工學(xué)精細(xì)化工工藝學(xué)

精細(xì)化工工藝學(xué)FineChemicalTechnology楊林§1概述一、定義精細(xì)化工產(chǎn)品定義：又稱精細(xì)化學(xué)品。對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)品進(jìn)行深加工而制得的有確定（或特定）用途的、小批量生產(chǎn)的系列化學(xué)品。精細(xì)化工產(chǎn)品的特點(diǎn)：產(chǎn)品門類多、牌號(hào)多、商品性強(qiáng)、投資少、利潤(rùn)大、更新?lián)Q代快、技術(shù)密集、競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)。精細(xì)化工定義： 精細(xì)化學(xué)工業(yè)的簡(jiǎn)稱，是生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品工業(yè)的總稱。二、精細(xì)化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位：1、精細(xì)化率：精細(xì)化工產(chǎn)值／化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值。2、地位：精細(xì)化率大小是衡量一個(gè)國(guó)家化工發(fā)達(dá)程度的標(biāo)記之一。日本：57～62％；德國(guó)：56～60％；美國(guó)：53～55％；中國(guó)：15％／80年，27.8％／91年，32％95年，目前為54％以上（注：石化工業(yè)標(biāo)記為乙烯產(chǎn)量。）三、精細(xì)化學(xué)品分類各國(guó)的分類狀況差別很大，隨著科技的發(fā)展，其分類越來(lái)越細(xì)。如日本1984年版《精細(xì)化工年鑒》共分為35類，1985年又分為51類。主要有：醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成染料、表面活性劑等。我國(guó)對(duì)精細(xì)化工品分為11類，1986年5月10日《中國(guó)化工報(bào)》公布：1.農(nóng)藥2.染料3.涂料（包括油漆和油墨）4.顏料5.試劑和高純物6.信息用化學(xué)品7.食品和飼料添加劑8.粘合劑9.催化劑和各種助劑10.化工系統(tǒng)生產(chǎn)的化學(xué)原料藥和日用化學(xué)品11.功能高分子材料1/11/20235一、研發(fā)特性1、學(xué)問(wèn)高度密集高學(xué)問(wèn)密集度＋低資本密集度＝經(jīng)濟(jì)效益§1－2精細(xì)化工產(chǎn)品的特性項(xiàng)目行業(yè)知識(shí)密集度資本密集度機(jī)械加工100化學(xué)工業(yè)的0.3~0.5化工248化肥工業(yè)的0.2~0.3醫(yī)藥340石化工業(yè)的0.12、研發(fā)難度大因功能性、平安性要求以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等，產(chǎn)品研發(fā)難度大，成功率低，研發(fā)費(fèi)用高、周期長(zhǎng)。如：農(nóng)藥10～12年，費(fèi)用2.31億美元。3、技術(shù)和產(chǎn)品更新快如：電子工業(yè)要求高純度、高性能化學(xué)品和材料；環(huán)境問(wèn)題要求高轉(zhuǎn)化率、高選擇性的催化劑；生命平安要求新的醫(yī)藥等。4、質(zhì)量要求高純度高。如電子化學(xué)品4～6個(gè)9；穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、平安。如農(nóng)藥；功能性強(qiáng)。功能性強(qiáng)是產(chǎn)品質(zhì)量的重要標(biāo)記之一，如農(nóng)藥、醫(yī)藥、化妝品等。二、生產(chǎn)特性1、綜合流程和多功能裝置特點(diǎn)：因流程長(zhǎng)、產(chǎn)量小、變更大，故以多功能、綜合化為主調(diào)；設(shè)計(jì)方案多接受以反應(yīng)和單元操作相組合的理念來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)裝置。如，日本的“萬(wàn)能鍋”等柔性裝置。2、制劑加工技術(shù)提高產(chǎn)品的應(yīng)用性能。3、接受復(fù)配技術(shù)即配方技術(shù)?？商岣弋a(chǎn)品的功能性，降低成本，增加品種。該技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，也是專利疼惜對(duì)象。4、商品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)如GB、QB等。四、商業(yè)特性1、市場(chǎng)從屬性：［市場(chǎng)、技術(shù)、原料］［流程、設(shè)備、限制、檢測(cè)、環(huán)保、標(biāo)準(zhǔn)）化等］信息（調(diào)研）決策研發(fā)生產(chǎn)市場(chǎng)

［配方、工藝、設(shè)備、檢測(cè)、平安評(píng)價(jià)等］2、壟斷性和排它性專利權(quán)、技術(shù)隱私。如可口可樂(lè)配方。3、應(yīng)用技術(shù)和技術(shù)服務(wù)。二者是商品質(zhì)量的補(bǔ)充。四、經(jīng)濟(jì)特性1、投資效率高（但成功率低）；2、利潤(rùn)率高（20％以上）。1/11/202314§1－3精細(xì)化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位1、農(nóng)業(yè)——農(nóng)藥、獸藥、飼料添加劑、微肥、生長(zhǎng)調(diào)整劑等；2、生物技術(shù)——30％的精細(xì)化工產(chǎn)品由生物化學(xué)技術(shù)生產(chǎn)；3、信息技術(shù)——分子電路、電子化學(xué)品等；4、能源技術(shù)——太陽(yáng)能儲(chǔ)存等；5、航天技術(shù)——C纖維、膠粘劑等。1/11/202315§1－4精細(xì)化工產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)和重點(diǎn)一、趨勢(shì)1、精細(xì)化率快速增長(zhǎng)54～55％。2、新品種快速增長(zhǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬促使品種快速增長(zhǎng)。3、高新技術(shù)促進(jìn)精細(xì)化工產(chǎn)品的發(fā)展接受信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)。1/11/202316二、重點(diǎn)1、駕馭先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)先發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)。軟件：催化、生物、分別、超細(xì)、復(fù)配技術(shù)等。硬件：綜合流程、多功能多用途裝置、限制、檢測(cè)技術(shù)儀器設(shè)備2、以技術(shù)開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新產(chǎn)品。發(fā)展方向：功能高分子材料、電子材料、精細(xì)陶瓷、超細(xì)材料、生化制品等。(我國(guó)“十五”“863”支配中明確提出了發(fā)展特種功能材料及技術(shù)的戰(zhàn)略)3、培育高素養(yǎng)精細(xì)化工專業(yè)人才。1/11/202317§1－5本課程性質(zhì)和基本內(nèi)容性質(zhì)：專業(yè)課；內(nèi)容：精細(xì)化工概況、技術(shù)范疇、重要系列產(chǎn)品、合成原理、生產(chǎn)工藝、性能應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)。1/11/202318思索題：1、精細(xì)化學(xué)品的研發(fā)特性？2、依據(jù)本課程學(xué)問(wèn)范疇，結(jié)合就業(yè)意向，談?wù)勀銘?yīng)具備何種素養(yǎng)？1/11/202319§2無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品與材料§2－1概述一、分類與探討范疇二、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位三、發(fā)展趨勢(shì)1、立足資源，向精細(xì)化、專業(yè)化發(fā)展；2、大力發(fā)展與信息、生命科學(xué)和材料科學(xué)相關(guān)的產(chǎn)品；3、留意開(kāi)發(fā)新工藝技術(shù)以及型產(chǎn)品功能。1/11/202320§2－2精細(xì)化工藝技術(shù)一、單晶化技術(shù) 通過(guò)變更晶態(tài)，賜予材料光、電、熱、磁、聲、力學(xué)性能等。如焰熔法（激光紅寶石）、引上法、導(dǎo)膜法（片狀藍(lán)寶石、硅等）、梯度法（藍(lán)寶石單晶）。1/11/202321二、非晶化技術(shù)材料屬熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)；金屬及合金、半導(dǎo)體、電介質(zhì)、離子導(dǎo)體、高聚物、氧化物玻璃等多種物類；材料具有高韌性，高耐腐蝕性，低磁致伸縮，低磁致?lián)p耗，高電阻，超導(dǎo)性，耐放射性等。工藝技術(shù)：（1）合金：速冷（2）半導(dǎo)體：非晶態(tài)硅技術(shù)等。1/11/202322三、超細(xì)化工藝技術(shù)1、粒徑2、性能“表面效應(yīng)”和“體積效應(yīng)”。熔點(diǎn)低，化學(xué)性質(zhì)活潑，磁性強(qiáng)，熱傳導(dǎo)好，對(duì)電磁波異樣吸取等。3、制備機(jī)械法、物理－化學(xué)法（氣相法、液相法、固相法）。1/11/202323四、表面改性化技術(shù)1、無(wú)機(jī)改性2、有機(jī)改性3、復(fù)合改性。五、薄膜化技術(shù)思索題：1、畫出冷凍干燥法工藝流程并指出其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2、表面改性的目的？有哪幾類？3、有機(jī)改性劑的作用原理？1/11/202324§2無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品一、磷酸鹽精細(xì)化學(xué)品主要有：磷酸鹽系涂料；磷酸鹽系顏料；磷酸鹽系催化劑；磷酸鹽系離子交換劑；磷酸鹽系食品添加劑；磷酸鹽系熒光材料等。如：聚磷酸銨［(NH4)n+2PnO3n+1］1、性狀及用途2、合成（沸騰床法）nH3PO4+(n-1)(NH2)2CO(NH4)n+2PnO3n+11/11/202325二、硼化物精細(xì)化學(xué)品應(yīng)用極為廣泛。如：過(guò)硼酸鈉[NaBO2·H2O2·3H2O]1、用途2、合成（化學(xué)法、電解法）化學(xué)法：Na2B4O7·10H2O+2NaOH+4H2O2+H2O4(NaBO2·H2O2·3H2O)1/11/202326三、鋰化物如：溴化鋰1、用途2、合成中和法、溴化鐵法、尿素還原法等。1/11/202327尿素還原法工藝流程母液返回濃縮工序套用或處理子除雜工序問(wèn)題：分析流程，找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序1/11/202328§3無(wú)機(jī)精細(xì)材料分類：工程材料（結(jié)構(gòu)材料）功能材料

當(dāng)代三大固體材料：金屬、高分子、精細(xì)陶瓷。一、精細(xì)陶瓷1、定義2、特點(diǎn)：本質(zhì)是固相反應(yīng)3、分類

4、制備的一般流程：

原料計(jì)量混合塑化成型燒成｛（問(wèn)題：分析流程，找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工序，由此說(shuō)明各工序）1/11/2023295、功能陶瓷

6、工程陶瓷作業(yè)：1、精細(xì)陶瓷制備的一般流程？影響顯微結(jié)構(gòu)的主要因素有哪些？塑化劑的加入對(duì)產(chǎn)品性能有何影響？1/11/202330二、纖維材料碳纖維1、原料：粘膠纖維、聚丙烯腈纖維、瀝青纖維。2、流程：(p.27)3、影響因素：預(yù)氧化處理鏈狀環(huán)化脫氫；碳化溫度漸漸升溫溫度越高，強(qiáng)度越高；碳化速度速度越快，強(qiáng)度越低；石墨化處理溫度越高，強(qiáng)度越高。