应用精细化学第一章绪论 ppt课件

1.1 精细化学品的定义及分类A1Classification of chemicals and Fine chemicalsHeavy chemicals（大宗）Fine chemicals（精细）ChemicalsChemicals:U.S.A C.H.Cline. doctor ChemicalsDifferentiated products(差别性 ) Undifferentiated products(非差别性 )产量大、用途广产量小、用途专 产量大、用途广产量小、用途专Pseudo-CommoditySpecialty- ChemicalsCommodity-Chemicals Fine-Chemicals固定资产投资产 量大小通用化学品（非）：如硫酸，碳酸 钠 ，烯烃 ，芳 烃 等有差 别 的通用化学品（差），如合成 树 脂，合成橡胶，合成纤维 ，表面活性 剂等。价格低高科技开发投资精 细 化学品（非）：如中 间 体，医 药 和农药 的原料等。专 用化学品（差）：如农药 制 剂 ，各种助 剂，水 处 理 剂 等。表 1 化工产品的 C.H.Kline分类 （ 1）通用化学品（ Commodity Chemicals） (非差别性、量大 )：指从价廉，易得的天然资源开始，经一次或数次化学加工而制成的最基本的化工原料。 （ 2） 拟通用化学品（ Pseudo commodity Chemicals）也称半通用化学品（ Semicommedity Chemicals） （差别性、量大） ：炭黑、火药、合成纤维等 （ 3） FC-Fine Chemicals精细化学品。（非差别性、量少）：化学试剂、染料、颜料、食品添加剂、催化剂、医药和农药的原药等。以化合物的形式销售 ,强调产品的规格和纯度。初级产品深加工制成。 （ 4） SC-Specialty Chemicals专用化学品。（差别性、量少）：指全面要求产品功能和性能的一类化学品，可按商品使用性质分为准商品，多用途功能化合物和最终用途化学品。如化妆品、肥皂、洗衣粉、洗涤剂、农药。 以混合物形式销售,主要以复配显示专门功能为特点。 A2 Concept: fine chemical industry 凡能增进或赋予一种 (一类 )产品以特定功能、或本身拥有特定功能的小批量、高纯度化学品，称 精细化学品 （ fine chemicals）。 生产精细化学品的工业称精细化学工业，简称精细化工 （ fine chemical industry）。是当今世界各国 发展化学工业 的战略 重点 。是一个国家 综合技术水平 的重要 标志 之一。是以 高新技术 为依托。是 高质量、多品种、专用 或 多功能 的精细化学品。特征 1.2.1 Classification of fine chemicals日本 1984 35个 1985 51个 中国 :1986年 3月 6日 11大类 农药、染料、涂料（油漆、油墨）、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品（感光材料、磁性材料、）、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化学药品（原料药）和日用化学品、功能高分子材料（功能膜、偏光材料）。 1.2.2 Characteristic of fine chemical industry（ l）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）商品性强 （ 5）产品附加值高产品附加值 ：产品产值中扣去原材料、税金、设备和厂房的折 旧 费后剩余部分的价值，包括：利润、工人的工资、动力消耗 以及技术开发费用。 反映：劳动、技术利用情况以及利润是否高。 投资效率：（ % ） =（附加值 /固定资产） 100% 基于以上特点精细化工一般适合乡镇企业生产。1.2.3 Significance of developing fine chemical industry 化工产业结构指标 ：精细化率（精细化工在整个化学工业中所占的比重） =（精细化工产值 /化工产品总值） 100% 日本和美国：精细化工的年平均增长速度大大超过化学工业的平均增长速度，其精细化率达到 50以上。 英、法等国也都在进行化工产品结构的调整，也将战略重点转向精细化工，精细化率也在加快。俄罗斯虽未将化学工业的重点转向精细化工，但也在加快精细化工的发展。 中国：85期间 2833%95期间 45% 世界工业发达国家都在加快精细化工的发展，都在调整化工产品的结构，并将化学工业的战略重点转向精细化工。精细化工已经成为人民生活水平提高、工农业发展潜力、军事与高新技术产业发展的象征。1.3 精细化工的重要性和动向1.3.1 人民生活： 衣， 纤维助剂、染料。 食， 食品添加剂（甜味剂、色素、香精、味 精、防腐剂）、化肥、农药。 住， 装饰材料助剂、涂料、颜料、油漆、塑料。 行， 橡胶助剂、油料添加剂、防冻剂。 健， 药品、保健品、除臭剂。 美， 化妆品、洗涤剂、美容美发品、玻璃擦净剂、空气清新剂。1.3.2 社会发展工业， 煤、石油、天然气的各种加工助剂和催化剂，电子材料，矿产品加工剂等。农业， 农药、饲料添加剂、除草剂、植物生长剂、农副产品加工药剂等。国防， 化学武器、防化武器、导弹材料、航空航天材料等。高新科技， 信息材料、功能材料、人造器官、基因工程材料等。1.3.3 The developing tendency of fine chemical industry 1.买资源向自开发技术的转化：原矿的 浮选与矿产品的深加工，太空资源的 开发、海洋开发等。 2.高新技术的开发应用：纳米材料、钻 石涂料、玻璃纤维（苏格兰桥）、高 档陶瓷、染料等。 3.特种食品： ATP、太空食品、保健食 品等。 4 新药的合成：抗癌、抗爱滋、新药的合成：抗癌、抗爱滋、 SARS、。、。 5 绿色材料与试剂：无甲醛黏合剂、无辐射 绿色材料与试剂：无甲醛黏合剂、无辐射 装潢材料、太阳能发光涂料、装潢材料、太阳能发光涂料、 CFC（氟氯烃）（氟氯烃）替代技术（保护臭氧层）等。替代技术（保护臭氧层）等。 6 绿色能源：氢能、生物质能（沼气、生物绿色能源：氢能、生物质能（沼气、生物质发电）、太阳能。质发电）、太阳能。 7 仿生材料：纳米材料与荷叶、人工固氮和仿生材料：纳米材料与荷叶、人工固氮和固碳、人造器官、仿生催化剂（酶）、固碳、人造器官、仿生催化剂（酶）、 ATP能能量片与光和磷酸化、香蕉皮与润滑剂（石墨、量片与光和磷酸化、香蕉皮与润滑剂（石墨、二硫化钼）等，先仿后创。二硫化钼）等，先仿后创。 8 模拟光合作用：模拟光合作用： C1化学（化学（ CO、 CO2、 CH4 汽油）、固碳，汽油）、固碳， ATP合成等。合成等。 9 现代生化技术：现代生化技术： DNA重组技术、干扰素（重组技术、干扰素（性激素杀虫技术）、生物反应器（多肽合成）性激素杀虫技术）、生物反应器（多肽合成）、细胞融合、膜催化反应等。、细胞融合、膜催化反应等。 10新分离技术：临界萃取、天然产物的超临界萃取（色素、香油、中草药有效成分）、无机膜分离（超纯水、超纯气）等。 11增效复配技术：表面活性技术、微胶囊化技术、薄膜化技术、高效洗涤技术等。 12超细粉体与纳米化：高档陶瓷、染料、油漆，橡胶、塑料填充剂， 13计算机分子设计，定向嫁接：有机全合成、不对称合成、功能高分子。 开发思路： “人无我有，人有我优，人优我新 ”。 “资源有限，创意无限 ”。 “唯实求真，协力创新 ”。f. The method of the new products exploitation1认识精细化学品的发展规律 Know the developing rule of fine chemicals（ 1） 原形发展阶段 原形发展阶段是发展的起点 ,是一种科学发现 ,原形的发现是该类产品研究和发展的依据 ,为开发该产品提供了基本思路。 1869年 Ross发现磷化膜对金属有保护作用。 150 年前发现的除虫菊花，数千年前发现的天然染料：植物中提取的靛蓝、由茜草提取的红色染料、由贝壳类动物提取的紫色染料等便是合成染料的原形。应时时刻刻关心自然，注意发现新的科学现象，做出创造发明。（ 2）雏型发展阶段原形发现导致一个全新的化工产品的雏型发明， 1869年 Ross发明了最简单的磷化液配方，有时原形发现并不未导致雏型发明，在弗莱明发明青霉素之前斯科特见过弗莱明观察到的现象，而弗莱明用类似的发现于 1929年发明了 青霉素 ，但不能用于实际治疗。雏型发明的实用价值一般都很低，还需要进行性能改进。产品日益朝实际应用的方向发展，通常，雏型发现和发明容易引起人们的怀疑和抵制，因为它的出现会冲击人们的传统观念。（ 3）性能发展阶段当人们认识到了雏型发现和发明的前景时，便会广泛开展作用机理及化合物结构和性能特点的研究工作，一般有两种方式对雏型发现和发明进行改性：一方面通过机理研究找到在性能上优于雏型产品的新产品； 如青霉素药剂、合成染料、磷化液、洗涤产品等。 另一方面使雏型产品在工艺上、生产方法上以及价格上实用化。如枪械发蓝液、保健食品。（ 4） 功能发展阶段 一种新型的化工产品达到广泛应用之后，便会面临更加活跃的功能发展阶段， 1品种日益增多，形成系列产品。 2产品的性能和功能日益脱离原形，更加优异。 3产品的使用方式更加多样化。不同的包装、不同的使用对象、不同的使用场合。如：娃哈哈饮料，纳爱斯、白猫洗涤产 品等。2预测开发产品的市场前景 1掌握国家产业发展政策和法规 2了解同类产品在发达国家的民运 3了解国内外市场供求趋势 4了解原料信息 5注意同行建厂情况 6了解用户变化信息 7增强保护意识绿色化学采用化学操作技术和方法能够从源头上消除对人类健康、社会安全、生态环境有害的溶剂、原料、试剂、催化剂、反应产物等，它的基本思想在于不使用有毒有害物质，不产生废物，无需处理废物，是一门从源头上阻止污染的绿色与可持续化学。绿色化学 12条原则1、从源头上制止污染，而不是在末端治理污染2. 合成方法应具有 “原子经济性 ”，即尽量是参加反应的原子都进入最终产物3. 在合成中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质4. 设计具有高级使用功效和低毒性的化学品5. 尽量不使用溶剂等辅助物质，如须使用时它们应是无毒无害的。6. 生产过程应该在温和的温度和压力下进行，而且能耗应最低7. 尽量采用可再生的原料，特别是用生物质代替化石原料8. 尽量减少副产品9. 使用高选择性的催化剂10. 化学品在使用完后应能够降解成无毒无害的物质，并且能进入自然界生态循环11. 开发实时分析技术，以便监控有毒有害物质的生成12. 对参加化学过程的物质进行选择，最大程度地减少意外事故的发生。绿色原料原子经济反应绿色反应高效高选择性催化反应 绿色产品无毒无害溶剂无毒无害催化剂 绿色化工技术零污染排放精细化学品生产绿色化示意图原子经济性原子经济性（）A+B CC+D EE+F G原子经济性（）环境因子E=领 域 产 物 / T E石油化工 106-108 约 0.1大宗化工 产 品 104-106 50医 药 品 10-103 25-100有机合成中原子经济反应1. 重排反应2. 加成反应3. 取代反应4. 消除反应提高原子利用率方法：1.工艺改进减少生产工序2.副产物作为原料循环利用3. 使用催化剂精细化工绿色技术1.催化技术2.生物技术3. 超临界流体技术4. 电化学合成技术5.辐射合成技术6. 微波合成技术7. 等离子体技术工艺学基础合成路线工艺路线反应条件单元反应、物料性质、化学计量学等配方设计精细化学品的开发过程选择研究课题收集信息并分析整理方案拟定开题报告和专家审议参考文献 ： 宋启煌主编，精细化工工艺学，（为主）化学工业