應(yīng)的的生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程稱稱為為羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程主要要包包括括下下述述幾幾類類反反應(yīng)應(yīng)1.氫甲甲酰?；捶磻?yīng)應(yīng)2.不飽飽和和化化合合物物在在水水存存在在下下的的羰羰基基化化3.不飽飽和和烴烴在在醇醇存存在在下下的的羰羰基基化化4.乙炔炔在在羧羧酸酸、、鹵鹵化化物物、、硫硫醇醇或或胺胺存存在在下下的的羰羰基基化化5.醇的的羰羰基基化化第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程二、、羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程的的工工業(yè)業(yè)應(yīng)應(yīng)用用最初初，，羰羰基基合合成成在在工工業(yè)業(yè)上上是是用用來(lái)來(lái)生生產(chǎn)產(chǎn)合合成成洗洗滌滌劑劑所所需需的的十十二二碳碳至至十十七七碳碳的的高高級(jí)級(jí)醇醇。。烯烴烴經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)氫氫甲甲酰?；ǎ醇呆属驶┓捶磻?yīng)應(yīng)得得到到相相應(yīng)應(yīng)的的增增加加一一個(gè)個(gè)碳碳的的醇醇，，這這是是工工業(yè)業(yè)上上生生產(chǎn)產(chǎn)醇醇，，尤尤其其是是高高級(jí)級(jí)醇醇的的重重要要途途徑徑。。除烯烯烴烴外外，，醇醇類類也也是是重重要要的的碳碳基基化化原原料料，，而而甲甲醇醇的的羰羰基基化化反反應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)用用最最早早，，也也最最廣廣泛泛，，是是較較為為成成熟熟和和典典型型的的羰羰基基化化反反應(yīng)應(yīng)類類型型之之一一。。甲甲醇醇可可由由煤煤或或天天然然氣氣為為原原料料制制得得，，故故甲甲醇醇的的羰羰基基化化反反應(yīng)應(yīng)是是以以煤煤或或天天然然氣氣為為原原料此外，利用羰基化過(guò)程還可生產(chǎn)丙烯腈、dl-谷氨酸、丙烯酸等，它們是進(jìn)一步生產(chǎn)醫(yī)藥、香料、農(nóng)藥、涂料、食品添加劑等的重要原料，因此羰基化過(guò)程在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程三、、羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程的的基基本本原原理理羰基基化化反反應(yīng)應(yīng)是是典典型型的的配配位位催催化化反反應(yīng)應(yīng)。。對(duì)于于異構(gòu)構(gòu)烯烴烴來(lái)例如：一般來(lái)講，只有由對(duì)稱的、雙鍵轉(zhuǎn)移而并不產(chǎn)生異構(gòu)體的烯烴（乙烯，環(huán)戊烯，環(huán)己烯）所得產(chǎn)品是單一的醛，而在大多數(shù)情況下都生成兩個(gè)或更多的異構(gòu)醛。在羰基合成反應(yīng)條件下，可能伴隨有許多副反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。在羰基合成所得產(chǎn)物中，副產(chǎn)物的含量有時(shí)達(dá)20%～30%。第四四節(jié)節(jié)羰羰基基化化過(guò)過(guò)程程四羰基鈷鈷是羰基基合成工工業(yè)過(guò)程程典型催催化劑。。其改性性催化劑劑是用有有機(jī)給電電子體，，如胺（（NR2）、膦（（PR2），亞磷磷酯[P(OR)3]、胂（AsR3）等取代代典型催催化劑四四羰基氫氫鈷[HCo(CO)4]中的一個(gè)個(gè)，或幾幾個(gè)羰基基配位體體。第四節(jié)羰羰基基化過(guò)程程四、丙烯烯羰基化化合成（（?。┬列链歼^(guò)程程

以丙烯為原料氫甲?；a(chǎn)丁辛醇，主要包括三個(gè)反應(yīng)過(guò)程：A、在金屬羰基配合物催化劑存在下，丙烯氫甲酰化合成丁醛B、丁醛在堿性催化劑存在下縮合為辛烯醛C、辛烯醛加氫合成2-乙基己醇第四節(jié)羰羰基基化過(guò)程程（1）反應(yīng)溫度（2）一氧化碳、氫分壓（3）溶劑第四節(jié)羰羰基基化過(guò)程程3．丙烯低低壓改性性銠法合合成(丁)辛醇工藝藝過(guò)程第四節(jié)羰羰基基化過(guò)程程五、羰基基化過(guò)程程的技術(shù)術(shù)進(jìn)展1．均相固固相化催催化劑的的研究2．非銠催催化劑的的研究3．羰基4．羰基合成在精細(xì)化工中的應(yīng)用第五章典典型型的化工工生產(chǎn)過(guò)過(guò)程選介介第五節(jié)聚聚合合過(guò)程PolymerizationProcess第五節(jié)定義：分子結(jié)構(gòu)：最簡(jiǎn)單的聚合物是由一種結(jié)構(gòu)單元重復(fù)多次形成的。如：

X—M—M……M—M—Y

式中M為結(jié)構(gòu)單元，又叫重復(fù)單元或鏈節(jié)；X、Y為端基，聚合物的端基雖然只占聚合物總重的很小一部分，但是它們對(duì)聚合物性質(zhì)產(chǎn)生很大影響，尤其是對(duì)熱穩(wěn)定性。一、聚合合過(guò)程的的概念分子量：：M＝nMo相對(duì)分子子質(zhì)量為為100000~300000的聚聚苯乙烯烯，其重重復(fù)單元元的M0為104,由由此可以以算得重重復(fù)單元元數(shù)命名：一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物，在單體的名稱前冠以“聚”而成為其聚合物的名稱。兩種以上單體共聚而成的聚合物稱為共聚物。對(duì)于合成纖維我國(guó)慣以“綸(Fiber)”字為后續(xù)，如滌綸(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)，氯綸(聚氯乙烯)，腈綸(聚丙烯腈)等第五節(jié)聚聚合度DP(degreeofpo1ymerization)：若只含有有一種單單體單元元的聚合合物分子子(如聚聚苯乙烯烯，聚乙乙烯等)，DP＝n;而對(duì)含有有兩種單單體單元元(如聚聚酰胺——66)的聚合合物分子子中，則則DP＝2n。常見(jiàn)聚合合物的聚聚合度約約為200~2000，相當(dāng)當(dāng)于相對(duì)對(duì)分子質(zhì)質(zhì)量為2×104~2×105，天然橡橡膠和纖纖維素往往往超過(guò)過(guò)此值。。第五節(jié)聚聚合合過(guò)程三大合成成材料－－塑料、合合成纖維維、合成成橡膠第五節(jié)聚聚合合過(guò)程二、聚合合過(guò)程的的工業(yè)應(yīng)應(yīng)用特點(diǎn)：高分子材材料質(zhì)輕輕、透明明、不生生銹；原材料豐豐富；用化學(xué)合合成方法法進(jìn)行生生產(chǎn)；品種多，，性能優(yōu)優(yōu)，加工工成型方方便。天然材料料代替品品：以塑代鋼鋼、木、、皮革、、人造大大理石；；以合成粘粘合劑代代替骨膠膠與蟲(chóng)膠膠；以合成纖纖維代替替棉、毛毛、絲、、麻等。。三、聚合合過(guò)程的的基本第五節(jié)聚聚合合過(guò)程1．聚合合反應(yīng)分分類加聚反應(yīng)應(yīng)：指以含有有重鍵的的低分子子化合物物為單體體，在光光照、加加熱或引引發(fā)劑、、催化劑劑等作用用下，打打開(kāi)重鍵鍵而相互互加成聚聚合成高高分子化化合物的的反應(yīng)，，縮聚反應(yīng)應(yīng)：指以具有有兩個(gè)或或兩個(gè)以以上官能能團(tuán)的低低分子化化合物為為單體，，通過(guò)這這些官能能團(tuán)的反反應(yīng)，逐逐步結(jié)合合形成高高分子連鎖聚聚合和逐步聚聚合烯類單單體的的加聚反反應(yīng)大部分分屬于于連鎖聚聚合分類：自由由基聚聚合、、陽(yáng)離離子聚聚合和和陰離離子聚聚合、、配位位離子子型聚聚合等等類型型。機(jī)理：由鏈鏈引發(fā)發(fā)、鏈鏈增長(zhǎng)長(zhǎng)、鍵鍵終止止三大大步驟驟組成成。烯類單單體的的縮聚反反應(yīng)大部分分屬于于逐步聚聚合特征：是在在低分分子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉楦叻址肿拥牡倪^(guò)程程中，，反應(yīng)應(yīng)是逐逐步進(jìn)進(jìn)行的的，反反應(yīng)初初期，，大部部分單單體很很快消消失，，轉(zhuǎn)變變成二二聚體體、三三聚體體、四四聚體體等低低聚物物。隨隨后，，縮聚聚反應(yīng)應(yīng)則在在低聚聚物間間連續(xù)續(xù)進(jìn)行行，分分子量量緩慢慢增加加，分分子量量分布布也很很寬，，直第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)本體聚聚合乳酸聚聚合懸浮聚聚合溶液聚聚合第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)程程2．聚聚合第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)程程（1））本體體聚合合本體聚聚合是單體體中加加有少少量引引發(fā)劑劑或不不加引引發(fā)劑劑，依依賴熱熱引發(fā)發(fā)，而而無(wú)其他他反應(yīng)應(yīng)介質(zhì)質(zhì)存在在的聚合合實(shí)施施方法法。主要特特點(diǎn)是聚合合過(guò)程程中無(wú)無(wú)其他他反應(yīng)應(yīng)介質(zhì)質(zhì)，因因此工工藝過(guò)過(guò)程較較簡(jiǎn)單單，省省去了了回收收工序序。當(dāng)當(dāng)單體體聚合合轉(zhuǎn)化化率很很高時(shí)時(shí)還可可省去去單體體分離離工（2）懸浮聚合懸浮聚合是指單體作為分散相懸浮于連續(xù)相中，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行自由基聚合的方法。多數(shù)單體不溶于水所以通常用水作為連續(xù)相。水具有較高的熱容量和較高的導(dǎo)熱系數(shù)，所以連續(xù)相還可作為優(yōu)良的聚合反應(yīng)的傳導(dǎo)介質(zhì)。第五（3））溶液液聚合合溶液聚聚合指指單體體溶解在適當(dāng)當(dāng)溶劑中，在在自由由基引引發(fā)劑劑作用用下進(jìn)進(jìn)行的的聚合合方法法。反應(yīng)生生成的的聚合合物，，如溶溶解于于所用用溶劑劑中，，為均相溶溶液聚聚合；生成成的聚聚合物物，如如不溶溶于所所用溶溶劑中中沉淀淀析出出，為為非均相相溶液液聚合合，又稱稱為沉沉淀聚（4）乳液聚合乳液聚合是液態(tài)的乙烯基單體或二烯烴單體在乳化劑存在下分散于水中成為乳狀液，此時(shí)是液-液乳化體系；然后在引發(fā)劑分解生成的自由基作用下，液態(tài)單體逐漸發(fā)生聚合反應(yīng)，最后生成了固態(tài)的高聚物分散在水中的乳狀液，此時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液乳化體系。這種固體微粒的粒徑一般在1μm以下，靜置時(shí)不會(huì)沉降析出。

第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)程程1．反反應(yīng)原原理生產(chǎn)機(jī)

生產(chǎn)方法：低密度聚乙烯的工業(yè)生產(chǎn)通常采用高壓氣相本體聚合法。該法是生產(chǎn)低密度聚乙烯最重要的方法，又稱作高壓聚乙烯。

生產(chǎn)工藝：它以純度達(dá)99.95％的乙烯為原料，以微量氧、偶氮化合物、有機(jī)或無(wú)機(jī)過(guò)氧化物作引發(fā)劑，在氣相高壓下進(jìn)行自由基加聚反應(yīng)。聚合時(shí)壓力為100～350MPa，聚合溫度為150～330℃。第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)程程四、高高壓法法生產(chǎn)產(chǎn)聚乙乙烯(LDPE)過(guò)程2．反反應(yīng)條條件(1)溫溫度聚合溫溫度隨隨引發(fā)發(fā)劑的的不同同而改改變。。用氧引引發(fā)時(shí)時(shí),其其聚合合合溫溫度應(yīng)應(yīng)高于230℃，用有機(jī)機(jī)過(guò)氧氧化物物引發(fā)發(fā)，聚聚合溫溫度可可降至150℃左右。。升高聚聚合溫溫度，，鏈增增長(zhǎng)速速率與與鏈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移速速率都都增加加，因因此總總的聚聚合速速率加加快，，但所所得聚聚合物物的分分子量量下降降。故故聚合合反應(yīng)應(yīng)溫度度一般般控制制在130～280℃范范圍(2)反反應(yīng)壓壓力增加壓壓力有有利于于鏈增增長(zhǎng)反反應(yīng)，，而對(duì)對(duì)鏈終終止反反應(yīng)影影響不不大。。所以以增加加壓力力，聚聚乙烯烯的產(chǎn)產(chǎn)率和和平均均分子子量都都增加加。故故一般般聚合合反應(yīng)應(yīng)壓力力在100～350MPa范圍。。第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)程程(3)引發(fā)發(fā)劑乙烯高高壓聚聚合需需加入入自由基基引發(fā)發(fā)劑，工業(yè)業(yè)上常常稱為為催化劑劑。所用的的引發(fā)發(fā)劑主主要是是氧和過(guò)過(guò)氧化化物。目前前除管管式反反應(yīng)器器還可可以用用氧作作引發(fā)發(fā)劑以以外，，釜式式反應(yīng)應(yīng)器已已全部部改為為過(guò)氧氧化物物引發(fā)發(fā)劑。。工業(yè)上上常用用的過(guò)過(guò)氧化化物引引發(fā)劑劑為：：過(guò)氧化化乙酸酸叔丁丁酯、、過(guò)氧氧化十十二烷烷酰、過(guò)氧化化苯甲甲酸叔叔丁酯酯、過(guò)氧化化3，，5，，5——三甲甲基乙乙酰等.此此外外尚有有過(guò)氧化化碳酸酸二丁丁酯、過(guò)氧化化辛酰酰等。第五節(jié)節(jié)聚聚合合過(guò)程程第五章章典典型型的化化工生生產(chǎn)過(guò)過(guò)程選選介第六節(jié)節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程程AromaticProduction第六節(jié)節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程程1．芳芳烴烴的的來(lái)來(lái)源源芳烴烴是是含含苯苯環(huán)環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的碳?xì)錃浠虾衔镂锏目偪偡Q稱。。芳芳烴烴中中的的““三三苯苯””（（苯苯benzene、甲甲苯苯toluene和二二甲甲苯苯xylene，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱BTX）是是化化學(xué)學(xué)工工業(yè)業(yè)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)原原料料，，具具有有重重要要地地位位。。其其產(chǎn)產(chǎn)量量和和規(guī)規(guī)模模僅僅次次于于乙乙烯烯和和丙丙烯烯。。芳烴烴最最初初全全部部來(lái)來(lái)源源于于煤煤焦焦化化工工業(yè)業(yè)，，隨隨著著石石油油煉煉制制工工業(yè)業(yè)、、石石油油化化學(xué)學(xué)工工業(yè)業(yè)和和芳芳烴烴分分離離技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展。。目目前前，，世世界界芳芳烴烴總總產(chǎn)產(chǎn)量量的的90%以上上來(lái)來(lái)自自石石油油。。而而石石油油芳芳烴烴主主要要來(lái)來(lái)源源于于石石腦腦油油重重整整生生成成油油及及烴烴裂裂解解制制乙乙烯烯副副產(chǎn)產(chǎn)的的裂裂解解汽汽油油。。一、、芳芳烴烴生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程的的概概念念第六六節(jié)節(jié)芳芳烴烴生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程表5-9芳烴烴含含量量與與組組成成第六六節(jié)節(jié)芳芳烴烴2.芳烴烴的的生生產(chǎn)產(chǎn)方方法法以石石腦腦油油和和裂裂解解汽汽油油為為主主要要原原料料經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)催催化化重重整整、、加加氫氫處處理理、、芳芳烴烴餾餾分分的的分分離離、、歧歧化化、、異異構(gòu)構(gòu)化化等等過(guò)過(guò)程程生生產(chǎn)產(chǎn)芳芳烴烴的的過(guò)過(guò)程程，，可可分分為為反反應(yīng)應(yīng)、、分分離離和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化三三部部分分。。第六六節(jié)節(jié)芳芳烴烴生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程催化化重重整整（（catalyticreforming）工工藝藝是是煉煉油油工工業(yè)業(yè)主主要要的的二二次次加加工工裝裝置置之之一一，，用用來(lái)來(lái)生生產(chǎn)產(chǎn)高高辛辛烷烷值值汽汽油油或或芳芳烴烴類類產(chǎn)產(chǎn)品品，，同同時(shí)時(shí)又又可可獲獲得得大大量量的的、、純純度度較較高高的的廉廉價(jià)價(jià)氫氫氣氣，，供供給給石石油油煉煉制制中中的的加加氫氫裂裂化化和和加加氫氫精精制制等等裝裝置置使使用用。。““重重整整二、、催催化化重重整整生生產(chǎn)產(chǎn)芳芳烴烴第六六節(jié)節(jié)芳芳烴烴生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程1.催化化重重整整基基本本化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)①環(huán)環(huán)烷烷烴烴脫脫氫氫生生成成芳芳烴烴②異異構(gòu)構(gòu)化化反反應(yīng)應(yīng)③脫脫氫氫環(huán)環(huán)化化反反應(yīng)應(yīng)④裂裂化化反反應(yīng)應(yīng)第六六節(jié)節(jié)芳芳烴烴2.催化化重重整整工工藝藝過(guò)過(guò)程程工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)中中催催化化重重整整（（catalyticreforming）生生產(chǎn)產(chǎn)裝裝置置大大體體上上由由原原料料油油預(yù)預(yù)處處理理、、重重整整反反應(yīng)應(yīng)、、芳芳烴烴抽抽提提、、精精餾餾分分離離等等四四個(gè)個(gè)部部分分組組成成。。（1）原料預(yù)預(yù)處理原料預(yù)處處理包括括預(yù)脫砷砷、預(yù)分分餾和預(yù)預(yù)加氫三三部分，，目的是是脫除對(duì)對(duì)催化劑劑有害的的雜質(zhì)，，將原料料切割成成適合重重整要求求的餾程程范圍。。第六節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)過(guò)過(guò)程（2）催化重重整反應(yīng)應(yīng)工藝催化重整整反應(yīng)工工藝主要要有兩種種類型：：固定床床半再生生重整，，移動(dòng)床床連續(xù)重重整。后后者是上上世紀(jì)60年代末開(kāi)開(kāi)發(fā)的工工藝技術(shù)術(shù)，是現(xiàn)現(xiàn)今大型型工業(yè)化化裝置的的主要工工藝技術(shù)術(shù)。連續(xù)重整整反應(yīng)工工藝流程程圖第六節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)過(guò)過(guò)程（3）芳烴抽抽提由于重整整反應(yīng)得得到的產(chǎn)產(chǎn)品中苯苯系芳烴烴與相近近碳原子子數(shù)的非非芳烴沸沸點(diǎn)相差差很小，，不能用用一般精精餾法分分離，通通常采用用液液苯苯取法（（常稱抽抽提法））進(jìn)行分分離。即即選用一一種溶劑劑，只對(duì)對(duì)混合物物中某一一種組分分有很大大的溶解解能力，，而對(duì)其其他組分分不溶或或溶解力力很低，，并且溶溶解物與與不溶物物能形成成兩個(gè)不不同密度度的液相相，便于于分離。。第六節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)過(guò)過(guò)程（4）精餾分分離芳烴精餾餾分離工工藝流程程。自抽抽提部分分來(lái)的芳芳烴先進(jìn)進(jìn)入苯塔塔，塔頂頂餾出物物中還含含有少量量輕質(zhì)非非芳烴和和水分，，所以不不作為產(chǎn)產(chǎn)品而全全部回流流。產(chǎn)品品苯自塔塔頂?shù)谒乃膶铀P(pán)盤(pán)上抽出出，塔底底油再送送至甲苯苯塔分離離出甲苯苯，甲苯苯塔底釜釜液再進(jìn)進(jìn)入二甲甲苯塔。。二甲苯苯塔頂餾餾出物為為混合二二甲苯(包括鄰、、間、對(duì)對(duì)二甲苯苯和乙苯苯)，塔底得得C9重芳烴。。第六節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)過(guò)過(guò)程芳烴精餾餾分離工工藝流程程第六節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)過(guò)過(guò)程芳烴轉(zhuǎn)化化反應(yīng)的的工業(yè)應(yīng)應(yīng)用三、芳烴烴轉(zhuǎn)化的的應(yīng)用第六節(jié)芳芳烴烴生產(chǎn)過(guò)過(guò)程1．芳烴的的歧化與與烷基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移芳烴的歧歧化指兩個(gè)相相同芳烴烴分子在在酸性催催化劑作作用下，，一個(gè)芳芳烴分子子上的側(cè)側(cè)鏈烷基基轉(zhuǎn)移到到另一個(gè)個(gè)芳烴分分子上去去的反應(yīng)應(yīng)，烷基基轉(zhuǎn)移反反應(yīng)，是是指兩個(gè)個(gè)不同芳芳烴分子子之間發(fā)發(fā)生烷基基轉(zhuǎn)移的的過(guò)程，，歧化和烷烷基轉(zhuǎn)移移反應(yīng)互為逆反反應(yīng)。在工業(yè)中中應(yīng)用最最廣的是是甲苯歧歧化，甲甲苯通過(guò)過(guò)歧化反反應(yīng)可使使用途較較少并有有過(guò)剩的的甲苯轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為苯苯和二甲甲苯兩種種重要的的芳烴原原料，如如果同時(shí)時(shí)與C9芳烴進(jìn)行行烷基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移反應(yīng)應(yīng)，還可可增產(chǎn)二二甲苯。。因此甲甲苯歧化化工藝主主要有兩兩類，即即包含甲甲苯與C9芳烴烷基基轉(zhuǎn)移反反應(yīng)的歧歧化工藝藝和只處處理甲苯苯的甲苯苯歧化工工藝。第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程歧化反應(yīng)烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)應(yīng)第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程甲苯歧化與烷烷基轉(zhuǎn)移工藝藝流程圖第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程2.C8芳烴的異構(gòu)化化C8芳烴異構(gòu)化是是三種二甲苯苯異構(gòu)體之間間的相互轉(zhuǎn)化化乙苯與二甲苯苯之間的轉(zhuǎn)化化反應(yīng)。第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程因此工業(yè)上以以不含或少含含對(duì)二甲苯的的C8芳烴為原料（（如吸附分離離后的萃余液液），通過(guò)催催化劑的作用用，轉(zhuǎn)化成濃濃度接近平衡衡濃度的C8芳烴，經(jīng)分離離得到對(duì)二甲甲苯，其余組組分再作為原原料去異構(gòu)化化，這就是工工業(yè)上C8芳烴異構(gòu)化增增產(chǎn)對(duì)二甲苯苯的方法。C8芳烴的分離、、異構(gòu)化流程程示意圖第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程C8芳烴異構(gòu)化工工藝流程圖第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程3．芳烴的脫烷烷基化與烷基基化（1）脫烷基化反反應(yīng)（2）烷基化反應(yīng)應(yīng)第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程1．C8芳烴的組成與與性質(zhì)混二甲苯是三三種二甲苯異異構(gòu)體與乙苯苯的混合物。。鄰二甲苯與與間二甲苯的的沸點(diǎn)差為5.3℃，工業(yè)上可以以用精餾法分分離。乙苯與與對(duì)二甲苯的的沸點(diǎn)差為2.2℃，則精餾分離離塔板數(shù)達(dá)300～400塊，由此照成成回流比很大大，能耗較高高。現(xiàn)今工業(yè)業(yè)上生產(chǎn)苯乙乙烯主要以苯苯和乙烯為原原料制乙苯，，乙苯脫氫制制苯乙烯。采采用精餾工藝藝生產(chǎn)乙苯僅僅占世界乙苯苯總產(chǎn)量的2%左右。四、C8芳烴的分離第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程2.C8芳烴單體的分分離（1）深冷結(jié)晶分分離法（低溫溫結(jié)晶分離法法）（2）吸附分離法法吸附分離是利利用固體吸附附劑（K-Ba-X和K-Ba-Y型分子篩）吸吸附二甲苯各各異構(gòu)體的能能力不同進(jìn)行行的一種分離離方法。第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程模擬移動(dòng)床吸吸附分離工藝藝流程圖第六節(jié)芳芳烴生產(chǎn)過(guò)程程1.輕烴芳構(gòu)化與與重芳烴的輕輕質(zhì)化2.甲苯甲醇烷基基化制高產(chǎn)率率PX3.擇型歧化4．二甲苯異構(gòu)構(gòu)化5.二甲苯分離五、芳烴生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展第五章典典型的化工生生產(chǎn)過(guò)程選介介第七節(jié)離離子交換換過(guò)程IonExchangeProcess第七節(jié)離離子交換過(guò)程程帶有可交換離離子(陽(yáng)離子或陰離離子)的不溶性固體體與溶液中帶帶有同種電荷荷的離子之間間的交換過(guò)程程稱為離子交交換過(guò)程。可交換離子的的不溶性固體體稱為離子交交換劑，可交交換陽(yáng)離子的的交換劑稱為為陽(yáng)離子交換換劑，可交換換陰離子的交交換劑稱為陰陰離子交換劑劑。離子交換是一一可逆過(guò)程，除非液體中中含有某些有有機(jī)污染物，，離子的交換換并不引起離離子交換劑結(jié)結(jié)構(gòu)的改變。。一、離子交換換過(guò)程的概念念第七節(jié)離離子交換過(guò)程程1．離子交換樹(shù)樹(shù)脂及性能參參數(shù)（1）離子交換換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)構(gòu)及類型①樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)構(gòu)載體即惰性的、不不溶性的高分分子固定骨架架；活性基團(tuán)(或稱功能基團(tuán)團(tuán))即與載體以共共價(jià)鏈連接的的不能移動(dòng)的的基團(tuán)；活性離子(或稱平衡離子子)以離子鍵與活活性基團(tuán)連接接的可移動(dòng)的的離子。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程②樹(shù)脂的分類類按樹(shù)脂骨架的的主要成分分分類聚苯乙烯型樹(shù)樹(shù)脂(001×7)、聚丙烯酸型型樹(shù)脂(112×4)、環(huán)氧氯丙烷烷型多烯多胺胺型樹(shù)脂(330)、酚醛型樹(shù)脂脂等；按聚合反應(yīng)分分類共聚型樹(shù)脂(001×7)和縮聚型樹(shù)脂脂(122)等；按骨架的物理理結(jié)構(gòu)分類凝膠型樹(shù)脂或或稱微孔樹(shù)脂脂(201×7)、大網(wǎng)絡(luò)樹(shù)脂脂或稱大孔樹(shù)樹(shù)脂（D201）等；按活性基因分分類含酸性基團(tuán)的的陽(yáng)離子交換換樹(shù)脂和含堿堿性基團(tuán)的陰陰離子交換樹(shù)樹(shù)脂。有時(shí)也按活性性基團(tuán)的電離離程度分為強(qiáng)強(qiáng)酸性和弱酸酸性陽(yáng)離子、、強(qiáng)堿性和弱弱堿性陰離子子交換樹(shù)脂，，以及中強(qiáng)酸酸性陽(yáng)離子和和中強(qiáng)堿性陰陰離子交換樹(shù)樹(shù)脂。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程（2）離子交換樹(shù)樹(shù)脂的性能及及參數(shù)①樹(shù)脂含水量量和密度由于離子交換換樹(shù)脂具親水水性，而含一一定的結(jié)合水水，其含量與與樹(shù)脂功能基基的性質(zhì)及交交聯(lián)度有關(guān)。②溶脹率干樹(shù)脂浸水后后會(huì)溶脹，濕濕樹(shù)脂在功能能基離子轉(zhuǎn)型型或再生后水水洗滌時(shí)亦有有溶脹現(xiàn)象，，原因是極性性功能團(tuán)強(qiáng)烈烈吸水或高分分子骨架非極極性部分吸附附有機(jī)溶劑導(dǎo)導(dǎo)致的體積變變化。③交換容量交換容量是表表征樹(shù)脂交換換能力大小的的重要性能參參數(shù)，它有全全交換容量和和工作交換容容量?jī)煞N表示示方法。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程2．離子交換過(guò)過(guò)程活性基團(tuán)為酸酸性，對(duì)陽(yáng)離離子具有交換換能力的樹(shù)脂脂稱為陽(yáng)離子子交換樹(shù)脂。?；钚曰鶊F(tuán)為為堿性，對(duì)陰陰離子具有交交換能力的樹(shù)樹(shù)脂稱為陰離離子交換樹(shù)脂脂。聚苯乙烯型離離子交換樹(shù)脂脂示意圖第七節(jié)離離子交換過(guò)程程（1）陽(yáng)離子交換換樹(shù)脂①?gòu)?qiáng)酸性離離子交換樹(shù)脂脂②弱酸性陽(yáng)陽(yáng)離子交換樹(shù)樹(shù)脂③中強(qiáng)酸性性陽(yáng)離子交換換樹(shù)脂（2）陰離子交交換樹(shù)脂①?gòu)?qiáng)堿性陰陰離子交換樹(shù)樹(shù)脂②弱堿性陰陰離子交換樹(shù)樹(shù)脂③中強(qiáng)堿性性陰離子交換換樹(shù)脂第七節(jié)離離子交換過(guò)程程3．離子交換樹(shù)樹(shù)脂的命名根據(jù)離子交換換樹(shù)脂的功能能基的性質(zhì)，，將其分為強(qiáng)強(qiáng)酸(0)、弱酸(1)、強(qiáng)堿(2)、弱堿(3)、螯合(4)、兩性(5)和氧化還原(6)七類。離子交換樹(shù)脂脂的骨架分為為苯乙烯系(0)、丙烯酸系(1)、酚醛系(2)、環(huán)氧系(3)、乙烯吡啶系系(4)、脲醛系(5)、氯乙烯系(6)七類。命名方法：D¤△▼××■D大孔樹(shù)脂在名名稱前加D¤分類代號(hào)（陰陰、陽(yáng)、酸、、堿、強(qiáng)、弱弱）△骨骨架分類類代號(hào)▼順順序號(hào)■凝凝膠型樹(shù)樹(shù)脂后加×并注明交聯(lián)度度第七節(jié)離離子交換過(guò)程程離子交換劑是是現(xiàn)代工業(yè)、、農(nóng)業(yè)、國(guó)防防和科學(xué)技術(shù)術(shù)等領(lǐng)域不可可缺少的物質(zhì)質(zhì)材料。利用用離自交換劑劑的獨(dú)特選擇擇性，可以達(dá)達(dá)到濃縮、分離、、提純、脫色色、凈化、催催化及醫(yī)藥生生產(chǎn)等目的。在水處理、電電力工業(yè)、金金屬冶煉、糖糖類精制、食食品加工、原原子能科學(xué)技技術(shù)、化學(xué)及及生物藥劑提提純制備、化化工生產(chǎn)、醫(yī)醫(yī)藥衛(wèi)生、天天然有機(jī)、分分離與提取、、分析化學(xué)、、環(huán)境保護(hù)及及科學(xué)研究等領(lǐng)域均有廣廣泛應(yīng)用。采采用離子交換換過(guò)程可增加加新產(chǎn)品、提提高產(chǎn)品質(zhì)量量、優(yōu)化工藝藝、簡(jiǎn)化流程程、降低成本本和改善勞動(dòng)動(dòng)條件等。二、離子交換換過(guò)程的工業(yè)業(yè)應(yīng)用第七節(jié)離離子交換過(guò)程程1．離子交換平平衡平衡常數(shù)(選擇性系數(shù))在不需要分離離的溶質(zhì)存在在時(shí)，離子交交換劑表面的的離子基團(tuán)或或可離子化的的基團(tuán)R(R+或R-)一直被反離子子覆蓋，液相相中的反離子子濃度為常數(shù)數(shù)。離子交換樹(shù)脂脂的選擇性，，指某種樹(shù)脂脂對(duì)不同離子子交換親和能能力的差別。。樹(shù)脂活性基基和某離子的的親和力越強(qiáng)強(qiáng)，說(shuō)明樹(shù)脂脂對(duì)其選揮性性越強(qiáng)。離子子交換樹(shù)脂的的選擇性集中中地反映在離離子交換平衡衡常數(shù)K值上，也叫選選擇性系數(shù)。。三、離子交換換過(guò)程的基本本原理第七節(jié)離離子交換過(guò)程程2．離子交換原原理分布器集水系統(tǒng)控制系統(tǒng)進(jìn)水凈化后水離子交換樹(shù)脂再生溶液槽固定床離子交交換裝置第七節(jié)離離子交換過(guò)程程穿透曲線(1)交換區(qū)(2)飽和區(qū)(或耗竭區(qū))(3)未交換區(qū)(4)透過(guò)點(diǎn)曲線第七節(jié)離離子交換過(guò)程程3.影響離子交換換的因素離子交換過(guò)程程，除與溶液液的離子性質(zhì)質(zhì)及樹(shù)脂性能能有關(guān)外，工工藝條件也是是影響交換過(guò)過(guò)程的重要因因素。當(dāng)樹(shù)脂脂類型選定后后，對(duì)一定的的工藝流程，，影響交換的的主要因素有有流速、原料料液濃度、溫溫度等。（1）流速（（2）原料液濃度度（3）溫度第七節(jié)離離子交換過(guò)程程4．離子交換過(guò)過(guò)程的操作（1）樹(shù)脂的選擇擇依據(jù)是欲交換換物的性質(zhì)和和目的來(lái)選擇擇。如主要雜雜質(zhì)的解離特特性、相對(duì)分分子質(zhì)量、濃濃度、穩(wěn)定性性以及欲交換換離子的性質(zhì)質(zhì)、生產(chǎn)要求求等。當(dāng)目的物具有有較強(qiáng)的堿性性和酸性時(shí)，，宜選用弱酸酸性弱堿性樹(shù)樹(shù)脂。這樣有有利于提高選選擇性，并便便于洗脫。若若目的物是弱弱酸或弱堿性性的小分子物物質(zhì)，則往往往選用強(qiáng)堿、、強(qiáng)酸性樹(shù)脂脂。（2）樹(shù)脂的處理理和再生①樹(shù)脂的預(yù)處處理是將將樹(shù)脂在使用用前利用物理理、化學(xué)的方方法，除去雜雜質(zhì)，經(jīng)酸或或堿及水洗、、轉(zhuǎn)型后備用用。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程②樹(shù)脂的再生生、轉(zhuǎn)型、毒毒化再生是將使用用過(guò)的樹(shù)脂重重新獲得使用用性能的處理理過(guò)程。一般般，離子交換換樹(shù)脂可以反反復(fù)使用。對(duì)對(duì)使用后的樹(shù)樹(shù)脂首先要除除去游離雜質(zhì)質(zhì)，然后再用用酸堿處理除除去與功能基基團(tuán)結(jié)合的雜雜質(zhì)，使其恢恢復(fù)交換能力力。轉(zhuǎn)型是為了發(fā)發(fā)揮樹(shù)脂的交交換性能，按按照使用要求求賦予平衡離離子的過(guò)程。。對(duì)于弱酸或或弱堿性樹(shù)脂脂須用堿(NaOH)或酸(HCl)轉(zhuǎn)型。毒化是樹(shù)脂失失去交換性能能不能用一般般再生手段重重獲交換能力力的現(xiàn)象。如如大分子有機(jī)機(jī)物或沉淀物物嚴(yán)重堵塞孔孔隙，活性基基團(tuán)脫落而生生成不可逆化化合物等。對(duì)對(duì)已毒化的樹(shù)樹(shù)脂在用常規(guī)規(guī)方法處理后后，再用酸、、堿加熱(40~50℃)、浸泡，以求求溶出難溶雜雜質(zhì)。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程（3）基本操作①操作方式有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)態(tài)操作兩種。。②洗脫方式離子交換完成成后、將樹(shù)脂脂所吸附的物物質(zhì)釋放出來(lái)來(lái)重新轉(zhuǎn)人溶溶液的過(guò)程稱稱洗脫。洗脫脫方式也分靜靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩兩種。③再生方式分再生液自上上而下流動(dòng)的的順流再生和和再生液自下下而上流動(dòng)的的逆流再生兩兩種。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程順流再生與逆逆流再生過(guò)程程的比較第七節(jié)離離子交換過(guò)程程普通井水、自自來(lái)水等都含含有Ca2+、Mg2+，常稱為硬水水，硬水用于于洗滌紡織品品時(shí)會(huì)造成紡紡織品污點(diǎn)，，影響美觀與與強(qiáng)度。用硬硬水加工食品品，會(huì)造成蛋蛋白質(zhì)沉淀，，較難煮熟。。在釀酒中，，水的硬度超超過(guò)4o時(shí)，酒渾濁，，酒味不好。。硬水對(duì)農(nóng)藥藥也有影響，，它會(huì)與乳化化劑生成沉淀淀，降低藥效效，甚至產(chǎn)生生藥害。因此此很多生產(chǎn)用用水，必須進(jìn)進(jìn)行軟化。水的硬度通常常用度(Ho)表示，1度指1kg水中含有相當(dāng)當(dāng)于10mgCaO的硬度；而純純度是指1t水中所含有的的總硬度。四、離子交換換法制備軟水水和無(wú)鹽水的的過(guò)程第七節(jié)離離子交換過(guò)程程1．軟水和無(wú)鹽鹽水的制備原原理工業(yè)上一般利利用鈉型碳酸酸樹(shù)脂制備軟軟水（softwater），而利用氫氫型陽(yáng)離子交交換樹(shù)脂和羥羥型陰離子交交換樹(shù)脂制備備無(wú)鹽水（deionizedwater）。（1）軟水制備原原理在一定條件下下利用鈉型磺磺酸樹(shù)脂除去去水中的Ca2+、Mg2+等堿金屬制備備軟水，其化化學(xué)反應(yīng)式為為：失效后的樹(shù)脂脂，用10%~15％工業(yè)鹽水再再生成Na型即可重復(fù)使使用。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程（2）無(wú)鹽水制備備的原理無(wú)鹽水制備是是利用氫型陽(yáng)陽(yáng)離子交換樹(shù)樹(shù)脂和羥型陰陰離子交換樹(shù)樹(shù)脂除去水中中所有的離子子陽(yáng)離子交換樹(shù)樹(shù)脂一般用強(qiáng)強(qiáng)酸性樹(shù)脂，，陰離子交換換樹(shù)脂可以用用強(qiáng)堿或弱堿堿合成樹(shù)脂。。第七節(jié)離離子交換過(guò)程程2．離子交換法法凈化原水的的工藝過(guò)程離子交換法凈凈化原水制取取無(wú)鹽水，通通常在混合床床中進(jìn)行?；旎旌洗彩菍㈥?yáng)陽(yáng)、陰兩種樹(shù)樹(shù)脂混合而成成，脫鹽效果果好。但再生生操作不便，，故適宜于裝裝在強(qiáng)酸一強(qiáng)強(qiáng)堿樹(shù)脂組合合的后面，以以除去殘留的的少量鹽分，，提高水質(zhì)。。混合床的操作作第七節(jié)離離子交換過(guò)程程1．水處理2．食品工業(yè)3．制藥行業(yè)4．合成化學(xué)和和石油化學(xué)工工業(yè)5．環(huán)境保護(hù)五、離子交換換過(guò)程的技術(shù)術(shù)進(jìn)展本章小結(jié)1.化工生產(chǎn)過(guò)程程按其操作方方式可分為間歇、連續(xù)和半間歇操作。2.烴類熱裂解反反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜雜，可歸納為為經(jīng)歷了一次反應(yīng)和二次反應(yīng)。3.影響烴類熱裂裂解的工藝條條件：反應(yīng)溫度、烴烴分壓、停留留時(shí)間。工藝過(guò)程概概括為：裂解—急冷—凈化—壓縮—冷凍—精餾分離。4.烴類的氧化分分為完全氧化化和部分氧化化(即選擇氧化)，反應(yīng)過(guò)程要