石油化工产品及蒸馏分馏装置及白乳胶制法.ppt

石油化学工业,一、石油化工,定义： 指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。 地位： 石油化学工业是基础性产业， 石油化学工业是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务 在国民经济中占有举足轻重的地位。是我国的支柱产业部门之一。,二、应用,石油产品又称油品，产品主要包括： 各种燃料油（汽油、煤油、柴油等） 润滑油 液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等,燃料油,润滑油,液化石油气,石油焦碳,沥青,二、应用,第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解， 生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料,乙烯,丙烯,苯,二、应用,第二步是以基本化工原料生产，生成： 多种有机化工原料（约200种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）。,塑料,合成纤维,合成橡胶,二、应用,乙烯的用途： 乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%； 其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯； 乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇； 另外乙烯烃化可制苯乙烯； 乙烯氧化制乙醛； 乙烯合成酒精； 乙烯制取高级醇。 用途：制造塑料、合成乙醇、乙醛、合成纤维等重要原料。 聚乙烯： 主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。,二、应用,聚乙烯 聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。 它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。 特性： 无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)， 化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良； 但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)很敏感，耐热老化性差；    聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。,二、应用,聚乙烯的加工与应用 薄膜：低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜，这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度，广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。 中空制品：高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。如牛奶瓶、去污剂瓶；可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。,中空制品,薄膜,二、应用,聚乙烯的加工与应用 管板材：挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设；挤出的板材可进行二次加工；也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑材料；防护套（例如缆索护套） 纤维：中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。目前已研制出超高强度聚乙烯纤维（强度可达3～4GPa），可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。,聚乙烯管材,合成纤维,二、应用,聚乙烯的加工与应用 杂品：用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等；电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等；,人造花卉,自行车篮,周转箱,三、实验基础,蒸馏： 利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程 包含仪器：铁架台、蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、温度计、石棉网、橡胶塞等,三、实验基础,分馏： 分馏是分离几种不同沸点的混合物的一种方法； 对某一混合物进行加热，针对混合物中各成分的不同沸点进行冷却分离成相对纯净的单一物质过程。 过程中没有新物质生成，只是将原来的物质分离，属于物理变化。分馏实际上是多次蒸馏，它更适合于分离提纯沸点相差不大的液体有机混合物。 包含仪器： 蒸馏瓶、分馏柱、蒸馏头、 温度计、冷凝器、接收器、 接受瓶,三、实验基础,蒸馏： 特点： 通过蒸馏操作，可以直接获得所需要的产品，而吸收和萃取还需要加入其它组分。 蒸馏分离应用较广泛，历史悠久。 能耗大，在生产过程中产生大量的气相或液相。 分类： 按方式分：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏 按操作压强分：常压、加压、减压 按混合物中组分：双组分蒸馏、多组分蒸馏 按操作方式分：间歇蒸馏、连续蒸馏,三、实验基础,蒸馏装置组装： 顺序为：由下往上，从左向右的顺序。并保证蒸馏装置中的接收器部分离水池较近，即靠近水池。整个装置仪器的轴线应在一个平面上，且此平面应与实验台桌边平行。 铁架台 升降台  调温电热套  双口夹 ：也叫双顶丝。开口方向应朝上，不能朝下（应根据圆底烧瓶的高度大概确定双口夹固定在铁架台上的位置）  万用夹：固定烧瓶的旋钮应与双口夹固定铁架台杆的旋钮在同一侧 圆底烧瓶：旋紧万用夹，并调整圆底烧瓶瓶底与调温电热套之间的距离，不能挨着。 蒸馏头  温度计：温度计水银球的上缘应与蒸馏头支管的下接口一齐，此时要注意温度计要垂直、端正；,三、实验基础,蒸馏装置组装： 铁架台（铁架台底座应向前） 10.双口夹：开口方向应朝上 （应根据直形冷凝管的高度大概确定双口夹固定在铁架台上的位置） 11.万用夹：万用夹的旋钮方向应向上 12.直形冷凝管：将冷凝管穿入万用夹开口中，并与蒸馏头连接好，再适当地移动铁架台，使万用夹能够固定在直形冷凝管的中部，同时调节双口夹的位置使直形冷凝管的倾斜角度合适，然后旋紧万用夹 13.接液管 14.锥形瓶 15. 胶管：通冷凝水用，直形冷凝管的下口连接到自来水水龙头；冷凝管的上口所连胶管放在水池里,三、实验基础,蒸馏操作： 加料：将待蒸馏液通过玻璃漏斗小心倒入蒸馏瓶中，要注意不使液体从支管流出。加入几粒助沸物，安好温度计，温度计应安装在通向冷凝管的侧口部位。再一次检查仪器的各部分连接是否紧密和妥善。 加热： 用水冷凝管时，先由冷凝管下口缓缓通入冷水，自上口流出引至水槽中，然后开始加热。 加热时可以看见蒸馏瓶中的液体逐渐沸腾，蒸气逐渐上升。温度计的读数也略有上升。当蒸气的顶端到达温度计水银球部位时，温度计读数就急剧上升。 这时应适当调小煤气灯的火焰或降低加热电炉或电热套的电压，使加热速度略为减慢，蒸气顶端停留在原处，使瓶颈上部和温度计受热，让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡。然后再稍稍加大火焰，进行蒸馏。,三、实验基础,蒸馏操作： 加热： 控制加热温度，调节蒸馏速度，通常以每秒1～2滴为宜。 在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴。此时 的温度即为液体与蒸气平衡时的温度，温度计的读数就是液体（馏出物）的沸点。 蒸馏时加热的火焰不能太大，否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象，使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量，这样由温度计读得的沸点就会偏高；另一方面，蒸馏也不能进行得太慢，否则由于温度计的水银球不能被馏出液蒸气充分浸润使温度计上所读得的沸点偏低或不规范。,三、实验基础,蒸馏操作： 观察沸点及收集馏液： 进行蒸馏前，至少要准备两个接受瓶。因为在达到预期物质的沸点之前，带有沸点较低的液体先蒸出。这部分馏液称为“前馏分”或“馏头”。 前馏分蒸完，温度趋于稳定后，蒸出的就是较纯的物质，这时应更换一个洁净干燥的接受瓶接受，记下这部分液体开始馏出时和最后一滴时温度计的读数，即是该馏分的沸程（沸点范围）。 一般液体中或多或少地含有一些高沸点杂质，在所需要的馏分蒸出后，若再继续升高加热温度，温度计的读数会显著升高，若维持原来的加热温度，就不会再有馏液蒸出，温度会突然下降。这时就应停止蒸馏。即使杂质含量极少，也不要蒸干，以免蒸馏瓶破裂及发生其他意外事故。,三、实验基础,蒸馏操作： 蒸馏完毕： 应先停止加热，然后停止通水，拆下仪器。拆除仪器的顺序和装配的顺序相反，先取下接受器，然后拆下尾接管、冷凝管、蒸馏头和蒸馏瓶等。 操作时要注意 在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸。 温度计水银球的位置应与支管口下端位于同一水平线上。 蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3。 冷凝管中冷却水从下口进，上口出。 加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点。,三、实验基础,裂化： 定义： 一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。烃类分子可能在碳-碳键、碳-氢键、无机原子与碳或氢原子之间的键处分裂。在工业裂化过程中，主要发生的是前两类分裂。 工业应用： 工业上，烃类裂化过程是在加热，或同时有催化剂存在，或在临氢的条件下进行，这就是石油炼制过程中常用的热裂化、催化裂化和加氢裂化。 反应机理：（反应需加热、加压、催化剂） C16H34→C8H18+C8H16 C8H18→C4H10+C4H8 C4H10→CH4+C3H6 C4H10→C2H4+C2H6,三、实验基础,裂解： 释义： 石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度（700℃~800℃，有时甚至高达1000℃以上），使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。 裂解产物往往是多种组分的混合物。影响裂解的基本因素首先是温度和反应的持续时间，还有是烃原料的种类。 工业用途： 目前主要用石脑油、煤油、柴油为原料并向重油发展 在裂解过程中，同时伴随缩合、环化和脱氢等反应。 由于所发生的反应很复杂，通常把反应分成两个阶段来看。 第一阶段，原料变成的目的产物为乙烯、丙烯，这种反应称为一次反应。 第二阶段，一次反应生成的乙烯、丙烯继续反应转化为炔烃、二烯烃、芳烃、环烷烃，甚至最终转化为氢气和焦炭，称二次反应。,三、实验基础,裂解： 裂解的主要类型： 无水裂解：在古代时无水裂解用于将木材转化为木炭，现在可用该法从生物质能或塑料制取液体燃料。 含水热解：如油的蒸汽裂化及由有机废料的热解聚制取轻质原油。 真空裂解,三、白乳胶的制备,白乳胶 简介： 白乳胶是目前用途最广、用量最大的粘合剂品种之一。它是以水为分散介质进行乳液聚合而得，是一种水性环保胶。 本品是一种水溶性胶粘剂，是由醋酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应而制得的一种热塑性粘合剂。 特点： 有很强的粘结力，且初始粘度较高。 能够室温固化，且固化速度快。 胶膜透明，不污染被粘物，并且便于加工。 以水为分散介质，不燃烧、不含有毒气体，不污染环境，安全无公害。 使用起来比较方便。 固化后的胶膜有一定的韧性，耐稀碱，稀酸，且耐油性也很好。,三、白乳胶的制备,白乳胶制备 实验仪器： 电热套、三颈烧瓶、水浴锅、恒压滴压漏斗、直形冷凝管、电动搅拌器、温度计、锥形瓶、滴管、小烧杯、铁架台、小塑料瓶。 实验药品： 8%聚乙烯醇溶液、OP-10 乳化剂、10%过硫酸钾、醋酸乙烯酯单体 实验理论知识： 乳液聚合是聚合反应方法之有，它是借助乳化剂（本实验OP-10）的作用和机械搅拌将单体（醋酸乙烯酯）分散在介质（聚乙烯醇水溶液）中形成乳状液。并在引发剂（过硫酸铵）作用下进行的聚合反应。本实验的反应产物即为聚醋酸乙烯酯，不必分离即可用作粘合剂。 反应式：,,三、白乳胶的制备,白乳胶制备 实验步骤： 安装仪器。如图： 加料。在三颈烧瓶中加入8%聚乙烯醇溶液 30mL、OP-10 乳化剂 1mL后，不断搅拌。水浴加热至 70℃。（此时或有乳白色出现！）,,,三、白乳胶的制备,白乳胶制备 实验步骤： 从回流冷凝管上口加入第一批引发剂（10%过硫酸钾）0.4mL。然后从恒压滴液漏斗中以6s/滴的速度加入醋酸乙烯酯单体23 mL，直至单体加完为止。（加完单体需用时 1.5h 左右！） 同时,引发剂采用间歇滴加方式投料(从回流冷凝管上端入口处)，每隔 0.5h 加 2 滴，以保证聚合反应正常进行。 单体加完后，缓慢升温至 80℃，不断搅拌，再保温 0.5h。再升温至 90℃，保温 0.5 h，最后升温至95摄氏度，再保温 20min。 将水泵接通冷凝管上口，抽吸排除未聚合的残留单体，冷却后即可出料。,,,三、白乳胶的制备,乙酸乙烯酯 性质： 无色液体，具有甜的醚味，微溶于水。 溶于醇、丙酮、苯、氯仿。 易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。 极易受热、光或微量的过氧化物作用而聚合。,乙酸乙烯酯,三、白乳胶的制备,乙酸乙烯酯 制备方法： 醋酸与乙炔加成制法(条件：醋酸锌做催化剂，170-250℃） C2H2+CH3COOH——>CH3COOCH=CH2 乙烯与醋酸和氧气直接氧化（条件：氯化钯、氯化铜做催化剂，加热加压） 2C2H4+2CH3COOH+O2——>2CH3COOCH=CH2+2H2O,