摘要：国家经济稳健发展, 离不开工业生产活动的推动, 工业生产活动以有机化学合成原理为基础, 为其他化工产品制造提供了原料。围绕甲醇制烯烃这一化学合成原理展开探究, 分析该原理在工业中的具体应用, 希望能为同行业操作人员提供借鉴。
关键词：有机化学; 合成原理; 工业; 应用;
随着化工行业的不断发展, 有机化学合成原理的重要性逐渐突显, 在掌握反应原理的基础上, 重点探究这类原理在工业中的具体应用, 这对工业生产活动顺利推进有重要意义。由此可见, 本文探究这一论题的必要性较显着。
1 基本原料介绍
1.1 基本原料
基本原料有两种, 第一种即乙烯, 第二种即丙烯, 这两类原料利用有机物合助力产品生产。现如今, 我国烯烃类产品生产以石油材料为基础, 但由于石油资源数量不断减少, 进而导致烯烃类产品生产目标不能及时实现, 最终烯烃需求得不到满足, 基于此, 烯烃合成技术具有制造、应用必要性。这两种烯烃材料相对比而言, 丙烯更受市场欢迎, 世界其他国家制备丙烯的方法不尽相同, 发达国家制备工艺水平较高, 能够及时满足市场需求, 因此, 我国应对先进技术深入研发, 以此增加烯烃类产品数量。
1.2 制备技术
我国石油资源十分匮乏, 但煤炭资源、天然气资源相对丰富, 受这一资源现状影响, 应用甲醇制备烯烃技术生产烯烃类原料, 即合理控制化学反应条件, 满足目标产品制备需要。常见原料类型有两种, 第一种即丙烯目标产品, 第二类即乙烯和丙烯目标产品[1]。
2 反应原理分析
2.1 基本步骤
制备乙烯的化学反应过程:首先由甲醇制备二甲醚, 然后乙醚制备低碳烯烃, 最后进行氢转移反应。其中乙烯和丙烯目标产品反应简称为MTO, 其中, 乙醚制备低碳烯烃时, 应重点分析反应原理, 探究反应原理的具体应用, 这对工艺效果优化、工艺水平提升有重要意义。对此, 相关学者给出多种解释, 通过促使人们深入了解有机化学合成原理, 以便充分发挥有机化学合成原理在工业生产中的应用。
2.2 机理分析
碳池机理:这一机理提出时间为20世纪90年代, 围绕碳碳键进行机理拓展和机理解释, 在这一过程中进行烃类产物分析时, 充分发挥碳池的辅助作用, 碳池即指碳氢化合物, 它主要起到吸附作用。应用原理具体解释易被接受, 能为大范围推广起到推动作用, 同时, 有利于为实验验证提供可靠支持。烃类形成原理大致归纳为两种, 第一种即甲苯侧链烷基化机理, 第二种即削去机理, 其中, 前者最早被Mole提出, 之后又要学者对其完善, 从中能够看出, 甲苯侧链烷基化机理具有基础性作用;后者提出这样的研究观点, 即甲苯侧链增长的过程中会为丙烯、乙烯生成提供条件, 在此期间, 环伸缩为甲苯侧链增长起到了重要的推动作用[2]。
氧鎓离子机理:该机理具有代表性特点, 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。这种解释存在一定不足, 即使能够证明氧鎓离子存在, 但MTO反应加速效应不是十分显着, 简言之, 有关解释碳碳键形成机理的理论内容并不能完全经受实践推敲, 即理论与实践只有部分能够得到可靠支持。
3 工业具体应用
随着化学工业生产活动的不断增多, 工业生产任务量逐渐加重, 为了提高工业生产效率, 取得良好的化学工业生产效果, 应提高有机化学合成原理应用率。大范围应用有机化学合成原理, 能够满足工业生产需要, 迎合市场对化学产品的需求。下文具体介绍有机化学合成原理在工业中的应用意义, 并具体分析应用实践。
3.1 应用意义
我国石油资源短缺, 受这一现实原因影响, 有机化学合成原理——甲醇制备烯烃技术应用必要性越来越显着, 这不仅为该技术发展提供了广阔空间, 而且能够丰富其理论内容, 丰富这一技术的实践经验。这对甲醇制备烯烃技术应用范围扩大有促进作用, 与此同时, 还能提高原料利用率, 促进工业生产活动顺利进行。我国最早研究该技术的单位即中科院大连物化所, 随着先进技术的不断发展, 这项技术逐渐升级为合成气经二甲醚制取低碳烯烃新工艺方法, 该方法简称为SDTO, 其特点主要表现为:打破原有热力学局限;投资成本相对较少;小孔磷硅铝 (SAPO-34) 分子筛催化剂具有较高乙烯性;流化床反应器适时应用能够快速导热, 确保反应连续进行;SDTO具有灵活性, 即支持独立应用, 又支持联合引用[3]。
3.2 应用实践
我国低碳烯烃生产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, 以及洛阳石化工程公司联合建立, 三方签署合作协议, 支持联合制备低碳烯烃, 这一过程即MTO工艺首次实践的过程, 同时, 也是MTO工艺确认的重要阶段, 联合协作为MTO工业化生产奠定了良好基础, 并且拓展了低碳烯烃煤化路线, 该工程投资六千万, 相关试验装置建设时间为一年, 装置运行时间为半年, 待装置安装、试运行等工作结束后, 方可投入使用。在这一过程中, 需要优选适合的MTO工艺, 并优选设备类型, 以便为工业应用积累丰富经验。除此之外, 我国其他省份在MTO工艺实践中做出了积极努力, 有机化学合成原理适时应用取得了良好的工业实践效果, 例如, 陕西省榆神煤田年产195万t甲醇、62万t丙烯;榆横煤田年产241万t甲醇、78万t烯烃;彬长煤田年产145万t甲醇、27.2万t乙烯、22.5万t丙烯。已有成功经验为MTO工艺推广提供了动力支持, 相关煤炭产业针对该技术投入大量资金, 以便深入挖掘该工艺的应用潜力, 尽可能的发挥这一工艺的应用优势[4]。
从表1看出, 不同制备工艺的制备效果存在较大差异, 其中, MTO工艺获取的乙烯——Ethene量为47%, 丙烯——Propene量为34%;SMTO工艺获取的乙烯——Ethene量为0, 丙烯V——Propene量为78.23%;MTP工艺获取的乙烯——Ethene量为0, 丙烯——Propene量为72%。工艺对比可知, MTO工艺所获取的乙烯和丙烯共81%, 虽然SMTO工艺能够获取较高丙烯, 但乙烯量为零, MTP工艺应用效果同理。现如今, 市场需求集中于乙烯和丙烯, 即对低碳烯烃需求量较大, 为了及时满足这一需求, MTO工艺具有应用必要性和迫切性, 该工艺能够更好地满足市场需要。从中能够看出, 有机化学合成原理具有重要探究价值, 对此, 相关学者应深入分析, 在正确认知这一原理的基础上, 掌握该原理在工业生产中的应用技巧, 这不仅能够缓解石油资源紧张现状, 而且还能推动工业生产工作顺利进行[5]。
4 结语
综上所述, 为了提高煤炭资源利用率, 尽可能地节省煤炭资源, 促进资源合理配置, 在工业生产中应用化学合成原理, 这能为工业转型提供可靠支持, 同时, 还能加快产业升级进程。通过分析甲醇制烯烃这一化学合成原理了解其在工业生产中的具体应用, 希望能为工业生产者提供思路, 这对工业生产效率提高有促进作用。
参考文献
[1]刘晓萌.有机化学合成原理在工业中的应用[J].化工管理, 2018, (6) :66, 68.
[2]李东澍.浅谈高考有机化学合成中的知识迁移问题[J].江西化工, 2017, (2) :172-174.
[3]张胜建, 骆成才.温度和时间对有机合成反应影响的探讨[J].化学教育, 2014, 35 (18) :62-64.
[4]汪秋安, 王明锋, 者为.天然产物有机合成原理与实例解析[M].北京:化学工业出版社, 2013.
