1、精细化工工艺学,Fine Chemical Technology杨 林,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。,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：5660；美国：5355；中国：1580年，27.891年，3295年
2、， 目前为54以上（注：石化工业标志为乙烯产量。）,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：,2019/9/25,5,1.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,一、研发特性1、知识高度密集 高知识密集度低资本密集度
3、经济效益,12 精细化工产品的特性,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2.31亿美元。,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。,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。,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合的理念来设计
4、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。,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。,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,2、垄断性和排它性专利权、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。,2019/9/25,14,四、经济特性,1、投资效率高（但成功率低）； 2、利润率高（20以上）。,2019/9
5、/25,15,13 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。,2019/9/25,16,14 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。,2019/9/25,17,二、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
6、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。,2019/9/25,18,15 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。,2019/9/25,19,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？,2019/9/25,20,2 无机精细化学
7、品与材料,21 概述 一、分类与研究范畴 二、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。,2019/9/25,21,22 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）。,2019/9/25,22,二、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
8、，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。,2019/9/25,23,三、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）。,2019/9/25,24,四、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？,2019/9/25,25,2 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；
9、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+11、性状及用途2、合成（沸腾床法） nH3PO4 + (n-1)(NH2)2CO (NH4)n+2PnO3n+1,2019/9/25,26,二、硼化物精细化学品,应用极为广泛。 如：过硼酸钠NaBO2H2O23H2O1、用途2、合成（化学法、电解法）化学法： Na2B4O710H2O + 2NaOH +4H2O2 + H2O 4(NaBO2H2O23H2O),2019/9/25,27,三、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。,2019/9/25,2
10、8,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,2019/9/25,29,3 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）,2019/9/25,30,5、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？,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。,2019/9/25,32,三、阻燃材料,（一）燃烧机理 （二）阻燃材料 1、锑化合物Sb2O3 、SbS、SbX3 (X-卤化物) 2、铝化合物用量最大，主要为铝的水合物。 3、硼化物受热脱水并复盖燃烧面。主要品种是硼酸锌 及其衍生物。,思考题：,1、锑、铋、硼化物阻燃剂属于反应型还是添加型阻燃剂？锑化物常和哪些阻然剂配用？,
