精细化工简介及其发展研究.doc

精细化工简介及其发展研究厦门大学化学化工学院化学系 张大乐 20420092201337【概述】 精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一，是新材料的重要组成部分。精细化工产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。大力发展精细化工己成为世界各国调整化学工业结构、提升一化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。【关键词】精细化工 范文 分类 产品 现状 前景 1、 精细化工简介（一）概念 精细化工，是生产精细化学品工业的通称。具有品种多，更新换代快；产量小，大多以间歇方式生产；具有功能性或最终使用性：许多为复配性产品，配方等技术决定产品性能；产品质量要求高；商品性强，多数以商品名销售；技术密集高，要求不断进行新产品的技术开发和应用技术的研究，重视技术服务；设备投资较小；附加价值率高等特点。（2） 精细化工包括的范围及产品的分类精细化工包括的范围各国也不甚一致，大体可归纳为：医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、香料与香精、化妆品与盥洗卫生品、肥皂与合成洗涤剂、表面活性剂、印刷油墨及其助剂、粘接剂、感光材料、磁性材料、催化剂、试剂、水处理剂与高分子絮凝剂、造纸助剂、皮革助剂、合成材料助剂、纺织印染剂及整理剂、食品添加剂、饲料添加剂、动物用药、油田化学品、石油添加剂及炼制助剂、水泥添加剂、矿物浮选剂、铸造用化学品、金属表面处理剂、合成润滑油与润滑油添加剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业防菌防霉剂、电子化学品及材料、功能性高分子材料、生物化工制品等40多个行业和门类。随着国民经济的发展，精细化学品的开发和应用领域将不断开拓，新的门类将不断增加。 精细化学品这个名词，沿用已久，原指产量小、纯度高、价格贵的化工产品，如医药、染料、涂料等。但是，这个含义还没有充分揭示精细化学品的本质。近年来，各国专家对精细化学品的定义有了一些新的见解，欧美一些国家把产量小、按不同化学结构进行生产和销售的化学物质，称为精细化学品(fine chemicals)；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,称为专用化学品(specialty chemicals)。中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。精细化工产品的范围十分广泛，如何对精细化工产品进行分类，目前国内外也存在着不同的观点。通常是按照结构分类。由于同一类结构的产品，功能可以完全不同，应用对象也不同，因而按结构分不便应用。也有按照大类属性分为精细无机化工产品、精细有机化工产品、精细高分子化工产品和精细生物化工产品四类。这种分类方法又显得粗糙。目前国内外较为统一的分类原则是以产品的功能来进行分类。据日本精细化学品年鉴报道，1985年将精细化学品分为35类，1990年扩大为36类。分别是：医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、粘合剂、香料、化妆品、表面活性剂、肥皂、洗涤剂、印刷油墨、有机橡胶助剂、照相感光材料、催化剂、试剂、高分子絮凝剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药、饲料添加剂、纸及纸浆用化学品、塑料添加剂、金属表面处理剂、芳香消臭剂、汽车用化学品、杀菌防霉剂、脂肪酸、稀土化学品、精密陶瓷、功能性高分子、生化制品、酶、增塑剂、稳定剂、混凝土外加剂、健康食品、有机电子材料等。（3） 精细化学品的特点精细化学品的品种繁多，有无机化合物、有机化合物、聚合物以及它们的复合物。生产技术上所具有的共同特点是： 品种多、更新快，需要不断进行产品的技术开发和应用开发，所以研究开发费用很大，如医药的研究经费,常占药品销售额的8%10%。这就导致技术垄断性强、销售利润率高。 产品质量稳定，对原产品要求纯度高,复配以后不仅要保证物化指标,而且更注意使用性能，经常需要配备多种检测手段进行各种使用试验。这些试验的周期长，装备复杂，不少试验项目涉及人体安全和环境影响。因此，对精细化工产品管理的法规、标准较多。如药典（见中华人民共和国药典、英国药典）、农药管理法规等。对于不符合规定的产品，往往国家限令其改进，以达到规定指标或禁止生产。 精细化工生产过程与一般化工生产不同，它的生产全过程，不仅包括化学合成（或从天然物质中分离、提取），而且还包括剂型加工和商品化，由两个部分组成。其中化学合成过程,多从基本化工原料出发,制成中间体，再制成医药、染料、农药、有机颜料、表面活性剂、香料等各种精细化学品。剂型加工和商品化过程对于各种产品来说是配方和制成商品的工艺，它们的加工技术均属于大体类似的单元操作。 大多以间歇方式小批量生产。虽然生产流程较长，但规模小，单元设备投资费用低，需要精密的工程技术。 产品的商品性强，用户竞争激烈，研究和生产单位要具有全面的应用技术，为用户提供技术服务。 世界精细化学工业最发达的要推美国、联邦德国和日本，其产品产量分别居于世界第一、二、三位。最近几年国内精细化工行业都在关注一个问题：21世纪精细化工的发展趋势。自从20世纪90年代后期以来，我国决定加大在能源、信息、生物、材料等高新技术领域的投资力度，化工作为传统产业没有被列入国家优先发展的行列，而被有的人归于夕阳工业。但事实并非如此，特别是我们精细化工，由于它在国民经济中的特殊地位，由于它和能源、信息、生物化工以及材料学科之间的紧密联系，它在我国现代化建设中的作用将愈来愈重要，而成为不可替代、不可或缺的关键一环。 在这里我充满信心地告诉大家，精细化工在中国、乃至在世界，依然是朝阳工业，前景一片光明。2、 精细化工的发展（1） 现状 近十多年来,国十分重视精细化工的发展,把我精细化工,特别是新领域精细化工作为化学工业发展的战略重点之一和新材料的重要组成部分列入多项国家计划中从政策和资金上予以重点支持。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。我国的精细化工行业已有较好的基础和一定的生产规模，大部分产品已基本能满足国内市场的需求，有的还有相当数量的出口。有少数产品在国际市场上也有比较重要的位置。如柠檬酸、山梨酸、糖精、香兰素等。另外，一些以植物资源为原料的产品也处于世界前列，如甜叶菊、茶多酚、木糖醇、天然色素等（2） 发展趋势今后的发展趋势是调整产品结构，提高高档染料如分散染料、活性染料、酸性金属络台染料等的比例。重点发展含重金属的媒介染料与金属络台染料；活性染料低盐工艺；大力开发天然染料等。需要发展的医药及中间体有半合成抗生素与全合成抗菌剂及喹诺酮类药物，维生素类，非甾体抗炎药，心血管用药及手性药物生产与提纯工艺等。目前我国配合饲料产量已达万，饲料添加剂的总产量已超过万。生产品种约多个，除极少数品种外，我国均能生产，但许多品种无论是产量还是质量、规格还不能适应饲料工业发展的需求，现需进一步开发。与生产的品种有氨基酸类，尽快引进第二套蛋氨酸。食品添加剂，随着我国人民生活水平的提高，应大力发展的品种有：防腐抗氧剂类，大力发旋富马酸甲酯、山梨酸、异维生素钠、丙酸钠、丙酸钙等，营养强化剂类。水处理剂，我国是一个缺水的国家，人均占有水量只有世界人均水量的，加上降雨量在季节和地域的分布不均，水源污染，更加剧了供水的尖锐矛盾，因此我国节水任务相当严重，水处理剂的发展潜力巨大。水处理剂生产与发展关键是生产水处理剂的原料及中间体，目前国内尚未生产或少量生产，工艺落后，不能满足国内需求。农药，今后我国农药工业主要任务是，调整产品结构和开发新产品，提高除草剂的比例，重点发展拟虫菊酯类杀虫剂、三唑类和麦角甾醇类杀菌剂、磺酰脲类和咪唑类除草剂。世纪，我国表面活性剂的年需求量预计会超过万。荆沙市和抚顺市等表面活性荆生产基地将与表面活性剂原料生产企业紧密结合。1、 纳米技术与精细化工的结合 纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，使纳米微粒的热磁、光、敏感特性、表面稳定性，扩散和烧结性能，以及力学性能明显优于普通微粒，所以在精细化工上纳米材料有着极其广泛的应用。具体表现在以下几个方面： 纳米聚合物用于制造高强度重量比的泡沫材料、透明绝缘材料，激光掺杂的透明泡沫材料、高强纤维、高表面吸附剂、离子交换树脂、过滤器、凝胶和多孔电极等。 纳米日用化工纳米日用化工和化妆品、纳米色素、纳米感光胶片、纳米精细化工材料等将把我们带到五彩缤纷的世界。最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色影像带来革命性的变革。 粘合剂和密封胶国外已将纳米材料纳米SiO2作为添加剂加入到粘合剂和密封胶中，使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性都大大提高。其作用机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料，使之具有亲水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即纳米SiO2形成网络结构，限制胶体流动，固体化速度加快，提高粘接效果，由于颗粒尺寸小，更增加了胶的密封性。 涂料在各类涂料中添加纳米SiO2可使其抗老化性能、光洁度及强度成倍地提高，涂料的质量和档次自然升级。因纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料（即抗老化），加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，同时增加涂料的强度和光洁度。 高效助燃剂将纳米镍粉添加到火箭的固体燃料推进剂中可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率,改善燃烧的稳定性。纳米炸药将使炸药威力提高千百倍。 贮氢材料FeTi和Mg2Ni是贮氢材料的重要候选合金，吸氢很慢，必须活化处理， 即多次进行吸氢脱氢过程。Zaluski等用球磨Mg和Ni粉末直接形成Mg2Ni，晶粒平均尺寸为 2030 nm，吸氢性能比普通多晶材料好得多。普通多晶 Mg2Ni 的吸氢只能在高温下进行（当PH220Pa，则T250C），低温吸氢则需要长时间和高的氢压力；纳米晶 Mg2Ni在 200C以下即可吸氢，毋须活化处理。 300C第一次氢化循环后，含氢可达3.4 %。在后续的循环过程中，吸氢比普通多晶材料快4倍。纳米晶FeTi的吸氢活化性能明显优于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化过程是：在真空中加热到400450，随后在约7Pa的H2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高（3565Pa）的氢中，激活过程需重复几次。而球磨形成的纳米晶FeTi只需在400真空中退火0.5 h，便足以完成全部的氢吸收循环。纳米晶FeTi合金由纳米晶粒和高度无序的晶界区域（约占材料的20%30%）构成。 催化剂在催化剂材料中，反应的活性位置可以是表面上的团簇原子，或是表面上吸附的另一种物质。这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很适宜作催化材料。事实上，早在术语纳米材料出现前几十年，已经出现许多纳米结构的催化材料，典型的如 Rh/Al2O3、 Pt/C之类金属纳米颗粒负载在惰性物质上的催化剂，已在石油化工、精细化工、汽车尾气许多场合应用。在化学工业中，将纳米微粒用做催化剂，是纳米材料大显身手的又一方面。如超细硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂；超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂；超细银粉可以为乙烯氧化的催化剂；铜及其合金纳米粉体用作催化剂，效率高、选择性强，可用于二氧化碳和氢合成甲醇等反应过程中的催化剂；纳米镍粉具有极强的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。2、 现代生物化工与精细化工的结合生物化工被认为是生物学和化学工程的交叉学科。虽然，我国的生物化工是从数千年前的酿酒、造酱、制醋缓慢发展而来，传统的生物化工也局限于食品工业如酿造、医药工业如维生素（维生素B、维生素C）、抗菌素（青霉素、链霉素），和生物农药如井岗霉素（防治稻瘟枯病）、庆丰霉素（防治稻瘟病），但是从20世纪80年代以来，随着微生物学、生物化学、遗传学、细胞学和分子生物学以及现代实验技术、电子技术、计算机技术的发展和应用，极大地发展了生物技术，在传统的生物技术基础上，形成了基因重组技术、细胞融合技术、细胞大量培养技术和生物反应技术等具有强大生命力的现代生物工程技术，并逐步应用于医药、食品、化工、冶金、能源、医学、农林牧副渔以及环境保护与监测等领域，为人类和社会提供商品与服务。近年来，生物化工在生物技术中的地位正在上升，生物技术正在从传统医药、农业向生物化工方面转移。 与传统的化学工业相比，生物化工有以下几个特点： a. 主要以可再生资源作主要原料。 b. 反应条件温和，多为常温、常压，能耗低，选择性好，效率高。 c. 环境污染较少。 d. 设备简单，投资较少。 e. 能生产目前不能生产或还不为人知的性能优异的化合物，并能开发生产新品种。 f. 原子利用率高，是理想的绿色化学技术。 传统的生物化工着眼于生物资源的加工，用发酵的手段生产许多有用的产品。如味精、酒精、氨基酸等。现在生物化工技术已经广泛应用于医药、食品、基本有机化工原料、生物农药等方面。随着现代生物技术的发展，以遗传工程为基础、以微生物工程为核心，从分子和细胞水平上，定量地对生物体极其功能进行改造和利用，使维生素、激素、疫苗、生物农药、生物表面活性剂、丙烯酰胺和有机酸等精细化学品达到了新的水平。3、 结论化学工业的发展过程是人类利用自然资源逐步深人的过程，即由初级加工逐步向深度加工发展，即由初级加工逐步向深度加工发展，由一般加工逐步向精细加工发展，由主要生产大批量通用的基础材料逐步向既生产基础材料又生产小批量多品种的专用产品发展的过程。精细化工是以高新技术为基础，以市场需求为导向，以产品具有特定功 附加价值高、小批量、多品种、系列化为特点的化学工业。我国的精细化工行业已有