第第6章章 精细化工精细化工 •精细化工是现代化学工业的重要组成部分，与国民经济各部门及人们日常生活密切相关，是当前世界各国争相发展的化学工业重点，是衡量一个国家化学工业水平高低的重要依据 精细化工的发展•化学工业在发展的早期，将化学工业产品仅分为一般规格化工产品和特种规格化工产品两大类•到了20世纪60年代，精细化工产品从化学工业中分离出来 •石油价格的上涨和化学工业原料的上涨使得工业发达国家开始对石油化学工业的结构加以调整，也就是在这一时期，世界各主要工业国开始重视石油化工产品的深度加工，产品朝着精细化、功能化发展，走产品的高附加值发展路线 精细化工产品•大量具有特定功能、用途和作用的化工产品相继诞生，因此就产生了具有功能化的新兴化工产品•为了区别于传统的化工产品，最早日本将这种具有功能化的化工产品称为精细化学品(也就是精细化工产品)，而欧美则称其为专用化学品•我们国家参照了日本的叫法，将这类化工产品叫做精细化工产品•精细化工产品是相对于传统的、一般规格的化工产品即常见的大宗化学品(简称通用化学品)而言的 精细化工在国民经济中的作用 •①作为最终产品可以直接使用或作为最终产品的主要成分。
•②作为各种材料的添加剂，增加或赋予各种材料的特性，以增强其功能•③增进和保障农、林、牧、渔业的丰产丰收•④与人民日常生活生产密不可分•⑤促进技术创新与进步•⑥提高经济效益 精细化工的定义 •所谓精细化工产品(即精细化学品)是指那些具有特定的应用功能，技术密集，商品性强，产品附加值较高的化工产品生产精细化学品的化工企业，通称精细化学工业，简称精细化工 中国精细化工产品包括11个产品类别 •①农药；②染料；•③涂料(包括油漆和油墨)；•④颜料；⑤试剂和高纯物质；•⑥信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等能接收电磁波的化学品)；•⑦食品和饲料添加剂；•⑧胶黏剂；⑨催化剂和各种助剂；•⑩(化工系统生产的)化学药品(原料药)和日用化学品；•11.高分子聚合物中的功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等) 精细化工的范围已经达到50余门类 •总的来说，除了化学肥料、无机化工产品、基本有机化工原料和中间体、有机溶剂、合成材料等大吨位产品以外，其余的化工产品几乎都可以视为精细化工品 精细化工的特点 •(1)具有特定的功能和实用性特征•(2)技术密集程度高•(3)小批量，多品种•(4)生产流程复杂，设备投资大，对资金需求量大。
•(5)具有实用性、商品性强，市场竞争激烈，销售利润高，附加值高的特点•(6)产品周期短，更新换代快，多采用间歇式生产工艺 精细化工的原料 •(1)煤•(2)石油•(3)天然气•(4)农林牧渔副产品 传统精细化工 ——染料•染料是能将纤维或其他被染物质染成其他颜色的有机化合物染料分子中常含有发色团(如偶氮基、硝基、羰基等)和助色团(如氨基、羟基、甲基、磺酸基等)，当光线射入后发生选择性吸收，并发射一定波长的光线，从而显示出颜色•染料结构复杂，种类繁多 染料的分类•染料的分类方法有两种：①按反应方法和应用性能来分类，可分为还原染料、活性染料、酸性染料、碱性染料、直接染料、硫化染料、冰染染料等几大类；②按照染料分子中所含基本结构或基团分类，有偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料、噻唑染料、三芳甲烷染料、亚甲基染料等几大类 染料的分类•(1)分散染料•(2)酸性染料•(3)直接染料•(4)还原染料•(5)冰染染料•(6)活性染料 染料的命名 •(1)冠称根据应用分类法，反映出它们在应用方面的特征，冠称可分为30类即酸性、弱酸性、酸性络合、酸性媒介、中性、直接、直接耐黑、直接铜盐、直接重氮、阳离子、还原、可溶性还原、硫化、可溶性硫化、氧化、毛皮、油溶、醇溶、食用、分散、活性、混纺、酞菁素、色酚、色基、快色基、颜料、色淀、耐晒色淀和涂料色浆。
•(2)色称表示被着色物体所呈现的色泽，我国商品用30个色称，色泽的形容词用“嫩”、“艳”、“深”三字，如嫩黄、黄、深黄、金黄、橙、大红、桃红、玫瑰、品红、红紫、枣红、紫蓝、湖蓝、艳蓝、深蓝、艳绿、深绿、黄棕、红棕、深棕、橄榄、橄榄绿、草绿、灰和黑•(3)字尾补充说明染料的性能或色光和用途字尾常用字母来表示，常用字母有： B-蓝光，C-耐氯、棉用，D-稍光、印花用，E-匀染性好，F-亮、坚牢度高，G-黄光或绿光， J-荧光，I-耐光牢度较好，P-使用印花，S-生化牢度高，R-红光等有时还用字母代表染料的类型置于字母的前部，与其他字母间加破折号如活性金黄KN-G，KN代表乙烯砜型活性染料，G-代表染料的色光 染料的现状 •近年来，我国染料的产量大幅度增长，然而，由于我国生产的染料品种和质量与国际市场不相适应，有的产量过剩，出口无序竞争，目前我国染料出口量占世界染料贸易量的1/4以上，已成为世界上染料出口的第一大国•随着人类环保和自我保护意识的强化，染料本身生产中的毒性问题以及染料使用以后对环境带来的负面影响，成为阻碍染料应用和发展的两大难题•我国在生产染料的品种和质量上还不能满足市场的需要，结构不合理。
•染料行业整体生产技术和装备水平不高，生产厂家多，规模小，人员多，污染重，无序竞争厉害 典型的染料生产工艺过程—直接耐晒黑G 直接耐晒黑G生产步骤•直接耐晒黑G是一个四偶氮染料，生产过程经两次重氮化、三次偶合反应完成•第一步，先将对硝基苯胺、盐酸和水加到重氮化槽中，升温溶解，降温至10℃，迅速加入亚硝酸钠溶液进行重氮化反应，得到对硝基苯胺重氮盐溶液•第二步，把对硝基苯胺重氮盐溶液加冰，降温至10℃以下，在强烈搅拌下加入H酸溶液，进行第一次偶合反应•第三步，在弱碱性溶液下进行第二次偶合反应•第四步，将两次偶合反应物料加热到25℃，加入硫化钠溶液进行还原反应，反应在终点后加盐酸酸析，过滤•第五步，再进行第二次重氮化反应•第六步，是第三次偶合反应，加入食盐，使染料全部析出后处理过程包括染料悬浮物经压滤机过滤，滤饼在干燥箱中干燥，再经粉碎机粉碎，最后在混合机内加食盐混成商品的直接耐晒黑G 蒽醌染料 •蒽醌染料是仅次于偶氮染料的又一大类染料它的羟基和氨基的衍生物具有很深的颜色，是很有价值的商品染料特别是蓝色和绿色染料，具有非常好的耐牢度•蒽醌染料按其本身的结构特点，可分为蒽醌类可溶性染料、蒽醌类分散染料、蒽醌类还原染料和羟基蒽醌媒染染料等。
分散红3B的生产工艺流程 •①溴化•将经沙摩锅磨细的1-氨基蒽醌放入溴化锅内，加水和盐酸，搅拌均匀，经夹套冰盐水冷却至20℃以下，加入溴进行溴化反应此时一部分溴生成溴化氢，再加入次氯酸钠使溴化氢转变为溴，搅拌至反应完全后，加入亚硫酸钠以破坏过量的溴，使生成溴化钠过滤，滤饼用清水洗至中性后烘干 分散红3B的生产工艺流程•②水解•在水解锅中加入发烟硫酸、硼酸，搅拌使其溶解完全，再加上已烘干的溴化物料，升温至120℃，保温搅拌至反应完全，冷却至50℃放入已放有冰水的稀释槽中，搅拌均匀，放入过滤机过滤，洗至中性、烘干 分散红3B的生产工艺流程•③缩合•在缩合锅中，加入苯酚和碳酸钾，加热至120℃，在搅拌下加入烘干的水解物料，在140～145℃搅拌均匀至反应完全密闭设备，进行真空蒸馏脱去苯酚，含苯酚废水送回收工段回收苯酚然后加水打浆，过滤，洗至中性•④后处理在沙磨锅内加入水和扩散剂，搅拌下加入滤饼，在90℃沙磨均匀，经干燥拼混成分散红3B成品 分散红3B的生产工艺流程 染料的发展趋势 •由于染料生产中的毒性及对环境的污染问题，严重地阻碍了染料的应用和发展所以今后染料的发展关键是如何生产出对人体无害，对环境无污染的绿色染料。
•①在染料生产中必须选择工艺简单，三废污染小(达到国家三废排放标准)的生产路线和品种积极开发蒽醌染料的替代品•②为了提高染料的利用率，减少有色废水的产生，应选择具有高固色率，小溶比，快速、低温的染色材料•③开发染料的加工助剂，发展染料的加工工艺，增强染料的分散性、溶解性和稳定性增加染料应用助剂的品种，使染料能物尽其用•④进一步发展功能性染料，开发染料应用新领域 涂料•涂料是一种流动状态或粉末状态的有机物质，将它涂覆在物质的表面，可以得到一层致密坚韧的涂膜，对材料起到装饰、保护、标志或其他特殊功能等作用 涂料的组成、分类与特性•涂料是由成膜物质、溶剂、颜料、填料和其他助剂组成•成膜物质是天然树脂或合成树脂，对涂膜的性能起着极为关键的作用•溶剂的作用是稀释涂料，使涂料成为均匀的分散体系，当溶剂挥发时，得到结构致密的涂膜溶剂可分为有机溶剂和水•颜料是赋予涂料所需的各种颜色•填料则是为了增强涂料的各种物理和机械性能 涂料的组成、分类与特性•按剂型分类，重要的涂料有溶剂性涂料和水溶性涂料•按成膜物质分类，可以分为天然树脂涂料和合成树脂涂料两大类 涂料的生产特点 •在涂料的生产中，确定涂料的配方是极为重要的。
任何一种涂料可有多种的原料组合和配比，要根据需要选择合适的成膜物质、溶剂、颜填料和助剂，有时可以用某种廉价的物质代替其中的一个原料，取得同样的效果因此在考虑了底材的要求后，注意清洁环境，权衡经济成本，得到切实可行的原料配方•涂料的生产工艺和设备简单，通用性强 酚醛树脂——油基树脂涂料生产工艺流程 酚醛树脂涂料属于油基树脂涂料，采用热炼法生产，包括配料、热炼、稀释、净化、检验、包装等六道工序 1-真空泵；2-缓冲罐；3-稀释罐；4-地下溶剂罐； 5-排风机；6-炼油釜；7-中间贮罐；8,9-计量罐；10,11,12-聚合油及软树脂贮槽，13-板框压滤机；14-计量罐；15-成品贮槽 环氧树脂涂料 •环氧树脂涂料主要特点是耐化学药品性、保色性、附着力和绝缘性能好其缺点是耐候性差，由于羟基的存在，如处理不当，容易造成耐水性差另外该涂料是双组分，用前要进行调配，在储存与使用上不方便尽管如此，环氧树脂涂料仍然作为一种优良的耐腐蚀性涂料，被广泛地用于化学工业、造船工业、金属结构的底漆，但不适合作为高质量的户外涂料和高装饰性涂料使用•环氧树脂本身是热塑性的，在配成涂料时必须外加固化剂，常用的固化剂有胺类、多元酸及合成树脂。
在氢氧化钠的作用下把双酚A树脂与环氧氯丙烷反应，生成一种环氧树脂涂料，其结构式为： 含氟树脂涂料 •含氟聚合物具有优异的化学稳定性、耐热性、电绝缘性、自润滑性、耐大气老化等功能，已在塑料、涂料和弹性体等多个领域中获得了广泛应用目前应用最广的含氟聚合物涂料有3类，聚四氟乙烯(PTEF)涂料、聚偏氟乙烯(PVDF)涂料和全氟烯烃乙烯基醚(PFEVE)涂料•氟树脂涂料是指以氟树脂为主要成膜物的涂料，也称为氟碳涂料(fluorocarbon coat— ings)氟元素的引入，使含氟聚合物化学性质极其稳定，氟树脂涂料则表现出优异的热稳定性、耐化学品性以及超耐候性，是迄今发现的耐候性最好的外用涂料，耐用年数在20年以上 涂料的应用 •涂料的种类繁多，性能和用途各不相同物料的底材不同，用途不同，应选用不同的涂料汽车用漆要求耐磨、耐冲击性、抗汽油性；外用建筑用漆不仅要求耐光，而且要求对气候变化的适应性；电器用漆要求绝缘、抗电弧、耐热性；桥梁用漆要求在户外有耐久性，并防止对钢铁有腐蚀性•在选择涂料时还必须注意涂料的配套使用，涂料要与底漆、腻子、面漆、罩光漆等相适合，不能随便搭配使用•涂料使用时要注意预涂材质的表面的处理，不同的材质处理方法不同，金属的表面要脱脂、去锈、化学磷化；木材要干燥、漂白、加封闭剂；塑料要用溶剂洗去脱膜剂，分别进行处理。
涂料的发展趋势 •目前涂料工业的发展是基于四个原则，即经济、效率、生态、能源大力发展“绿色涂料”，降低污染，保护环境，提高效率，节省能耗是今后的发展趋势 •(1)水性涂料•(2)高固体分涂料•(3)粉末涂料•(4)功能性涂料 香料及香精 •香料是在常温下具有愉快的香气和香味的有机物质•香精是由几种或若干种香料按一定的香型调制而成的香料混合物 香料的分类 •香料按来源分类可分为天然香料和合成香料 •天然香料分为植物香料和动物香料•按合成香料的化学结构、官能团的特征分类：①醇类香料②羟酸类香料③酯类香料④醛类香料⑤酮类香料⑥酚类和醚类香料⑦麝香类香料•⑧烃类等 香料的特性与提取 •天然香料精油是从植物的花、果实、种子、根、茎、叶等不同部位提取出的一种天然香料 •香辛料是从具有特殊香气、香味和滋味的植物的草、叶、根茎、树皮、种子提取出的天然香料 •香料植物在提取芳香油前，要进行适当的预处理，再进行提油的加工生产•植物性天然香料的生产方法有蒸馏法、压榨法、吸附法、溶剂萃取法等 合成香料 •合成香料来源于两个方面：•一是从各种天然精油中分离而得的单体成分，用于香精的配制，从而得到其他香型的单体香料；•二是通过合成途径得到的有机化合物，可以得到许多天然含香物没有的香型，使产品具有了新的独特的香气。
香兰素 •香兰素又名香草醛，广泛存在于自然界中，具有香荚豆独特的芳香，为重要的食品赋香剂之一，是香草、香精的主要原料，除作定香剂外，也作调香剂或变调剂使用，广泛用于化妆品、烟草、糖果、糕点及冰淇淋中 香精的特性与生产 •香精的分类：•根据香精的用途，可分为食用香精、日用香精、工业用香精；•根据香型的不同，可分为花香型香精、果香型香精、酒用香型香精、烟用香型香精、食品用香型香精；•根据形态的不同，可分为液体香精和固体香精 香精的组成 •香精是由几种乃至几十种香料调配而成，一般认为它是由主香剂、辅助剂、头香剂、定香剂组成 香精的调香与生产•香精的生产分两步，•第一是先拟定香精的配方，并进行香精配方的调配，即调香•第二是根据配方生产出质量合格的香精产品 香料香精的应用 •香料的用途十分广泛，普遍地用于日用化学品、食用化学品、医用药品、烟酒业、饲料、涂料、印刷品、文教用品、美化环境、杀灭害虫剂中 香料香精的发展 •①进一步健全化妆品、香皂、洗涤剂等制品的检验与评价制度，应与食品用香料相同，建立相应的香料清单，以对产品质量进行严格控制•②采用新型分离方法，如超临界流体分离技术、膜分离技术、吸附分离等，提高香料的收率和纯度，降低成本。
•③进一步提高香料香精的分析、检验、评价手段，不断用高新技术、高新仪器逐步代替依靠人的嗅觉和味觉器官作为测量“气”和“味”对香味的评价方法•④根据加香产品的性质和用途，不断为人们增加喜爱的香精品种，以满足对加香产品香气或香味的需要 农药——农药的分类及其特点 •所谓农药是指在农业生产过程中，能够有效防治农产品的病虫、病菌，能够除去田问中的杂草以及可以对农产品起生长调节作用的化学产品•目前，农药分为四大类：•化学除草剂•化学杀虫剂•化学杀菌剂•植物生长调节剂 农药工业现状 •我国农药总体与世界发达国家还有较大的差距•近年来，我国也新开发出了一些新品牌在产品质量和农药药效上都达到了世界水平 •然而，差距还比较大的，主要表现在以下几个方面：•(1)农药品种老化，新品种少，结构不合理•(2)工艺技术落后，产品质量较差•(3)科研经费严重不足 敌百虫生产工艺流程 。