Τι (ποιος) είναι Нефтехимический синтез - ορισμός
ПОЛУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ ИЗ НЕФТЕПРОДУКТОВ И УГЛЕВОДОРОДОВ НЕФТЯНЫХ И ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ ПУТЁМ ИХ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ.
Нефтехимическая промышленность; Нефтехимикат; Нефтехимикаты
Нефтехимический синтез
получение химических продуктов на основе нефти и углеводородных газов синтетическим путём. Углеводороды нефти (См. Нефть) и газов природных горючих (См. Газы природные горючие), газов нефтяных попутных (См. Газы нефтяные попутные), газов нефтепереработки (См. Газы нефтепереработки) служат основным сырьём в производстве важнейших массовых синтетических продуктов: пластмасс, каучуков и волокон, азотных удобрений, поверхностно-активных и моющих веществ, пластификаторов; топлив, смазочных масел и присадок к ним, растворителей, экстрагентов и др. (см. Нефтепродукты). Все эти продукты широко применяются в различных отраслях народного хозяйства и в быту, с ними связано развитие многих новых областей техники (космонавтики, атомной энергетики и др.). В промышленно развитых странах Н. с. позволил создать крупную и быстро развивающуюся нефтехимическую промышленность (См. Нефтехимическая промышленность). Углеводороды нефти и газов, являясь доступным, более технологичным и дешёвым сырьём, вытесняют остальные виды сырья (угли, сланцы, растительное, животное сырьё и пр.) почти во всех процессах органического синтеза (см. Основной органический синтез).
Н. с. базируется на успехах органической химии, катализа, физической химии, химической технологии и др. наук и связан с глубоким изучением состава нефтей и свойств их компонентов. В основе процессов переработки углеводородного сырья в целевые продукты лежат многочисленные реакции органической химии: пиролиз, окисление, алкилирование, дегидрирование и гидрирование, галогенирование, полимеризация, нитрование, сульфирование и др.; важнейшее значение среди них имеют каталитические реакции. В производстве продуктов Н. с. большое место занимает подготовка углеводородного сырья и получение первичных исходных углеводородов: предельных (парафиновых), непредельных (олефиновых, диеновых, ацетилена), ароматических и нафтеновых. Основная их часть превращается в функциональные производные с активными группами, содержащими кислород, азот, хлор, фтор, серу и др. элементы.
Предельные (алкановые) углеводороды занимают важное место по объёму использования в Н. с. Для производства различных химических продуктов потребляют низшие газообразные углеводороды (метан, этан, пропан, бутан, пентаны) и жидкие или твёрдые парафины (от C6 до C40). Низшие парафиновые углеводороды выделяются из газов природных и попутных. Газы нефтяные попутные и получаемые при стабилизации нефти содержат предельные углеводороды C2-C5 в количестве 83-97 объёмных \%. Из них выделяют этан-пропановую фракцию, изобутан, н-бутан, пентан. Природный газ с содержанием 96-97\% метана используется в качестве технического метана в основном для производства Аммиака, Ацетилена, метилового спирта (См. Метиловый спирт), хлорпроизводных соединений, Сероуглерода, синильной кислоты (См. Синильная кислота). Жидкие и твёрдые нормальные парафины C6-C40 получают из продуктов переработки нефти (бензино-керосиновых, дизельных и масляных дистиллятов) кристаллизацией при охлаждении, карбамидной депарафинизацией (см. Депарафинизация нефтепродуктов) и с помощью молекулярных сит (См. Молекулярные сита), а также др. методами. Переработкой парафинового сырья обеспечивается всё возрастающая потребность Н. с. в непредельных углеводородах (олефинах, диенах, ацетилене). Основным методом производства олефинов (См. Олефины) (этилена, пропилена, бутиленов) является высокотемпературный Пиролиз разнообразного сырья, начиная от этана и газового бензина до тяжёлых нефтяных фракций и сырой нефти. Олефины получаются также попутно в процессах нефтепереработки. Каталитическим дегидрированием (см. Гидрогенизация) превращают бутан в бутадиен, а изопентан в изопрен - в основные мономеры для производства каучуков синтетических (См. Каучуки синтетические).
Большое промышленное значение имеют процессы конверсии парафиновых углеводородов в синтез-газ (смесь окиси углерода с водородом, см. Конверсия газов). Сырьём могут быть газы природные, попутные, нефтепереработки и любые нефтяные фракции. Из синтез-газа получают дешёвый Водород, потребляемый в больших количествах для синтеза аммиака, гидроочистки нефтепродуктов, гидрокрекинга и др. процессов. Аммиак служит исходным продуктом для производства удобрений (аммиачной селитры, мочевины), синильной кислоты и др. Двухступенчатой конверсией метана производят также концентрированную Углерода окись, используемую для многих процессов Н. с. Синтез-газ широко применяется в оксосинтезе, основанном на реакциях олефинов с окисью углерода и водородом. Из окиси углерода и водорода вырабатывается метанол - сырьё, из которого получают Формальдегид, важнейший продукт для производства пластмасс, лаков, клеев и пр. материалов.
Применяя реакции окисления, галогенирования, нитрования, сульфирования и др., из парафинов производят разнообразные продукты. Путём прямого жидкофазного окисления воздухом лёгких фракций (пределы выкипания 30-90 °С) бензина прямой перегонки при 150-210 °С и 4 Мн/м2 (40 ам) в присутствии ацетата кобальта или марганца вырабатывают в больших количествах уксусную кислоту (См. Уксусная кислота). Многотоннажным процессом является жидкофазное окисление воздухом твёрдых нормальных парафинов в высшие жирные кислоты (C10-C20). В промышленности реализовано производство высших спиртов окислением н-парафинов (C10-C20). Из них вырабатывают Поверхностно-активные вещества, моющие вещества типа алкилсульфатов и пр.
В промышленных масштабах вырабатывают галогенопроизводные парафинов. Из метана получают Метилхлорид, Метиленхлорид, Хлороформ, Четырёххлористый углерод и др. продукты. Метиленхлорид и четырёххлористый углерод являются хорошими растворителями. Хлороформ используют для синтеза тетрахлорэтилена, хлорфторпроизводных, ценного мономера Тетрафторэтилена и прочих. Хлорированием этана производят Гексахлорэтан и др. хлорпроизводные. Продукт хлорирования твёрдых парафинов хлорпарафин-40 (около 40\% Cl) используется в качестве пластификатора, хлорпарафин-70 (около 70\% Cl) - для пропитки бумаги и тканей повышенной огнестойкости. Продукты полного фторирования узких фракций керосина и газойля являются ценными смазочными веществами и гидравлическими жидкостями (См. Гидравлические жидкости), обладающими высокой термической и химической стойкостью. Они могут работать продолжительное время при 250-300 °С в очень агрессивных средах. Фреоны - хлорфторпроизводные метана и этана - применяются в качестве хладоагентов в холодильных машинах. Нитрованием пропана и парафинов, кипящих выше 160-180 °С, азотной кислотой вырабатывают смесь нитропарафинов. Они используются как растворители и промежуточные продукты синтеза нитроспиртов, аминоспиртов (См. Аминоспирты), взрывчатых веществ (См. Взрывчатые вещества). Сульфохлорированием и сульфоокислением керосиновых фракций C12-C20 и н-парафинов получают поверхностно-активные вещества типа алкилсульфонатов.
Непредельные углеводороды. Благодаря высокой реакционной способности эти соединения широко используются в Н. с. Многие продукты синтезируются на основе олефинов, диеновых углеводородов и ацетилена.
Олефины. Первое место по масштабам промышленного потребления среди олефинов занимает Этилен; во всё возрастающих количествах применяют Пропилен и бутены. Из высших олефинов основное значение имеют α-олефины с прямой цепью, получаемые термическим крекингом твёрдого или мягкого парафина при температуре около 550 °С и каталитической олигомеризацией этилена с помощью алюминийорганических катализаторов. Полимеризацией олефинов получают высокомолекулярные продукты - Полиэтилен, Полипропилен и др. полиолефины. Полиэтилен - самый массовый вид пластмасс. Его производство растет очень быстро, и он широко используется во всех отраслях промышленности. Быстро прогрессирует синтез Винилхлорида окислительным хлорированием этилена или смеси этилена с ацетиленом. Винилхлорид широко используется для производства многих полимерных материалов. Из поливинилхлорида изготавливают плёнки, трубы и прочие.
Большое значение в Н. с. приобрели окись этилена и окись пропилена; из них синтезируют гликоли, поверхностно-активные вещества, этаноламины и др. Значительное количество этилена расходуется на алкилирование бензола для производства стирола, окисление в ацетальдегид и уксусную кислоту, для производства винилацетата и этилового спирта. Для получения спиртов, альдегидов и некоторых др. соединений используется оксосинтез. Хлорированием олефинов производят многие ценные растворители, инсектициды и др. вещества. Из высших олефинов синтезируют алкилсульфаты, присадки к нефтепродуктам.
Диены. Бутадиен-1,3 и 2-метил-бутадиен-1,3 (см. Изопрен) являются основными мономерами в производстве синтетических каучуков. В промышленности бутадиен получается как побочный продукт пиролиза и дегидрированием бутана и бутиленовой фракции продуктов пиролиза нефтяного сырья на этилен. К перспективным методам производства изопрена относится дегидрирование изоамиленов, выделенных из лёгких крекинг-бензинов, и дегидрирование изопентана, содержащегося в попутных газах и получаемого изомеризацией н-пентана. Часть бутадиена расходуется на получение хлоропрена, циклододекатриена-1,5,9 - полупродукта в производстве полиамидных волокон.
Ацетилен. Большое количество ацетилена производится из метана и др. парафиновых углеводородов окислительным пиролизом, электрокрекингом и пиролизом различного нефтяного сырья в водородной плазме. Димеризацией ацетилена в присутствии однохлористой меди получают винилацетилен, используемый главным образом для производства Хлоропрена (см. также Хлоропреновые каучуки). Из ацетилена получают также акрилонитрил, винилхлорид, ацетальдегид, но во всех этих случаях ацетилен постепенно вытесняется более дешёвыми этиленом и пропиленом.
Ароматические углеводороды. Бензол, толуол, ксилолы, три - и тетраметилбензолы, нафталин являются ценным сырьём для синтеза многих продуктов. Ароматические углеводороды образуются в процессах каталитического Риформинга бензиновых и лигроиновых фракций. В значительных количествах эти соединения получаются попутно при пиролитическом производстве этилена. Бензол и нафталин получают также деалкилированием их алкилпроизводных в присутствии водорода. Для производства этим способом бензола используют алкилароматические углеводороды (толуол, ксилолы, высшие алкилпроизводные) и бензины пиролиза. Сырьём для получения нафталина являются тяжёлые фракции риформинга, газойля каталитического крекинга. Алкилированием бензола этиленом получают этилбензол, алкилированием пропиленом - изопропилбензол, превращаемые дигидрированием в ценнейшие мономеры для производства каучуков - Стирол и α-метилстирол. Из изопропилбензола при окислении воздухом получают в больших количествах фенол и ацетон. На основе алкилароматических соединений синтезируют пластификаторы, смазочные масла и присадки к ним, поверхностно-активные вещества. Окислением ароматических углеводородов получают терефталевую кислоту, служащую для производства волокон (лавсана), малеиновый и Фталевый ангидрид, ценные пластификаторы и компоненты термостойких пластмасс (полиимиды). В меньших масштабах используется хлорирование, нитрование и др. реакции. Из хлорфенолов и хлорнафталинов производят эффективные Гербициды, растворители и изоляционные масла для трансформаторов. Бензилхлорид используется для синтеза ряда соединений, содержащих бензильную группу (Бензиловый спирт, его эфиры и прочие).
Нафтены. Из этих углеводородов только Циклогексан приобрёл большое значение в Н. с. В небольших количествах циклогексан выделяется чёткой ректификацией бензиновых фракций нефти (содержащих 1-7\% циклогексана и 1-5\% метилциклопентана). Метилциклопентан превращают в циклогексан изомеризацией с хлористым алюминием. Промышленная потребность в циклогексане удовлетворяется в основном получением его гидрированием бензола в присутствии катализатора. Окислением циклогексана кислородом воздуха производят Циклогексанон и адипиновую кислоту, которые используются в производстве полиамидных синтетических волокон (капрона и нейлона). Адипиновая кислота и др. дикарбоновые кислоты, получаемые при окислении циклогексана, используются для синтеза эфиров, применяемых в качестве смазочных масел и пластификаторов. Циклогексанон находит применение как растворитель, а также как заменитель камфоры.
Большое внимание уделяется развитию микробиологического синтеза (См. Микробиологический синтез) на базе нефтяного сырья. Из парафиновых углеводородов получают белково-витаминные концентраты для питания животных.
Лит.: Наметкин С. С., Собр. трудов, 3 изд., т. 3, М., 1955; Новые нефтехимические процессы и перспективы развития нефтехимии, М., 1970; Новейшие достижения нефтехимии и нефтепереработки, пер. с англ., т. 9-10, М., 1970; Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М., 1971; Черный И. Р., Производство мономеров и сырья для нефтехимического синтеза, М., 1973; Жермен Дж., Каталитические превращения углеводородов, пер. с англ., М., 1972; Суханов В. П., Каталитические процессы в нефтепереработке, 2 изд., М., 1973; Ситтиг М., Процессы окисления углеводородного сырья, пер. с англ., М., 1970; Вынту В., Технология нефтехимических производств. пер. с рум., М., 1968; Платэ А. Ф., Нефтехимия, М., 1967; Основы технологии и нефтехимического синтеза, под ред. А. И. Динцеса и Л. А. Потоловского, М., 1960.
Н. С. Наметкин, В. В. Панов.
Нефтехимический синтез
Нефтехими́ческий си́нтез — получение веществ из нефтепродуктов и углеводородов нефтяных и природных газов путём их химической переработки. Таким образом, химические соединения получаемые из нефти, относят к продуктам нефтехимического производства.
Нефтехимическая промышленность
отрасль тяжёлой индустрии, охватывающая производство синтетических материалов и изделий главным образом на основе продуктов переработки нефти и природных горючих газов. На предприятиях Н. п. производятся синтетический каучук, продукты основного органического синтеза (этилен, пропилен, полиэтилен, поверхностно-активные вещества, моющие средства, некоторые виды минеральных удобрений), сажа, резиновые изделия (автопокрышки, резинотехнические изделия и предметы широкого потребления), асбестотехнические изделия.
На нефть, как на важнейший источник химического сырья, одним из первых указал Д. И. Менделеев. Основополагающие работы в области нефтехимии были выполнены в конце 19 и начале 20 в. В. В. Марковниковым, Л. Г. Гурвичем, Н. Д. Зелинским (См. Зелинcкий), А. А. Летним (См. Летний), С. С. Намёткиным, а также зарубежными учёными М. Бертло (Франция), Ю. Хоудри (США), М. Пиром (Германия) и др. Однако промышленное производство органических продуктов до 1-й мировой войны 1914-18 базировалось только на переработке коксующегося каменного угля и пищевого сырья. Использование нефтяных углеводородов значительно расширило сырьевую базу промышленности и дало возможность осуществить наиболее экономичные процессы производства (см. Нефтехимический синтез, Основной органический синтез).
Условия для возникновения Н. п. создались в результате внедрения новых методов переработки нефти - Крекинга и Пиролиза. В США из крекинг-газов было освоено производство изопропилового спирта (1918), алифатических химических продуктов (1920), винилхлорида и прочих.
В СССР становление Н. п. происходило в годы первых пятилеток 1929-40. В этот период было налажено промышленное производство синтетического каучука на ряде предприятий (в Ярославле, Воронеже, Ефремове). Вступил в строй (1932) шинный завод Ярославского резиноасбестового комбината. Ввод новых мощностей и реконструкция производства позволили в 1940 выпустить автопокрышек в 35 раз больше, чем в 1927-28. Производство резинотехнических изделий к концу 1-й пятилетки (1932) возросло в 5 раз и составило 35\% в общем объёме резиновой промышленности. Производство сажи росло следующим образом: в 1916-300 т, в 1930 - около 2 тыс. т, в 1940 - около 60 тыс. т.
После Великой Отечественной войны 1941-1945 были восстановлены и реконструированы многие предприятия Н. п. В 1949 было организовано первое в мире совместное производство фенола и ацетона по наиболее прогрессивному (кумольному) методу, разработанному советскими учёными. Определились перспективные экономические районы страны, в которых развёртывалось строительство нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.
Развитие Н. п. непосредственно связано с увеличением масштабов и совершенствованием процессов переработки нефти (см. Нефтеперерабатывающая промышленность). Для Н. п. СССР характерны высокие темпы роста (табл. 1).
Табл. 1.- Темпы роста общего объёма продукции нефтехимической промышленности, \%
В 1970 по сравнению с 1965 выработка пластических масс и азотных удобрений увеличилась в 2 раза, синтетических моющих средств - в 1,7 раза, синтетических жирных кислот - в 1,6 раза; выпуск синтетического каучука возрос более чем в 1,5 раза. Такое увеличение достигнуто главным образом в результате строительства крупнотоннажных объектов по производству качественно новых стереорегулярных каучуков.
В 1966-70 в СССР впервые в мире организовано массовое производство высококачественных пневматических шин без применения натурального каучука; созданы предприятия по выпуску радиальных шин. В 1973 производство автопокрышек в СССР возросло в 1,6 раза по сравнению с 1965 и достигло 42,3 млн. штук.
Общий объём продукции резино-асбестовой промышленности в 1972 увеличился по сравнению с 1960 на 272\%. Значительно возросло производство резиновой обуви и др. товаров народного потребления. Введены в строй Новоуфимский, Омский, Новокуйбышевский, Новоярославский, Новогорьковский, Киришский, Рязанский заводы и комбинаты; Полоцкий нефтеперерабатывающий завод в БССР, крупные заводы по производству синтетического каучука, автопокрышек и резинотехнических изделий в центральной и восточной части СССР. Созданы и создаются центры по комплексной переработке нефти и нефтехимии в Азербайджане, Башкирии, Татарии, Чечено-Ингушетии, а также на Украине, в Белоруссии, на Дальнем Востоке, в Туркмении, Казахстане и Узбекистане. Построен ряд заводов и установок по производству высококачественного полиэтилена, полипропилена, полиизобутилена и др. полимерных продуктов на базе углеводородного сырья, производство полиэтилена и сополимеров этилена увеличилось в 1972 по сравнению с 1965 в 5,4 раза и достигло 307 тыс. т.
Развитие Н. п. характеризуется высокими темпами и непрерывным повышением эффективности производства. Внедряются высокопроизводительные установки, создаются узкоспециализированные многотоннажные производства, совершенствуются каталитические системы, создаются поточно-автоматические линии для эластомеров и изделий из них, внедряются автоматизированные системы управления.
В производстве синтетического каучука широко применяются установки для получения изопрена, единичная мощность которых возросла в 2-3 раза. Это оборудование позволяет на 20\% сократить удельные капиталовложения, на 5\% снизить себестоимость изопрена и в 2 раза повысить производительность труда.
СССР оказывает техническую помощь др. социалистическим странам в создании и развитии Н. п. Страны - члены СЭВ координируют свои планы в этой области. Доля стран - членов СЭВ в мировом производстве химических товаров значительно возросла. Огромную роль в этом сыграла братская помощь Советского Союза в снабжении стран СЭВ нефтью, газом, а также в сооружении важных объектов, прежде всего нефтепровода "Дружба".
Рост производства таких важнейших продуктов нефтехимии, как полиэтилен и сополимеры этилена, а также автопокрышек, показывают данные табл. 2 и 3.
Табл. 2.- Производство полиэтилена и сополимеров этилена в странах - членах СЭВ, тыс. т
Табл. 3.- Производство автопокрышек в странах членах СЭВ, тыс. штук
Широкое развитие производства продуктов Н. п. наблюдается в капиталистических (особенно в развитых) странах (см. табл. 4).
Развивающиеся страны - Индия, Ирак, Алжир и др.- придают большое значение созданию собственной Н. п. при осуществлении планов индустриализации, повышения уровня жизни населения и укрепления национальной независимости. СССР расширяет сотрудничество с этими странами и оказывает им техническую помощь в развитии Н. п.
Табл. 4.- Производство некоторых нефтехимических продуктов в капиталистических странах в 1970, млн. т
Лит. см. при ст. Нефтеперерабатывающая промышленность.
В. С. Федоров.
Βικιπαίδεια
Нефтехимический синтез
Нефтехими́ческий си́нтез — получение веществ из нефтепродуктов и углеводородов нефтяных и природных газов путём их химической переработки. Таким образом, химические соединения получаемые из нефти, относят к продуктам нефтехимического производства. Однако, некоторые химические соединения, которые традиционно синтезируют из нефти, можно получить и из других видов сырья: ископаемого топлива (уголь, природный газ) или возобновляемых источников (кукуруза или сахарный тростник). При этом используют процессы дегидрирования, гидрирования, алкилирования, галогенирования, полимеризации, конденсации, циклизации, окисления, нитрования, сульфирования и другие.
Два наиболее распространённых нефтехимических класса: олефины (в том числе этилен и пропилен) и ароматических углеводородов (включая бензол, толуол и изомеры ксилола). НПЗ производят олефины и ароматические вещества в процессе флюид-каталитического крекинга нефтяных фракций. Химические заводы выделяют олефины с помощью парового крекинга из жидкостей, природного газа, например этана и пропана. Ароматические соединения изготавливаются методом каталитического риформинга нефти. Олефины и ароматические соединения являются «строительными кирпичиками» для широкого круга материалов, таких как растворители, моющие средства, а также клеи. Олефины являются основой для производства полимеров и олигомеров используются при производстве пластмасс, синтетических смол, химических волокон, эластомеров, смазки и гелей.
