Transcript 第1章绪论 - 衢州学院

第一章 绪论
衢州学院化学与材料工程学院
精细化学品合成技术
• 据统计，全球企业500强中有17家化工企业，
其中前几位是美国DuPont公司、Dow公司，
德国BASF公司、Hoechst公司和Bayer公司
以及瑞士的Novartis (Ciba-Geigy)公司等。
精细化学品合成技术
• 它们都有百余年的历史，在20世纪70年代
以前都大力发展石油化工，后来逐渐转向
精细化工，德国是发展精细化工最早的国
家。发达国家不断地根据经济效益和发展
的需要，以及市场、环境和资源的导向，
进行化学工业产品结构的调整，其转轨的
焦点都集中在精细化工方面，发展精细化
工已成为世界性趋势。
精细化学品合成技术
• 精细化工的发展程度是一个国家综合国力
和技术水平的重要标志之一。
• 目前发达国家精细化工率已达到60%～
70%，而我国大约为35%左右。
• 精细化工特别是新领域精细化工一直被列
为我国化学工业发展的战略重点之一。
精细化学品合成技术
1.1 精细化学品的含义
• 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），有统一的商品标准，强调产品的规
格和纯度；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），该定义强调的是产品功
能。
• 中国、日本等则把这两类产品统称为精细化学品。
精细化学品合成技术
1.2 精细化工的范畴
• 19世纪以来，以传统的肥皂、香料、医药、染料、颜料的
生产开始，到20世纪50年代，由于石油化学工业的迅速兴
起，高分子合成材料的发展，合成洗涤剂、黏合剂、涂料、
表面活性剂以及能赋予合成材料各种特性的稳定剂、增塑
剂等添加剂的出现，促进了合成精细化学品的发展。
• 进入20世纪70年代，两次世界性的“石油危机”，导致欧
美和日本等石油化工发达国家被迫调整产品，加强了精细
化工和新技术的开发，精细化工开始形成独立的工业部门。
• 20世纪80年代以后，工业发达国家化学工业结构重组，产
品结构升级换代，产品的精细化和功能化，加速精细化工
的发展已成为世界化学工业的一个重要发展动向。
精细化学品合成技术
• 随着科学技术的发展和进步，精细化工的
门类和精细化学品的品种越来越多，应用
的领域和范围也越来越广。如何对精细化
学品进行分类，目前国内外也存在着不同
的观点。目前国内外较为统一的分类原则
是以产品的功能来进行分类。
精细化学品合成技术
• 1986年，为了统一精细化工产品的口径，
加快调整产品结构，发展精细化工，并作
为今后计划、规划和统计的依据，我国原
化学工业部颁布了《关于精细化工产品分
类的暂行规定和有关事项的通知》，暂行
规定中国精细化工产品包括11个产品类别。
精细化学品合成技术
（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）信息化学品(包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波
的化学品)。
（7）食品和饲料添加剂。
（8）胶黏剂。
（9）催化剂和各种助剂。
（10）化工系统生产的化学药品(原料药)和日用化学品。
（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)。
精细化学品合成技术
• 随着精细化工技术在国家社会、经济发展中的地
位日显突出，一些新兴精细化工行业正在不断出
现，行业越分越细，越分越多，精细化工的理论
体系也正在逐步形成。通常认为，精细化工应涵
盖精细化学品的分子设计、化学合成、剂型配方
及工业制造技术。围绕着具有特定应用性能的精
细化学品这一核心所开展的工作通常包括：合成
筛选的分子设计理论与方法；具有工业实用价值
的合成方法与路线；提高与强化最终应用性能的
剂型配方技术及保证质量和降低能耗物耗的工业
制造技术。
精细化学品合成技术
1.3 精细化工的生产特性
• 精细化学品的生产过程与一般化学品生产
不尽相同。它主要由化学或生物合成，也
可从天然物质中分离、提取；制剂加工；
商品化等三个部分组成。
• 大多数采用灵活机动的多功能装置和间歇
方式进行生产。合成产物要求的纯度普遍
较高，必须采用高效的合成或改性方法，
复杂的精制措施、精密的工程技术。
精细化学品合成技术
1.3.1 多品种
• 精细化学品都具有一定的应用范围，功能性强，尤其是专
用化学品和定制化学品，往往是一种类型的产品，可以有
多种规格型号，而且新品种、新剂型不断涌现。
• 例如医药，截至1993年，全世界有医药原料药(含不同盐
类、酯类)约6000多种，而不同厂家生产的不同剂型、不
同配方、不同牌号的各种制剂约几十万种。
• 又如表面活性剂，利用其所具有的表面特性，可制成各种
洗净剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、起泡剂、消
泡剂、润湿剂、增溶剂、柔软剂、抗静电剂、防锈剂、防
雾剂、精炼剂、脱皮剂、抑制剂等。目前国外表面活性剂
的品种有5000多种，而法国仅发用化妆品就有2000多种
牌号。
精细化学品合成技术
1.3.2 综合生产流程和多功能生产装置
• 精细化工的多品种、小批量反映在生产上表现为经常更换和更新品种。
• 尽管精细化学品种类繁多，但合成所涉及的单元反应，不外乎卤化、
磺化、硝化、烷化、酯化、氧化、还原等；
• 所用化工单元操作，多为蒸馏、浓缩、脱色、结晶、干燥等组合，尤
其是同类产品的生产。
例如，英国帝国化学工业公
司(Imperial Chemieal
Industries，简写为ICI)的一
为适应多品种、小批量的生产特点，可将
个子公司，1973年以一套
若干单元反应、若干化工单元操作，按照
装备、三台计算机生产当时
最合理方案组合，并采用计算机控制，使
的74个偶氮染料的50个品
装置具有生产多个产品的功能，而生产流
程具有一定的综合性，从而改变单一产品、 种，年产量3.5kt。采用同
一套装备，生产工艺流程不
单一流程、单一装置的不足。
同的多种产品，是精细化工
装备的重大进展。
精细化学品合成技术
1.3.3 技术密集度高
• 精细化学品的生产过程与通用化工产品不同，首
先经过研究开发，化学合成（或从天然物质中分
离提取）与精制加工，进而商品化，属综合性较
强的知识密集和技术密集型工业。
• 精细化学品的合成工艺精
细，单元反应多，生产流
程长，中间过程控制要求
严格，精制复杂，需要精
密的工程技术。
因此，精细化学品合成
的技术垄断性强，大部
分精细化学品的合成均
受专利保护。
精细化学品合成技术
• 例如，美国Pfizer (辉瑞)公司开发的抗菌药
曲伐沙星(Trovafloxaein)，其合成工艺需要
七步反应，该工艺研究用时四年半。
精细化学品合成技术
• 又如，Swinholide A
是从海绵Theonella
swinhoei分离得到的
一种具有抗真菌和抗
肿瘤活性的海洋天然
产物。
精细化学品合成技术
• 该化合物具有C2对称性，含有2个共轭双烯，2个
三取代的四氢吡喃环系，2个二取代二氢吡喃环系，
1个四十四元双内酯环以及30个手性中心。该化
合物在自然界中含量低，具有很强的生理活性，
剑桥大学的I.Paterson小组和加利福尼亚大学（圣
地亚哥）的K.C.Niolaou小组经过长期的努力才完
成了其全合成。
精细化学品合成技术
1.3.4 商品性强
• 商业性是由精细化学品特定功能和专门用
途决定的。
• 以市场为导向研发新品种，加强应用技术
的研究、推广和服务，不断开拓市场，提
高市场信誉是增强产品商业竞争性的关键。
精细化学品合成技术
1.3.5 附加值高
• 由于精细化学品的研究开发费用高、合成工艺精细、开发
的时间长及技术密集度高，从而导致其必然具有较高的附
加值。而且随着加工深度的增加，产品的附加价值也越来
越大。
• 精细化学品的附加值一般高达50％以上，比化肥和石油化
工的20％～30％的附加值高得多。 据1978年美国商业部
工业经济局关于石油化工原料与有机化学品投入与产出的
经济资料介绍，投入石油化工原料50亿美元，产出初级化
学品100亿美元，再产出有机中间体240亿美元和最终成
品40亿美元。一般而言，1美元石油化工原料加工成合成
材料，可增值8美元；若加工到精细化学品，则可增值到
106美元。
精细化学品合成技术
1.4 发展精细化工的战略意义及发展
的重点和动向
• 精细化工是生产精细化学品的制造工业，
是现代化学工业的重要组成部分，是发展
高新技术的重要基础，也是衡量一个国家
的科学技术发展水平和综合实力的重要标
志之一。
精细化学品合成技术
1.4.1 发展精细化工的战略意义
• 众所周知，农业是国民经济的重要命脉，高效农业成为当今世界各国
农业发展的大方向。高效农业中需要高效农药、兽药、饲料添加剂、
肥料及微量元素等。可见，精细化工与农业发展有着密切的关系。
• 事实上，除农业外，精细化工与工业、国防、人民生活及尖端科学都
有着极为密切的关系，是关系着经济建设和人民生活的重要工业部门，
是化学工业发展的战略重点之一。
• 欧美和日本等化学工业发达国家，其精细化工也最为发达，精细化率
达到60~70%，而我国精细化工的精细化率不到40%。致使各项工业
中所需的精细化学品有相当数量需要进口，每年需上百亿美元的外汇。
可见发展精细化工对我国国民经济建设何等重要。
精细化学品合成技术
1.4.2 精细化工发展的重点和动向
• 早期的精细化工所强调的是技术本身的深化与密
集，为满足消费者的需求，对精细化学品在功能
或性能上均有较全面的要求。而现代精细化工的
发展则表现为在对环境友好、生态相容的前提下
追求技术的高效、专一。精细化工技术目前正经
历着由“人与技术”概念向“人与技术及生态环
境”概念转变的过程。此外，信息科技、生命科
学、材料科学、微电子科学、海洋科学、空间科
学技术等高新技术产业的发展，对精细化学品的
种类、品种、性能和指标，提高了更高的要求，
为精细化工发展开辟了广阔的前景。
精细化学品合成技术
1.5 学习精细化工对发展我国精细化
工的重要性与迫切性
• 化学工业主要产品趋于相对稳定的平衡状态，但
是精细化工仍然得到了快速的发展，全球精细化
工以年均5％的速率增长。据报道，2007年世界
精细化学品市场销售额达到3800亿美元，2008年，
世界精细化学品市场规模将达到4500亿美元。在
全球精细化学品市场份额中，美国精细化学品销
售额约为1250亿美元，欧洲约为1000亿美元，日
本约为600亿美元，三者合计约占世界的75％以
上。
精细化学品合成技术
• 近20多年来，我国的精细化工发展较快，规划和
建设已基本上形成了结构布局合理、门类比较齐
全、规模不断发展的精细化工体系。染料、农药、
涂料等传统精细化学品在国际上已具有一定的影
响；另外，食品添加剂、饲料添加剂、胶黏剂、
表面活性剂、电子化学品、油田化学品等新兴领
域的精细化学品也较大程度地满足了国内经济建
设和社会发展的需要。即便如此，但由于产品质
量、产品品种、技术水平、设备和经验等诸多因
素的不足，我国的精细化学品生产还不能满足许
多行业的需求。
精细化学品合成技术
• 当前，我国精细化工在化学工业中所占的比重还
比较小，与发达国家之间存在较大的差距。而且
一些高档精细化学品还需要进口。因此，大力发
展精细化工乃是我国化学工业发展的重中之重，
国家经贸委在“十五”工业结构调整规划纲要中
已将精细化工作为化学工业优先重点发展的行业
之一。
精细化学品合成技术