工业精细有机合成原理_精细化工产品合成原理_精细化学品工业

工业有机合成工艺学Industrial Organic Synthesis Process 青岛科技大学 二、使用专业：化学工程、化学工艺、工业催化、轻化工程、制药工程、应用化学、高分子合成等专业 硕士研究生或高年级本科生 三、预修课程：有机化学、化工原理、化学反应工程和分离工程 四、教学目的：本课程的目的是为化工、化学、催化、轻化、制药与高分子等专业的硕士研究生或高 年级本科生了解有机合成工业的基本理论、工业流 与实践知识而开设的一门专业课程，使学生熟识以石油、天然气、煤和其他生物质为原料通过 化学加工方法生产有机化工产品和精细化学品的生产 装置、生产技术、生产过程和技术产品，为学生毕业 后从事研究开发、生产技术管理或教学做准备。 本课程的任务是使学生深入了解有机化工过程的 基本原理、方法与步骤；理解有机化工与精细化工的 典型过程、流程与生产技术，增强学生对现代化石油 化工、有机合成与精细化工生产企业的认识，力求使 学生对将来所要从事的行业领域现状和发展有一个全 面系统的了解，对择业和毕业后的工作有较大帮助。 工业有机合成工艺学属于工程技术学科，要求通 过本课程的学习，培养学生系统的工程技术开发能力 和创新能力。

绪论(1学时)有机和合成工业的发展历史、地位 实例说明现代化有机合成工业基地(齐鲁石化公司)特点和 在国民经济中的重要性 第一章有机化学工业的原料来源于主要产品(3学时) 1.1基本有机化工工业的原料来源与变迁 着重介绍石油天然气、煤和其他生物组成、加工途径与 主要产品 1.2有机化学工业的热门产品 分别介绍C 、芳烃系列产品链中的各种产品与加工技术 1.3乙炔与其他生物产品加工利用途径 主要介绍农副产品的发酵、水解等过程及综合利用的 生物技术 第二章合成气的生产与C 2.1合成气生产的历史与种类 2.2合成气的生产工艺过程 2.3合成气的净化及用途 第三章现代石油炼制基本化学反应过程(5学时) 3.2石油炼制过程中的催化裂化(FCC)工艺与分子 3.3石油炼制过程中的催化重整与贵金属催化 3.4加氢精制与加氢脱硫脱氮技术 3.5氢气的来源、生产与氯碱化工、电化学有 机合成 第四章现代石油化工基本化学反应过程(8学时) 4.1烃类裂解与乙烯装置 4.2裂解乙烯馏分的利用与基本有机化工 4.3羰基合成技术与配位催化 4.4不对称有机合成技术与手性分子 4.5化工过程中的催化氧化技术 4.6化工过程中的催化轻化与氢解技术 4.7化工工程中的催化脱氢与氧化脱氢技术 第五章高分子化工(4学时) 5.1齐聚过程 5.2高分子化合物的生产方法 第六章精细有机合成的典型单元反应技术与分类产 品(3学时) 6.1精细有机合成中的卤化、磺化、硝化、烷基化 反应技术 着重介绍芳烃化合物在医药中间体、染料中间体等合成 中的一些类型反应技术与产品 6.2精细有机合成中的酯化、酰化、缩合、聚合等 反应技术 介绍脂肪族化合物中一些单元反应技术过程与产品 6.3精细化学品分类产品 介绍精细化学品的分类方法和分类产品，香精香料、 食品添加剂、医药中间体、表面活性剂、染织助剂、 油田化学品等产品开发与应用 第七章精细有机合成单元操作技术(3学时) 7.1反应器技术 各种类型工业反应器结构、特点和适用的单元操作 7.2精细有机合成中的液-液分离技术 介绍精馏分离技术、萃取技术和超临界液体萃取技术在 有机化工中的应用 7.3液固分离技术 介绍过滤、干燥、结晶、重结晶等单元操作技术在有机 合成中的应用 第八章催化工程与绿色化工技术(2学时) 8.1绿色化学原理 着重介绍绿色化学的基本原理和开发思路 8.2绿色化工中的催化技术 介绍绿色化工技术中传统催化技术和生物催化技术 有机化学与工业有机合成工艺学原理：有机化学 工艺学—过程如何在工业过程中实现 分类有机合成工业 基本有机化学工业 精细有机化学工业 煤化工、石油炼制、 石油化工、生物化工技术 利用石油化工等级产品 进行三次加工 历史酸碱、肥料、炸药染料农药煤化工石油化工 精细化工 衡量一个国家和地区标准乙烯产量 1960年 世界 360万吨 1984年 4650万吨 15倍 1994年 我国 220万吨 目前 燕山单套每年100万吨 1.1基本有机化工工业原料来源与变迁 原料变换历史20’s初期 30’s 石油为主要原料 乙烯、丙烯、芳烃有机化工产品 50-60’s 兴起 70’s 石油危机 注重煤炭化工(水煤浆、液化、气化 技术)，但仍以石油为主 趋势：近期石油，长期煤化工和生物化工 石油及其加工产物：有气味粘稠状液体，色泽与密度大小和组成有关 1%硫化物：H S、硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、二硫化物杂环(RSSR) 氮化物：千分之几-万分之几，胶体越多含氮量越高， 吡咯、吡啶、喹啉、胺类等 氧化物：千分之几-百分之几，环烷酸和酚类，具有腐 加工：原油油品按沸程划分：轻汽油(50～140) 汽油(140～200) 航空煤油(145～230) 煤油(180～310) 常压柴油AGO 柴油(260～350) 减压柴油VGO 润滑油(350～520) 渣油(>520) 煤：量大，远比石油高，煤化工具有重要意义：可以得到石油产品中难以得到的产品，如萘、蒽、酚类、 喹啉、吡啶、咔啉 组成：无机物水分和矿物质 有机物 煤焦油因其分离困难导致利用不好轻油 360 54～56% 利用可再生资源合成化学品消耗性原料和可再生资源： 消耗性原料(按形成时间分)：煤和石油 有限储量，不能再生，枯竭 可持续发展策略 传统资源利用对环境的影响直接影响：石油使用使健康和环境付出沉重代价 国内工业废气排放量 6200亿m 工业废弃物7.4亿t 间接影响：石油化工原料副产物、毒物； 氧化过程最大污染源 有限资源的压力：石油 乐观估计 100年 可再生资源：在人类生存周期范围内容易再生的物质种类：淀粉、纤维素、糖类、油脂、甲壳素、 CH 利用途径：淀粉蒸煮糖化发酵蒸馏产品 1.2 有机化学工业的热门产品 芳烃系列产品1.3 乙炔产品加工利用途径 乙炔化工在1950’s以前占主导地位，主要是因为煤的化学加工用途制造电石，历史悠久；主反应： 为吸热反应，耗电大户10kw/kg 其中，氯乙烯和醋酸乙烯虽然随石油化工兴起，但两种方法仍有使用，而1,4-丁二醇仍以乙炔为原料作为 主要生产路线。

乙炔系列产品2.1合成气生产的历史与种类 一.概念和发展 合成气：是以氢气和一氧化碳为主要供化学合成用的一 种原料气，其生产和应用在化学工业中具有极 为重要的地位。 1913年，用合成气生产氨，相继开发成功合成甲醇， 费托法生产液体燃料，羰基合成法生产脂肪族 和醇，甲醇羰基化生产醋酸。 1970年代，提出“C OH等)为原料合成化工产品的化学体 合成气种类原料不同，组成比例也各不相同 按用途分：煤气、合成氨原料、甲醇合成气等 二战前以煤为原料，战后以液态烃(石油加工馏分)或 气态烃(天然气)为原料，70’s后煤气化技术又重新重 2.2合成气的生产工艺过程 煤气化煤或焦炭、半焦等固体燃料，在高温高压或加 压条件下，与气化剂(空气及水蒸汽)反应，转 化为合成气。 主要反应： 温度为900～1000，燃烧时放出的热量主要提 供用于碳与水蒸汽的反应工业精细有机合成原理，以制取合成气。 氧化： 煤气化法的关键设备：煤气化发生炉 固定床气化炉(UGI煤气化炉，鲁奇煤气化炉) 流化床气化炉(温克勒煤气化炉，循环流化床炉) 气流床气化炉(K-T煤气化炉，德士古煤气化炉) 蒸汽转化天然气及石脑油脱硫后，与水蒸汽反应制取合成气采 用二段转化法。

一段转化： 同时： 副反应： 催化剂：镍是最有效催化剂(以NiO状态存在)，含量4~ 30%，可加入Al O、MgO为载体。二段转化： 一段炉出口气中甲烷含量仍为8～10%，需二段转化。 主要反应： 燃烧反应供热至1200工业精细有机合成原理，镍催化剂进行甲烷转化反应 (吸热)为900～1000 主体设备：转化炉，承受高温高压， 材质：HK-40合金(25%铬和20%镍的高合金 不锈钢) 部分氧化法重油与氧气(富氧空气)反应，部分燃烧放热，供给第 一部分重油，与CO、水蒸汽作用生成CO和H 主要反应：反应条件：1200～1370，3.2～8.37MPa，无催化剂， 每吨原料加水蒸汽400～500kg 水蒸汽作用：气化剂，缓冲炉温及抑制C的生成。 石脑油催化部分氧化制合成气流程图 2.3 合成气的净化及用途 脱硫主要是硫化氢、二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、硫醚、 噻吩等有机硫。 硫化物存在催化剂中毒：要求硫含量0.15~0.2g/m 方法：干法活性炭吸附(除硫醇等有机硫和少量H S和多种有机硫)氧化锌脱硫： 钴钼、镍钼催化剂(有机硫 除掉)钴钼加氢脱硫： 使其硫含量降至0.5ppm，再用ZnO脱硫可降至0.5ppm 干法脱硫的优点： 对无机硫和有机硫均具有极强的脱硫能力，气体 净化度高； 干法脱硫的缺点： 脱硫剂再生困难或不能再生，不适用于脱除大量无 所以只适用于气态烃、石脑油及合成气的精细脱硫。

6、吸收法：可分为化学吸收和物理吸收，但"三苯"废气化学活性低，一般不采用化学吸收。烯烃法：以煤为原料，通过气化、变换、净化后得到合成气，经甲醇合成，甲醇制烯烃（mto）得到乙烯，再经乙烯环氧化、环氧乙烷水合及产品精制最终得到乙二醇。2、烯烃法：以煤为原料，通过气化、变换、净化后得到合成气，经甲醇合成，甲醇制烯烃（mto）得到乙烯，再经乙烯环氧化、环氧乙烷水合及产品精致最终得到乙二醇。