第6章 精細(xì)化工.ppt

1、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)化工產(chǎn)品,大量具有特定功能、用途和作用的化工產(chǎn)品相

2、繼誕生，因此就產(chǎn)生了具有功能化的新興化工產(chǎn)品。 為了區(qū)別于傳統(tǒng)的化工產(chǎn)品，最早日本將這種具有功能化的化工產(chǎn)品稱為精細(xì)化學(xué)品(也就是精細(xì)化工產(chǎn)品)，而歐美則稱其為專用化學(xué)品。 我們國(guó)家參照了日本的叫法，將這類化工產(chǎn)品叫做精細(xì)化工產(chǎn)品。 精細(xì)化工產(chǎn)品是相對(duì)于傳統(tǒng)的、一般規(guī)格的化工產(chǎn)品即常見的大宗化學(xué)品(簡(jiǎn)稱通用化學(xué)品)而言的。,精細(xì)化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用,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。 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。 增進(jìn)和保障農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的豐產(chǎn)豐收。 與人民日常生活生產(chǎn)密不可分。 促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。 提高經(jīng)濟(jì)效益。,精細(xì)化工的定義,所謂精

3、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,農(nóng)藥；染料； 涂料(包括油漆和油墨)； 顏料；試劑和高純物質(zhì)； 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)； 食品和飼料添加劑； 膠黏劑；催化劑和各種助劑； (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)化工的范圍已經(jīng)達(dá)到50余門類,總的來(lái)說(shuō)，除了化學(xué)肥料、無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品、基本有機(jī)化工原料和中間體、有機(jī)溶劑、合

4、成材料等大噸位產(chǎn)品以外，其余的化工產(chǎn)品幾乎都可以視為精細(xì)化工品。,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

5、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,染料的分類方法有兩種：按反應(yīng)方法和應(yīng)用性能來(lái)分類，可分為還原染料、活性染料、酸性染料、堿性染料、直接染料、硫化染料、冰染染料等幾大類；按照染料分子中所含基本結(jié)構(gòu)或基團(tuán)分類，有偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料、噻唑染料、三芳甲烷染料、亞甲基染料等幾大類。,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

6、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

7、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

8、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。,典型的染料生產(chǎn)工藝過(guò)程直接耐曬黑G,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

9、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,溴化 將經(jīng)沙摩鍋磨細(xì)的1-氨基蒽醌放入溴化鍋內(nèi)，加水和鹽酸，攪拌均勻，經(jīng)夾套冰鹽水冷卻至20以下，加入溴進(jìn)行溴化反應(yīng)。此時(shí)一

10、部分溴生成溴化氫，再加入次氯酸鈉使溴化氫轉(zhuǎn)變?yōu)殇?，攪拌至反?yīng)完全后，加入亞硫酸鈉以破壞過(guò)量的溴，使生成溴化鈉。過(guò)濾，濾餅用清水洗至中性后烘干。,分散紅3B的生產(chǎn)工藝流程,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,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140145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。 后處

11、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,染料的發(fā)展趨勢(shì),由于染料生產(chǎn)中的毒性及對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，嚴(yán)重地阻礙了染料的應(yīng)用和發(fā)展。所以今后染料的發(fā)展關(guān)鍵是如何生產(chǎn)出對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境無(wú)污染的綠色染料。 在染料生產(chǎn)中必須選擇工藝簡(jiǎn)單，三廢污染小(達(dá)到國(guó)家三廢排放標(biāo)準(zhǔn))的生產(chǎn)路線和品種。積極開發(fā)蒽醌染料的替代品。 為了提高染料的利用率，減少有色廢水的產(chǎn)生，應(yīng)選擇具有高固色率，小溶比，快速、低溫的染色材料。 開發(fā)染料的加工助劑，發(fā)展染料的加工工藝，增強(qiáng)染料的分散性、溶解性和穩(wěn)定性。增加染料應(yīng)用助劑的品種，使染料能物盡其用。 進(jìn)

12、一步發(fā)展功能性染料，開發(fā)染料應(yīng)用新領(lǐng)域。,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)是天然樹脂或合成樹脂，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。,涂料的組成、分類與特性,按劑型分類，重要的涂料有溶劑性涂料和水溶性涂料。 按成膜物質(zhì)分類

13、，可以分為天然樹脂涂料和合成樹脂涂料兩大類。,涂料的生產(chǎn)特點(diǎn),在涂料的生產(chǎn)中，確定涂料的配方是極為重要的。任何一種涂料可有多種的原料組合和配比，要根據(jù)需要選擇合適的成膜物質(zhì)、溶劑、顏填料和助劑，有時(shí)可以用某種廉價(jià)的物質(zhì)代替其中的一個(gè)原料，取得同樣的效果。因此在考慮了底材的要求后，注意清潔環(huán)境，權(quán)衡經(jīng)濟(jì)成本，得到切實(shí)可行的原料配方。 涂料的生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。,酚醛樹脂油基樹脂涂料生產(chǎn)工藝流程,酚醛樹脂涂料屬于油基樹脂涂料，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；

14、8,9-計(jì)量罐；10,11,12-聚合油及軟樹脂貯槽，13-板框壓濾機(jī)； 14-計(jì)量罐；15-成品貯槽,環(huán)氧樹脂涂料,環(huán)氧樹脂涂料主要特點(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、多元酸及合成樹脂。在氫氧化鈉的作用下把雙酚A樹脂與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，生成一

15、種環(huán)氧樹脂涂料，其結(jié)構(gòu)式為：,含氟樹脂涂料,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。 氟樹脂涂料是指以氟樹脂為主要成膜物的涂料，也稱為氟碳涂料(fluorocarbon coat 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

16、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)印⒚嫫?、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”，

17、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：醇類香料。羥酸類香料。酯類香料。醛類香料。酮類香料。酚類和醚類香料。麝香類香料。 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

18、味的植物的草、葉、根莖、樹皮、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