Лекция № 2. Важнейшие продукты нефтехимического производства. Характеристика и применение
Понятие нефтехимической промышленности в первую очередь определяется источником сырья, т.е. нефтехимическую промышленность можно считать отраслью, перерабатывающей нефтяное и газовое сырье в химические продукты.
Нефтехимические производства высокорентабельны. Затраты на их сооружение окупаются в 2-3 года, тогда как при выпуске продуктов топливного назначение этот срок достигает 10-12 лет. В настоящее время из углеводородов нефти производятся несколько тысяч видов органических продуктов. Виды и количество этих продуктов непрерывно возрастает и доля их по самым скромным подсчетам составляет 25-30% общего производства продуктов химической промышленности. Химический потенциал страны определяется в первую очередь уровнем развития нефтехимической промышленности, доля которой в общем выпуске химической продукции для высокоразвитых стран составляет свыше половины по тоннажу и стоимости.
Продукты нефтехимической промышленности отличаются большим многообразием строения, свойств и областей применения. Это различные углеводороды, хлор- и фторпроизводные, спирты и фенолы, простые эфиры, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их производные, амины и нитросоединения, вещества, содержащие серу и фосфор и т.д. Для примера в таблице 1 приведены основные продукты нефтехимического производства, производимые на основе насыщенных углеводородов.
Таблица 1
| Углеводороды | Основные методы переработки | Важнейшие продукты и их производные |
| Метан | Электрокрекинг. Термоокислительный крекинг, окисление, хлорирование и фторирование | Ацетилен; водород; синтез-газ; аммиак; ацетальдегид; метанол→формальдегид, этанол и др. спирты;хлорвинил; хлоропрен; хлористый метилен; хлористый метил; метилмеркаптан; хлороформ→тетрафторэтилен→тефлон; четыреххлористый углерод→фреоны; сероуглерод; диметилдихлорсилан; дихлордифторметан; диметилсульфид; метилцеллюлоза; сажа. |
| Этан | Пиролиз, нитрование, хлорирование | Этилен; ацетилен; хлористый этил; нитрометан; нитроэтан; дихлорэтан; синтез-газ. |
| Пропан | Пиролиз, окисление, нитрование, дегидрирование. | Этилен; пропилен; ацетилен; ацетальдегид; формальдегид; нитрометан; нитроэтан; нитропропан; 1,3-дихлорпропан; нитроспирты; ацетаты; уксусная кислота. |
| Н-бутан | Пиролиз, окисление, дегидрогенизация, изомеризация, взаимодействие с серой или сероводородом. | Этилен; пропилен; бутилен: изобутан; изобутилен; бутадиен; ацетальдегид; бутиловый спирт; уксусная кислота; ацетон; метилэтилкетон; тиофен. |
| Пентан | Хлорирование, нитрование, изомеризация, пиролиз. | Хлористый амил, а из него: амиловые спирты, амилфенолы, амилнафталин, амилмеркаптан, амиламин; нитрометан; нитроэтан; нитропропан; нитрбутан; нитропентаны; изопентан→изопрен; этилен; пропилен; бутилен. |
| Изопентан | Дегирирование, пиролиз, хлорирование | Изоамилен→изопрен→каучук; этилен; пропилен; хлористый изоамил. |
| Высшие парафины | Крекинг, окисление, хлорирование, сульфирование, нитрование. | Синтетические масла; олефины; спирты; высшие жирные кислоты; депрессаторы; пластификаторы; сульфонаты; нитропарафины; хлорпарафины, а из них: пластификатор для поливинилхлорида, парафлоу, хлоровакс для огнестойких материалов, синтетические смазочные масла |
По назначению продукты нефтехимического синтеза подразделяются на две группы: промежуточные продукты для синтеза других веществ в этой же или других отраслях органической технологии и продукты целевого применения в разных отраслях народного хозяйства.
Промежуточные продукты производят главным образом для того, чтобы на их основе синтезировать другие ценные соединения. Например, основную массу 1,2-дихлорэтана производят для последующей переработки в винилхлорид:
СН2 = СН2 + Cl2 → ClCH2 – CH2Cl -HCl → CH2 = CHCl
Промышленность нефтехимического синтеза производят следующие виды продуктов: мономеры, синтетические поверхностно-активные вещества, синтетическое топливо, смазочные масла и добавки к ним, растворители и экстрагенты, пестициды и химические средства защиты растений.
Мономеры производят для обеспечения сырьем промышленность пластических масс, синтетического каучука, пленочных материалов, волокон и т.д. Поверхностно-активные вещества синтезируют путем сульфатирования спиртов, олефинов, сульфохлорированием и сульфоокислением парафинов. В настоящее время в жидкостных ракетных системах используют синтетические горючие (метанол, этанол, этиламины, диметилгидразин), имеющие существенные преимущества перед углеводородными топливами. Синтетические смазочные масла принадлежат к нескольким группам органических соединений, из которых важнейшими являются следующие: синтетические углеводороды (низшие полимеры олефинов и алкилированные ароматические углеводороды); сложные эфиры двухосновных карбоновых кислот и высших одноатомных спиртов, высококипящие фторуглероды и фторхлоруглероды; кремнийорганические полимеры с силоксановой связью Si-O-Si. Синтетические смазочные масла обладают такими ценными качествами как, малолетучесть, низкая температура застывания, высокая стойкость к окислению и терморазложению и т.д. В настоящее время синтетические растворители и экстрагенты применяют очень широко: для выделения ароматических углеводородов из продуктов переработки переработки нефти, в процессах азеотропной и экстрактивной перегонки, для извлечения жиров и масел из природных веществ. В химической промышленности их используют для очистки и перекристаллизации, как абсорбентов газов и паров, при синтезе полимеров. В машиностроении и металлообработке растворителями обезжиривают и очищают детали. В сельском хозяйстве они нужны при употреблении пестицидов. При помощи экстрагентов –комплексообразователей выделяют соединения урана, редких и рассеянных элементов из руд. Синтетические растворители и экстрагенты принадлежать к различным группам органических соединений. Это – хлорпроизводные углеводородов, спирты, простые эфиры, кетоны и сложные эфиры и др. Среди пестицидов имеются органические вещества многих классов: хлорпроизводные, азот- и серосодержащие соединения и др.
Промышленность органического и нефтехимического синтеза производят также другие вспомогательные вещества, используемые в технологии полимеров: инициаторы и катализаторы, ускоряющие полимеризацию, регуляторы и ингибиторы, ограничивающие рост цепи или вообще препятствующие полимеризации, стабилизаторы, позволяющие избежать разложения полимерных материалов при эксплуатации изделий.
Контрольные вопросы
1. На каких видах сырья базируется нефтехимическая промышленность?
2. Назначение промежуточных продуктов.
3. Классифицируйте важнейшие продукты нефтехимического синтеза по области применения.
4. Перечислите виды вспомогательных веществ, производимых в нефтехимической промышленности и объясните их предназначения.