精细化工 第一章 概要

精细化工概论 南京工业大学 化学化工学院 周幸福，科技创新大楼513, 13770338259，zhouxfnjut.edu.cn,教 材 版 本,程铸生主编： 修订版 精细化学品化学 华东理工大学出版社,基本要求： 1. 遵守作息制度, 不迟到, 不早退, 因病因事不能上课要请假. 2. 上课认真听讲, 认真做好笔记. 3. 不许在课堂随意走动, 不做与本课程无关的事, 不许玩和接听手机. 4. 认真对待布置的思考题, 作业等, 有问题认真思考,请教老师和同学. 5. 期末认真复习, 全面掌握本课程. 6. 期末考试严禁任何作弊行为,以自己的努力学好知识,考出好成绩. 7. 平时有与课程有关的问题及时和老师沟通.,本课程的目的,1，系统掌握精细化工的工艺技术 （生产原理、工艺过程、产品的用途等 ） 2，增强独立分析问题、解决问题的能力，使毕业后能具备从事精细化工产品的生产管理与新产品开发的能力,先修课程体系：,有机化学，无机化学，物理化学，分析化学，配位化学，高分子化学等。 化工原理 化工设备 化工计算与工艺设计,精细化工的诞生过程：,A，直接利用自然资源 烟叶汁农药，防止农业病虫害 天然植物（茜草，靛兰）染布，染指甲，胭脂，香料 B，简单加工利用自然资源 压榨、萃取、蒸馏（水蒸气蒸馏）从动植物中直接提取香料、药物（中草药），麝香、薄荷油、龙涎香、海狸香、檀香油、玫瑰花露 C，利用合成与复配技术获得在应用性能上取代甚至超过天然物质的产品 （标志精细化工的诞生） 1800从天然香料中分离出单一的香精，并首次复配香精 D, 1990高效、低毒、环境友好的精细化工产品 高效、低毒、环境友好的精细化工产品,1800从天然香料中分离出单一的香精，并首次复配香精,麝香的合成(香料工业的诞生), 1856年，茜素的合成 W.H. Perkin 煤焦油品红、苯胺紫 (染料工业的诞生 ),茜素的合成, 1900 合成农药的诞生，医药（中草药)工业，表面活性剂工业,六六六,DDT,氯氰菊酯,除草剂2，4，5T,高效、低毒、环境友好的精细化工产品,原料来源：石油、天然气、煤焦油 深加工,一、精细化工的概念,含碳化合物，并以碳氢化合物为母体或主要类型的产品的工业生产。 例如：苯，乙烯，聚氨酯，氟哌酸等 原料来源 石油、煤炭、天然气、动植物提取物,有机化工：,按产品的性质和原料的来源，将化学工业分成有机化工和无机化工,化学工业,无机化工：,主要是氧化物、酸、碱、盐、合成氨及化肥等产品的工业生产。 例如：氯化钠、氢氧化钠、二氧化钛、硫酸铜、盐酸 原料来源 无机化工原料：主要是化学矿。,何谓精细化工？ 按产品的加工程度和应用功能而分类的，体现在产品的“质”和“量”方面。,1976年 美国著名化工战略研究专家C.Kline根据化工产品的“质”和“量”引出“差别化”的概念 Differentiation,石油,汽油 煤油 柴油 石脑油,重整 精制裂解,烷基苯 聚苯乙烯 环氧乙烷 丙烯腈（合成纤维） 丁二烯（合成橡胶） -,炼油,萘 苯 甲苯 二甲苯 乙烯 丙烯 C5 馏分 -,芳烃,烯烃,C馏分,通用化工产品,（基本化工原料）,有机精细化工产品,复配精细化工产品,无机精细化工产品,化工产品的差别性,无差别通用化学品 （炼油产品）烯烃,芳烃等 Undifferentiated heavy products,有差别通用化学品（大宗化学品）合成树脂、合成纤维等 Differentiated heavy products,精细化学品 Fine Chemicals,专用化学品 Specialty Chemicals,产量 设备投资 R&D费用 价格,大 大 低 低,小 小 高 高,精细化工产品特征： 化学上深度的加工产品 或 具有特定功能的产品,精细化工产品的类别：,2.精细化工的内涵,精细化工产品,精细化学品 化学型产品，强调产品的化学结构 规格和纯度，产品按分子组成来销售的。高附加值的中间体、高纯试剂等。,专用化学品 功能型产品，强调产品的功能和作用，按功能来销售。,精细化学品-化学型产品:强调产品的化学结构规格和纯度，产品按分子组成（化合物）来销售的；如：,3-氯-4-氟-苯胺,1-乙基-6-氟-1，4-二氢-4-氧代-7-（1-哌嗪基）-3-喹啉羧酸,3，5-二甲氧基-苯甲酸,专用化学品 - 功能型产品，强调产品的功能性，按 功能来销售。 如 农药乳化剂；乳胶漆、阻燃剂FR88、汽车蜡,各种品牌车蜡,各种品配涂料,精细化学品和专用化学品的区别,中国把精细化工产品分为11大类，分别是： (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(包括感光材料、磁性材料等能接受 电磁波的化学品) (7) 食品和饲料添加剂 (8) 粘合剂 (9) 催化剂和各种助剂 (10) 化学药品(原料药)和日用化学品 (11) 功能性高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。 其中：绝大多数是专用化学品，强调功能化 Function,1)催化剂 2)印染助剂 3)塑料助剂 4)橡胶助剂 5)水处理剂 6)纤维抽丝用油剂 7)有机抽提剂 8)高分子聚合物添加剂 9)表面活性剂 10)皮革助剂,11)农药用助剂 12)油田用化学品 13)混凝土用添加剂 14)机械、冶金用助剂 15)油用添加剂 16)炭黑系添加剂 17)吸附剂 18)电于工业专用化学品 19)纸张用添加剂 20)其它助剂,催化剂各种助剂一项，又包括以下内容：,医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、粘合剂、香料、化妆品、盥洗卫生用品、界面活性剂、合成洗涤剂、肥皂、印刷用油墨、塑料增塑剂，其它塑料添加剂、橡胶添加剂、成像材料、电子用化学品与电于材料、饲料添加剂与兽药、催化剂、合成沸石、试剂、燃树油添加剂、润滑剂、润滑油添加剂、保健食品、金属表面处理剂、食品添加剂、混凝土外加剂、水处理剂、高分子絮凝剂、工业杀菌防霉剂、芳香除臭剂、造纸用化学品、纤维用化学品、溶剂与中间体、皮革用化学品、油田用化学品、汽车用化学品、炭黑、脂肪酸及其衍生物、稀有气体、稀有金属、精细陶瓷、无机纤维、贮氢合金、非晶态合金、火药与推进剂、酶、生物技术、功能高分子材料等。,日本提出51个类别的精细化工产品：,精细化工产品的品种多少是一个国家社会发展水平的综合体现. 人民生活 科学技术 经济实力,二 精细化工生产的特点：,（1）多品种、小批量 精细化工的领域不断扩大。 专用化学品不断增加。 多品种是国家科技水平综合发展的重要标志。 （2）技术密集度高 精细化学品生产工艺复杂; 研究开发（R&D）费用高、周期长、成功率低； （3）附加值高 ，高利润。 （4）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,多数在液相中进行，一般又是非均相，反应效率受限制。 合成步骤多，副产量大； 反应产物组成复杂，不稳定，沸点高，纯度要求高，分离困难； 物料腐蚀性大，毒性大，易燃易爆等； 过程控制分析困难； 合成工艺路线可供选择性大，如可采用不同的催化剂，或不同的反应形式如光化学、电化学、生物化学等。,复杂性体现在以下几个方面：,技术密集度高-工艺复杂,技术密集度高-工艺复杂,技术密集度高-工艺复杂,技术密集度高-工艺复杂,技术密集度高-工艺复杂,收率问题,20步过程，若每一步收率在90%，则总收率只有： 0.920 = 12% 精细化工生产要求高转化率、高选择性、反应条件尽量温和、操作安全、分离简单等，对合成技术要求更高。,附产问题,技术密集度高-工艺复杂,以美国新农药的开发情况为例： 平均费用： 1976年 1800万美元 80年代初 4000万美元 最近统计 1亿美元 成功率： 60年代 3000：1 最近统计 30000：1 19611970年 开发成功19个新品种 19711979年 4个新品种 开发周期： 60年代 3年左右 最近统计 10年,技术密集度高- 研发费高、周期长、成功率低,筛选 实用性评价 开发与获取注册登记申请数据 注册登记 制造销售 X 年 2-3 年 3-5 年 1-2年,农药开发程序,技术密集度高- 研发费高、周期长、成功率低,美国商业部工业经济局统计资料：,石油化工 原料,脂肪烃、芳香烃等 通用化学品,乙二醇、苯胺等 有机中间体,农药配剂、医药原药、纺 织印刷助剂、汽车材料等 专用化学品,50亿美元 100亿美元 200亿美元 5300亿美元,吡啶 5.8万/吨,3，5-二甲基哌啶 85万/吨,哌啶 8万/吨,替米考星 （兽药原药） 300万/吨,技术密集度高-附加值高,发达国家占据有机和精细化工的主要市场 化工公司全球排名 发达国家精细化工比例 重要精细化工公司专用化学品的销售额和比例 在发展精细化工的同时固守有机化工原料的战略地位 重视石油化工基础原料的综合利用 有机化工基本原料的发达国家占主导地位 精细有机化学品中间体转向发展中国家 定制生产和一站式销售成为专用化学品的市场模式,三、国内外有机化工和精细化工的发展概况,美国化学周刊2003年对销售额在十亿美元以上的化工公司进行了排名,化工公司全球排名,发展现状-市场份额,back,目前全球精细与专用化学品的营业额： 3800亿3900亿美元； 其中 美国：1250亿1300亿美元 （最高） 欧洲：1000亿1050亿美元 日本：60亿65亿美元,发达国家全球精细化工市场的份额,美国、西欧和日本是全球精细与专用化学品生产和消费比较发达的国家和地区，他们是全球专用化学品的代言人。,三者的总营业额约占全球专用化学品营业额的77%左右,发展现状-市场份额,发展现状-市场份额,预计未来五年全球精细与专用化学品的市场将以年均3.1%的速度增长，预计2008年市场规模将达到4500亿美元，发展较快的领域有:原料药、酶制剂、特殊聚合物、纳米材料、分离膜、特种涂料、电子化学品和催化剂等，但农药、染料、和纺织化学品将呈下降趋势。,美国、西欧和日本主要精细与专用化学品市场规模(万美元),市场需求将继续健康发展,发展现状-市场份额,