精细化学品 绪论讲义

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1、03:23,精细化学品化学,山东科技大学,03:23,精细化工：生产精细化学品（fine chemicals）的工业 精细化学品：指一些具有特定的应用性能、合成工艺中合成步骤较多、反应复杂、产量小、品种多、产品附加值高的产品。 产品：医药、染料、化学试剂、中间体、助剂、表面活性剂等。 通用化学品（大宗化学品）：指一些应用范围广泛、生产中化工技术要求高、产品吨位大，附加值与利润较低的产品。 原料：天然资源如煤、天然气、石油、农副产品。 产品：乙烯、合成NH3、苯及三大合成材料（塑料、纤维、橡胶）中国和日本称谓的精细化学品在欧美国家又分为两类 精细化学品：销售量小的化学型产品。（按分子组成来销售，

2、强调的是产品的规格、纯度） 专用化学品：销售量小的功能型产品。（据功能来销售，强调的是产品功能）,1.1 精细化工产品的形成与发展,03:23,二十世纪七十年代石油危机以来，“化学工业精细化”是发达国家科技和生产发展的一个重要特征。,19441955年是“化肥”时代 19571970年是“塑料”时代 1971年开始是“精细化工”时代， 后期进入了“高技术”时代，其中生物技术的发展，将使化学工业出现新水平。 由于精细化工追求更高的功能，而发展了超高功能或极限环境技术的高技术；同时由于生物技术的发展，已使精细化工行业部分向生物工程转移。,八十年代中期以后，主要工业国家化学结构重整，产品结构升级，产

3、品精细化、功能化，加速精细化工发展是世界化学工业发展的一个基本动向。以乙烯为例，到1985年日本已削减36%，美国削减24%，原西德削减24%。,精细化工产值率（精细化率）= 100%,03:23,精细化学产品的总值 化学产品的总值,据统计： 美国二十世纪七十年代精细化率为40%，八十年代增至45%， 目前超过53%； 原联邦德国从38.4%，现已达到56%。 日本最高为57%。到2000年发达国家精细化学率增至6065%。 我国：1980年为10%，1985年23%，近年为28%（1996年左右）（原基本目标是20世纪末达50%）。,3小批量多品种 对质量的要求远比价格来得重要 4技术密集

4、首先反映在研究开发(RD)投资较高。其原因主要为：产品更新换代快，市场寿命短，技术专利性强，市场竞争激烈等。按目前统计，开发一种新药约需510年，而其耗资可达2000万美元。,03:23,2大量采用复配技术 应用对象特殊，单一物不能满足要求多剂型、复配 复配技术：增效、改性、扩大应用范围 如粘合剂配方中，除了基料（粘料）外还需配一固化剂、促进剂、增塑剂、填料、稀释剂和其他助剂，如增粘剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂等。,1.2 精细化工产品的特色,1具有特定功能：应用的对象比较狭窄，专用性强、通用性弱。 主要表征： 特定的化学作用 物理性能 某种特定的生物活性,03:23,生产过程中的工艺流程长，单

5、元反应多，原料复杂，中间过程控制要求严等各个方面。 技术密集还表现在情报密集、信息快。 5附加值高,附加值产品从原材料开始加工到成品过程中实际增加的价值 产品产值（原材料、税金、设备及厂房折旧） 利润工人劳动动力消耗技术开发费用等 如1978年日本化工各行业产值与附加价值统计： 以氮肥附加价值为基数（100），石油化学品335.4，染料、有机颜料、环式中间体1219.2，塑料1213.2，合成纤维606，涂料732.4，医药制剂4078，农药310.6，感光材料589.4，表面活性剂141.3。 利润率：评价其高低的标准： 20% 高利润率。,03:23,6渗入其他行业，促使发展，更新换代 渗

6、透到自然科学和技术科学有关领域，能够在相关领域如化工、材料、能源、环保和生命等领域中解决比较复杂的具体化学问题，创造性地研究和开发新产品、新技术和新工艺。 7商品性强 独家经营，技术保密 重视市场调研、适应市场需求 配有应用技术和技术服务,03:23,1.3 精细化工产品的分类 我国对精细化工产品的分类 (1)医药 (12)石油化学品 (2)农药 (13)造纸用化学品 (3)粘合剂 (14)功能高分子材料 (4)涂料 (15)化妆品 (5)染料和颜料 (16)催化剂 (6)表面活性剂和合成洗涤剂 (17)生化酶 (7)塑料、合成纤维和橡胶助剂 (18)无机精细化学品 (8)香料 (9)感光材料

7、 (10)试剂和高纯物 (11)食品和饲料添加剂,一、精细化工的形成 人们生活需求 科技进步 经济利益驱动 二、精细化工的发展战略 精细化率反应了一个国家发达水平及综合能力 与国外发达国家相比，我们仍有较大一段差距。 中国入世面临新的机遇与挑战。,03:23,1.4 精细化工产品的发展趋势,四、21世纪精细化工的发展,03:23,三、 精细化工基础及技术开发,开发步骤,20世纪人们合成和分离了2285万种新化合物，新药物、新材料的合成技术大幅度提高，典型的单元操作日趋成熟，这主要当归属于精细化工的长足发展和贡献。21 世纪科技界三大技术，即纳米技术、信息技术和生物技术，实际上都与精细化工紧密相

8、关。 精细化工还将继续在社会发展中发挥其核心作用，并被新兴的信息、生命、新材料、能源、航天等高科技产业赋予新时代的内容和特征。 1. 精细化学品与精细化工 随着科学技术的迅猛发展，它逐渐从化学工业中分离出来成为一支新兴产业。因新品种不断出现，且生产技术往往是多门学科的交叉产物，很难确定其准确范畴。 2. 化工新概念 21 世纪，人们更加注重产品质量、性能、使用效果和附加值。迫切需要解决分子结构与性能的定量关系；预测化学反应的产物和新化合物化学性质；生命现象中的化学机理和纳米尺度的基本规律等重大难题。,03:23,2.1 化学产品工程概念 以往精细化学品和专用化学品的开发需要投入很大的人力和财力

9、成本，而利用化工产品工程理论则可对此有理想的改善。通过该理论框架下的计算机分子模拟和设计，改变了以往主要依靠实验摸索的模式，可对各种可能的产品结构进行模拟计算，在大量候选结构中选出几种可行方案，大大减少了产品的设计开发过程。 2.2 超分子化学概念 是“分子之外”的化学，与生命科学、材料科学等密切相关，是一门高度交叉的科学，被公认为是21 世纪化学发展的重要方向。它站在化学、生物学和物理学的交汇点，研究分子之外的、通过非共价键互相作用而形成的超分子和有组织的多分子体系的复杂性，是化合物分子的“社会学”。 2.3 “原子经济”反应 原子经济概念由Trost在1991年首先提出。理想的原子经济反应

10、是原料分子中的原子百分之百地转变成产物, 不产生副产物或废物, 实现三废的“零排放”。原子经济性可定量地表示为：原子利用率 =目标产物的相对分子质量/反应物质的相对原子质量 100%,03:23,3、 21 世纪高速发展的精细化工领域 3.1 生物化工 生物技术的发展重点在于生物催化工业化，使其成为切实的生产力。生物催化转化条件温和、选择性高、催化剂制造成本低。生物催化的核心是以酶为催化剂。酶催化反应速度比非酶催化一般要快1061012 倍，而催化剂用量仅为传统催化剂的0.001%1%。酶催化一般在2040、常压、pH 58 的条件下进行，如此温和的条件使得传统催化易发生的分解、异构、消旋和重

11、排等副反应大为减少。酶除极少数化学反应不能催化外，几乎能催化各种类型的化学反应，所以生物化工将会给化学工业带来一次技术革命。 3.2 燃料清洁化与替代产品 目前，燃料的清洁化和替代品开发和研究主要集中在以下几个方面：采用电控直喷式汽油发动机和高性能三效催化转化器结合，大大降低污染物排放。发展加氢、萃取、吸附、催化、络合、生物等脱硫技术，改善油品质量, 以保证汽车尾气三效转化器的活性，防止催化剂中毒。采用甲醇、乙醇、二甲醚、合成油、生物柴油、烷基化油等替代产品补充能源，逐步向氢燃料电池、太阳能方向迈进。,03:23,3.3 有机氟有机硅材料 氟树脂以其优异的耐温性、绝缘性、耐摩擦性、化学稳定性及

12、润滑性，正在成为现代化工业中许多关键技术不可缺少的材料。氟橡胶的耐热、耐油、耐溶剂、耐强氧化剂等特性，以及良好的机械性能，使之在军工、航天航空、汽车、石化等许多领域享有重要地位。 有机硅包括各种基团的硅油、硅橡胶、硅树脂和含硅低分子化合物。它们有很好的耐高低温性能、电绝缘性，特别是介电性能不随温度变化而剧烈变化；介电常数不随频率升高而增加；耐电弧、耐漏电、耐臭氧、耐辐射、耐候、耐燃，是一种不可多得的材料。 3.4 膜的应用及制备 膜是一种二维材料，厚度在纳米到微米范围，但其性能优异，应用广泛，备受关注。膜技术是当代新型高效分离技术，与传统技术相比，具有高效、节能、易于控制、操作方便、便于放大等

13、优势，用于各种领域，形成了新兴的高技术产业。专家甚至把膜分离技术与设备的发展称为“第三次工业革命”。 3.5 胶黏剂与涂料 3.6 纳米技术与纳米材料,03:23,纳米技术是领导新一轮产业革命、改变人们生活方式的新兴技术之一，将对未来的科技和社会发展产生重大影响，已成为世界列国竞相争夺的科技战略至高点。 3.7 其他化工新材料 4、21 世纪精细化工研究和发展方向 4.1 高尖端、高技术、功能化、专用化，与快速发展的高科技时代接轨。 4.2 绿色化发展方向，与“全球变化科学”和现行政策接轨。 4.3 开发新能源，与日趋紧张的能源形势接轨。 4.4 开发新方法、新路线，完善传统化工产品生产中存在

14、的问题。,03:23,研究方向 新型功能材料；材料化学， 医用高分子材料；功能高分子材料， 高性能涂膜材料， 烯烃环氧化及催化剂；电子聚合物结构与性能， 药物化学（含药物分析及中草药现代化）； 可控自由基聚合方法学， 计算化学与分子设计， 应用电化学， 纳米材料化学， 食品化学， 抗凝血高分子材料,03:23,现代分离与天然产物提取 现代分离与天然产物提取， 药物分析化学， 生物技术及应用， 功能材料与工业助剂， 绿色化学合成 精细化学品及天然产物化学， 电化学及仪器分析的应用研究， 生物产品的开发与研究， 界面与胶体化学， 精细化学品的制备及应用， 天然资源化学， 能源催化04)化学分离与提纯， 现代有机合成 化学工程与工艺方向,03:23,