有機化學合成原理在工業中的應用

周峰，張彥文(武漢有機實業有限公司，湖北 武漢 430080)

1 有機化學合成的基本原料和生產技術

1.1 基本原料

有機化學合成的基本原材料有兩種，分別為乙烯和丙烯，采用這種兩種材料的應用生產有機物合成產品。目前，我國在進行烯烴產品生產作業以石油作為基礎原料。但是隨著工業發展，石油應用量不斷加大，石油數量不斷減少，這也就導致烯烴產品生產作業目標無法得到實現，導致烯烴需求無法得到滿足。在此背景下，合理應用烯烴合成技術，通過合理方式對該項技術進行應用是必要的[1]。乙烯和丙烯相比，丙烯更受市場和人們歡迎。從現階段世界整體生產丙烯工藝情況來看，采用的制造方法不盡相同。但是，發達國家與發展國家相比，制備工藝水平更高，因此能夠滿足現代市場需求，我國在實際發展過程中，要不斷加強對先進設備工藝研究，不斷加強對技術進行研發，進而提高烯烴產品數量和產量[2]。

1.2 生產技術

我國石油資源短缺，但是天然氣、煤炭資源相對豐富，受我國資源特點影響，采用甲醛生產技術進行生產烯烴類原料生產，即在生產過程中，科學控制化學生產反應條件，滿足制備產品需求。常見原材料類型有的丙烯目標產品，乙烯和丙烯目標產品。

2 有機化學合成原理概述

2.1 生產乙烯步驟

生產乙烯反應步驟如下：(1)采用甲醇生產二甲醚；(2)采用乙醚生產低碳烯烴；(3)烴轉移。

在該生產過程中，乙烯和丙烯目標產品反應可以被簡稱為MTO，在利用乙醚生產低碳烯烴過程中，相關工作人員要對反應原理進行重點分析，對反應原理的具體應用進行全面探究，這對于相關生產工藝的應用、優化、工藝提升等都發揮著重要作用[3]。通過對有機化學合成原理分析，人們可以能夠掌握有機化學合成原理，進而可以在工業生產中更好的應用有機化學合成原理，從而做好相應的生產工作，促進我國工業生產。

2.2 分析機理

2.2.1 碳池機理

20世紀末期，人們提出了的碳池機理，該機理圍繞碳鍵對機理進行適當拓展，對機理進行適當解釋，在該過程中對烴類產物進行全面分析，從而使碳池在在實際生產作業中的輔助作用能夠得到合理發揮，碳池指的就是碳氫化合物，其在具體生產作業開展期間發揮出的關鍵作用就是吸附[4]。碳池機理原理的具體解釋容易被接受，應用起來也容易，可以對其進行應用，并且進行推廣，同時，也能夠為試驗驗證提供支持。

2.2.2 氧鎓離子機理

氧鎓離子這一中間體成為機理命名的主要依據，對碳碳鍵這樣解釋：氧鎓離子反應作用形成 DMO+、乙基二甲基氧鎓離子，這一過程中的化學反應集中于分子間。其中，乙烯獲取主要借助氧鎓離子，乙烯消除方法即組織化學反應—β反應。從實際情況來看，這一解釋存在一定不足之處，即使可以證明氧鎓離子存在，但是，對于加快MTO反應速度來說并不顯著。簡單來說，針對碳鍵形成機理理論內容的形成實踐無法全面經受實踐推敲。總而言之，只有部分理論和實踐能夠得到支持，在日后工作開展期間，要加強對相應機理的研究。

3 有機化學合成原理在工業生產中的具體應用

現代工業的飛速發展使化學工業生產活動不斷增多，工業生產任務量也不斷加重。因此，在工業生產期間，為了提高化學工業生產效率，要在合理分析基礎上，科學應用化學合成原理，提高化學工業生產效率以及最終生產的產品質量。在工業生產作業開展期間大范圍、合理應用有機化學合成原理，能夠滿足我國化學工業生產需求，迎合化學產品生產需求。

3.1 有機化學合成原理應用意義體現

現代工業的飛速發展在提高人們生活質量的同時，也加大了的各種能源消耗量，特別是石油資源消耗量巨大。而我國能源短缺，受這一因素影響，有機化學合成原理—甲醇制造烯烴技術應用重要性變越來越突出，這一方面為該項技術發展提供了一定發展空間，另一方面也能夠對相應理論內容的研究提供支持。通過不斷實踐對該項技術應用實踐進行豐富，從而能夠更好地完成工業生產工作。合理應用有機化學合成原理，對于我國甲醛生產烯烴技術應用范圍擴大能夠起到一定促進作用。此外，還可以使原材料利用效率得到進一步提高，從而為日后化工生產作業順利進行提供支持。甲醛生產烯烴技術已經出現就得到人們的重視，而且不斷加強對該項技術的研究，而隨著人們對這一技術研究的不斷深入，該技術被改造、升級為合成氣經二甲醚生產低碳烯烴的一種新工藝方法，該方法簡稱為SDTO，該技術在具體應用過程中的特點主要體現在：

(1)生產技術的創新使原有熱力學局限被打破，能夠更好的完成相應的生產工作；

(2)大幅度減少大量設備、投資成本，可以提高生產制造的經濟效益；

(3)小孔磷硅鋁(SAPO-34)分子篩催化劑的乙烯性更高，能夠滿足人們應用需求；

(4)采用的硫化床反應器在具體應用期間，受反應器結構和自身特點影響，能夠實現快速傳熱，這也就確保了在后續生產作業開展時，反應連續性，提高生產效率，促進行業發展；

(5)SDTO 靈活性高，其不僅能夠獨立應用，而且也能夠聯合應用，整體應用效果良好；

(6)工藝經過一段時間的研究與應用實踐，技術已經十分成熟，將該項工藝應用到工業生產中，不僅效率高，而且能夠提高產品質量，能夠滿足工業生產需求。

3.2 有機化學合成原理應用實踐分析

我國生產低碳烯烴路徑最早由大連物化研究所、陜西省新興煤化工科技發展有限公司、洛陽石化工程公司聯合三方相互合作共同建立，支持支持聯合生產低碳烯烴。該實踐過程就是MTO工藝的首次實踐，同時也是MTO工藝確認的一個關鍵階段，聯合協作可以為MTO工業生產作業的順利進行以及后續相應工作開展提供了強有力的支持，并且對低碳烯烴煤化路線進行了適當拓展。整個工程一共投資了6 000萬元，工程中安裝的各種試驗裝置的減少時間長度為一年，裝置運行時間長度約為6個月。當裝置完成安裝之后，讓裝置試運行，待試運行結束之后，裝置方可被投入應用。在該過程中，要對采用的TMO工藝進行選擇。具體選擇時，要依據實際情況而定，最終選擇一個最佳的MTO工藝，使其能夠滿足應用需求。同時，還要對設備類型的進行適當選擇，采用合理設備對后續設備應用，以及生產工作開展提供支持，從而在工業生產作業開展過程要不斷對生產經驗進行積累與豐富。此外，我國許多地區也都在MTO工藝中進行了探究，而且針對該項內容做出了積極努力，在工業生產中通過對有機化學合成原理進行應用，而且取得了良好成績。例如：A煤田年產203.5萬噸甲醇、63.28萬噸丙烯；B煤田年產165.3萬噸甲醛、28.5萬噸乙烯、23.12萬噸乙烯。已有成功經驗為MTO工藝應用，以及推廣都提供都能夠起到一定支持，相關煤炭產業在實際發展過程中，針對該項技術的投入大量資金、人才，進一步加強對技術的研發與應用，深入挖掘工藝應用潛力，進而使該工藝優勢能夠得到合理發揮。

將甲醇生產烯烴原理應用到工業生產中，可以采用不同工藝生產烯烴，具體生產作業開展過程中的工藝有MTO、SMTO、MTP三種。三種工藝在具生產中都采用流化床作為反應器，采用的原材料都為MeOH，在實際生產過程中，采用的工藝不同，生產效果也會有所不同。采用MTO工藝進行生產，獲取到的乙烯量約為47%，獲取到丙烯量則約為34%；采用SMTO工藝進行生產，通過生產獲取到的乙烯量為0%，獲取到的丙烯量約為78.23%；采用MTP工藝進行生產，通過生產獲取到的乙烯量為0%，獲取到的丙烯量約為72%。通過對生產作業中常用的MTO、SMTO、MTP三種工藝進行對比可以發現，采用MTO工藝進行生產，通過生產，最終能夠獲取到的乙烯和丙烯總量約為81%，而采用SMTO工藝雖然可以獲取到較高量的丙烯，但是乙烯產量為0，MTP工藝在生產中應用原理也是如此。

目前，現代市場對于乙烯和丙烯的需求量高，簡單來說就是對低碳烯烴的總體需求量大。因此，在現代工業發展中，為了使市場這一需求能夠得到滿足，在工業生產中，加強對MTO工藝的應用與推廣迫在眉睫。通過對工藝進行應用，能夠滿足現代市場發展需求，促進我國工業健康發展。由此可見，在現代工業中，加強對化學合成原理的研究，將化學合成原理應用到工業生產中應用具有巨大探究價值。因此，相關研究學者在日后工作中，應對加強對有機化學合成原理的研究，在對正確認知這一原理基礎上，掌握有機化學合成原理在現代工業中的應用技巧以及應用方式，完成工業生產工作，一方面能夠使我國石油資源緊張情況得到緩解，另一方面也能夠實現對我國工業發展的推動，確保工業健康發展。

4 結語

總而言之，現代工業生產中，為了減少石油資源消耗量，提高煤炭資源利用率，減少煤炭資源應用，合理配置資源，要加強對有機化學合成原理的研究。通過合理方式將有機化學合成原理應用到工業生產中，這一方面能夠為我國工業轉型、發展提供支持，另一方面也能夠為加快工業升級。通過對利用甲醇生產烯烴這一有機化學合成原理進行應用，掌握這一原理在現代工業生產中的具體應用情況，希望能夠為工業生產人員生產作業開展提供一個新思路，提高工業生產效率。