Производство продуктов ООС базируется на ископаемом органическом сырье: нефти, природном газе, каменном угле и сланцах. В результате разнообразных химических и физико-химических превращений этого сырья (риформинг, ректификация, пиролиз, крекинг, конверсия, коксование и полукоксование), получают исходные вещества для ООС, которые могут быть объединены в пять групп:
– алканы (от метана до парафинов С15-С40);
– алкены (от этиленов до пентенов);
– ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин);
– ацетилен;
– оксид углерода(2) и синтез-газ.
Наиболее важные производства ООС, работающие на их основе:
– синтез-газа (метанол и формальдегид),
– алканов (высшие кислоты и спирты),
– алкенов (этанол, изопропанол),
– ацетилена (ацетальдегид, уксусная кислота и ее ангидрид),
– ароматических углеводородов (этилбензол, стирол, фенол),
– нафтенов (капролактам).
Выбор конкретного процесса переработки сырья в продукты ООС зависит от природы синтезируемого соединения, структуры и доступности сырья, экономической целесообразности производства. Технологии ООС присущи некоторые особенности, которые отличают ее процессы от процессов общей химической технологии. К ним относятся:
1 Многовариантность производственных процессов, обусловленная тем, что один и тот же продукт может быть получен из различных видов сырья (ацетальдегид – из ацетилена и этилена) или различными методами, а также то, что одно и то же сырье может быть использовано для получения различных продуктов (из этилена можно получить этанол, винилацетат, уксусную кислоту).
2 Многостадийность технологии как следствие сложности взаимосвязей исходного вещества с готовым продуктом.
3 Многомаршрутность прохождения промежуточных продуктов, связанная с многочисленностью и многообразием процессов и аппаратов ООС и большое количество возможных технологических схем получения одного и того же продукта.
4 Кооперирование и комбинирование различных технологических процессов, установок и производств в целом, взаимосвязанных единой технологией, для более полного использования сырья, энергии и т.д.
5 Высокая степень автоматизации на всех уровнях производства, обеспечивающая точное соблюдение технологических параметров.
Для производства продуктов ООС используются типичные реакции органической химии. Промышленность органического синтеза базируется в основном на реакциях синтеза, т.е. получении сложных веществ из простых, но в производстве органического синтеза используются и реакции разложения. Наиболее применимые средства интенсификации процессов органического синтеза – повышение температуры и применение селективных катализаторов, ускоряющих лишь основную реакцию. Полимеризацию, гидрирование и другие процессы, происходящие с уменьшением объема, часто проводят при повышенных и высоких давлениях для ускорения и повышения равновесного выхода продукта. Применение различных средств интенсификации производства нередко ограничивается стойкостью органических соединений, что особенно проявляется в случае высокотемпературных процессов.
Наряду с катализаторами для увеличения константы скорости процесса используют инициаторы, фотосинтез и радиационное облучение. Под действием ионизирующих облучений можно проводить окисление парафиновых углеводородов, хлорирование бензола.
Одновременно с внедрением новых технологических схем и процессов непрерывно улучшается и их аппаратурное оформление. Современные заводы органического синтеза представляют собой соединение различных технологических цехов, не только вырабатывающих основной продукт, но и включающий установки, улавливающие и перерабатывающие большинство побочных продуктов.