第一章-精细化工工艺学绪论..ppt

,精细化工工艺学,FineChemicalsTechnology,主讲：罗洁E-mail:luojie1999Tel件共享暂存地址：E-mail:lchg_2010Password:lchg2010,林产化工教研室,2013年2月,有机化学,有机合成,精细化工工艺学,相关课程之间的联系,化工原理,基础课,专业基础课,专业课,本课程教与学的特点,1.专业课程：不十分强调基础理论，而是直接引用已学的和已有的理论知识，是已有知识的具体应用，或者说是如何在生产实践中将理论知识转变成产品。2.与生产密切相关：掌握了理论知识，再加上实验技能就掌握了开发新产品的能力，本课程是解决精细化学品生产领域中的技术问题。,1.宋启煌.精细化工工艺学（第二版），化学工业出版社2.李和平，葛虹.精细化工工艺学，科学出版社3.张友兰.有机精细化学品合成及应用实验，化学工业出版社4.强亮生，王慎敏.精细化工综合实验，哈尔滨工业大学出版社,世界精细化工网：中国精细化工网：21世纪精细化工网：,精细化工国家重点实验室：精细化工月刊,参考文献：,本课程讲授的主要内容,精细化工工艺学基础表面活性剂染料与颜料日用化学品合成材料助剂农用化学品（农药）电子化学品、水处理剂（水处理化学品）、皮革化学品环保型涂料,德国化工巨头：巴斯夫（BASF)、拜耳（Bayer）美国陶氏化学:Dow,第一章绪论,1.1精细化工的形成与发展1.2精细化学品的定义1.3精细化学品的分类1.4精细化工及精细化学品的特点1.5精细化工在国民经济中的地位和作用1.6精细化工的发展现状和趋势,1.1精细化工的形成与发展,与人们的生活和生产活动密切相关：精细化工的产生和发展是与人们的生活和生产活动紧密联系在一起的，如日用化学品、农用化学品。与化工原料来源及其发展密切相关：目前的有些精细化学品，就其性质与用途看，实际上在我国古代即已有之。如我国四大发明之一的火药，就是我国早期重要的精细化学品，它对人类的进步曾做出过重大贡献。,19世纪以前：精细化学品（如药物、油漆、肥皂、酿造、农药等），原料主要取之于天然农副产品。20世纪初：第一次大的飞跃，石油化工兴起，精细有机合成化学品在数量和品种上居于主体。20世纪中叶：第二次大的飞跃，煤化工、天然气化工原料和高分子化学和高分子材料出现，精细化学品更新换代，新生行业崛起。如肥皂发展了合成洗涤剂，油漆扩展到涂料，并出现了信息化学品、功能高分子和智能材料。70年代：两次石油危机，贫油国家日本两次提出：日本化学工业应向精细化工方面发展。80年代中期：主要工业国家化学工业结构调整，产品精细化、系列化，加速发展精细化工成为世界化工发展的一个基本动向。目前：世界各国发展化学工业的战略重点和化学工业竞争的焦点。精细化工被我国相继列为“六五”到“十五”国民经济发展的战略重点。,精细化工（finechemicalindustry）：其概念与化工产品的分类有关，它属于一类化工产品的生产过程，是指“生产精细化学品（finechemicals）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，是正在发展之中的一门新兴学科。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。,“精细化工”一词，20世纪70年代首先由日本提出，并被列为化学工业的一个产业部门。,“化学工业精细化”成为发达国家科技和生产发展的一个重要特征。21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，趋向于“绿色精细化工”及追求精细化学品的更高功能化。,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。精细化率的高低成为衡量一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志。,人们生活需求&科技进步&经济利益驱动,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：95期间3035%11.5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。,1.2精细化学品的定义,专业工具书：把产量小、纯度高的化学品泛称为精细化学品；日本：把凡具有专门功能、研究开发、制造及应用技术密集度高，配方技术能左右产品性能，附加值高，收益大，小批量，多品种的商品称为精细化学品；美国：又称为专用化学品，指全面要求产品功能和性能的一类化学品；多数人公认/我国：把凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或本身拥有特定功能的小批量、高纯度的化学品，称为精细化学品。,1.3精细化学品的分类,表1化工产品的C.H.Kline分类,（1）通用化学品（CommodityChemicals）(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（PseudocommodityChemicals）也称半通用化学品（SemicommedityChemicals）（差别性、量大）：炭黑、火药、合成纤维等,（3）FC-FineChemicals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-SpecialtyChemicals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。,日本：198435个198551个医药、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: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）。,1.4精细化工及精细化学品的特点,1.生产特性2.经济特性3.商业特性4.产品特性,小批量、多品种、复配型居多：为增效、改性和扩大应用范围而大量采用复配技术。复配是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，而获得一种新产品的技术或过程。*技术密集度高：精细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，要经常不断的根据市场的需要、客户的需求开发出性能更高的产品。*综合生流程和多功能生产装置：精细化工生产设备还具有“轻、薄、短、小”的特点。从生产过程上看，产品生产从单一产品、单一流程、单元操作装置的生产方法，一方面向具有多功能的生产装置(一机多能，多功能化)发展；另一方面向所谓的柔性生产系统(FMS，柔性化)发展，即具有相近的工艺流程的同一类型品种，使用同一套设备生产。*生产工艺多样化：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。,2.生产特性,利用表面活性剂所具有的润湿、洗净、浸渗、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、凝聚、平滑、柔软、减摩、杀菌、抗静电、防锈和匀染等表面性能，做成多种多样的洗净剂、渗透剂、扩散剂、起泡剂、消泡剂、乳化剂、破乳剂、分散剂、杀菌剂、湿润剂、柔软剂、抗静电剂、抑制剂、防锈剂、防结块剂、防雾剂、脱皮剂、增溶剂、精炼剂等等，并将它们用于国民经济各部门中，例如纺织、石油、轻工、印染、造纸、皮革、食品、化纤、化工、冶金、煤炭、建筑、采矿、医药、农业等。这些产品的品种多，但各产品适用面窄，消耗量少，产量少。国外表面活性剂的品种就有5000多种。*,一个精细化学品的研究开发，要经市场调查、产品合成、应用研究、市场开发、甚至技术服务等各方面全面考虑和实施。,按目前统计，开发一种新药约需510年，其耗资可达2000万美元，如果按化学工业的各个部门来统计，医药上的研究开发投资最高，可达年销售额的14%；对一般精细化工产品来说，研究开发投资占年销售额的6%7则是正常现象。另一方面，精细化工产品的技术开发成功率是比较低的，如在染料的开发专利中，成功率经常在0.1%0.2%。特别是医药和生物用的药物，随着对药效和安全性越来越严格的要求，也造成新品种开发时间长，投人费用大，其结果是必然造成高度的技术垄断。*,多数精细化工生产流程较长，工序较多，但因产品需求量不大，故往往采用间歇式装置生产。多品种、小批量且多数产品更新换代快的特点要求生产流程和装置能适应这种局面，以降低生产成本、缩短新产品上市周期。为此，多功能的生产装置和多品种的综合生产流程正迎合了以上特点。这样，一套流程装置，可以经常改变产品的品种和牌号，有相当大的适应性。使设备的潜力得以充分发挥，经济效益大大提高。当然，这同时要求高素质的生产管理和操作人员。*,投资效率高：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。附加价值高：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、利润、动力消耗以及技术开发等费用；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，以及利润等。利润率高：精细化学品利润高的原因在很大程度上源于技术垄断。,2.经济特性,国外有一个统计，每投入价值100美元的石油化工原料，产出初级化学品价值为200美元，再产出有机中间体480美元和最终成品80美元；如果进一步加工为塑料、合成橡胶和纤维以及清洗剂和化妆品，则可产生价值800美元的中间产品和价值540美元的最终产品；如再深一步加工成用户直接使用的家庭耐用品、纺织品、鞋、汽车材料、书刊印刷物等，则总产值可达10600美元，也即比原来的100美元投入增值为106倍。,市场排他性：独家经营，技术保密；市场从属性：重视市场调研，适应市场需求；配有应用技术和技术服务：两个重要环节技术咨询、技术培训、技术支持等工作。,3.商业特性,精细化工属于开发经营型工业，在搞好新产品、新技术开发的同时，需要花大精力去研究产品的应用技术及其配套的技术服务。,生产,市场,信息反馈,需禽流感药品,调整产品结构,精细化学品是具有一定的功能。包括物理功能、化学功能和生物活性。化学功能：系指在一定的环境条件下，此种化学品可增加或赋予其它物质以某种特定的影响或变化如染色、脱污、去杂、粘合、增稠、阻燃等，有的可能同时伴有物理作用。物理功能：精细化学品自身所具有的物理性质和能力，如耐高温、高强、超硬、绝缘、导体、超导、磁性、吸热、放热、吸音等，有的也可能同时伴有化学作用。表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：系指精细化学品自身以其活性基团，增进或赋予生物体一定的能力(加新陈代谢能力、生长能力、抵抗能力和适应能力)如食品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、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。,4.产品特性,精细化学品的两大基本特性,量：小批量、多品种质：特定功能、专用性质,1.5精细化工在国民经济中的地位和作用,1.5.1精细化工的重要地位精细化学品品种繁多、涉及面广，几乎渗透到国民经济的各个领域，现代工农业的许多产品，诸如人们的吃、穿、住、行、用和医疗保健，都直接或间接与其有关；精细化率在相当程度上反映着一个国家的发达水平和综合技术水平以及化学工业集约化的程度。发达国家目前的精细化率均大于60%65%。据统计，世界前100名的大型化工公司中，利润率在10%20%的26家，均是生产精细化工产品。,1.5.2精细化学品的重要作用1.丰富和改善人们的生活2.促进和推动科学技术的进一步发展生物技术（BT技术）信息技术（IT技术）航空航天技术和新材料技术新能源技术：核能、氢能、生物质能源3.增进和保障农、林、牧、渔业的丰产丰收4.增进和赋予各种材料以特定功能5.提高经济效益,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。,一、人们生活,二、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。,1.6精细化工发展的现状和趋势,我国精细化工的发展现状染料和颜料：产量居世界第一位，第一出口大国；农药：产量居世界第二；涂料：世界第三大生产国；精细化率：45%，1.2万家精细化工企业，总生产能力：1000万t，精细化学品生产总值：1200亿元；建立了15个精细化工基地和众多精细化工工业园；自“六五”至“十五”期间一直被列为化学工业发展的战略重点；大连理工大学建立了精细化工国家重点实验室。存在的突出问题：产业结构不合理，形不成系列化产品；自主创新能力低，不重视应用研究和市场开发研究；环境污染严重。,我国精细化工发展战略,WTO是一把“双刃剑”：投资环境优化改善&知识产权保护制约加速实现精细化工基地化、商品系列化高度重视产品的应用开发和市场开发加大科技投入，优先发展关键技术和高新技术加速新领域精细化学品的开发力度，实现传统精细化学品的更新换代高度重视环境保护，大力发展“绿色”高新精细化工，实现可持续发展,线性经济,循环经济,精细化工的发展趋势,原料来源的多元化生产过程绿色环保：清洁生产工艺提高产品质量，增加产品数量重视新产品开发、开拓新兴精细化工领域环境友好产品开发,“四E”原则,节能（Energy)经济（Economy）高效（Efficiency）生态环保（Environmentalecology）,“两型社会”：资源节约型环境友好型,1.买资源向自开