化学工艺学(第5章)

项目 磺化剂 沸点，℃ 磺化速度 磺化转化率 磺化热效应 磺化物粘度 副反应 产生废酸量 反应器容积
H2SO4 290～317
慢 达到平衡，不完全
需加热 低 少 大 大
ClSO3H 151～150
较快 较完全
一般 一般 少 较少 大
SO3•H2SO4
较快 较完全
一般 一般 少 较少 一般
SO3 46 瞬间完成 定量转化 放热量大，需冷却 十分粘稠 多，有时很高 无 很小
十二烷基苯磺酸钠是合成洗涤剂工业中产量最大, 用途最广的阴 离子表面活性剂
反应原理
C12H25
SO3
空气
C12H25
SO3H
该反应属于气液非均相反应, 化学反应速度很快, 几乎在瞬间完成, 且 放出大量的热, 因此, 工业上用干燥的空气将三氧化硫稀释至浓度为47%。
➢ 磺化反应器
➢磺化工艺
§ 5.3 硝化
• 硝酸（HNO3） • 混合酸: （HNO3-H2SO4-H2O） • 硝酸与乙酸酐混合物（HNO3-(CH3CO)2O） • 有机硝酸酯（C2H5CO-ONO2） • 含氮氧化物（N2O5）
4.硝化反应的特点
• 反应不可逆 • 反应速度快, 无需高温 • 放热量大, 需要及时移除反应热 • 多数为非均相反应, 需要加强传质
九八酸（98％） 九二酸（92～93％）
20～25％ 三氧化硫（SO3） 60～65％
发烟硫酸（SO3•H2SO4）
氯磺酸（ClSO3H）
其它: 氨基磺酸（NH2SO3H）、亚硫酸盐（Na2SO3）
二、磺化反应的基本原理
➢ 磺化反应是亲电取代反应。一般认为是按二步反应进行的。
➢ 三氧化硫和HSO3+阳离子被认为是真正的磺化剂:

②煤化工 通过煤的气化、干馏和生产的电石为原料的化学工业
③生物化工 采用农、林等生物资源以及非生物资源，通过发酵、 水解、酶催化而生产的化工产品
④矿产化工 以化学矿为原料的化工产品
⑤海洋化工 从海水中提炼的化工产品
1.1.2 化学工业的特征
⑴ 原料、生产方法和产品的多样性与复杂性 ⑵ 向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高 ⑶ 是多学科合作、生产技术密集型的生产部门 ⑷ 重视能量合理利用，采用节能工艺和方法 ⑸ 资金密集，投资回收速度快，利润高 ⑹ 化工生产中易燃、易爆、有毒、污染环境
1.1.1 化学工业的分类
➢ 分类方法主要按产品和原料来分类 ➢ 按产品的物质组成可分为有机化工（碳氢化合物及其
衍生物）和无机化工（非碳氢化合物）两大类。 ➢ 一般综合考虑产品的性质、用途和生产量分为如下几
类： ➢ 按原料的性质和来源分：
①无机化学工业
包括合成氨、无机酸、碱、盐和无机化学肥料
②基本有机化学工业
乙醇
酯化
乙酸乙酯、其它酯类
烯
水合
溶剂及合成原
加氢脱水
丁二烯
合成橡胶
丙酸
氢甲酰化 丙醛 还原 正丙醇
溶剂
加乙烯烷基化 加丙烯烷基化
乙苯 脱氢
丙酮
双酚 A
苯乙烯
聚苯乙烯、丁苯橡胶、 ABS树脂
聚碳酸酯、环氧树脂
异丙苯 苯酚
酚醛树脂、苯胺、壬基酚等
加十二烯
十二烷基苯
合成洗涤剂
苯
加氢
环己烷
己内酰胺
聚酰胺纤维
催化重整 （catalytic reforming）
催化裂化 (catalytic cracking)
催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking)

《化工工艺学》第5章 有机产品
5.2.1.1 低密度聚乙烯(LDPE)
在高压条件下，乙烯由过氧化物或微量氧引发，经自由基聚 合反应生成密度为0.910~0.930g/cm3左右的，称低密度聚乙烯(low density PE, LDPE)。
工业生产的LDPE，数均分子量约为2.5×104~5×104，重均分 子量则达105以上。工业上采用熔融指数(MI)来相对地表示相应的 分子量(见下表)及流动性。
乙烯系列产品
《化工工艺学》第5章 有机产品
5.1.2.2 丙烯及其系列产品
丙烯(propylene, propene)，结构CH3-CH=CH2 ，分子量42.08。 丙烯是最早被采用的石油化工原料，是除乙烯之外最重要的烯烃。 在常温下为无色、有微芳香味的可燃气体，比空气略重。物理性 质见下表。
《化工工艺学》第5章 有机产品
熔融指数的含义是: 在标准的塑性计中加热到一定温度(一般为 190℃)，使聚乙烯树脂熔融后，承受一定的负荷(一般为2160g)在 l0min内经过规定的孔径(2.09mm)挤压出来的树脂重量克数。
熔融指数仅表示了相应的熔融粘度，相对地表示了平均分子 量，但不能表示聚乙烯的分子量分布。
《化工工艺学》第5章 有机产品
(1) 高压低密度聚乙烯的生产流程
压力为3.0～3.3MPa的精制新鲜乙烯，经一次(25MPa)、二次压 缩达到反应压力(200~300MPa)，经冷却后进入聚合反应器。引发 剂则用高压泵送入乙烯进料口，或直接注入聚合设备。
反应后物料经适当冷却后进入高压分离器，减压至25MPa。未 反应的乙烯返回二次压缩机循环使用，聚乙烯则进入低压分离器， 减压到0.1MPa以下，使残存的乙烯进一步分离循环使用。

• 1973年，由于中东战争和石油价格大涨，使煤生
产液体燃料及化学品又受到重视，欧美等国家加
强开发并取得了进展；
• 20世纪80年代后期，煤化工有了新突破，成功地 由煤制成乙酐：煤气化制成合成气，再合成乙酸 甲酯，进一步进行羰化制乙酐； • 2005年，中国所产煤46%用于火力发电；17%用
于炼焦；13%建材工业；5%化学工业；余为供热
固化等一系列特殊现象，产生了气、液、固三相共存的胶
质体。
（3）第三阶段（600～1000℃）
析出的焦油极少
二次脱气
半焦变成焦炭的阶段，以缩聚反应为主。
挥发分主要是煤气
700℃后煤气成分主要是氢气 芳香晶核增大，排列规则化 结构致密、有银灰色金属光泽 形成焦炭，但没有 石墨的层状结构 （4） 石墨化阶段 若将最终加热温度提高到1500℃以上，则为石墨化阶 段，用于生产石墨炭素材料。 芳香部分的简单缩聚
由表可见：
随最终温度的升 高，焦炭和焦油产率
下降，煤气产率增加
但发热量降低，焦油 中芳烃与沥青增加， 酚类和脂肪烃含量降 低，煤气中氢气成分 增加而烃类减少。
55 25 19 粗苯 1～ 1.5 芳烃 90％
3.升温速度的影响 升温速度对煤热解的温度-时间历程有明显影响。
脱挥发物速度呈现最大值时 的温度及脱挥发物的最大速
痕量
析出 H2O、CO、CO2、H2S、烷基苯、甲酸、草酸等
含氧物质为主
脱水发生在120℃前，而脱气（CH4，CO2和N2）大致在 200℃前后完成。 这一阶段，煤的外形无变化。
（2）第二阶段（300～600℃） 活泼分解
这一阶段以解聚和分解反应为主，煤粘结成半焦，并发 生一系列变化。 煤从300℃左右开始软化，并有煤气和焦油析出，在 450℃前后焦油量最大，在450～550℃气体析出量最多。 煤气成分除热解水、CO和CO2外，主要是气态烃，故热 值较高。 烟煤在这一阶段经历了软化、熔融、流动和膨胀直到再