精细化工工艺学

1、精细化工工艺学9/26/20221第1页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二1 概述一、定义精细化工产品定义：又称精细化学品。对基础化学品进行深加工而制得的有一定（或特定）用途的、小批量生产的系列化学品。精细化工产品的特点：产品门类多、牌号多、商品性强、投资少、利润大、更新换代快、技术密集、竞争性强。精细化工定义：精细化学工业的简称，是生产精细化工产品工业的总称。第2页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二二、精细化工在国民经济中的地位：1、精细化率：精细化工产值化学工业产值。2、地位：精细化率大小是衡量一个国家化工发达程度的标志之一。 日本：5762； 德国

2、：5660； 美国：5355； 中国：1580年，27.891年，3295年， 目前为54以上 （注：石化工业标志为乙烯产量。）第3页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二三、精细化学品分类各国的分类情况差别很大，随着科技的发展，其分类越来越细。如日本1984年版精细化工年鉴共分为35类，1985年又分为51类。主要有：医药、农药、合成染料、表面活性剂等。我国对精细化工品分为11类，1986年5月10日中国化工报公布：第4页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二1.农药 2.染料 3.涂料（包括油漆和油墨） 4.颜料 5.试剂和高纯物 6.信息用化学品 7.食品

3、和饲料添加剂 8.粘合剂 9.催化剂和各种助剂 10.化工系统生产的化学原料药和日用化学品 11.功能高分子材料 9/26/20225第5页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二一、研发特性 1、知识高度密集高知识密集度低资本密集度经济效益12 精细化工产品的特性 项 目 行 业知识密集度资本密集度机械加工100化学工业的0.30.5化工248化肥工业的0.20.3医药340石化工业的0.1第6页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二2、研发难度大因功能性、安全性要求以及市场竞争等，产品研发难度大，成功率低，研发费用高、周期长。 如：农药1012年，费用2.31

4、亿美元。第7页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二3、技术和产品更新快 如： 电子工业要求高纯度、高性能化学品和材料； 环境问题要求高转化率、高选择性的催化剂； 生命安全要求新的医药等。第8页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二4、质量要求高 纯度高。如电子化学品46个9；稳定、寿命长、安全。如农药；功能性强。 功能性强是产品质量的重要标志之一，如农药、医药、化妆品等。第9页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二二、生产特性1、综合流程和多功能装置 特点：因流程长、产量小、变化大，故以多功能、综合化为主调； 设计方案多采用以反应和单元操作相组

5、合的理念来设计生产装置。如，日本的“万能锅”等柔性装置。 2、制剂加工技术 提高产品的应用性能。 第10页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二3、采用复配技术 即配方技术。可提高产品的功能性，降低成本，增加品种。该技术是关键技术，也是专利保护对象。4、商品标准化技术 如GB、QB等。第11页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二四、商业特性 1、市场从属性： 市场、技术、原料 流程、设备、控制、 检测、环保、标准）化等 信息（调研） 决策 研发 生产 市场 配方、工艺、设备、检测、安全评价等第12页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二2、垄断

6、性和排它性 专利权、技术秘密。如可口可乐配方。3、应用技术和技术服务。 二者是商品质量的补充。第13页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二四、经济特性1、投资效率高（但成功率低）；2、利润率高（20以上）。9/26/202214第14页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二13 精细化工在国民经济中的地位1、农业 农药、兽药、饲料添加剂、微 肥、生长调节剂等；2、生物技术 30的精细化工产品由生 物化学技术生产；3、信息技术分子电路、电子化学品等；4、能源技术太阳能储存等；5、航天技术C纤维、胶粘剂等。9/26/202215第15页，共33页，2022年，5月

7、20日，9点25分，星期二14 精细化工产品发展趋势和重点一、趋势1、精细化率迅速增长 5455。2、新品种迅速增长 应用领域的拓宽促使品种迅速增长。3、高新技术促进精细化工产品的发展 采用信息技术、生物技术、新材料技术、 新能源技术。9/26/202216第16页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二二、重点1、掌握先进技术，优先发展关键技术。 软件：催化、生物、分离、超细、复配技术等。 硬件：综合流程、多功能多用途装置、控制、检测技术仪器设备2、以技术开发为基础，创新产品。 发展方向：功能高分子材料、电子材料、精细陶瓷、超细材料、生化制品等。 (我国“十五”“863”计划中

8、明确提出了发展特种功能 材料及技术的战略 )3、培养高素质精细化工专业人才。9/26/202217第17页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二15 本课程性质和基本内容性质：专业课；内容：精细化工概况、技术范畴、重要系列产品、合成原理、生产工艺、性能应用、发展趋势。9/26/202218第18页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二思考题：1、精细化学品的研发特性？2、根据本课程知识范畴，结合就业意向，谈谈你应具备何种素质？9/26/202219第19页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二2 无机精细化学品与材料21 概述一、分类与研究范畴二

9、、国民经济中的地位三、发展趋势 1、立足资源，向精细化、专业化发展； 2、大力发展与信息、生命科学和材料科 学相关的产品； 3、注意开发新工艺技术以及型产品功能。 9/26/202220第20页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二22 精细化工艺技术一、单晶化技术通过改变晶态，赋予材料光、电、热、磁、声、力学性能等。 如焰熔法（激光红宝石）、引上法、 导膜法（片状蓝宝石、硅等）、梯度法（蓝宝石单晶）。9/26/202221第21页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二二、非晶化技术 材料属热力学亚稳态； 金属及合金、半导体、电介质、离子导体、高聚物、氧化物玻璃

10、等多种物类； 材料具有高韧性，高耐腐蚀性，低磁致伸缩，低磁致损耗，高电阻，超导性，耐放射性等。 工艺技术： （1）合金：速冷 （2）半导体： 非晶态硅技术等。9/26/202222第22页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二三、超细化工艺技术1、粒径2、性能 “表面效应”和“体积效应”。 熔点低，化学性质活泼，磁性强，热传导好，对电磁波异常吸收等。3、制备 机械法、物理化学法（气相法、液相法、固相法）。9/26/202223第23页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二四、表面改性化技术1、无机改性2、有机改性3、复合改性。五、薄膜化技术思考题： 1、画出冷冻

11、干燥法工艺流程并指出其关键环节。 2、表面改性的目的？有哪几类？ 3、有机改性剂的作用原理？9/26/202224第24页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二2 无机精细化学品一、磷酸盐精细化学品 主要有：磷酸盐系涂料； 磷酸盐系颜料； 磷酸盐系催化剂； 磷酸盐系离子交换剂； 磷酸盐系食品添加剂； 磷酸盐系荧光材料等。 如：聚磷酸铵(NH4)n+2PnO3n+1 1、性状及用途 2、合成（沸腾床法）nH3PO4 + (n-1)(NH2)2CO (NH4)n+2PnO3n+19/26/202225第25页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二二、硼化物精细化学品

12、应用极为广泛。如：过硼酸钠NaBO2H2O23H2O 1、用途 2、合成（化学法、电解法） 化学法：Na2B4O710H2O + 2NaOH +4H2O2 + H2O 4(NaBO2H2O23H2O)9/26/202226第26页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二三、锂化物如：溴化锂 1、用途 2、合成 中和法、溴化铁法、尿素还原法等。9/26/202227第27页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二尿素还原法工艺流程母液返回浓缩工序套用或处理子除杂工序问题：分析流程，找出影响产品质量的关键工序9/26/202228第28页，共33页，2022年，5月20

13、日，9点25分，星期二3 无机精细材料 分类： 工程材料（结构材料） 功能材料 当代三大固体材料： 金属、高分子、精细陶瓷。一、精细陶瓷 1、定义 2、特点 ：本质是固相反应 3、分类 4、制备的一般流程： 原料 计量 混合 塑化 成型 烧成（问题：分析流程，找出影响产品质量的关键工序，由此解释各工序）9/26/202229第29页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二5、功能陶瓷6、工程陶瓷作业：1、精细陶瓷制备的一般流程？影响显微结构的主要因素有哪些？塑化剂的加入对产品性能有何影响？9/26/202230第30页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二二、纤维材料碳纤维 1、原料：粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、沥青纤维。 2、流程：(p.27) 3、影响因素：预氧化处理 链状 环化脱氢；碳化温度 逐渐升温温度越高，强度越高；碳化速度 速度越快，强度越低；石墨化处理 温度越高，强度越高。 第31页，共33页，2022年，5月20日，9点25分，星期二三、阻燃材料（一