精细化工工艺学

1精细化工工艺学课程基本内容与学习方法基本内容：本课程面向应用化学专业、化学专业、化工专业的本专科生，目的是培养学生综合运用化学化工基础知识的能力。让大家了解和掌握精细化学品的基本概念和特点、化学结构、合成和生产方法及其应用，了解精细化学品国内外发展的新特点、新动向。重点在于化工工艺，包括合成路线(对加工或配方无此项)、工艺路线、操作方法。合成路线：采用何种起始原料、采用几步反应来制备目标产物，要求合成路线简单、高效、原料易得、成本低等。与精细化学品化学有重叠。08:43:543工艺路线：将合成路线或加工工艺付诸实施，包括原材料预处理、化学反应过程、后产物处理等。操作方法：指采用何种反应器、何种操作形式来完成精细化学品的合成。如采用间歇操作还是连续操作等。授课方法与学习方法：1.PPT为主，板书为辅。2.自学与听课相结合。绪论一、精细化工：概念与范畴二、精细化学品的分类三、精细化学品与精细化工的特点四、精细化工发展概况五、精细化学品现状与需求预测六、国内精细化工的最新进展七、精细化工与人才一、精细化工:概念与范畴石油化工08:43:5461、精细化学品和通用化学品代表性的精细化工产品08:43:547涂料化妆品药品添加剂化工产品通用化学品：从廉价、易得的天然资源（如煤、石油、天然气和农副产品等）开始，经一次或数次化学加工制成的最基本的化工原料。通常以其主要的化学成分名称来命名。如乙烯，氯乙烯，乙醇，乙烷等。精细化学品（FineChemicals）:指对基本化学工业生产的初级或次级化学品进行深加工而制取的具有特定功能、特定用途、小批量、多品种、附加价值高、技术密集的一类化工产品。如医药,化学试剂等。2.精细化工（finechemicalTechnology)是精细化学工业的简称，“生产精细化学品和专用化学品的工业”。它是在20世纪70年代开始形成的独立学科和高新产业。按照国家自然科学技术学科分类标准,精细化工的全称应为“精细化学工程”,属化学工程学科范畴。精细化工产品起始原料基础有机原料基本有机化学品高分子材料3.精细化学品的生产过程•初始原料：煤、石油、天然气、农林副产品•基础有机原料：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气等•基本有机化学品（有机中间体）：醇、醛、酮、酸、胺类、酚类、卤代物、硝基化合物等•高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维•精细化工产品：医药、染料、农药、涂料、表面活洗涤剂、催化剂等几十种。4.精细化学品和专用化学品的区别（欧美国家对精细化学品的划分,中国和日本将此两种归为一类即精细化学品）欧美国家将精细化学品和专用化学品区别开：精细化学品：把产量小、按不同化学结构进行生产和销售的化学物质。专用化学品：把产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用性能的产品。中国、日本划分比较粗略，强调以功能性为主，既包括纯化合物也包括复配物和聚合物：将上述两类产品统称为精细化学品。基于各国专家对精细化学品的定义差别：欧美与中日划分不同精细化学品专用化学品单一化合物，可用分子式表示很少为单一化合物（常为复合物、配方物，不能用分子式表示成分）一般为非最终使用性产品，用途较广为最终使用产品，用途面窄，应用单一由一种方法或类似方法制造不同厂家产品有差别，甚至完全不同按所含化学成分销售按功能销售（食品、化妆、药用等）产品生命期较长；生命期短，更新快附加值较低附加值较高，技术机密性强二、精细化学品的分类精细化学品与国民经济的各个领域，以及人们日常生活密切相关，因此门类很多。由于各国精细化工生产发展不平衡，根据各自精细化工的生产发展现状，各国分类有差别，有的国家分的细一些，有的国家粗一些。●日本：1985年版《精细化工年鉴》分为35个门类。●中国：1986年3月原化学工业部《精细化工产品分类暂行规定》将其分为11类，近年有人将其分为18类。•日本：医药、合成染料、农药、有机颜料、稳定剂、涂料、粘合剂、香料、化妆品、表面活性剂、肥皂与合成洗涤剂、印刷油墨、增塑剂、橡胶助剂、摄影感光材料、催化剂、试剂、高分子絮凝剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药与饲料添加剂、纸浆与纸用化学品、塑料添加剂、金属表面处理剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业用防菌防霉剂、脂肪酸、稀土、精细陶瓷、健康食品、有机电子材料、功能高分子、生物技术和酶利用等。•中国（18类）：医药和兽药、农药、粘合剂、涂料、染料和颜料、表面活性剂与合成洗涤剂、三大合成材料用助剂、香料、感光材料、试剂和高纯物、食品和饲料添加剂、石油用化学品、造纸用化学品、功能高分子材料、化妆品、催化剂、生化酶、无机精细化学品。三、精细化学品与精细化工的特点•精细化学品的特点：①产品功能性强（专用性）②批量小③品种多④利润率高⑤更新换代快•精细化工的特点：①多品种、小批量②综合生产流程和多功能生产装置③高技术密集度④大量应用复配技术⑤新产品开发周期长，费用高，但附加值高，利润大。⑥商品性强、市场竞争激烈生产属性经济属性商业属性①多品种、小批量每种精细化工产品均具有其特定功能和专用性质，生产的针对性很强，以满足社会的不同需要，因此它们不可能象基本化工产品那样大批量生产。②综合生产流程和多功能生产装置虽然精细化学品品种繁多，但是从合成角度看，其合成单元不外乎十几个，后处理设备也具有相近之处。尤其是一些同系列产品，其合成设备有很多相似之处。因此许多工厂广泛采用多品种综合生产装置（多功能生产装置），一套生产装置可生产多种产品（或经过简单调整组合即可生产不同产品），以适应精细化工产品多品种、小批量的特点。（有人称之为模块式、积木式）。如聚醚装置，可生产非离子表面活性剂、破乳剂、泡沫塑料等。③高技术密集度精细化工是综合性强的技术密集型工业，生产流程长。不仅要考虑化学合成、分离复配，还必须考虑如何使之商品化。这要求多学科、多种技术相互配合，并综合运用。涉及的学科：化学、物理、生理、工程技术、经济等。④大量应用复配技术（1）（精细化工产品的作用往往是）多种化学组分的综合效应：为了满足各种专门用途的需要，单一组分往往无法满足其要求，必须进行多组分复配（即配方）。（2）需要加工助剂和复合多功能添加剂：有些产品要求加工成多种剂型（粉剂、粒剂、可湿剂、乳剂、液剂等），因此需要加入加工助剂；有些产品需要多种功能，因此必须加入多种试剂复配。（3）增效、改性的需要：采用复配技术所推出的商品，具有增效、改性和扩大应用范围等功能，其性能往往超过组成单一的产品（即所谓协同效应）。因此，掌握复配技术是使精细化工产品具备市场竞争能力的一个极为重要的方面，但这也是我国目前精细化工发展上的一个薄弱环节。⑤新产品开发周期长，费用高精细化工属高技术密集型行业，因此研究开发（R&D）投资高、成功率低、时间长。⑥商品性强、市场竞争激烈精细化学品商品繁多，商品性很强，用户对商品的选择性很高，市场竞争非常激烈，因而应用技术和技术服务是组织精细化工生产的两个重要环节。国外所有精细化工企业极其重视技术开发和应用技术、技术服务这些环节间的协调，反映在人员配备比例上，技术开发、生产经营（不包括工人）和产品销售（包括技术服务）大体为2:1:3。四、精细化工发展概况精细化工发展概况－中国我国精细化工的基础较为薄弱，与国外先进水平相比差距较大，尤其是高新技术的精细化工发展水平更低。自改革开放后，我国已把精细化工的发展列入国民经济的战略重点，并在政策和资金上予以倾斜。目前，精细化工业已成为我国化学工业中一个重要的独立分支和新的经济效益增长点。我国出台的《“十一五”化学工业科技发展纲要》又将精细化工列为“十一五”期间优先发展的六大领域之一。目前情况：中国精细化工业生产企业约8000多家，主要分布在长江三角洲、珠江三角洲和环渤海湾地区，生产的产品品种数达30000种以上，年产量约1300多万吨，年产值约3900亿元。（1）中国精细化工行业已有相当的基础和规模：•制药业将呈高增速发展，平均年增速为8％－13％。年销售额已达100亿美元，中国已成为世界第7大药品生产国，预计到2010年将位居世界第5，销售额可达150亿美元•传统精细化学品－染料、涂料、化学农药、精细无机化工产品等基础较好，生产规模较大•大部分产品已基本能满足国内市场的需求，还有相当数量的出口。有少数产品在国际市场上也占比较重要的位置，如柠檬酸、山梨酸、糖精、香兰素等•部分以植物资源为原料的产品处于世界前列，如甜叶菊、茶多酚、木糖醇、天然色素等（2）产业布局：•精细化工产业大部分分布在浙江、江苏、山东、上海、天津和广东等沿海地区•20世纪80年代后，先后在北京、济南、无锡、杭州等地分别建立了饲料添加剂、食品添加剂、电子化学品、表面活性剂、水处理化学品、油田化学品、造纸化学品等多个研发中心•20世纪90年代中期，根据各地区化工基础和特点，在全国建立了南通、苏州、无锡、中山、抚顺、湘潭、台州、湖州、泸洲、德阳、芜湖、滨州、开封、辛集、沙市等十五个精细化学品生产基地。每个基地从事不同领域的化学品生产，发挥各自的特点和优势•中国石化和中国石油则集中了燃料和润滑油添加剂、炼油和石油化工催化剂等主要精细化工产品的生产，发挥了行业优势（3）主要差距及存在问题•技术水平低－仅相当于发达国家20世纪80年代末90年代初的水平，原材料消耗以及生产成本均高于国外同类产品•企业规模小－我国有数千厂家，与国外相比，规模小。如我国饲料磷酸氢钙生产企业，多数为5000－10000吨规模。而国外多为10万吨级以上，最大为50万吨以上•产品品种少－如饲料添加剂，全世界有300多种，而我国不足100种；食品添加剂全世界有14000多种，而我国仅为国外的一半•产品档次低－如合成胶粘剂，我国现多为脲醛胶、聚乙烯醇缩甲醛等，热熔胶产量仅占合成胶粘剂总量的3％。我国胶粘剂产量占全世界的15％以上，而产值仅占7.3％•低水平重复建设严重－地方行为、企业行为、无序、缺乏规划•环境污染严重－企业规模小、资金薄弱，有的又近农村，对环保不够重视。有些因环保问题在国外不允许上的项目转移到国内等。造成严重环境污染五、精细化学品现状与需求预测•食品添加剂－全世界有14000多种食品添加剂，其中直接使用的有3000多种，常用的680种。销售额约150亿美元；美、欧、日约占销售额的80％。预计今后几年消费的增长速度为3％－5％。我国食品添加剂产量为180万吨以上，产值约170亿元。其中产量比较大的品种有：味精6.5万吨,柠檬酸35万吨（其中80％出口）。预计未来几年，我国食品添加剂将以5％的速度增长。•表面活性剂－全世界有5000多个品种，表面活性剂消费量约为1250万吨，2005年全世界表面活性剂市场需求量在1300万吨以上。美国产量为385万吨，我国为157.23万吨（2002年）。据我国轻工总会预测，2005年我国合成洗涤剂产量达到400万吨，相当于人均消费3公斤。这一数据，远低于世界平均消费水平。六、国内精细化工的最新进展（1）中国石化－中国石化是我国生产精细化工原料和中间体以及精细化工产品的主要大型国有企业，在精细化工产品方面，尤其在炼油催化剂、油品添加剂、塑料和橡胶助剂等产品生产上占有重要地位。国内精细化工的最新进展－大型国有企业•C5石油树脂－中国石化在C5石油树脂的生产方面发展较快。上海石化公司建成2.5万吨/年C5分离和综合利用项目，上海石化与埃克森美孚公司合资组建金森石油树脂公司，目前生产C5石油树脂2.5万吨/年，扬子石化也与伊士曼公司成立合资公司生产1.8万吨/年加氢C5石油树脂。•新上装置及新产品－上海石化2500吨芳樟醇工业装置、丙酸（南京扬巴）、丁辛醇装置(齐鲁)、各类石油化工催化剂(长岭炼化公司催化剂厂，齐鲁石化公司催化剂厂)•C5石油树脂－由石油裂解副产品--碳五馏份间戊二烯合成。可用于制造压敏粘合剂、热熔胶熔剂、热熔涂料封装材料、热熔交通标志涂料，橡胶增粘剂、油漆和清漆、印刷油墨等。•芳樟醇（Linalool）－用于配制各种花香型香精和合成维生素C。芳樟醇是香水香精、家化产品香精及皂用香精配方中使用频率