精細(xì)化工產(chǎn)品概論

蔡志彬精細(xì)化工產(chǎn)品概論總緒論

精細(xì)化工產(chǎn)品精細(xì)化學(xué)品通用化工產(chǎn)品大宗化學(xué)品orCommoditychemicalsHeavychemicals特定的應(yīng)用性能產(chǎn)量小，附加值高技術(shù)密集度高1.R&D投資較高2.工藝流程長，單元反響多，原料復(fù)雜，中間過程控制要求嚴(yán)3.信息密集，信息快精細(xì)化學(xué)品Finechemicals通用化工產(chǎn)品(大宗化學(xué)品)：指以天然資源如煤、石油、天然氣、農(nóng)副產(chǎn)品等為根本原料，經(jīng)過化學(xué)加工而制成的大噸位，附加值較低，應(yīng)用范圍較廣的化工產(chǎn)品。精細(xì)化學(xué)品(1)

煤干餾(2)

煤氣化

(3)

煤液化煤有機質(zhì)無機質(zhì)(碳、氫、氧、氮、硫)(硅、鋁、鐵、鈣、鎂)煤加工方式:指煤經(jīng)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程。:在隔絕空氣條件下加熱煤(900～1100℃)，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦?fàn)t氣。

煤焦油:

重芳烴、酚類、烷基萘、吡啶、咔唑、蒽、菲、芴

粗苯:

苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯

焦?fàn)t氣:

氫、甲烷:在高溫(900～1300℃)下使煤、焦炭或半焦等固體燃料與氣化劑反響，轉(zhuǎn)化成主要含有氫、一氧化碳等氣體的過程。

氣化劑：水蒸氣、空氣或氧氣精細(xì)化學(xué)品石油：碳?xì)浠衔?、含氮和含硫化合?1)常壓、減壓蒸餾(2)催化重整(3)催化裂化(4)熱裂解石油加工方式煉油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油、燃料油、瀝青(20℃)(20-200℃)(175-275℃)(200-400℃)(>350℃)(>350℃)：在含鉑的催化劑作用下加熱汽油餾分，使其中的烴類分子重新排列形成新分子的工藝過程。：是將柴油、潤滑油等高沸程餾分油中的高碳烷烴加氫裂化成低碳烷烴，同時發(fā)生異構(gòu)化、環(huán)烷化和芳構(gòu)化等反響而得到高辛烷值汽油。：將汽油、輕柴油、減壓柴油等原料油加熱到750～800℃進(jìn)行，主要發(fā)生高碳烷烴裂解為低碳烯烴和二烯烴，還發(fā)生各種芳構(gòu)化反響。精細(xì)化學(xué)品可直接用來制炭黑、乙炔、氫氰酸、各種氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛。先制成合成氣(CO+H2的混合氣體),一氧化碳經(jīng)各種羰基合成制得甲醇、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸，丙烯酸酯，人造石油。含糖或淀粉的農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)水解可得到各種單糖，單糖用適宜的酶進(jìn)行發(fā)酵，可得到乙醇、丙酮/丁醇、丁酸、乳酸、葡萄糖酸，醋酸。含纖維素的農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)水解可得到己糖(主要是葡萄糖)和戊糖(主要是木糖)，己糖經(jīng)發(fā)酵可得到乙醇，戊糖經(jīng)水解可得到糠醛。含油的動植物可得到各種動物油和植物油。油脂經(jīng)水解可得到甘油和各種脂肪酸。天然氣：甲烷農(nóng)副產(chǎn)品1.醫(yī)藥與獸藥2.農(nóng)藥3.粘合劑4.涂料

精細(xì)化工產(chǎn)品的分類指對人類或動物的疾病具有預(yù)防、治療和診斷作用的物質(zhì)。指用來防治危害農(nóng)林作物的病菌、害蟲、雜草、鼠類等所采用的藥劑，和能增進(jìn)或抑制植物的生理機能的藥劑。是指用特定的施工方法涂覆在物體的外表上，經(jīng)固化形成連續(xù)性涂膜的材料。從而對被涂覆物起到保護(hù)、裝飾、標(biāo)志和其它特殊的作用。(如電絕緣、防污、減阻、隔熱、耐輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁)又叫膠粘劑，是能把同種或不同種的固體材料外表連接在一起的媒介物質(zhì)。5.染料和顏料

6.外表活性劑和合成洗滌劑7.塑料、合成纖維和橡膠用助劑

8.香料

是指自身有色而且能使其它物質(zhì)獲得鮮明和堅牢色澤的物質(zhì)。參加少量即能顯著降低兩相界面張力，改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。有去污洗凈性能的物質(zhì)。是指在塑料、合成纖維、橡膠的生產(chǎn)和使用過程中添加的，用來改善生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能的各種輔助化學(xué)品。如增塑劑、抗氧劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑、硫化劑、著色劑、柔軟劑、抗靜電劑。指能被嗅覺聞出氣味或味覺嘗出味道的，用來配制香精或直接給產(chǎn)品加香的物質(zhì)。9.感光材料10.試劑和高純物11.食品和飼料添加劑指在可見光或其它射線照射下，能夠發(fā)生可利用的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，并經(jīng)一定的物理或化學(xué)加工處理能夠得到固定影像的材料。化學(xué)試劑是化學(xué)藥品中特有的一類產(chǎn)品，主要提供科學(xué)研究單位、大專院校進(jìn)行檢測分析、實驗等科學(xué)活動使用。指為了改善食品色、香、味、形、營養(yǎng)價值等品質(zhì)以及為保存和加工工藝的需要而參加食品中的化學(xué)合成物質(zhì)或天然物質(zhì)。指在常用飼料之外，為補充滿足動物生長、繁殖、生產(chǎn)各方面營養(yǎng)需要或為某種特殊目的而參加配合飼料中的少量或微量物質(zhì)。12.石油用化學(xué)品13.造紙用化學(xué)品14.功能高分子材料是指解決油田鉆井、完井、采油、注水、提高采收率、集輸?shù)冗^程中所使用的藥劑。在紙的生產(chǎn)過程中，除根本化工原料(如燒堿、氯、硫化鈉、礬土等)外，還需要各種專用化學(xué)品，如施膠劑、助留劑、助濾劑、增強劑、脫墨劑、消泡劑等，這些專用化學(xué)品稱為造紙用化學(xué)品。指利用高分子本身結(jié)構(gòu)或聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的特點，并引入功能性基團(tuán)，形成具有某種特殊功能的新型高分子材料(如導(dǎo)電性、光敏性、吸附性、別離膜性、化學(xué)反響性、催化性、生物活性)。15.化裝品16.催化劑17.生化酶18.無機精細(xì)化學(xué)品指用涂擦、噴灑或其它類似的方法，散布于人體外表任何部位，以到達(dá)清潔、美化、保養(yǎng)或消除不良?xì)馕兜茸饔玫漠a(chǎn)品。指在進(jìn)行化學(xué)反響時，能加速反響到達(dá)平衡的速度，而自身不被消耗的物質(zhì)。指由細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化活性的特殊蛋白質(zhì)，其功能與化學(xué)催化劑相似，但比一般的化學(xué)催化劑具有專一性強、催化效率高、反響條件溫和、環(huán)境污染少和耗能少等特點。如鋰、鈉、鎂、硅等單質(zhì)；氯化磷酸三鈉、聚磷酸銨等磷酸鹽；過硼酸鈉、硼酸鋅等硼化物；二硫化鎢、鉬酸鋅等鎢、鉬化合物；精細(xì)陶瓷。精細(xì)化學(xué)品精細(xì)化工產(chǎn)品的開發(fā)內(nèi)容(1)

化合物合成研究(2)

復(fù)配技術(shù)研究(3)

商品化設(shè)計及其研究精細(xì)化學(xué)品精細(xì)化工產(chǎn)品的開發(fā)步驟(1)實驗室研究階段(小試)

(2)中間試驗階段(中試)(3)工業(yè)化生產(chǎn)階段根底理論實驗現(xiàn)象信息資料實驗室研究中間試驗設(shè)計與施工工業(yè)化生產(chǎn)新的技術(shù)思路第一章緒論

表面活性劑1.洗滌劑5.農(nóng)藥8.機械加工2.醫(yī)藥9.金屬防銹10.涂料6.紡織品加工11.印刷油墨3.食品12.石油開采4.化裝品7.塑料橡膠業(yè)1~1000nm納米膠囊乳液聚合食品乳化劑凝凍附聚乳油：原藥，溶劑，乳化劑可濕性粉劑：原藥，填料，潤濕劑，分散劑纖維處理，紡紗，織布，煮練，漂白，印染，后整理，等工業(yè)味精P&G一、界面與外表二、外表能與外表張力s-ss-ls-gl-ll-gγ20℃=72.75mN·m-1〔水〕γ20℃=475mN·m-1〔汞〕三、外表活性劑①

RCOONa

②

C2H5OH

③

NaCl外表活性外表活性物質(zhì)外表活性劑：參加少量即能顯著降低兩相界面張力，改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。(Surfactantor

SurfaceActiveAgent)①②③四、外表活性劑的起源與開展肥皂全世界品種：16000多種年產(chǎn)量：超過1300萬噸年銷售額：100億美元主要品種：直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)脂肪醇硫酸鈉(FAS)脂肪酸鹽〔RCOOM〕油脂、草木灰我國品種：2000多年產(chǎn)量：約130萬噸生成廠家：1700多家14.58kg美國10kg日本SAA人均擁有量0.59kg中國綠色產(chǎn)品對人平安、溫和、易于生物降解烷基葡萄糖苷〔APG)醇醚羧酸鹽〔AEC)發(fā)展趨勢五、外表活性劑的結(jié)構(gòu)親油基(疏水基)(憎水基)親水基雙親化合物親油基：長鏈烴親水基離子型非離子型六、外表活性劑的分類在水和油中的溶解性：水溶性、油溶性用途：潤濕劑、乳化劑、泡沫劑、分散劑、增溶劑、洗滌劑、抗靜電劑等

在水中是否離解，和離解出來的具有外表活性的基團(tuán)所帶電荷的性質(zhì)陰離子陽離子

兩性離子非離子特種＋磺酸鹽型－硫酸鹽型_+磷酸鹽型羧酸鹽型+-季銨鹽型胺鹽型雜環(huán)型鎓鹽型＋甜菜堿型－－咪唑啉型

磷酸酯型氨基酸型氧化胺多元醇型聚氧乙烯型烷基苷型烷醇酰胺型聚醚型高分子元素冠醚微生物特種外表活性劑2000~

幾百萬FSiSnB用酵母、細(xì)菌、真菌等多種微生物作用在培養(yǎng)液而生成的具有外表活性的特殊化合物一、潤濕(Wetting)潤濕：當(dāng)液體與固體外表相接觸時，原來的固-氣界面消失，代之以固液界面的現(xiàn)象。附濕〔沾濕〕adhesionalwetting鋪展?jié)櫇駍preadingwetting浸濕immersionalwetting潤濕的根本類型第二章外表活性劑的性能接觸角(θ)：將一液體置于固體外表之上，在氣-液-固三相交界處，氣液界面與液固界面之間的夾角。θ=0°完全潤濕θ<90°能潤濕θ>90°不潤濕θ=180°完全不潤濕1805年Young氏方程γlgγslγsg固體的臨界外表張力(γc)高能外表固體：外表張力大于100mN·m-1。低能外表固體：外表張力小于100mN·m-1。cosθγlgγc鋪展?jié)櫇裢獗砘钚詣┑臐櫇裥阅芗捌湓诠I(yè)上的應(yīng)用低能外表固體水↓↓農(nóng)藥蠟質(zhì)層農(nóng)藥△P△P潤濕劑，滲透劑毛細(xì)管現(xiàn)象θ△Pθ△P

△P

△P50%WP滅菌丹，助劑3%，潤濕性=10s25%WP西瑪津，助劑3%，潤濕性=

5s助劑：高能外表固體水↓↑1.礦物浮選礦物浮選：借助氣泡的浮力來浮游礦石，從而實現(xiàn)礦石與脈石的別離的一種技術(shù)。捕集劑起泡劑鎖合2.

織物防水織物防水的原理△P△P澤蘭-A(Zelan-A)二、乳化(Emulsification)乳液：一種或多種液體以微滴狀分散在與它不相混溶的液體中而構(gòu)成的液液相分散體系。內(nèi)相〔分散相，不連續(xù)相〕外相〔分散介質(zhì)，連續(xù)相〕藍(lán)白色乳液：0.1~1μm乳白色乳液：1~10μm微乳液：<0.1μm水包油型(oilinwater)：內(nèi)相為油，外相為水O/W油包水型(waterinoil)：內(nèi)相為水，外相為油W/O多重乳液：O/W/O,W/O/W稀釋法乳液制備方法分散法凝聚法乳液的不穩(wěn)定性變型絮凝乳脂別離凝聚破乳絮凝乳脂別離凝聚破乳1.

降低界面張力2.

增大界面膜的強度戊醇-水，4.8mN·m-1羧甲基纖維素鈉固體粉末外表活性劑的乳化性能及其在工業(yè)上的應(yīng)用油水油水O/WW/O3.

產(chǎn)生界面電荷與水化層4.

增大分散介質(zhì)粘度油油水O/W乳化劑1.

機械加工切削冷卻液(O/W)：礦物油，緩蝕劑，乳化劑石油磺酸鹽2.

食品食品乳化劑3.

瀝青乳化石油磺酸鹽親水親油平衡值1949年提出0<HLB<40不同HLB的大致應(yīng)用HLB應(yīng)用1～3消泡劑3～6W/O型乳液7～9潤濕劑8～13O/W型乳液13～15洗滌劑15～18增溶劑Span–60：HLB=4.3Tween–80：HLB=15HLB混合=HLBA

·fA

+HLBB(1-fA)10.5破乳劑破乳原理：改變界面膜的強度PluronicC3H6O：3000~4500C2H4O：60%三、泡沫(Foam)泡沫：液體薄膜或固體薄膜隔離開的氣泡聚集體。泡沫破壞的原因：1.液膜排液氣氣氣液拉普拉斯邊界

Plateau5~10nm2.氣泡內(nèi)氣體擴散外表活性劑的泡沫性能及其在工業(yè)上的應(yīng)用

起泡性

穩(wěn)泡性：外表活性劑產(chǎn)生泡沫的難易程度。：泡沫產(chǎn)生后，外表活性劑是否能使泡沫持久。γ20℃=22.4mN·m-1〔乙醇〕外表活性劑降低液體外表張力的能力越強，起泡性越好。影響外表活性劑穩(wěn)泡性的因素1.

界面膜粘度與彈性氣液SAA界面膜粘度(CP)氣泡壽命(S)C11H23COOK3.92200C12H25OSO3Na0.269C12H25OSO3Na(0.008%C12H25OH)3.21590氣雙分子界面膜2.外表活性劑的自修復(fù)作用外表活性劑的自修復(fù)作用：外表活性劑有阻礙液膜排液的作用。

Marangoni氣氣液γγ+dγγ吸附遷移擴散遷移3.

界面電荷氣氣液起泡劑，穩(wěn)泡劑100nm1.

原油開采水基泥漿泡沫鉆井液2.

離子浮選離子浮選：利用泡沫來別離溶液中離子的一種方法。1×10-6mol/l消泡劑消泡劑氣泡液膜γ2γ1γ1

<γ2四、分散(Dispersion)分散：固體微粒均勻穩(wěn)定地分布在液體中而形成的固液相分散體系。固體微粒外表所帶電荷的主要來源：質(zhì)點本身電離質(zhì)點吸附帶電離子晶格取代蒙脫石晶格：擴散層Stern層Stern雙電層模型Stern層擴散層滑動面擴散層Stern層的大小和符號隨的變化而變化。反映了質(zhì)點間電斥力的大小外表活性劑的分散性能及其在工業(yè)上的應(yīng)用1.

增加固體微粒的潤濕性鋪展功Ws

=

γsg-

γlg

-

γsl≥0,

θ=0°2.

促進(jìn)固體微粒碎裂3.

防止固體微粒再聚結(jié)固固液非極性固體微粒θ帶同種電荷帶相反電荷反號，分散劑疏水吸附1.

顏料分散斯盤〔Span〕酞菁綠顏料包被膜2.

原油開采磺化苯乙烯-馬來酸酐共聚物鈉鹽絮凝劑無機的電解質(zhì)，小分子外表活性劑高分子外表活性劑橋連方式：污水絮凝劑污水處理五、增溶(Solubilization)增溶：外表活性劑在水溶液中形成膠束后，具有使不溶或微溶于水的有機物的溶解度顯著增大的能力，且此時溶液呈透明狀。100g水，溶解0.07g苯100g10%油酸鈉〔〕水溶液，溶解7g苯膠束外表活性劑的增溶性能及其在工業(yè)上的應(yīng)用增溶方式：1.在膠束內(nèi)核中的增溶2.在膠束柵欄間的增溶正庚烷，苯，乙苯長鏈的脂肪酸，脂肪醇，脂肪胺3.在膠束外表的增溶高分子化合物，蔗糖，甘油4.在聚氧乙烯鏈間的增溶-(CH2CH2O)-增溶量：4>2>1>3增溶劑乳液聚合：形成聚合物的單體在水介質(zhì)中，由乳化劑分散成乳液狀態(tài)而進(jìn)行的聚合。乳液聚合單體液滴水······單體水外表活性劑水溶性引發(fā)劑六、洗滌(Washing)洗滌：去除固體外表的污垢。油性污垢〔油污〕固體污垢特殊污垢外表活性劑的洗滌性能及其在工業(yè)上的應(yīng)用1.降低水的外表張力γ20℃=72.75mN·m-1〔水〕(水)污垢類型30mN·m-1〔水〕2.

促進(jìn)液體油污卷縮W3.

促進(jìn)固體污垢脫離wpSW4.

阻止污垢再沉積油油固固增溶作用離子型SAA：

10-2~10-3mol/l非離子型SAA：<10-4mol/l干洗：在有機溶劑中進(jìn)行的洗滌，是利用有機溶劑的溶解力和外表活性劑的增溶性能去除污垢。氯化烴〔四氯乙烯，三氯乙烯，四氯化碳〕輕質(zhì)石油烴〔正癸烷〕有機溶劑石油磺酸鹽洗滌劑洗滌劑的人均消費12Kg/年12Kg/年3Kg/年美國歐洲中國

國有控股企業(yè)：浙江納愛斯集團(tuán)公司(雕牌)山西南風(fēng)集團(tuán)公司(奇強)上海制皂集團(tuán)公司(白麗，扇牌，蜂花)

民營企業(yè)：傳化集團(tuán)公司(傳化)全力集團(tuán)公司(全力)立白集團(tuán)公司(立白)去除污垢的類型重垢型〔HeavyDuty〕輕垢型〔LightDuty〕產(chǎn)品外形粉狀塊狀膏狀漿狀液狀產(chǎn)品用途工業(yè)用家庭個人用〔第一大類制品〕洗衣粉〔第二大類制品〕清洗劑家庭用個人衛(wèi)生用品外表活性劑〔主要〕助洗劑添加劑洗滌劑輔助1907年，德國Persil：RCOOM，Na2CO3

，Na2CO3·1.5H2O2，Na2SiO3

陰離子SAA陽離子兩性SAA

非離子SAALASAOSSASMESFASAESAEO陰離子外表活性劑非離子外表活性劑1.縮合〔聚〕磷酸鹽助洗劑焦磷酸鈉三聚磷酸鈉四聚磷酸鈉六偏磷酸鈉五鈉STPP螯合劑用量：20~50%過肥作用代磷研究無需磷