精细化工工艺学课件

1.7 精细化工工艺学的内涵
精细化工工艺学是指从初级原料、次级
原料到精细化工产品的加工方法和过程。
各个生产单元按照一定的目的要求，有
机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺
过程，并用图形描绘出来，即工艺流程图。 其方法和过程可以采用化学反应，也可 采用复配技术，但这些方法和过程应该是技 术上可行的、工艺上先进的、经济上合理的、 环保上允许的。
主讲：刘秀奇
1.1 精细化工的定义
精细化工是生产精细化学品的工业。 精细化学品这个名词，沿用已久，原指产量小、纯度 高、价格贵的化工产品，如医药、染料、涂料等。但 是，这个含义还没有充分揭示精细化学品的本质。 欧美一些国家把产量小、按不同化学结构进行生产和 销售的化学物质，称为精细化学品(fine chemicals)； 把产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用 性能的产品,称为专用化学品(specialty chemicals)。
1.7 精细化工工艺学的内涵
2、化学反应过程
鉴于精细化学品的特点，精细化学品的生产
方式是多种多样的。以合成为主的精细化学品生
产，需要明确采用何种合成路线，即选用什么原 料，经由哪几步单元反应来制备目的产物。 反应过程中涉及的问题： (1)操作方式（连续、间歇）
(2)能量供给、移出方式
(3)催化反应
2.2 增塑剂
并非每种塑料都要添加增塑剂，如聚丙烯和聚 乙烯，它们不用增塑剂就能制造出薄膜，另有些树 脂，如不添加增塑剂就不能制造出软质制品，如聚 氯乙烯和聚苯乙烯等。
2.2 增塑剂
二、增塑剂的分类
1 相溶性： 主增塑剂 辅助增塑剂 4 2 分子结构： 单体型 聚合型 功能： 适用型 专用型 5 化学结构： 酯类 环氧类 含氯类 作用方式： 内增塑剂 外增塑剂
1.8 精细化工的发展方向
——绿色精细化工
绿色精细化工指的是对环境无公 害的低污染或者无污染精细化学品工 业，故又可以称为清洁精细化工或环 境友好精细化工。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
合成材料助剂 表面活性剂 食品添加剂 胶黏剂 涂料 香料 化妆品 其它
2.1 概 述
一、定义及类别 在工业生产中，为改善生产工艺条件， 或提高产品质量，或使产品赋予某种特性而 在产品的生产加工过程中添加的辅助化学品 称为助剂。也称“添加剂”或“配合剂”。 广泛应用：塑料、橡胶、合成纤维等合成材 料部门，及纺织、印染、农药、造纸、皮革、 食品、饲料、水泥、油田、机械、电子和冶 金等部门。
2.2 增塑剂
四、增塑机理
1. 玻璃化温度与熔点
2. 分子间作用力（范德华力和氢 健） 3. 结晶性
例：邻苯二甲酸二丁酯
2.2 增塑剂
五、增塑剂杂质对性能的影响 1. 有杂质易使增塑剂变色、发臭、出 汗、黏度增加等。使用于塑料或橡 胶中给性能带来不良影响。 2. 主要杂质有：水分、酸分、重金属、 无机物、着色物质、低沸组分等。
1.2 精细化工产品的范畴和分类
1.医药和兽药
2.农药 3.黏合剂 4.涂料 5.染料和颜料 6.表面活性剂和合成洗涤剂
10.试剂和高纯物
11.食品和饲料 12.石油化学品 13.造纸用化学品 14.功能高分子 15.化妆品
7.塑料、合成纤维和橡胶的助剂 16.催化剂
8.香料
9.信息用材料（感光材料）
2.2 增塑剂
一、增塑剂的发展
1. 增塑剂的发展与PVC密切的关系。1953年德国法本公司将聚氯
乙烯（简称PVC）工业化以来，增塑剂工业才得到急速发展。 现代增塑剂主要用于PVC制品中，用量占总增塑剂的80%— 85%。 2. 随着PVC生产和石油化工的发展，目前增塑剂己经成为石油化 工的基础，以邻苯二甲酸酯类为中心、多品种、大生产的化工 行业，其品种和产量在各种助剂中居首位。
1.6 精细化工的重要性和动向
社会发展:
• 工业，煤、石油、天然气的各种加工 助剂和催化剂，电子材料，矿 产品加工剂等。 • 农业，农药、饲料添加剂、除草剂、 植物生长剂、农副产品加工药 剂等。 • 国防，化学武器、防化武器、导弹材 料、航空航天材料等。 • 高新科技，信息材料、功能材料、人 造器官、基因工程材料等。
1.5 精细化工生产特点
与一般化学品的生产不同的地方，它由三个 生产部分组成：
原料的合成
根据性质和使用的要求制成成品
符合使用要求和消费心理学
合适的剂型是为了发挥该化学品的最佳疗效，减少毒副作用，以及 便于使用、贮存和运输。同一种药物剂型不同，作用有时也不同。
1.5 精细化工生产特点
种类繁多 用量不大 品质要求高 品种非常多
1.4 精细化工的发展历程
早期：以医药、染料、颜料为代表。 近代：石油化工兴起、合成材料的发展，出现了稳定剂、增塑剂 等等。
伴随着生活与食品质量的要求，出现了食品添加剂等；工业的各
种不同要求出现了不同的添加剂。 当前：进一步研发更加先进的产品。 生活实际是促使精细化工新产品、新种类出现的源动力。 譬如：最早，食品添加剂以防止食品腐败变质为主；发展到中期 是以能改善食品色、香、味为目标；发展到则以改善食品 品质、提高食品营养为目标。
邻苯二甲酸二丁酯 （DOS）
葵二酸二辛酯
挥发度比DBS好 DBS应用的配料 用于低温电缆 与高分子量增塑剂同， 但抗萃取性能要求略低 低温性较好 要求稳定性很高 适宜的加工性能 价格低的配料 要求阻燃性好的配料
环氧化油及其酯类
氯化石蜡
做主增塑剂
2.2 增塑剂
七、增塑剂的主要品种
（1）邻苯二甲酸酯类：
17.生化酶
18.无机精细化学品
1.3 精细化工产品的特点
（l）具有特定功能 a、精细化工产品的应用范围狭窄，专用性强，通用 性弱 b、针对特定消费者 c、用量小，效果显著 （2）多品种小批量 （3）高技术密集度 a、研究开发投资较高 b、工艺流程长，单元反应多，原料复杂，中间过 程控制要求严 c、 情报密集信息快 （4）大量采用复配技术 （5）产品附加值高
配伍性
选 择
E
适应性
协同性
D
用途性
2.1 概 述
四、助剂的发展
1. 大吨位的品种趋于大型化和集中生 产。 2. 品种构成发生重大变化。 3. 几个活跃的研究领域：稳定化助剂、 阻燃剂、偶联剂、硫化体系助剂等。
2.2 增塑剂
1. 概念： 凡添加到橡塑材料中能使其玻璃 化温度降低，塑性增加，更易于加工的 助剂即为增塑剂。 2. 特点：它们通常是高沸点，较难挥发液 体或低熔点固体，一般不与橡塑材料发 生化学反应。 3. 增塑剂的分子结构中包含有极性部分 （酯基、氯原子、苯环等）和非极性部 分（主要是较长的烷链）。它能使塑料 变软并降低脆性。改变增塑剂的用量能 调节塑料的柔软度，另外还可简化塑料 的加工过程。
2.2 增塑剂
六、增塑剂的选择 一般从增塑剂的性能和市场情
况（包括商品质量、供求情况、价
格）以及制品的性能要求等综合方
面来考虑。
增塑剂
适用场所
不适用场所
邻苯二甲酸二辛酯 （DOP）
邻苯二甲酸二异辛 酯（DIOP）
通用目的配料 要求电性能用的配料 供接触食品用的配料
温度很高或很低 防火要求高
要求比DOP价格低来取代DOP 温度很高或很低 防火要求高 电性能，耐热性 及塑化要求低于DOP 要求高柔韧性和高相容性 温度很高或很低 防火要求高 电性能，耐热性 及塑化要求低 价廉产品 要求阻燃性 温度很低
邻苯二甲酸酯类 主要品种介绍 邻苯二甲酸二辛酯 （DOP）
邻苯二甲酸二丁酯 （DBP）
邻苯二甲酸二庚酯 （DHP）
邻苯二甲酸丁基苄基酯 （BBP）
邻苯二甲酸二异癸酯 (DIDP) 邻苯二甲酸二异壬酯 （DINP）
2.2 增塑剂
七、增塑剂的主要品种
（2）脂肪酸二元酸酯类： 式中n一般为2~11，即由丁二酸至十三烷二酸。R1 与R2一般为C4~C11烷基或环烷基，R1与R2可以相 同也可以不同。
1.2 精细化工产品的范畴和分类
Chemicals
Fine chemicals
（精细化学品）
Heavy chemicals （大宗化学品）
1.2 精细化工产品的范畴和分类
Classification of fine chemicals 精细化学品可以分为三大类，即精细有机化
学品、精细无机化学品及精细生物制品。 日本把精细化学品分为51个类别。 我国：1986年原化学工业部将精细化学品分 为11大类;目前可以把精细化学品分为18类。 分别是:
1.7 精细化工工艺学的内涵
3、产品后处理过程
经反应得到的物料，多数情况下 不是单纯的产物，而是含有部分原料、 催化剂残渣、反应介质（水或有机溶 剂）等的混合物。因此必须将产物与 反应物、反应介质等进行分离。分离 方法与反应所得到物料的形态有关。
1.7 精细化工工艺学的内涵
产物后处理： 产物处理（分离净化） 产品处理（作为下一工序原料、筛选、包装、灌 装、计量、贮存、输送等 ） 未反应物循环利用（返回反应过程或加工成副产 物） 副产物处理（设计制备、包装、贮运等） 三废处理：（废气、废液、废渣） 所含有害物质在排放前应该达到排放标准；尽 量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，不允 许投产。
经常更换和更 新产品，需要 跟随市场需求
技术开发成功 率低，开发周 期长，研发投 资高。需要筛 选化学结构， 考虑复配过程 和协同作用。
品种繁多 用户选择性强 市场竞争激烈
1.6 精细化工的重要性和动向
人民生活:
• 衣，纤维助剂、染料。 • 食，食品添加剂（甜味剂、色素、香精、 味精、防腐剂）、化肥、农药。 • 住，装饰材料助剂、涂料、颜料、油漆、 塑料。 • 行，橡胶助剂、油料添加剂、防冻剂。 • 健，药品、保健品、除臭剂。 • 美，化妆品、洗涤剂、美容美发品、玻璃 擦净剂、空气清新剂。
1.7 精细化工工艺学的内涵
工艺流程图
围绕工艺流程的四个重要部分：
1.7 精细化工工艺学的内涵
1、生产准备过程
精细化工生产的原料主要是各种有机 化合物。根据生产目的的不同，原料要求 等级也不尽一致。控制住原料的来源、产
地、纯度等，是保障生产顺利进行的首要
条件。
原料预处理：
预热（冷）、汽化、干燥、粉碎、提纯 精制、混合、配制、压缩等。
大也在日益发展中。
品种繁多而效能各异这是它的特点，所
以适当的选用助剂及其配方，也是塑料、橡
胶工业中一个重要的研究领域。
2.1 概 述
二、 橡塑助剂分类
(1)加工性能 (2)力学性能 (3)光学性能 (4)抗老化性能
(5)表面性能
(6)降低成本 (7)其他性能
2.1 概 述
三、应用原则
耐久性
B A C
2.1 概 述
在橡胶和塑料两大合成材料及其 制品生产、加工、使用过程中所添加 的各种辅助化学品统称为橡塑助剂或 橡塑添加剂。 它已形成精细化工中一重要的分 支，产量逐年增加。 其中橡塑助剂中的填充剂（包括 增强剂）消耗量最大，占总量50%， 其次是增塑剂，约占30%。
2.1 概 述
助剂的用量虽少但作用不小。目前助剂 随着合成材料应用领域及技术要求的不断扩
这类是最重要且产量和用量最大的种类，约占增塑剂总 量的80%~85%，与其他增塑剂相比，这类增塑剂具有相溶性 好且适用性广，化学性质稳定，生产工艺简单，原料易得且 成本较低的优点。属通用增塑剂，常被用做主增塑剂。
O C O R1
C O
O
R2
R1与R2为C1~C13烷基或环烷基、苯基、苄基等
特点：色泽浅，毒性低，电性能 好，发挥性小，气味少，耐低温 等特点。
中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。
1.1 精细化工的定义
凡能增进或赋予一种(一类)产品以特定功 能、或本身拥有特定功能的小批量、高纯 度化学品，称精细化学品。 生产精细化学品的工业称精细化学工业， 简称精细化工（fine chemical industry）。
｛
特
征
是当今世界各国发展化学工业的战略重点。 是一个国家综合技术水平的重要标志之一。 是以高新技术为依托。 是高质量、多品种、专用或多功能的精细化学品。
3
2.2 增塑剂
三、理想增塑剂的要求
1. 增塑剂和聚合物有良挥发性
4. 耐寒性好
5. 耐老化性好
6. 耐久性好
7. 电绝缘性好
2.2 增塑剂
三、理想增塑剂的要求
8、具有难燃性能 9、要求尽可能是无色、无臭、无味、 无毒 10、耐霉菌性好 11、配置增塑剂糊的黏度稳定性好 12、良好耐化学药品和耐污染性好 13、价格低廉