有机化学合成原理在工业中的应用
2021-01-10周峰张彦文武汉有机实业有限公司湖北武汉430080
周峰,张彦文(武汉有机实业有限公司,湖北 武汉 430080)
1 有机化学合成的基本原料和生产技术
1.1 基本原料
有机化学合成的基本原材料有两种,分别为乙烯和丙烯,采用这种两种材料的应用生产有机物合成产品。目前,我国在进行烯烃产品生产作业以石油作为基础原料。但是随着工业发展,石油应用量不断加大,石油数量不断减少,这也就导致烯烃产品生产作业目标无法得到实现,导致烯烃需求无法得到满足。在此背景下,合理应用烯烃合成技术,通过合理方式对该项技术进行应用是必要的[1]。乙烯和丙烯相比,丙烯更受市场和人们欢迎。从现阶段世界整体生产丙烯工艺情况来看,采用的制造方法不尽相同。但是,发达国家与发展国家相比,制备工艺水平更高,因此能够满足现代市场需求,我国在实际发展过程中,要不断加强对先进设备工艺研究,不断加强对技术进行研发,进而提高烯烃产品数量和产量[2]。
1.2 生产技术
我国石油资源短缺,但是天然气、煤炭资源相对丰富,受我国资源特点影响,采用甲醛生产技术进行生产烯烃类原料生产,即在生产过程中,科学控制化学生产反应条件,满足制备产品需求。常见原材料类型有的丙烯目标产品,乙烯和丙烯目标产品。
2 有机化学合成原理概述
2.1 生产乙烯步骤
生产乙烯反应步骤如下:(1)采用甲醇生产二甲醚;(2)采用乙醚生产低碳烯烃;(3)烃转移。
在该生产过程中,乙烯和丙烯目标产品反应可以被简称为MTO,在利用乙醚生产低碳烯烃过程中,相关工作人员要对反应原理进行重点分析,对反应原理的具体应用进行全面探究,这对于相关生产工艺的应用、优化、工艺提升等都发挥着重要作用[3]。通过对有机化学合成原理分析,人们可以能够掌握有机化学合成原理,进而可以在工业生产中更好的应用有机化学合成原理,从而做好相应的生产工作,促进我国工业生产。
2.2 分析机理
2.2.1 碳池机理
20世纪末期,人们提出了的碳池机理,该机理围绕碳键对机理进行适当拓展,对机理进行适当解释,在该过程中对烃类产物进行全面分析,从而使碳池在在实际生产作业中的辅助作用能够得到合理发挥,碳池指的就是碳氢化合物,其在具体生产作业开展期间发挥出的关键作用就是吸附[4]。碳池机理原理的具体解释容易被接受,应用起来也容易,可以对其进行应用,并且进行推广,同时,也能够为试验验证提供支持。
2.2.2 氧鎓离子机理
氧鎓离子这一中间体成为机理命名的主要依据,对碳碳键这样解释:氧鎓离子反应作用形成 DMO+、乙基二甲基氧鎓离子,这一过程中的化学反应集中于分子间。其中,乙烯获取主要借助氧鎓离子,乙烯消除方法即组织化学反应—β反应。从实际情况来看,这一解释存在一定不足之处,即使可以证明氧鎓离子存在,但是,对于加快MTO反应速度来说并不显著。简单来说,针对碳键形成机理理论内容的形成实践无法全面经受实践推敲。总而言之,只有部分理论和实践能够得到支持,在日后工作开展期间,要加强对相应机理的研究。
3 有机化学合成原理在工业生产中的具体应用
现代工业的飞速发展使化学工业生产活动不断增多,工业生产任务量也不断加重。因此,在工业生产期间,为了提高化学工业生产效率,要在合理分析基础上,科学应用化学合成原理,提高化学工业生产效率以及最终生产的产品质量。在工业生产作业开展期间大范围、合理应用有机化学合成原理,能够满足我国化学工业生产需求,迎合化学产品生产需求。
3.1 有机化学合成原理应用意义体现
现代工业的飞速发展在提高人们生活质量的同时,也加大了的各种能源消耗量,特别是石油资源消耗量巨大。而我国能源短缺,受这一因素影响,有机化学合成原理—甲醇制造烯烃技术应用重要性变越来越突出,这一方面为该项技术发展提供了一定发展空间,另一方面也能够对相应理论内容的研究提供支持。通过不断实践对该项技术应用实践进行丰富,从而能够更好地完成工业生产工作。合理应用有机化学合成原理,对于我国甲醛生产烯烃技术应用范围扩大能够起到一定促进作用。此外,还可以使原材料利用效率得到进一步提高,从而为日后化工生产作业顺利进行提供支持。甲醛生产烯烃技术已经出现就得到人们的重视,而且不断加强对该项技术的研究,而随着人们对这一技术研究的不断深入,该技术被改造、升级为合成气经二甲醚生产低碳烯烃的一种新工艺方法,该方法简称为SDTO,该技术在具体应用过程中的特点主要体现在:
(1)生产技术的创新使原有热力学局限被打破,能够更好的完成相应的生产工作;
(2)大幅度减少大量设备、投资成本,可以提高生产制造的经济效益;
(3)小孔磷硅铝(SAPO-34)分子筛催化剂的乙烯性更高,能够满足人们应用需求;
(4)采用的硫化床反应器在具体应用期间,受反应器结构和自身特点影响,能够实现快速传热,这也就确保了在后续生产作业开展时,反应连续性,提高生产效率,促进行业发展;
(5)SDTO 灵活性高,其不仅能够独立应用,而且也能够联合应用,整体应用效果良好;
(6)工艺经过一段时间的研究与应用实践,技术已经十分成熟,将该项工艺应用到工业生产中,不仅效率高,而且能够提高产品质量,能够满足工业生产需求。
3.2 有机化学合成原理应用实践分析
我国生产低碳烯烃路径最早由大连物化研究所、陕西省新兴煤化工科技发展有限公司、洛阳石化工程公司联合三方相互合作共同建立,支持支持联合生产低碳烯烃。该实践过程就是MTO工艺的首次实践,同时也是MTO工艺确认的一个关键阶段,联合协作可以为MTO工业生产作业的顺利进行以及后续相应工作开展提供了强有力的支持,并且对低碳烯烃煤化路线进行了适当拓展。整个工程一共投资了6 000万元,工程中安装的各种试验装置的减少时间长度为一年,装置运行时间长度约为6个月。当装置完成安装之后,让装置试运行,待试运行结束之后,装置方可被投入应用。在该过程中,要对采用的TMO工艺进行选择。具体选择时,要依据实际情况而定,最终选择一个最佳的MTO工艺,使其能够满足应用需求。同时,还要对设备类型的进行适当选择,采用合理设备对后续设备应用,以及生产工作开展提供支持,从而在工业生产作业开展过程要不断对生产经验进行积累与丰富。此外,我国许多地区也都在MTO工艺中进行了探究,而且针对该项内容做出了积极努力,在工业生产中通过对有机化学合成原理进行应用,而且取得了良好成绩。例如:A煤田年产203.5万吨甲醇、63.28万吨丙烯;B煤田年产165.3万吨甲醛、28.5万吨乙烯、23.12万吨乙烯。已有成功经验为MTO工艺应用,以及推广都提供都能够起到一定支持,相关煤炭产业在实际发展过程中,针对该项技术的投入大量资金、人才,进一步加强对技术的研发与应用,深入挖掘工艺应用潜力,进而使该工艺优势能够得到合理发挥。
将甲醇生产烯烃原理应用到工业生产中,可以采用不同工艺生产烯烃,具体生产作业开展过程中的工艺有MTO、SMTO、MTP三种。三种工艺在具生产中都采用流化床作为反应器,采用的原材料都为MeOH,在实际生产过程中,采用的工艺不同,生产效果也会有所不同。采用MTO工艺进行生产,获取到的乙烯量约为47%,获取到丙烯量则约为34%;采用SMTO工艺进行生产,通过生产获取到的乙烯量为0%,获取到的丙烯量约为78.23%;采用MTP工艺进行生产,通过生产获取到的乙烯量为0%,获取到的丙烯量约为72%。通过对生产作业中常用的MTO、SMTO、MTP三种工艺进行对比可以发现,采用MTO工艺进行生产,通过生产,最终能够获取到的乙烯和丙烯总量约为81%,而采用SMTO工艺虽然可以获取到较高量的丙烯,但是乙烯产量为0,MTP工艺在生产中应用原理也是如此。
目前,现代市场对于乙烯和丙烯的需求量高,简单来说就是对低碳烯烃的总体需求量大。因此,在现代工业发展中,为了使市场这一需求能够得到满足,在工业生产中,加强对MTO工艺的应用与推广迫在眉睫。通过对工艺进行应用,能够满足现代市场发展需求,促进我国工业健康发展。由此可见,在现代工业中,加强对化学合成原理的研究,将化学合成原理应用到工业生产中应用具有巨大探究价值。因此,相关研究学者在日后工作中,应对加强对有机化学合成原理的研究,在对正确认知这一原理基础上,掌握有机化学合成原理在现代工业中的应用技巧以及应用方式,完成工业生产工作,一方面能够使我国石油资源紧张情况得到缓解,另一方面也能够实现对我国工业发展的推动,确保工业健康发展。
4 结语
总而言之,现代工业生产中,为了减少石油资源消耗量,提高煤炭资源利用率,减少煤炭资源应用,合理配置资源,要加强对有机化学合成原理的研究。通过合理方式将有机化学合成原理应用到工业生产中,这一方面能够为我国工业转型、发展提供支持,另一方面也能够为加快工业升级。通过对利用甲醇生产烯烃这一有机化学合成原理进行应用,掌握这一原理在现代工业生产中的具体应用情况,希望能够为工业生产人员生产作业开展提供一个新思路,提高工业生产效率。