精細(xì)化工課件

第6章精細(xì)化工

精細(xì)化工是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門及人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)，是當(dāng)前世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的化學(xué)工業(yè)重點(diǎn)，是衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)水平高低的重要依據(jù)。精細(xì)化工的發(fā)展化學(xué)工業(yè)在發(fā)展的早期，將化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品僅分為一般規(guī)格化工產(chǎn)品和特種規(guī)格化工產(chǎn)品兩大類。到了20世紀(jì)60年代，精細(xì)化工產(chǎn)品從化學(xué)工業(yè)中分離出來(lái)。石油價(jià)格的上漲和化學(xué)工業(yè)原料的上漲使得工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始對(duì)石油化學(xué)工業(yè)的結(jié)構(gòu)加以調(diào)整，也就是在這一時(shí)期，世界各主要工業(yè)國(guó)開(kāi)始重視石油化工產(chǎn)品的深度加工，產(chǎn)品朝著精細(xì)化、功能化發(fā)展，走產(chǎn)品的高附加值發(fā)展路線。精細(xì)化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用①作為最終產(chǎn)品可以直接使用或作為最終產(chǎn)品的主要成分。②作為各種材料的添加劑，增加或賦予各種材料的特性，以增強(qiáng)其功能。③增進(jìn)和保障農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的豐產(chǎn)豐收。④與人民日常生活生產(chǎn)密不可分。⑤促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。⑥提高經(jīng)濟(jì)效益。精細(xì)化工的定義所謂精細(xì)化工產(chǎn)品(即精細(xì)化學(xué)品)是指那些具有特定的應(yīng)用功能，技術(shù)密集，商品性強(qiáng)，產(chǎn)品附加值較高的化工產(chǎn)品。生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的化工企業(yè)，通稱精細(xì)化學(xué)工業(yè)，簡(jiǎn)稱精細(xì)化工。中國(guó)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(包括油漆和油墨)；④顏料；⑤試劑和高純物質(zhì)；⑥信息用化學(xué)品(包括感光材料、磁性材料等能接收電磁波的化學(xué)品)；⑦食品和飼料添加劑；⑧膠黏劑；⑨催化劑和各種助劑；⑩(化工系統(tǒng)生產(chǎn)的)化學(xué)藥品(原料藥)和日用化學(xué)品；11.高分子聚合物中的功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。精細(xì)化工的特點(diǎn)(1)具有特定的功能和實(shí)用性特征。(2)技術(shù)密集程度高。(3)小批量，多品種。(4)生產(chǎn)流程復(fù)雜，設(shè)備投資大，對(duì)資金需求量大。(5)具有實(shí)用性、商品性強(qiáng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，銷售利潤(rùn)高，附加值高的特點(diǎn)。(6)產(chǎn)品周期短，更新?lián)Q代快，多采用間歇式生產(chǎn)工藝。精細(xì)化工的原料(1)煤(2)石油(3)天然氣(4)農(nóng)林牧漁副產(chǎn)品傳統(tǒng)精細(xì)化工——染料染料是能將纖維或其他被染物質(zhì)染成其他顏色的有機(jī)化合物。染料分子中常含有發(fā)色團(tuán)(如偶氮基、硝基、羰基等)和助色團(tuán)(如氨基、羥基、甲基、磺酸基等)，當(dāng)光線射入后發(fā)生選擇性吸收，并發(fā)射一定波長(zhǎng)的光線，從而顯示出顏色。染料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多。染料的分類(1)分散染料(2)酸性染料(3)直接染料(4)還原染料(5)冰染染料(6)活性染料染料的命名(1)冠稱根據(jù)應(yīng)用分類法，反映出它們?cè)趹?yīng)用方面的特征，冠稱可分為30類。即酸性、弱酸性、酸性絡(luò)合、酸性媒介、中性、直接、直接耐黑、直接銅鹽、直接重氮、陽(yáng)離子、還原、可溶性還原、硫化、可溶性硫化、氧化、毛皮、油溶、醇溶、食用、分散、活性、混紡、酞菁素、色酚、色基、快色基、顏料、色淀、耐曬色淀和涂料色漿。(2)色稱表示被著色物體所呈現(xiàn)的色澤，我國(guó)商品用30個(gè)色稱，色澤的形容詞用“嫩”、“艷”、“深”三字，如嫩黃、黃、深黃、金黃、橙、大紅、桃紅、玫瑰、品紅、紅紫、棗紅、紫藍(lán)、湖藍(lán)、艷藍(lán)、深藍(lán)、艷綠、深綠、黃棕、紅棕、深棕、橄欖、橄欖綠、草綠、灰和黑。(3)字尾補(bǔ)充說(shuō)明染料的性能或色光和用途。字尾常用字母來(lái)表示，常用字母有：B-藍(lán)光，C-耐氯、棉用，D-稍光、印花用，E-勻染性好，F(xiàn)-亮、堅(jiān)牢度高，G-黃光或綠光，J-熒光，I-耐光牢度較好，P-使用印花，S-生化牢度高，R-紅光等。有時(shí)還用字母代表染料的類型置于字母的前部，與其他字母間加破折號(hào)。如活性金黃KN-G，KN代表乙烯砜型活性染料，G-代表染料的色光。染料的現(xiàn)狀近年來(lái)，我國(guó)染料的產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，然而，由于我國(guó)生產(chǎn)的染料品種和質(zhì)量與國(guó)際市場(chǎng)不相適應(yīng)，有的產(chǎn)量過(guò)剩，出口無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，。目前我國(guó)染料出口量占世界染料貿(mào)易量的1/4以上，已成為世界上染料出口的第一大國(guó)。隨著人類環(huán)保和自我保護(hù)意識(shí)的強(qiáng)化，染料本身生產(chǎn)中的毒性問(wèn)題以及染料使用以后對(duì)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，成為阻礙染料應(yīng)用和發(fā)展的兩大難題。我國(guó)在生產(chǎn)染料的品種和質(zhì)量上還不能滿足市場(chǎng)的需要，結(jié)構(gòu)不合理。染料行業(yè)整體生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平不高，生產(chǎn)廠家多，規(guī)模小，人員多，污染重，無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)厲害。直接耐曬黑G生產(chǎn)步驟直接耐曬黑G是一個(gè)四偶氮染料，生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)兩次重氮化、三次偶合反應(yīng)完成。第一步，先將對(duì)硝基苯胺、鹽酸和水加到重氮化槽中，升溫溶解，降溫至10℃，迅速加入亞硝酸鈉溶液進(jìn)行重氮化反應(yīng)，得到對(duì)硝基苯胺重氮鹽溶液。第二步，把對(duì)硝基苯胺重氮鹽溶液加冰，降溫至10℃以下，在強(qiáng)烈攪拌下加入H酸溶液，進(jìn)行第一次偶合反應(yīng)。第三步，在弱堿性溶液下進(jìn)行第二次偶合反應(yīng)。第四步，將兩次偶合反應(yīng)物料加熱到25℃，加入硫化鈉溶液進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)在終點(diǎn)后加鹽酸酸析，過(guò)濾。第五步，再進(jìn)行第二次重氮化反應(yīng)。第六步，是第三次偶合反應(yīng)，加入食鹽，使染料全部析出。后處理過(guò)程包括染料懸浮物經(jīng)壓濾機(jī)過(guò)濾，濾餅在干燥箱中干燥，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，最后在混合機(jī)內(nèi)加食鹽混成商品的直接耐曬黑G。蒽醌染料蒽醌染料是僅次于偶氮染料的又一大類染料。它的羥基和氨基的衍生物具有很深的顏色，是很有價(jià)值的商品染料。特別是藍(lán)色和綠色染料，具有非常好的耐牢度。蒽醌染料按其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為蒽醌類可溶性染料、蒽醌類分散染料、蒽醌類還原染料和羥基蒽醌媒染染料等。分散紅3B的生產(chǎn)工藝流程②水解在水解鍋中加入發(fā)煙硫酸、硼酸，攪拌使其溶解完全，再加上已烘干的溴化物料，升溫至120℃，保溫?cái)嚢柚练磻?yīng)完全，冷卻至50℃。放入已放有冰水的稀釋槽中，攪拌均勻，放入過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，洗至中性、烘干。分散紅3B的生產(chǎn)工藝流程③縮合在縮合鍋中，加入苯酚和碳酸鉀，加熱至120℃，在攪拌下加入烘干的水解物料，在140～145℃攪拌均勻至反應(yīng)完全。密閉設(shè)備，進(jìn)行真空蒸餾脫去苯酚，含苯酚廢水送回收工段回收苯酚。然后加水打漿，過(guò)濾，洗至中性。④后處理。在沙磨鍋內(nèi)加入水和擴(kuò)散劑，攪拌下加入濾餅，在90℃沙磨均勻，經(jīng)干燥拼混成分散紅3B成品。分散紅3B的生產(chǎn)工藝流程涂料涂料是一種流動(dòng)狀態(tài)或粉末狀態(tài)的有機(jī)物質(zhì)，將它涂覆在物質(zhì)的表面，可以得到一層致密堅(jiān)韌的涂膜，對(duì)材料起到裝飾、保護(hù)、標(biāo)志或其他特殊功能等作用。涂料的組成、分類與特性涂料是由成膜物質(zhì)、溶劑、顏料、填料和其他助劑組成。成膜物質(zhì)是天然樹(shù)脂或合成樹(shù)脂，對(duì)涂膜的性能起著極為關(guān)鍵的作用。溶劑的作用是稀釋涂料，使涂料成為均勻的分散體系，當(dāng)溶劑揮發(fā)時(shí)，得到結(jié)構(gòu)致密的涂膜。溶劑可分為有機(jī)溶劑和水。顏料是賦予涂料所需的各種顏色。填料則是為了增強(qiáng)涂料的各種物理和機(jī)械性能。酚醛樹(shù)脂——油基樹(shù)脂涂料生產(chǎn)工藝流程

酚醛樹(shù)脂涂料屬于油基樹(shù)脂涂料，采用熱煉法生產(chǎn)，包括配料、熱煉、稀釋、凈化、檢驗(yàn)、包裝等六道工序。1-真空泵；2-緩沖罐；3-稀釋罐；4-地下溶劑罐；5-排風(fēng)機(jī)；6-煉油釜；7-中間貯罐；8,9-計(jì)量罐；10,11,12-聚合油及軟樹(shù)脂貯槽，13-板框壓濾機(jī)；14-計(jì)量罐；15-成品貯槽環(huán)氧樹(shù)脂涂料環(huán)氧樹(shù)脂涂料主要特點(diǎn)是耐化學(xué)藥品性、保色性、附著力和絕緣性能好。其缺點(diǎn)是耐候性差，由于羥基的存在，如處理不當(dāng)，容易造成耐水性差。另外該涂料是雙組分，用前要進(jìn)行調(diào)配，在儲(chǔ)存與使用上不方便。盡管如此，環(huán)氧樹(shù)脂涂料仍然作為一種優(yōu)良的耐腐蝕性涂料，被廣泛地用于化學(xué)工業(yè)、造船工業(yè)、金屬結(jié)構(gòu)的底漆，但不適合作為高質(zhì)量的戶外涂料和高裝飾性涂料使用。環(huán)氧樹(shù)脂本身是熱塑性的，在配成涂料時(shí)必須外加固化劑，常用的固化劑有胺類、多元酸及合成樹(shù)脂。在氫氧化鈉的作用下把雙酚A樹(shù)脂與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，生成一種環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其結(jié)構(gòu)式為：含氟樹(shù)脂涂料含氟聚合物具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、電絕緣性、自潤(rùn)滑性、耐大氣老化等功能，已在塑料、涂料和彈性體等多個(gè)領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。目前應(yīng)用最廣的含氟聚合物涂料有3類，聚四氟乙烯(PTEF)涂料、聚偏氟乙烯(PVDF)涂料和全氟烯烴乙烯基醚(PFEVE)涂料。氟樹(shù)脂涂料是指以氟樹(shù)脂為主要成膜物的涂料，也稱為氟碳涂料(fluorocarboncoat—ings)。氟元素的引入，使含氟聚合物化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，氟樹(shù)脂涂料則表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性以及超耐候性，是迄今發(fā)現(xiàn)的耐候性最好的外用涂料，耐用年數(shù)在20年以上。涂料的應(yīng)用涂料的種類繁多，性能和用途各不相同。物料的底材不同，用途不同，應(yīng)選用不同的涂料。汽車用漆要求耐磨、耐沖擊性、抗汽油性；外用建筑用漆不僅要求耐光，而且要求對(duì)氣候變化的適應(yīng)性；電器用漆要求絕緣、抗電弧、耐熱性；橋梁用漆要求在戶外有耐久性，并防止對(duì)鋼鐵有腐蝕性。在選擇涂料時(shí)還必須注意涂料的配套使用，涂料要與底漆、膩?zhàn)?、面漆、罩光漆等相適合，不能隨便搭配使用。涂料使用時(shí)要注意預(yù)涂材質(zhì)的表面的處理，不同的材質(zhì)處理方法不同，金屬的表面要脫脂、去銹、化學(xué)磷化；木材要干燥、漂白、加封閉劑；塑料要用溶劑洗去脫膜劑，分別進(jìn)行處理。涂料的發(fā)展趨勢(shì)目前涂料工業(yè)的發(fā)展是基于四個(gè)原則，即經(jīng)濟(jì)、效率、生態(tài)、能源。大力發(fā)展“綠色涂料”，降低污染，保護(hù)環(huán)境，提高效率，節(jié)省能耗是今后的發(fā)展趨勢(shì)。(1)水性涂料(2)高固體分涂料(3)粉末涂料(4)功能性涂料香料及香精香料是在常溫下具有愉快的香氣和香味的有機(jī)物質(zhì)。香精是由幾種或若干種香料按一定的香型調(diào)制而成的香料混合物。香料的分類香料按來(lái)源分類可分為天然香料和合成香料。天然香料分為植物香料和動(dòng)物香料。按合成香料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)的特征分類：①醇類香料。②羥酸類香料。③酯類香料。④醛類香料。⑤酮類香料。⑥酚類和醚類香料。⑦麝香類香料。⑧烴類等。香料的特性與提取天然香料精油是從植物的花、果實(shí)、種子、根、莖、葉等不同部位提取出的一種天然香料。香辛料是從具有特殊香氣、香味和滋味的植物的草、葉、根莖、樹(shù)皮、種子提取出的天然香料。香料植物在提取芳香油前，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，再進(jìn)行提油的加工生產(chǎn)。植物性天然香料的生產(chǎn)方法有蒸餾法、壓榨法、吸附法、溶劑萃取法等。合成香料合成香料來(lái)源于兩個(gè)方面：一是從各種天然精油中分離而得的單體成分，用于香精的配制，從而得到其他香型的單體香料；二是通過(guò)合成途徑得到的有機(jī)化合物，可以得到許多天然含香物沒(méi)有的香型，使產(chǎn)品具有了新的獨(dú)特的香氣。香蘭素香蘭素又名香草醛，廣泛存在于自然界中，具有香莢豆獨(dú)特的芳香，為重要的食品賦香劑之一，是香草、香精的主要原料，除作定香劑外，也作調(diào)香劑或變調(diào)劑使用，廣泛用于化妝品、煙草、糖果、糕點(diǎn)及冰淇淋中。香精的特性與生產(chǎn)香精的分類：根據(jù)香精的用途，可分為食用香精、日用香精、工業(yè)用香精；根據(jù)香型的不同，可分為花香型香精、果香型香精、酒用香型香精、煙用香型香精、食品用香型香精；根據(jù)形態(tài)的不同，可分為液體香精和固體香精。香精的組成香精是由幾種乃至幾十種香料調(diào)配而成，一般認(rèn)為它是由主香劑、輔助劑、頭香劑、定香劑組成。香精的調(diào)香與生產(chǎn)香精的生產(chǎn)分兩步，第一是先擬定香精的配方，并進(jìn)行香精配方的調(diào)配，即調(diào)香。第二是根據(jù)配方生產(chǎn)出質(zhì)量合格的香精產(chǎn)品。香料香精的應(yīng)用香料的用途十分廣泛，普遍地用于日用化學(xué)品、食用化學(xué)品、醫(yī)用藥品、煙酒業(yè)、飼料、涂料、印刷品、文教用品、美化環(huán)境、殺滅害蟲劑中。香料香精的發(fā)展①進(jìn)一步健全化妝品、香皂、洗滌劑等制品的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)制度，應(yīng)與食品用香料相同，建立相應(yīng)的香料清單，以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。②采用新型分離方法，如超臨界流體分離技術(shù)、膜分離技術(shù)、吸附分離等，提高香料的收率和純度，降低成本。③進(jìn)一步提高香料香精的分析、檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)手段，不斷用高新技術(shù)、高新儀器逐步代替依靠人的嗅覺(jué)和味覺(jué)器官作為測(cè)量“氣”和“味”對(duì)香味的評(píng)價(jià)方法。④根據(jù)加香產(chǎn)品的性質(zhì)和用途，不斷為人們?cè)黾酉矏?ài)的香精品種，以滿足對(duì)加香產(chǎn)品香氣或香味的需要。農(nóng)藥——農(nóng)藥的分類及其特點(diǎn)