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1、精精 细细 化化 工工 工工 艺艺 学学主讲教师：刘红波Tel 13607978341E-mail 化学与生命科学学院第第1 1章章 绪绪 论论精细化工的形成和发展精细化工的形成和发展精细化学品的定义精细化学品的定义精细化学品的分类精细化学品的分类精细化学品的特性精细化学品的特性工艺学的内涵工艺学的内涵精细化工的发展方向精细化工的发展方向 精细化工的形成和发展精细化工的形成和发展 精细化学工业（简称精细化工）是生产精细化学品的工业。精细化工是当今世界各国发展化学工业的战略重点，也是一个国家综合技术水平的重要标志之一。其基本特征是以高新技术为依托，为全球经济和人民生活生产提供高质量、多品种、专用
2、或多功能的精细化学品。精细化工的形成和发展精细化工的形成和发展精细化学品十九世纪以前即已有，如药物、油漆、肥皂、农药等等。天然物为原料。在20世纪初，随着石油化工的发展，以合成化学品为原料的精细化学品产生了第一次飞跃。在20世纪中叶，随着高分子化学的发展和高分子材料的大量出现，为精细化学品带来了第二次飞跃，其特征之一是部分老行业更新换代，如合成洗涤剂的出现，油漆扩展为涂料；其另一特征是新生行业崛起如合成聚合物胶粘剂、合成材料用助剂、信息化学品、功能高分子等。精细化工的形成和发展精细化工的形成和发展进入本世纪，精细化学品发展的基本特征是以高新技术为依托，为全球经济和人民生活提供高质量、多品种、专
3、用或多功能的精细化学品。同时，伴随着人们对环保的认识，对可持续发展的共识，人们认识到：传统的化学工业必须变革，以适应可持续发展的要求。精细化学品工业也必须朝着低污染甚至无污染的“绿色”方向发展，并且应该成为整个化学工业的典范。除“绿色”外，近年来，精细化工已经向追求更高功能化方向发展。精细化工的形成和发展精细化工的形成和发展精细化率=精细化工产品的总值 *100%化工产品的总值目前世界上主要发达国家的精细化工率已超过50以上，如日本的精细化工率已超过60，而我国还处于较低的水平，需要进一步的发展。精细化学品的定义精细化学品的定义精细化学品是与大宗化学品相对应的一类化工产品，是指对化学工业生产的
4、初级或次级产品进行深加工而制成的具有某些或某些种特殊功能的化学品。精细化学品的定义精细化学品的定义这些功能可以是自身具有或赋予他物具有，突出功能可以是化学功能、物理功能或生物活性。它可以是单一组份的纯物质，也可以是多元复配的产物。一般其产量相对较小的、附加价值相对较高。精细化学品的特性1.生产特性小批量、多品种、复配型居多；小批量、多品种、复配型居多；复配是复配是指两种或两指两种或两种以上物质通过恰当比例，按照一定的方式去混合，种以上物质通过恰当比例，按照一定的方式去混合，而获得一种新产品的技术或过程。而获得一种新产品的技术或过程。技术密集度高；技术密集度高；精细化工产品市场竞争激烈，产品精细
5、化工产品市场竞争激烈，产品的更新换代快。这要求生产企业，要经常不断的根的更新换代快。这要求生产企业，要经常不断的根据市场的需要、客户的需求开发出性能更高的产品。据市场的需要、客户的需求开发出性能更高的产品。因此，企业必须开展科学研究，及时掌握各种技术因此，企业必须开展科学研究，及时掌握各种技术情报与市场信息，不断采用新技术、新工艺。所以情报与市场信息，不断采用新技术、新工艺。所以说精细化工属于技术密集型产业。技术密集还表现说精细化工属于技术密集型产业。技术密集还表现在生产过程的流程长，单元反应多，原料复杂，中在生产过程的流程长，单元反应多，原料复杂，中间过程控制要求严格，技术保密性强，专利垄断
6、性间过程控制要求严格，技术保密性强，专利垄断性强等方面。强等方面。精细化学品的特性1.生产特性多采用间歇式生产装置；多采用间歇式生产装置；精细化工生产设备还具有精细化工生产设备还具有“轻、薄、短、小轻、薄、短、小”的特点。从生产过程上看，产的特点。从生产过程上看，产品生产从单一产品、单一流程、单元操作装置的生品生产从单一产品、单一流程、单元操作装置的生产方法，一方面向具有多功能的生产装置产方法，一方面向具有多功能的生产装置(一机多一机多能，多功能化能，多功能化)发展；另一方面向所谓的柔性生产发展；另一方面向所谓的柔性生产系统系统(FMS，柔性化柔性化)发展，即具有相近的工艺流程发展，即具有相近
7、的工艺流程的同一类型品种，使用同一套设备生产。的同一类型品种，使用同一套设备生产。生产流程多样化。生产流程多样化。针对同一产品，不同的厂家拥有针对同一产品，不同的厂家拥有不同的生产技术，这些技术各具特色，具有鲜明的不同的生产技术，这些技术各具特色，具有鲜明的自主知识产权的特征。从原料，到反应原理，再到自主知识产权的特征。从原料，到反应原理，再到工艺过程的组合均不相同。工艺过程的组合均不相同。精细化学品的特性2.经济特性 投资效率高，投资效率高，投资效率为附加价值与固定资产的比投资效率为附加价值与固定资产的比值。由于精细化学品的产量小，所以固定资产投资值。由于精细化学品的产量小，所以固定资产投资
8、比例相对较少，同时精细化工产品的附加价值较高，比例相对较少，同时精细化工产品的附加价值较高，所以精细化工产品投资效率高。所以精细化工产品投资效率高。附加价值高，附加价值高，（附加价值：指在产值中扣除原材料、税金、设备、（附加价值：指在产值中扣除原材料、税金、设备、厂房的折旧费所剩余部分的价值。它包括工人劳动、厂房的折旧费所剩余部分的价值。它包括工人劳动、利润、动力消耗以及技术开发等费用）利润、动力消耗以及技术开发等费用）附加价值高附加价值高反映出产品加工中，所需要的劳动，技术利用情况，反映出产品加工中，所需要的劳动，技术利用情况，以及利润等。以及利润等。利润率高，利润率高，精细化学品利润高的原
9、因在很大程度上源精细化学品利润高的原因在很大程度上源于技术垄断。于技术垄断。精细化学品的特性3.商业特性独家经营，技术保密；独家经营，技术保密；重视市场调研，适应市场需求；重视市场调研，适应市场需求；配有应用技术和技术服务配有应用技术和技术服务技术咨询、技术培训、技术支持等工作。精细化学品的特性4.产品特性具有一定的功能。具有一定的功能。包括物理功能、化学功能和生物活性包括物理功能、化学功能和生物活性化化学学功功能能：系系指指在在一一定定的的环环境境条条件件下下，此此种种化化学学品品可可增增加加或或赋赋予予其其它它物物质质以以某某种种特特定定的的影影响响或或变变化化 如如染染色色、脱脱污污、去
10、去杂杂、粘粘合合、增增稠稠、阻阻燃燃等等，有有的的可可能能同同时时伴伴有有物理作用。物理作用。物物理理功功能能：精精细细化化学学品品自自身身所所具具有有的的物物理理性性质质和和能能力力，如如耐耐高高温温、高高强强、超超硬硬、绝绝缘缘、导导体体、超超导导、磁磁性性、吸吸热热、放放热热、吸吸音音等等，有有的的也也可可能能同同时时伴伴有有化化学学作作用用。表表现为某种特定物理效应的，如热电、光电、激光等现为某种特定物理效应的，如热电、光电、激光等某些特定的生物活性：某些特定的生物活性：系指精细化系指精细化学品自身以其活性基团，增进或赋予生学品自身以其活性基团，增进或赋予生物体一定的能力物体一定的能力
11、(加新陈代谢能力、生加新陈代谢能力、生长能力、抵抗能力和适应能力长能力、抵抗能力和适应能力)如食品如食品添加剂中可预防贫血、增强免疫、延缓添加剂中可预防贫血、增强免疫、延缓衰老、美容保健、减肥功能、调节血脂、衰老、美容保健、减肥功能、调节血脂、调节血糖、改善肠胃功能、抑制肿瘤、调节血糖、改善肠胃功能、抑制肿瘤、改善记忆等方面的添加剂。改善记忆等方面的添加剂。精细化学品的特性精细化学品的分类精细化学品可以分为三大类，即精细有机化学品、精细无机化学品及精细生物制品。日本把精细化学品分为51个类别。中国把精细化工产品分为11个产品类别：农药、染料、涂料（包括油漆和油墨）、颜料、试剂和高纯物、信息化学
12、品（包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品）、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的化学药品（原料药）和日用化学品、高分子聚合物中的功能高分子材料（包括功能膜、偏光材料等）。对于那些尚未形成产业的精细化工门类称为新领域精细化工。它们是饲料添加剂、水处理化学品、造纸化学品、皮革化学品、电子化学品、气雾剂等。精细化工工艺学的内涵精细化工工艺学的内涵 精细化工工艺学是指从初级原料、次级精细化工工艺学是指从初级原料、次级原料到精细化工产品的加工方法和过程。其原料到精细化工产品的加工方法和过程。其方法和过程可以采用化学反应，也可采用复方法和过程可以采用化学反应，也可采用复配技术
13、，但这些方法和过程应该是技术上可配技术，但这些方法和过程应该是技术上可行的、工艺上先进的、经济上合理的、环保行的、工艺上先进的、经济上合理的、环保上允许的。上允许的。精细化工工艺学的内涵精细化工工艺学的内涵化工生产过程主要由生产准备过程、化学反应过程、产品后处理过程所组成。除这三个主要过程外，还包括分离与回收、检验、计量、包装、储运及公用工程（水、电、气、汽）等过程。对于精细化工的生产，有时还包括精制加工和商品化部分。从生产的管理上，需要注意生产操作人员、机械设备、各种原辅料、生产工艺及法规及生产环境。精细化工工艺学的内涵精细化工工艺学的内涵各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形
14、成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即是工艺流程图。属于工艺流程图性质的图样有若干种，它们都用来表达工艺生产过程。在工艺学上常用的有方块流程图、装备流程图、带控制点工艺流程图等。工艺流程设计围绕工艺流程的四个重要部分：其他相关措施及设计精细化工工艺学的内涵精细化工工艺学的内涵1、生产准备过程、生产准备过程精细化工生产的原料主要是各种有机化合物。根据生产目的的不同，原料要求等级也不尽一致。控制住原料的来源、产地、纯度等，是保障生产顺利进行的首要条件。如：实验室用试剂、工业级的化工原料 原料预处理：预热（冷）汽化干燥粉碎筛分提纯精制混合配制压缩等 精细化工工艺学的内涵精细化工工艺学的内涵2
15、、化学反应过程鉴于精细化学品的特点，精细化学品的生产方式是多种多样的。以合成为主的精细化学品生产，需要明确采用何种合成路线，即选用什么原料，经由哪几步单元反应来制备目的产物。反应过程中涉及的问题：(1)操作方式（连续、间歇）(2)能量供给、移出方式(3)催化反应反应过程中涉及的问题：转化率XA选择性S理论收率YP重量收率YW精细化工工艺学的内涵精细化工工艺学的内涵3、产品后处理过程产品后处理过程经反应得到的物料，多数情况下不是单纯的产物，而是含有部分原料、催化剂残渣、反应介质（水或有机溶剂）等的混合物。因此必须将产物与反应物、反应介质等进行分离。分离方法与反应所得到物料的形态有关。产物后处理：
16、产物处理（分离净化）产品处理（作为下一工序原料、筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等）未反应物循环利用（返回反应过程或加工成副产物）副产物处理（设计制备、包装、贮运等）三废处理：三废：u废气u废液u废渣所含有害物质在排放前应该达到排放标准；尽量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，不允许投产。相关政策法规精细化工的发展方向精细化工的发展方向绿色精细化工绿色精细化工指的是对环境无公害的低污染或者无污染精细化学品工业，故又可以称为清洁精细化工或环境友好精细化工。精细化工的发展方向精细化工的发展方向绿色精细化工是指在生产过程中，或产品生命周期中均对环境无危害。这包括原料来源广泛，最好是可再生资源；生产工艺安全有效、节能、无废弃物排放或废弃物可资源化；设备使用寿命长，无跑冒滴漏现象，废弃的设备也不对环境产生威胁；产品使用安全，无污染，废弃的产品可作为资源再生，或经处理成为无污染的物质等。本本课程的主要内容课程的主要内容合成材料助剂食品添加剂胶粘剂涂料表面活性剂化妆品其它参考文献精细化工工艺精细化工概论聚合物制备工程作业1、精细化学品的定义是什么？2、精细化学品与专用化学品的区别有哪些？3、精细化学品的分类如何？4、简述精细化工及精细化学品的特点？5、简述工艺学的内涵？