Chemical Engineering Department [ 精细化工生产技术 ] 化学工程系 胡 健 TEL：

2 绪论 前言： 1、化学工业的分类 无无无无机化工 基基基基本有机化工 高高高高分子化工 精精精精细化工 生生生生物化工 《无机化工生产技术》 《有机化工生产技术》 《高聚物生产技术》 《精细化工生产技术》 《生物工艺学》 《发酵工艺学》 《氨基酸工艺学》

3 绪 论 前言： 2、化学工业的主要产品  无机化工主要产品  酸类：硫酸、盐酸、硝酸等三大酸类  碱类：纯碱、烧碱、金属的氢氧化物等  化肥和无机盐类：  基本有机化工主要产品  三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）三苯（苯、甲 苯、二甲苯）乙炔、萘  醇、醚、醛、酮、酯、腈类

4 绪 论 前言： 2、化学工业的主要产品  高分子化工主要产品  按材料和产品的用途分：塑料、合成橡胶、 合成纤维、涂料、胶粘剂等  按功能分  通用高分子：聚乙烯、聚丙烯、聚氯 乙烯、聚苯乙烯、涤纶、锦纶、丁苯 橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶  特种高分子：工程塑料，高分子分离 膜、离子交换树脂及其他功能高分子

5 绪 论 前言： 2、化学工业的主要产品  生物化工主要产品  大宗生物化工产品：乙醇、丙酮、丁醇、甘 油、柠檬酸、乳酸、苹果酸等  精细生物化工产品：各种氨基酸、酶制剂、 核酸、生物农药、饲料蛋白等  医药产品：抗生素、维生素 、疫苗等  精细化工产品 香料、染料、颜料、涂料、表面活性剂、洗涤剂、 水处理剂、食品添加剂等

6 目 录 Contents 1 绪论 2 表面活性剂 1 绪论 2 表面活性剂 3 合成材料加工用化学品 4 农用化学品 3 合成材料加工用化学品 4 农用化学品 5 石油化学品 6 水处理（剂）化学品 5 石油化学品 6 水处理（剂）化学品 7 涂料 8 黏合剂 7 涂料 8 黏合剂 9 医药化学品 10 食品添加剂 9 医药化学品 10 食品添加剂 11 工业与民用洗涤剂 12 信息材料 11 工业与民用洗涤剂 12 信息材料 13 绿色精细化学工业与节能减排技术 13 绿色精细化学工业与节能减排技术

第一节 精细化学工业产品的 范畴、定义与分类 7

8 ◆ 精细化工是当今化学工业中 最具活力的新兴领域之一，是 新材料 的重要组成部分。 精细化工与化学工业  材 材 材 材料、信息、能源 现代文明的三大支柱  化工产品或化学品 —材料的源头[来源：煤、石油、 天然气、生物质等] —材料的源头[来源：煤、石油、 天然气、生物质等] ●材料是人类生产、生活 的物质基础

材料基础 - 石油化工 9

10 乙烯下游产品 石油化工 精细化工

11 ◆ 基本化工与通用化工产品 大宗化学品 ( Heavy Chemicals, 通用化工产品 ）：指 一些应用范围广泛、生产规模大、产品吨位大，附加值 与利润较低的产品。 原料：天然资源如煤、石油、天然气、生物质。 产品：无机化工（三酸、两碱、合成氨等）、基本有机 化工（三烯、三苯、乙炔、萘及衍生物）及三大合成材 料（塑料、纤维、橡胶）等。 化学品Chemicals 按功能和用途分类 大宗化学品 （通用化工产品） 精细化学品 Heavy Chemicals Fine Chemicals

12 精细化工：生产精细化学品（ Fine Chemicals ）的工业。 精细化学品：指一些具有特定应用性能、合成工艺中合成步 骤较多、反应复杂、产量小、品种多、产品附加值高的商品。 原料：以通用化工产品为起始原料。 产品： 早期、传统－医药、染料、香料、颜料等 早期、传统－医药、染料、香料、颜料等 近 现 代－涂料、黏合剂、表面活性剂、合成洗涤剂、 合成材料助剂等。 近 现 代－涂料、黏合剂、表面活性剂、合成洗涤剂、 合成材料助剂等。 ◆ 精细化工与精细化学品

13  把凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或自 身就具有某种特定功能的小批量、高纯度、深加工、 附加价值和利润较高的化学品，称为精细化学品。 相对关系通用化工产品 精细化学品一、精细化学品的定义

14 二、精细化学品的范畴和分类 我国精细化工产品包括11个产品类别（化工部，1986年）： （1）农药； （1）农药； （2）染料； （2）染料； （3）涂料（含油漆和油墨）； （3）涂料（含油漆和油墨）； （4）颜料； （4）颜料； （5）试剂和高纯物； （5）试剂和高纯物； （6）信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等)； （6）信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等)； （7）食品和饲料添加剂； （7）食品和饲料添加剂； （8）黏合剂； （8）黏合剂； （9）催化剂和各种助剂； （9）催化剂和各种助剂； （10）化学药品（原料药）和日用化学品； （11）功能高分子材料（包括功能膜、偏光材料等）。

15催化剂和各种助剂 (1)催化剂 分为炼油用、石油化工用、有机合成用、合成氨用、硫酸用、环保及其他 用途的催化剂； (2)印染助剂 包括柔软剂、匀染剂、分散剂、抗静电剂、纤维用阻燃剂等； (3)塑料助剂 包括增塑剂、稳定剂、发泡剂、阻燃剂等； (4)橡胶助剂 含促进剂、防老剂、塑解剂、活化剂等； (5)水处理剂 如水质稳定剂、缓蚀剂、软水剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂等； (6)纤维抽丝用助剂 如涤纶长丝用、涤纶短丝用、锦纶用、腈纶用、维纶用、丙纶用、 玻璃丝用油剂； (7)有机抽提剂 有吡咯烷酮系列、脂肪烃系列、乙腈系列、糠醛系列； (8)高分子聚合添加剂 如引发剂、阻聚剂、终止剂、调节剂、活化剂等； (9)表面活性剂 除家用洗涤剂外的各类型的表面活性剂； (10)皮革助剂 有鞣剂、加脂剂、涂饰剂、光亮剂、软皮油等； (11)农药用助剂 含乳化剂、增效剂等； (12)油田用化学品 有破乳剂、钻井防塌剂、泥浆用助剂、防蜡降黏剂等； (13)混凝土添加剂 包括减水剂、防水剂、脱模剂、泡沫剂、嵌缝油膏等； (14)机械和冶金用助剂 包括防锈剂、清洗剂、电镀用助剂、焊接用助剂、渗碳剂、车 辆防冻剂等； (15)油品添加剂 包括防水、增黏、耐高温等各类添加剂、汽油抗爆震、液压传动、变 压器油、刹车油添加剂等， (16)炭黑 高耐磨炭黑、半补强炭黑、色素炭黑、乙快炭黑等； (17)吸附剂 如稀土分子筛系列、氧化铝系列、天然沸石系列、二氧化硅系列、活性白 土系列等； (18)电子工业专用化学品； (19)纸张用化学品 如增白剂、防水剂、填充剂、补强剂等； (20)其他助剂 如玻璃防霉剂、乳胶凝固剂等。

第二节 精细化学工业的特点 一、精细化工产品的生产特性  1. 综合生产流程和多功能生产装置 16 精细化工特点：多品种、小批量且多数 产品更新换代快。 要求：生产流程和装置能适应上述特点， 以降低生产成本、缩短新产品上市周期。

17 合理组合 单一产品 综合生产流程 多功能装置 生产多种产品 精细单元反应 氧化、还原、卤化、硝化、 磺化、缩合、 烷基化、酰基化、酯化等 蒸馏、萃取、浓缩、脱色、 结晶、干燥、过滤、蒸发等 化工单元操作 单一流程、单一装置 通用化工产品生产 综合生产流程和多功能生产装置

18 大宗化学品 -尿素生产装置

19 精细化工： 多用途装备系统及无 管路化工厂示意图

20 ICI公司多功能染料装置 1973年以一套装备、三台计算机： 生产当时的74个偶氮染料的50个品 种，年产量3.5kt。 Imperial Chemical Industries 流程大 同小异 可实现组合 酸性金黄 G 生产流程酸性嫩黄 G 生产流程

21精细化工生产装置

第二节 精细化学工业的特点 一、精细化工产品的生产特性  1. 综合生产流程和多功能生产装置  2. 制剂加工技术 22

2. 制剂加工技术 23

24 扑热息痛 2. 制剂加工技术

25 3. 大量采用复配技术 牙膏基本配方：黏合剂、摩擦剂、表面活性剂、 保湿剂、甜味剂、防腐剂、香精、颜料等 摩擦剂

4. 商品标准化技术  不同类型产品的特定后处理技术  比如粉碎技术： 26 《超细粉碎工程》以超细粉碎设备及其应用 为主线，系统总结了超细粉碎基础理论和工 程实践以及粒度检测原理和方法。全书共分 15章，内容包括了与超细粉体制备和分级有 关的基础知识、基本原理、粒度和粒形表征， 超细粉碎工艺与设计，机械冲击式粉碎机、 气流粉碎机、搅拌磨、振动磨、砂磨机、旋 转筒式球磨机、辊磨机、胶体磨等超细粉碎 设备，干式和湿式精细分级设备及超细粉碎 工程中的辅助设备，同时还包括了近年来为 解决废橡胶、塑料、电线电缆等循环或综合 利用的特种粉碎设备。

二、精细化工产品的商业特性  1. 技术的保密性和 专利的垄断性 27

2. 重视市场，适应市场需求 28 精细化学品-特定功能、专门用途 直接面向消费者和市场 市场调查产品生产应用研究市场开发技术服务精细化学品开发过程

29 商业性：冷酸灵的品牌命名与品牌扩展  重庆登康口腔护理用品股份有限公司,是以原重庆牙膏 厂为主发起人，于2001年12月14日完成股份制改造的 西南地区最大的，以牙膏为主的口腔护理用品生产基地。  历史：到1995年时，原重庆牙膏厂95%以上的收入来 源于牙膏，光是“冷酸灵”一个品牌的牙膏就占到企业收 入的90%以上。而当时，“冷酸灵牙膏”只有一个香型： 水果香型，产品规格只有两个：140克和65克。  挫折：95年之后的牙膏市场，强大的国内外对手已经在 市场上展开了激烈的竞争，重庆牙膏厂的销售业绩不断下 降，厂领导意识到重庆牙膏厂的根本出路在于市场创新， 产品创新，品牌创新。  “冷酸灵”品牌延伸空间狭窄的问题开始暴露出来， “冷热酸甜，想吃就吃”的广告语已经深入人心，“脱敏” 诉求成为了品牌创新的最大绊脚石。  应该开发出全新的牙膏品牌去夺取牙膏领域的其他阵地。

30 商业性：冷酸灵的品牌命名与品牌扩展

31

32 尿素与洗衣粉  通用化学品与精细化学品：商业性分析 尿素 不熟悉品牌并不会影响 到消费者的选择 洗衣粉 品牌直接影响选择

3. 重视应用技术和技术服务  国外精细化工企业 人员比例：  技术开发/生产经营/ 产品销售（含技术 服务）= 2:1:3 33

三、精细化工产品的经济特性  1.投资效率高  2.附加价值高  3.利润率高 34

35 投资效率 - 盐湖钾肥集团

36 投资效率 - 上海精细化工

37 投资效率 - 五粮液集团精细化工

38 高附加价值和利润率  附加价值：是指在产品产值中扣除原材料、税金、设 备和厂房的折旧费后剩余的价值。  它包括利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费 用。  国外有一个统计，每投入价值 100 美元的石油化工 原料，产出初级化学品价值为 200 美元，再产出有机 中间体 480 美元和最终成品 80 美元；如果进一步加 工为塑料、合成橡胶和纤维以及清洗剂和化妆品，则 可产生价值 800 美元的中间产品和价值 540 美元的 最终产品；如再深一步加工成用户直接使用的家庭耐 用品、纺织品、鞋、汽车材料、书刊印刷物等，则总 产值可达 美元，即相比原来的 100 美元投入 增值为 106 倍。

39 附加价值指数  附加价值指数：化工各行业的附加价值与氮肥附加价 值之比。

四、精细化工产品的研究开发特性  1.研究与开发难度大  研发、生产、市场化：涉及多学 科、多领域的知识和技术 40

41 2 ． 技术密集度高  生产工序多、工艺流程长、涉及单元反应多、原料 复杂、中间控制严格、产品纯度要求高、纯化技术复 杂等方面。 弱酸性艳蓝 RAW 生产流程

3. 质量标准高  纯度、稳定性、功能性等 食品级磷酸 食品级磷酸 牙膏级碳酸钙 牙膏级碳酸钙 42

第三节 发展精细化学工业的 战略意义 一 、 精细化工在国民经济中的重要作用  精细化工是当今化学工业中最具活力 的新兴领域之一，是新材料的重要组成 部分。精细化工产品种类多、附加值高、 用途广、产业关联度大，直接服务于国 民经济的诸多行业和高新技术产业的各 个领域。 43

44 精细化工在国民经济中的地位  衣着 棉、麻、毛、丝、人造纤维、合成纤维、皮革等的加工制 造，离不开染料、软化剂、整理剂、漂白剂、洗涤剂、干洗剂、鞣剂、 加脂剂和光亮剂等精细化学品。  饮食 粮食、蔬菜、肉蛋鱼类、瓜果、酒和饮料等，在其种植、 饲养、酿造、加工、贮运等过程中，离不开精细化学品，如农药、饲 料添加剂、食品添加剂、保鲜剂等。  居住 住宅的建设、装修和家庭陈列品等，除天然材料外，所采 用的材料及其加工制造过程中也都离不开精细化学品，如涂料、黏合 剂等。  交通 汽车、火车、飞机、摩托车、自行车等用的钢铁、铝合金、 塑料、橡胶、合成纤维、皮革制品及涂料等，在其制造过程中使用的 各种助剂，均属精细化学品。  文化生活 纸张、印刷品、光盘、录音或录像带、胶卷、唱片以及 收音机、电视机、随身听等视听器材设备的制造，均大量使用精细化 学品。

林产、汽车用精细化学品 45

46 二、发展精细化工的战略意义 大大大大力发展精细化工已成为世界各国调整化学工业结构、 提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点。 精精精精细化工率(精细化工产值占化工总产值的比例)的高低 已经成为衡量一个国家或地区化学工业发达程度和化工科 技水平高低的重要标志。 发达国家精细化工率 20世纪70年代为40%，80年代增至45%，90年代已超过53%； 目前60%~65% 我国 1990的只有25%，1995年增至32%，2000年提高到40%~50%， 预计2010年提高到60%。 精细化工产品的总值化学工业产品的总值 × 100% 精细化工产值率（精细化工率） =

47 第四节 精细化工的发展趋势和重点 1. 开辟精细化工新领域 新领域精细化工 ： 随着精 细化工生产应用领域不断扩大， 即将形成或已经形成独立化学 工业部门，但尚未形成全面行 业管理的精细化工领域称之为 新领域精细化工。 新领域精细化工 ： 随着精 细化工生产应用领域不断扩大， 即将形成或已经形成独立化学 工业部门，但尚未形成全面行 业管理的精细化工领域称之为 新领域精细化工。  根据我国具体情况，化工部 1994年提出的新领域精细化工主 要涉及了11个门类，并把它们列 入“九五”发展规划，我国新领 域精细化工各门类现状概况如下：

48 新领域精细化工 (1)饲料添加剂 我国现有饲料添加剂近100个品种，年产25万吨左右。 其中磷酸氢钙产量14—16万吨／年，维生素4—4.5万吨／年，氨 基酸1.7万吨／年。饲料添加剂中的大宗产品可以满足我国饲料工 业需要，但维生素、氨基酸仍需进口。 (2)食品添加剂 目前我国批准的食品添加剂共22大类，约1100个品种。 各类主要产品我国基本都能生产，其中一些产品在国际上具有一定 的竞争力，但另一些产品如黄原胶、β—胡萝卜素还不能满足国内 市场需求。 (3)工业表面活性剂 1993年生产能力约12万吨，产品品种近800种， 其中阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、 两性表面活性剂分别占14.0%、31.4%、49.33%、5.4%。其中 两性表面活性剂比例过低。 (4)水处理剂 我国水处理技术是从70年代开始得到重视和发展，目前 已自行研制开发了一系列水处理剂，其中包括：絮凝剂、阻垢剂、 缓蚀剂、杀菌剂及配套预膜剂、清洗剂、消泡剂等。目前全国已有 l00多家水处理剂生产厂家，生产品种100多种，已经能大量替代 进口药剂。但与发达国家相比，产量品种都存在较大差距。 (5)造纸化学品 我国目前可生产30个类别近200个品种的造纸化学品， 但工业化产品与市场需求有较大差距，特别是适合我国的草浆用造 纸化学品还不能满足国内市场要求。

49 新领域精细化工 (6)皮革化学品 国内生产厂家已达100多个，生产能力已达10万吨／ 年，但中高档产品较少。而且含铬鞣剂的污染问题仍需解决。 (7)油田化学品 我国目前油田化学品产量约30万吨／年，产品品种数 约300个左右，产值23亿元。低档大宗产品基本可以满足国内市场， 但技术含量高的产品还不能完全工业化。 (8)胶粘剂 我国胶粘剂总产量170万吨／年。目前常用品种已基本满足 国内市场需求，但一些高、精、尖产品，如汽车行业用胶，大部分 还没有实现工业化生产。 (9)生物工程及生物化工 近年来我国生物化工发展较快，目前产值已 超过200亿元。已能生产生化试剂约1000个品种，生物农药也有 较大发展，但产量集中在几个品种。其中有机酸产量比较大，但整 个工艺比较落后。氨基酸品种及生产能力还不能适应国内需要。 (10)纤维素衍生物 在纤维素衍生物中，纤维素酯生产能力约1000吨 ／年，但主要品种为三醋酸纤维素，而二酸酯纤维素、硝酸纤维素、 丁酸酯纤维素和丙酸酯纤维素产量很小。纤维素醚生产能力近 30000吨／年，但其中大多为离子型纤维素醚，非离子型生产能力 还很低，发展不平衡，不能满足市场需求。 (11)气雾剂 我国气雾剂发展比较晚，但发展速度比较快，有些企业水 平已达国际先进水平。气雾剂产量已达2亿罐／年，品种达200余 种，目前发展势头仍很强劲。

50 新领域精细化工与精细化工基地

51 精细化工的发展趋势和重点 2. 广泛采用高新技术 3.开发生产原料新来源 4.发展绿色化学生产工艺 烷烷烷烷基糖苷(APG)是目前为止，世界上唯一的无毒级全天 然的表面活性剂，属绿色产品。是新一代环境友好表面活 性剂，国外九十年代才实现工业化生产。 所所所所用原料是由可再生的植物资源衍生而来的葡萄糖和脂 肪醇，烷基糖苷完全可生物降解。 这这这这类表面活性剂由于其无毒、无刺激及出色的表面活性 而广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品和医药等领域。 它它它它是餐具洗涤剂、洗发水、沐浴液、洗手液、洗面奶等 高档洗涤类产品和护理用品的重要组份。

小 结 Summary  精细化工的R&D特性 ◆ 综合多功能、制剂化、复配化、标准化  精细化工的生产特性 ◆ 保密垄断性、市场化、技术服务 ◆ 三高：投资效率、附加价值、利润率  精细化工的商业特性  精细化工的经济特性 ◆ 一大两高：难度大、技术密集度和质量标准高