第一章-緒論精細(xì)化工產(chǎn)品合成原理課件

精細(xì)化工產(chǎn)品合成原理主講教師：何樹(shù)華聯(lián)系電話箱：thshuhua@第一章

緒論7/26/20231章次內(nèi)容課時(shí)第一章緒論2第二章鹵化反應(yīng)4第三章磺化與硫酸鹽化4第四章硝化與亞硝化反應(yīng)4第五章氧化反應(yīng)4第六章還原反應(yīng)4第七章烷化與?；磻?yīng)4合計(jì)26教學(xué)內(nèi)容（26學(xué)時(shí)）：7/26/20232第一節(jié)精細(xì)化工產(chǎn)品的含義及其特點(diǎn)第二節(jié)精細(xì)化工產(chǎn)品的范圍及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用第三節(jié)精細(xì)化工產(chǎn)品的合成路線及發(fā)展趨勢(shì)第一章

緒論(2學(xué)時(shí)）7/26/20235第一節(jié)精細(xì)化工產(chǎn)品的含義及其特點(diǎn)一、精細(xì)化工產(chǎn)品的含義按照用途不同，人們將化工產(chǎn)品劃分成基本化工產(chǎn)品和精細(xì)化工產(chǎn)品兩大類別?；ぎa(chǎn)品基本化工產(chǎn)品精細(xì)化工產(chǎn)品化學(xué)型（如化學(xué)試劑）功能型（如洗發(fā)香波）7/26/202361、基本化工產(chǎn)品：指從廉價(jià)、易得的天然資源(如煤、石油、天然氣和農(nóng)副產(chǎn)品)等開(kāi)始，經(jīng)一次或數(shù)次化學(xué)加工而制成的最基本的化工原料，具有應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)中化工技術(shù)要求很高、產(chǎn)量大而附加價(jià)值低等特點(diǎn)。如：硫酸、燒堿、乙醇、通用塑料等。

2、精細(xì)化工產(chǎn)品：能增進(jìn)或賦予一種(類)產(chǎn)品以特定功能，或本身具有特定功能的小批量制造和應(yīng)用的、高純度和高利潤(rùn)的化學(xué)品。7/26/20237通用化學(xué)品精細(xì)化學(xué)品原料廉價(jià)、易得的天然資源通用化學(xué)品加工一次或數(shù)次化學(xué)加工步驟繁多，反應(yīng)復(fù)雜產(chǎn)品特點(diǎn)技術(shù)要求很高，產(chǎn)量大，附加價(jià)值低產(chǎn)量小，產(chǎn)值高，純度高，特定的應(yīng)用性能7/26/20238二、精細(xì)化工產(chǎn)品的特點(diǎn)1、小批量，多品種（國(guó)外表面活性劑就達(dá)5000多種）；2、大量采用復(fù)配技術(shù)（紡絲油劑組分包括分散劑、防沉淀劑、防凍劑、防腐劑等）3、綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置4、生產(chǎn)工藝精細(xì)、技術(shù)密集性高（成功率較低、時(shí)間長(zhǎng)、耗資較大，如開(kāi)發(fā)一種新藥需5-10年，耗資2000萬(wàn))；5、附加值高、投資少、利潤(rùn)大6、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、商業(yè)性強(qiáng)返回7/26/20239每種精細(xì)化學(xué)品都有一定的應(yīng)用范圍，以滿足社會(huì)的不同需要。它們不可能象基本化工產(chǎn)品那樣大批量生產(chǎn)，而是有針對(duì)性地生產(chǎn)各種特殊功能的專用化工產(chǎn)品。

1、小批量，多品種采用復(fù)配技術(shù)所制成的商品，具有對(duì)精細(xì)化學(xué)品增效、改性和應(yīng)用范圍擴(kuò)大等功能，其性能往往超過(guò)結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品。2、大量采用復(fù)配技術(shù)返回7/26/202310多數(shù)精細(xì)化學(xué)品由基本原料出發(fā)，經(jīng)深度加工才能制得，因而一般生產(chǎn)流程長(zhǎng)，工序多。而其“小批量、多品種”的特點(diǎn)，決定了精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)通常以間歇反應(yīng)為主。雖然精細(xì)化學(xué)品品種繁多，但從合成角度看，其合成單元不外乎十幾個(gè)，尤其是一些同系列化學(xué)品，其所經(jīng)過(guò)的合成單元及采用的設(shè)備有很多相似之處。故近年來(lái)許多生產(chǎn)工廠廣泛采用多品種綜合生產(chǎn)流程，設(shè)計(jì)和制作用途廣、功能多的生產(chǎn)裝置，以適應(yīng)精細(xì)化學(xué)品多品種、小批量的特點(diǎn)。3、綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置返回7/26/202311精細(xì)化工是綜合性較強(qiáng)的技術(shù)密集型工業(yè)。這首先表現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中的工藝流程長(zhǎng)、單元反應(yīng)多、原料復(fù)雜、中間過(guò)程控制要求嚴(yán)格，而且應(yīng)用和涉及到多領(lǐng)域、多學(xué)科的理論知識(shí)和專業(yè)技能。其中包括多步合成、分離技術(shù)、分析測(cè)試、性能篩選、復(fù)配技術(shù)、劑型研制、商品化加工、應(yīng)用開(kāi)發(fā)和技術(shù)服務(wù)等。還反映在研究開(kāi)發(fā)新品種的投資高、時(shí)間長(zhǎng)和成功率低。這主要是由于產(chǎn)品的更新?lián)Q代快，市場(chǎng)壽命短，技術(shù)專利性強(qiáng)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。

技術(shù)密集還體現(xiàn)在情報(bào)密集、信息快。由于精4、生產(chǎn)工藝精細(xì)、技術(shù)密集性高7/26/202312細(xì)化工產(chǎn)品是根據(jù)具體應(yīng)用對(duì)象而設(shè)計(jì)的，它們的要求經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，一旦有新的要求提出，就必須按照新的要求重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，或?qū)υ械幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；另一方面，大量的基礎(chǔ)研究工作產(chǎn)生的新化學(xué)品也不斷需要尋找新的用途。

返回7/26/202313(1)投資效益高

在總體上，化學(xué)工業(yè)屬于資本型工業(yè)，資本密集度高。但精細(xì)化工生產(chǎn)設(shè)備的投資僅為石油化工投資平均指數(shù)的0.3~0.5，化肥工業(yè)的0.2~0.3。故其投資少，效益高。

(2)利潤(rùn)率高

一般來(lái)說(shuō)，1美元石油化工原料加工成合成材料，可增值8美元；如果加工成精細(xì)化學(xué)品，則可增值到106美元。5、附加值高、投資少、利潤(rùn)大7/26/202314隨著對(duì)通用化學(xué)品的深度加工和產(chǎn)物的精細(xì)化，商品的附加價(jià)值率急劇增長(zhǎng)。日本將化學(xué)工業(yè)行業(yè)分為三大類：精細(xì)化工、無(wú)機(jī)化工、化肥和石油化工，并對(duì)其原材料費(fèi)率和附加價(jià)值率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較。表1-1日本化學(xué)工業(yè)中各行業(yè)的原材料費(fèi)率A和附加價(jià)值率B(%)行業(yè)1965年1970年1975年ABABAB精細(xì)化工514647513350無(wú)機(jī)化工563755396535化肥和石油化工553551427120平均543950456036(3)附加價(jià)值高返回7/26/202315精細(xì)化學(xué)品商品繁多，用戶對(duì)商品的選擇性很高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。因而在大力搞好新產(chǎn)品、新技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，還需花更大的力量去研究產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)服務(wù)，以便不斷開(kāi)拓市場(chǎng)，提高市場(chǎng)信譽(yù)。

6、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、商業(yè)性強(qiáng)返回7/26/2023161、1985年日本將精細(xì)化工劃分成51個(gè)門類：

(1)醫(yī)藥(2)農(nóng)藥(3)成像材料(4)飼料添加劑

(5)染料(6)顏料(7)化妝品(8)電機(jī)與電子材料

(9)涂料(10)油墨(11)催化劑(12)表面活性劑

(13)香料(14)肥料(15)潤(rùn)滑劑(16)燃料油添加劑

(17)試劑(18)炭黑(19)水處理劑(20)塑料添加劑

(21)合成洗滌劑(22)合成沸石(23)塑料增塑劑

第二節(jié)精細(xì)化工產(chǎn)品的范圍及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用一、精細(xì)化工產(chǎn)品的范圍7/26/202317(24)膠粘劑(25)塑料穩(wěn)定劑(26)橡膠添加劑

(27)保健食品(28)食品添加劑(29)潤(rùn)滑油添加劑(30)混凝土外加劑(31)高分子絮凝(32)金屬表面處理劑(33)芳香除臭劑(34)造紙用化學(xué)品(35)工業(yè)殺菌防霉劑(36)皮革用化學(xué)品(37)油田用化學(xué)品(38)纖維用化學(xué)品(39)溶劑與中間體(40)汽車用化學(xué)品(41)脂肪酸及其衍生物

(42)稀有氣體(43)稀有金屬(44)精細(xì)陶瓷(45)無(wú)機(jī)纖維(46)貯氫合金(47)非晶態(tài)合金

(48)火藥與推進(jìn)劑(49)酶(50)生物技術(shù)(51)功能高分子。

7/26/2023182、1986年，我國(guó)化工部“關(guān)于精細(xì)化工產(chǎn)品分類的暫行規(guī)定和有關(guān)事項(xiàng)的通知”中明確規(guī)定精細(xì)化工產(chǎn)品包括11個(gè)產(chǎn)品類別：(1)農(nóng)藥(2)染料(3)涂料(包括油漆及油墨)

(4)顏料(5)試劑和高純物(6)食品和飼料添加劑(7)粘合劑(8)催化劑和各種助劑

(9)化工系統(tǒng)生產(chǎn)的藥品(原藥)和日用化學(xué)品

(10)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)

(11)信息用化學(xué)品(包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學(xué)品)

7/26/2023193、按屬性可將精細(xì)化學(xué)品劃分為：

無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品和有機(jī)精細(xì)化學(xué)品。7/26/202320精細(xì)化學(xué)品所具有的鮮明特點(diǎn)，使它成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。它除了直接用作最終產(chǎn)品或作為醫(yī)藥、獸藥、農(nóng)藥、染料、顏料和香料等的主要成分外，絕大多數(shù)是用作輔助原料或材料出現(xiàn)在生產(chǎn)和生活兩大類物質(zhì)資料中。表1-2日本、美國(guó)、德國(guó)的精細(xì)化工產(chǎn)值占化學(xué)工業(yè)的比率（%）

國(guó)別19711972197319741975197619771980~1985日本44.144.445.347.951.549.950.855~58德國(guó)35.5----51.544.0----≈53美國(guó)--37.237.840.536.936.8≈40≈50二、精細(xì)化工產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用7/26/202321造成這種趨勢(shì)的主要原因在于：1、科學(xué)技術(shù)和工農(nóng)業(yè)各部門的發(fā)展以及人民生活水平的提高，迫切要求加快精細(xì)化工的發(fā)展，以便提供各種性能優(yōu)異、用途廣泛的精細(xì)化學(xué)品。2、一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的石油化工已發(fā)展到相當(dāng)規(guī)模，并具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能為精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展提供充足的原料、中間體和技術(shù)條件。3、一些缺乏資源的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，由于兩次“能源危機(jī)”的沖擊，不得不改變化工產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，將其戰(zhàn)略重點(diǎn)由石油化工轉(zhuǎn)向省資源、省能源、7/26/202322附加價(jià)值高和技術(shù)密集的精細(xì)化工，以便用技術(shù)優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)資源劣勢(shì)。

4、一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家通用化學(xué)品的量已能滿足需要，故要求進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，開(kāi)拓新市場(chǎng)，從而轉(zhuǎn)向發(fā)展精細(xì)化學(xué)品。

5、新材料、生物過(guò)程、新功能元件等新一代產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)與精細(xì)化工有著非常密切的關(guān)系，也要求精細(xì)化學(xué)品迅速發(fā)展。返回7/26/202323第三節(jié)精細(xì)化工產(chǎn)品的合成路線及發(fā)展趨勢(shì)精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程：

化學(xué)合成分離提純劑型加工商品化由基礎(chǔ)原料到精細(xì)化工產(chǎn)品，制作過(guò)程技術(shù)要求較高，常常要經(jīng)過(guò)許多有機(jī)合成單元以及一些化工過(guò)程，才能制得所需結(jié)構(gòu)的化合物。一、精細(xì)化工產(chǎn)品的合成路線7/26/2023241、精細(xì)有機(jī)合成的原料資源（1）煤的加工（2）石油加工（3）天然氣的利用（4）農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品的利用7/26/202325（1）煤的加工煤的煉焦：萘、2－甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、咔唑等苯：50－70％甲苯：12－22％二甲苯：2－6％粗苯煤焦油7/26/202326煤的氣化：破壞加氫——煤的氫化生產(chǎn)電石：乙炔水煤氣反應(yīng)：氫費(fèi)－托反應(yīng)：分子量較寬的烷烴或烯烴混合物7/26/202327（2）石油加工催化重整：苯、甲苯、二甲苯熱裂解：乙烯、丙烯、丁二烯催化裂化：多烷基苯、烷基萘臨氫脫烷基化：苯、萘

7/26/202328（3）天然氣的利用甲烷、乙烷、丙烷和較高碳鏈的烷烴（其中主要是甲烷）可直接用于制備碳黑、乙炔、氫氰酸、各種氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等制合成氣（CO和H2的混合物），進(jìn)一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等7/26/202329（4）農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品的利用碳水化合物：

脂肪和油類：

主要成分：甘油三羧酸酯可獲得化工原料：脂肪酸、脂肪族含氮化合物、二聚酸、氨基酰胺和咪唑啉類、壬二酸與壬酸、脂肪醇、環(huán)氧化合物、蓖麻醇酸、甘油。糖類、淀粉、糖類樹(shù)膠——單糖纖維素——己糖（葡萄糖）和戊糖（木糖）7/26/2023302、精細(xì)有機(jī)合成的單元反應(yīng)（1）精細(xì)化學(xué)品的主要取代基（2）精細(xì)有機(jī)合成的主要單元反應(yīng)（3）產(chǎn)品舉例及合成路線的綜合評(píng)定7/26/202331（1）精細(xì)化工產(chǎn)品的主要取代基

主體結(jié)構(gòu)精細(xì)化工產(chǎn)品取代基7/26/202332鹵素：-Cl、-Br、-I、-F含氮基團(tuán)：

-NO2、-NO-NH2、-NHR、-NR1R2-NHCO-、-NH2OH、-N2+X-、-N=N-、-NHNH2

-CN7/26/202333含硫基團(tuán)：