精细化工产品概论

蔡志彬精细化工产品概论总绪论

精细化工产品精细化学品通用化工产品大宗化学品orCommoditychemicalsHeavychemicals特定的应用性能产量小，附加值高技术密集度高1.R&D投资较高2.工艺流程长，单元反响多，原料复杂，中间过程控制要求严3.信息密集，信息快精细化学品Finechemicals通用化工产品(大宗化学品)：指以天然资源如煤、石油、天然气、农副产品等为根本原料，经过化学加工而制成的大吨位，附加值较低，应用范围较广的化工产品。精细化学品(1)

煤干馏(2)

煤气化

(3)

煤液化煤有机质无机质(碳、氢、氧、氮、硫)(硅、铝、铁、钙、镁)煤加工方式:指煤经化学加工转化为液体燃料的过程。:在隔绝空气条件下加热煤(900～1100℃)，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气。

煤焦油:

重芳烃、酚类、烷基萘、吡啶、咔唑、蒽、菲、芴

粗苯:

苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯

焦炉气:

氢、甲烷:在高温(900～1300℃)下使煤、焦炭或半焦等固体燃料与气化剂反响，转化成主要含有氢、一氧化碳等气体的过程。

气化剂：水蒸气、空气或氧气精细化学品石油：碳氢化合物、含氮和含硫化合物(1)常压、减压蒸馏(2)催化重整(3)催化裂化(4)热裂解石油加工方式炼油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、燃料油、沥青(20℃)(20-200℃)(175-275℃)(200-400℃)(>350℃)(>350℃)：在含铂的催化剂作用下加热汽油馏分，使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。：是将柴油、润滑油等高沸程馏分油中的高碳烷烃加氢裂化成低碳烷烃，同时发生异构化、环烷化和芳构化等反响而得到高辛烷值汽油。：将汽油、轻柴油、减压柴油等原料油加热到750～800℃进行，主要发生高碳烷烃裂解为低碳烯烃和二烯烃，还发生各种芳构化反响。精细化学品可直接用来制炭黑、乙炔、氢氰酸、各种氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛。先制成合成气(CO+H2的混合气体),一氧化碳经各种羰基合成制得甲醇、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸，丙烯酸酯，人造石油。含糖或淀粉的农副产品经水解可得到各种单糖，单糖用适宜的酶进行发酵，可得到乙醇、丙酮/丁醇、丁酸、乳酸、葡萄糖酸，醋酸。含纤维素的农副产品经水解可得到己糖(主要是葡萄糖)和戊糖(主要是木糖)，己糖经发酵可得到乙醇，戊糖经水解可得到糠醛。含油的动植物可得到各种动物油和植物油。油脂经水解可得到甘油和各种脂肪酸。天然气：甲烷农副产品1.医药与兽药2.农药3.粘合剂4.涂料

精细化工产品的分类指对人类或动物的疾病具有预防、治疗和诊断作用的物质。指用来防治危害农林作物的病菌、害虫、杂草、鼠类等所采用的药剂，和能增进或抑制植物的生理机能的药剂。是指用特定的施工方法涂覆在物体的外表上，经固化形成连续性涂膜的材料。从而对被涂覆物起到保护、装饰、标志和其它特殊的作用。(如电绝缘、防污、减阻、隔热、耐辐射、导电、导磁)又叫胶粘剂，是能把同种或不同种的固体材料外表连接在一起的媒介物质。5.染料和颜料

6.外表活性剂和合成洗涤剂7.塑料、合成纤维和橡胶用助剂

8.香料

是指自身有色而且能使其它物质获得鲜明和坚牢色泽的物质。参加少量即能显著降低两相界面张力，改变体系界面状态的物质。有去污洗净性能的物质。是指在塑料、合成纤维、橡胶的生产和使用过程中添加的，用来改善生产工艺和产品性能的各种辅助化学品。如增塑剂、抗氧剂、阻燃剂、热稳定剂、硫化剂、着色剂、柔软剂、抗静电剂。指能被嗅觉闻出气味或味觉尝出味道的，用来配制香精或直接给产品加香的物质。9.感光材料10.试剂和高纯物11.食品和饲料添加剂指在可见光或其它射线照射下，能够发生可利用的物理或化学性质的变化，并经一定的物理或化学加工处理能够得到固定影像的材料。化学试剂是化学药品中特有的一类产品，主要提供科学研究单位、大专院校进行检测分析、实验等科学活动使用。指为了改善食品色、香、味、形、营养价值等品质以及为保存和加工工艺的需要而参加食品中的化学合成物质或天然物质。指在常用饲料之外，为补充满足动物生长、繁殖、生产各方面营养需要或为某种特殊目的而参加配合饲料中的少量或微量物质。12.石油用化学品13.造纸用化学品14.功能高分子材料是指解决油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率、集输等过程中所使用的药剂。在纸的生产过程中，除根本化工原料(如烧碱、氯、硫化钠、矾土等)外，还需要各种专用化学品，如施胶剂、助留剂、助滤剂、增强剂、脱墨剂、消泡剂等，这些专用化学品称为造纸用化学品。指利用高分子本身结构或聚集态结构的特点，并引入功能性基团，形成具有某种特殊功能的新型高分子材料(如导电性、光敏性、吸附性、别离膜性、化学反响性、催化性、生物活性)。15.化装品16.催化剂17.生化酶18.无机精细化学品指用涂擦、喷洒或其它类似的方法，散布于人体外表任何部位，以到达清洁、美化、保养或消除不良气味等作用的产品。指在进行化学反响时，能加速反响到达平衡的速度，而自身不被消耗的物质。指由细胞产生的具有催化活性的特殊蛋白质，其功能与化学催化剂相似，但比一般的化学催化剂具有专一性强、催化效率高、反响条件温和、环境污染少和耗能少等特点。如锂、钠、镁、硅等单质；氯化磷酸三钠、聚磷酸铵等磷酸盐；过硼酸钠、硼酸锌等硼化物；二硫化钨、钼酸锌等钨、钼化合物；精细陶瓷。精细化学品精细化工产品的开发内容(1)

化合物合成研究(2)

复配技术研究(3)

商品化设计及其研究精细化学品精细化工产品的开发步骤(1)实验室研究阶段(小试)

(2)中间试验阶段(中试)(3)工业化生产阶段根底理论实验现象信息资料实验室研究中间试验设计与施工工业化生产新的技术思路第一章绪论

表面活性剂1.洗涤剂5.农药8.机械加工2.医药9.金属防锈10.涂料6.纺织品加工11.印刷油墨3.食品12.石油开采4.化装品7.塑料橡胶业1~1000nm纳米胶囊乳液聚合食品乳化剂凝冻附聚乳油：原药，溶剂，乳化剂可湿性粉剂：原药，填料，润湿剂，分散剂纤维处理，纺纱，织布，煮练，漂白，印染，后整理，等工业味精P&G一、界面与外表二、外表能与外表张力s-ss-ls-gl-ll-gγ20℃=72.75mN·m-1〔水〕γ20℃=475mN·m-1〔汞〕三、外表活性剂①

RCOONa

②

C2H5OH

③

NaCl外表活性外表活性物质外表活性剂：参加少量即能显著降低两相界面张力，改变体系界面状态的物质。(Surfactantor

SurfaceActiveAgent)①②③四、外表活性剂的起源与开展肥皂全世界品种：16000多种年产量：超过1300万吨年销售额：100亿美元主要品种：直链烷基苯磺酸钠(LAS)脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)脂肪醇硫酸钠(FAS)脂肪酸盐〔RCOOM〕油脂、草木灰我国品种：2000多年产量：约130万吨生成厂家：1700多家14.58kg美国10kg日本SAA人均拥有量0.59kg中国绿色产品对人平安、温和、易于生物降解烷基葡萄糖苷〔APG)醇醚羧酸盐〔AEC)发展趋势五、外表活性剂的结构亲油基(疏水基)(憎水基)亲水基双亲化合物亲油基：长链烃亲水基离子型非离子型六、外表活性剂的分类在水和油中的溶解性：水溶性、油溶性用途：润湿剂、乳化剂、泡沫剂、分散剂、增溶剂、洗涤剂、抗静电剂等

在水中是否离解，和离解出来的具有外表活性的基团所带电荷的性质阴离子阳离子

两性离子非离子特种＋磺酸盐型－硫酸盐型_+磷酸盐型羧酸盐型+-季铵盐型胺盐型杂环型鎓盐型＋甜菜碱型－－咪唑啉型

磷酸酯型氨基酸型氧化胺多元醇型聚氧乙烯型烷基苷型烷醇酰胺型聚醚型高分子元素冠醚微生物特种外表活性剂2000~

几百万FSiSnB用酵母、细菌、真菌等多种微生物作用在培养液而生成的具有外表活性的特殊化合物一、润湿(Wetting)润湿：当液体与固体外表相接触时，原来的固-气界面消失，代之以固液界面的现象。附湿〔沾湿〕adhesionalwetting铺展润湿spreadingwetting浸湿immersionalwetting润湿的根本类型第二章外表活性剂的性能接触角(θ)：将一液体置于固体外表之上，在气-液-固三相交界处，气液界面与液固界面之间的夹角。θ=0°完全润湿θ<90°能润湿θ>90°不润湿θ=180°完全不润湿1805年Young氏方程γlgγslγsg固体的临界外表张力(γc)高能外表固体：外表张力大于100mN·m-1。低能外表固体：外表张力小于100mN·m-1。cosθγlgγc铺展润湿外表活性剂的润湿性能及其在工业上的应用低能外表固体水↓↓农药蜡质层农药△P△P润湿剂，渗透剂毛细管现象θ△Pθ△P

△P

△P50%WP灭菌丹，助剂3%，润湿性=10s25%WP西玛津，助剂3%，润湿性=

5s助剂：高能外表固体水↓↑1.矿物浮选矿物浮选：借助气泡的浮力来浮游矿石，从而实现矿石与脉石的别离的一种技术。捕集剂起泡剂锁合2.

织物防水织物防水的原理△P△P泽兰-A(Zelan-A)二、乳化(Emulsification)乳液：一种或多种液体以微滴状分散在与它不相混溶的液体中而构成的液液相分散体系。内相〔分散相，不连续相〕外相〔分散介质，连续相〕蓝白色乳液：0.1~1μm乳白色乳液：1~10μm微乳液：<0.1μm水包油型(oilinwater)：内相为油，外相为水O/W油包水型(waterinoil)：内相为水，外相为油W/O多重乳液：O/W/O,W/O/W稀释法乳液制备方法分散法凝聚法乳液的不稳定性变型絮凝乳脂别离凝聚破乳絮凝乳脂别离凝聚破乳1.

降低界面张力2.

增大界面膜的强度戊醇-水，4.8mN·m-1羧甲基纤维素钠固体粉末外表活性剂的乳化性能及其在工业上的应用油水油水O/WW/O3.

产生界面电荷与水化层4.

增大分散介质粘度油油水O/W乳化剂1.

机械加工切削冷却液(O/W)：矿物油，缓蚀剂，乳化剂石油磺酸盐2.

食品食品乳化剂3.

沥青乳化石油磺酸盐亲水亲油平衡值1949年提出0<HLB<40不同HLB的大致应用HLB应用1～3消泡剂3～6W/O型乳液7～9润湿剂8～13O/W型乳液13～15洗涤剂15～18增溶剂Span–60：HLB=4.3Tween–80：HLB=15HLB混合=HLBA

·fA

+HLBB(1-fA)10.5破乳剂破乳原理：改变界面膜的强度PluronicC3H6O：3000~4500C2H4O：60%三、泡沫(Foam)泡沫：液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体。泡沫破坏的原因：1.液膜排液气气气液拉普拉斯边界

Plateau5~10nm2.气泡内气体扩散外表活性剂的泡沫性能及其在工业上的应用

起泡性

稳泡性：外表活性剂产生泡沫的难易程度。：泡沫产生后，外表活性剂是否能使泡沫持久。γ20℃=22.4mN·m-1〔乙醇〕外表活性剂降低液体外表张力的能力越强，起泡性越好。影响外表活性剂稳泡性的因素1.

界面膜粘度与弹性气液SAA界面膜粘度(CP)气泡寿命(S)C11H23COOK3.92200C12H25OSO3Na0.269C12H25OSO3Na(0.008%C12H25OH)3.21590气双分子界面膜2.外表活性剂的自修复作用外表活性剂的自修复作用：外表活性剂有阻碍液膜排液的作用。

Marangoni气气液γγ+dγγ吸附迁移扩散迁移3.

界面电荷气气液起泡剂，稳泡剂100nm1.

原油开采水基泥浆泡沫钻井液2.

离子浮选离子浮选：利用泡沫来别离溶液中离子的一种方法。1×10-6mol/l消泡剂消泡剂气泡液膜γ2γ1γ1

<γ2四、分散(Dispersion)分散：固体微粒均匀稳定地分布在液体中而形成的固液相分散体系。固体微粒外表所带电荷的主要来源：质点本身电离质点吸附带电离子晶格取代蒙脱石晶格：扩散层Stern层Stern双电层模型Stern层扩散层滑动面扩散层Stern层的大小和符号随的变化而变化。反映了质点间电斥力的大小外表活性剂的分散性能及其在工业上的应用1.

增加固体微粒的润湿性铺展功Ws

=

γsg-

γlg

-

γsl≥0,

θ=0°2.

促进固体微粒碎裂3.

防止固体微粒再聚结固固液非极性固体微粒θ带同种电荷带相反电荷反号，分散剂疏水吸附1.

颜料分散斯盘〔Span〕酞菁绿颜料包被膜2.

原油开采磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐絮凝剂无机的电解质，小分子外表活性剂高分子外表活性剂桥连方式：污水絮凝剂污水处理五、增溶(Solubilization)增溶：外表活性剂在水溶液中形成胶束后，具有使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状。100g水，溶解0.07g苯100g10%油酸钠〔〕水溶液，溶解7g苯胶束外表活性剂的增溶性能及其在工业上的应用增溶方式：1.在胶束内核中的增溶2.在胶束栅栏间的增溶正庚烷，苯，乙苯长链的脂肪酸，脂肪醇，脂肪胺3.在胶束外表的增溶高分子化合物，蔗糖，甘油4.在聚氧乙烯链间的增溶-(CH2CH2O)-增溶量：4>2>1>3增溶剂乳液聚合：形成聚合物的单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态而进行的聚合。乳液聚合单体液滴水······单体水外表活性剂水溶性引发剂六、洗涤(Washing)洗涤：去除固体外表的污垢。油性污垢〔油污〕固体污垢特殊污垢外表活性剂的洗涤性能及其在工业上的应用1.降低水的外表张力γ20℃=72.75mN·m-1〔水〕(水)污垢类型30mN·m-1〔水〕2.

促进液体油污卷缩W3.

促进固体污垢脱离wpSW4.

阻止污垢再沉积油油固固增溶作用离子型SAA：

10-2~10-3mol/l非离子型SAA：<10-4mol/l干洗：在有机溶剂中进行的洗涤，是利用有机溶剂的溶解力和外表活性剂的增溶性能去除污垢。氯化烃〔四氯乙烯，三氯乙烯，四氯化碳〕轻质石油烃〔正癸烷〕有机溶剂石油磺酸盐洗涤剂洗涤剂的人均消费12Kg/年12Kg/年3Kg/年美国欧洲中国

国有控股企业：浙江纳爱斯集团公司(雕牌)山西南风集团公司(奇强)上海制皂集团公司(白丽，扇牌，蜂花)

民营企业：传化集团公司(传化)全力集团公司(全力)立白集团公司(立白)去除污垢的类型重垢型〔HeavyDuty〕轻垢型〔LightDuty〕产品外形粉状块状膏状浆状液状产品用途工业用家庭个人用〔第一大类制品〕洗衣粉〔第二大类制品〕清洗剂家庭用个人卫生用品外表活性剂〔主要〕助洗剂添加剂洗涤剂辅助1907年，德国Persil：RCOOM，Na2CO3

，Na2CO3·1.5H2O2，Na2SiO3

阴离子SAA阳离子两性SAA

非离子SAALASAOSSASMESFASAESAEO阴离子外表活性剂非离子外表活性剂1.缩合〔聚〕磷酸盐助洗剂焦磷酸钠三聚磷酸钠四聚磷酸钠六偏磷酸钠五钠STPP螯合剂用量：20~50%过肥作用代磷研究无需磷