工学精细化工工艺学

精细化工工艺学FineChemicalTechnology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确定（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记之一。日本：57～62％；德国：56～60％；美国：53～55％；中国：15％／80年，27.8％／91年，32％95年，目前为54％以上（注：石化工业标记为乙烯产量。）三、精细化学品分类各国的分类状况差别很大，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：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1/11/20235一、研发特性1、学问高度密集高学问密集度＋低资本密集度＝经济效益§1－2精细化工产品的特性项目行业知识密集度资本密集度机械加工100化学工业的0.3~0.5化工248化肥工业的0.2~0.3医药340石化工业的0.12、研发难度大因功能性、平安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10～12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；生命平安要求新的医药等。4、质量要求高纯度高。如电子化学品4～6个9；稳定、寿命长、平安。如农药；功能性强。功能性强是产品质量的重要标记之一，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、变更大，故以多功能、综合化为主调；设计方案多接受以反应和单元操作相组合的理念来设计生产装置。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、接受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，也是专利疼惜对象。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、限制、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、平安评价等］2、垄断性和排它性专利权、技术隐私。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。四、经济特性1、投资效率高（但成功率低）；2、利润率高（20％以上）。1/11/202314§1－3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、生长调整剂等；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。1/11/202315§1－4精细化工产品发展趋势和重点一、趋势1、精细化率快速增长54～55％。2、新品种快速增长应用领域的拓宽促使品种快速增长。3、高新技术促进精细化工产品的发展接受信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术。1/11/202316二、重点1、驾驭先进技术，优先发展关键技术。软件：催化、生物、分别、超细、复配技术等。硬件：综合流程、多功能多用途装置、限制、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”支配中明确提出了发展特种功能材料及技术的战略)3、培育高素养精细化工专业人才。1/11/202317§1－5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。1/11/202318思索题：1、精细化学品的研发特性？2、依据本课程学问范畴，结合就业意向，谈谈你应具备何种素养？1/11/202319§2无机精细化学品与材料§2－1概述一、分类与探讨范畴二、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、留意开发新工艺技术以及型产品功能。1/11/202320§2－2精细化工艺技术一、单晶化技术 通过变更晶态，赐予材料光、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）。1/11/202321二、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，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。1/11/202322三、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，对电磁波异样吸取等。3、制备机械法、物理－化学法（气相法、液相法、固相法）。1/11/202323四、表面改性化技术1、无机改性2、有机改性3、复合改性。五、薄膜化技术思索题：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？1/11/202324§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；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+1］1、性状及用途2、合成（沸腾床法）nH3PO4+(n-1)(NH2)2CO(NH4)n+2PnO3n+11/11/202325二、硼化物精细化学品应用极为广泛。如：过硼酸钠[NaBO2·H2O2·3H2O]1、用途2、合成（化学法、电解法）化学法：Na2B4O7·10H2O+2NaOH+4H2O2+H2O4(NaBO2·H2O2·3H2O)1/11/202326三、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。1/11/202327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1/11/202328§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，由此说明各工序）1/11/2023295、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？1/11/202330二、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；碳化温度渐渐升温温度越高，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。