精细化工工艺学(1) PPT课件

❖ 第二阶段（1994年前），如何利用纳米材料已挖掘 出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合 材料。
❖ 第三阶段（1994年到现在）纳米组装体系，人工组 装合成的纳米结构的材料体系。
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纳米材料的特性
❖1、基本物理效应
（1）小尺寸效应 当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长（
λ=h/p=h/mv)相当或更小时，周期性的边界
条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附 近原子密度减小，导致性质与普通粒子不 同（光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性、 熔点）。
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（2）界面与表面效应
纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于 表面的原子占有极大的比例，表面原子的 活性使纳米粒子具有明显的表面效应。
比表面积：F =3/r 1/r, 若r=1m, 则F > 104cm-1（1 m2） , 若r=5nm， F > 600 m2
❖ 运用生物纳米技术开发芯片－运用生物可以自建有 结构的 “自建结构”能力，利用蛋白质和DNA等材料 制作电路。研制运算速度高中央处理器，耗电量低 的记忆元件，开发计算机芯片，长时间无需充电的 笔记本电脑。
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（4）纳米微机械和机器人。
生物发动机（分子马达） －利用人体内的自然能源（三磷酸腺苷酸）作动
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纳米科技的发展
❖ 20世纪60年代R.P.Feynman：若从原子和分子水平上控 制物质，将会出现新的作用力和新的效应。
❖ 日本上田良二提出“超微粒子结构”的新概念。 ❖ 70年代C.Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法及应
用，诞生了“纳米技术”。 ❖ 80年代先后制造了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从
❖ 单分散体系－分散相以大小、形貌均一致的状态被 分散在分散介质中即形成了单分散体系。

主体结构 精细化学品
取代基
卤素：-Cl、-Br、-I、-F
含氮基团： -NO2、-NO -NH2、-NHR、-NR1R2 -NHCO-、-NH2OH、-N2+X-、-N=N-、-NHNH2 -CN
含硫基团： -SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHR
含氧基团： -OH、-OR、-OAc -COH、-COR、-COOH、-COOR、-COCl、 -CONH2
基 本化学品 如三酸二碱、 三大合成材料
精 细化学品
精细化学品 如化学试剂
专用化学品 如洗发香波
1.1.1 精细化工和精细化学品
1、定义： 精细化工： 即精细化学工业，是生产精细化学品的工 业。
精细化学品（Fine chemicals） :
凡能增进或赋予一种（类）产品以特定 的功能或本身拥有特定的功能的小批量制造 和应用的、技术密集度高、附加值高、纯度 高的化学品。
4．产品粗放 原料型产品多，精加工产品少。中低
档产品多，高档高附加值产品少。
6．低水平重复建设严重
1.3.3 精细化工的发展趋势
加强技术创新： 积极参与合作：重视国际合作 发展绿色精化：清洁化和节能化的方向发展 重视产品开发：高档化、精细化、复合化和功能化 加强应用研究： 注重新品研发：绿色精细化工产品 重视剂型改造： 开拓新兴领域：
年总产值：
超过1200亿元
占化学工业总产值：40%。
精细化工率：
39.44%( 2002年）。
典型领域：染料和颜料产量已为世界第一位，
为世界上第一染料和颜料的出口大国；农用化 学品的产量已居世界第二位，出口量也逐年增 加；涂料生产企业近9000家，成为世界第三大 生产国。
2003年我国精细化工产品生产概况

黄金分割法（也叫0.618法)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（二）正交试验法
(参阅:侯化国,王玉民编.正交试验法[M].长春:吉林人民出版社.1985)
1.基本概念 正交试验法也叫正交试验设计法，它是用“正交表”来 安排和分析多因素试验的一种数理统计方法。这种方法 的优点是试验次数少，效果好，方法简单，使用方便， 效率高。
2.3 精细化工过程开发的一般规律
一个新的过程开发可分为三大阶段:
实验室研 究阶段
中间试 验阶段
工业化 阶段
提出新的技术路线、实验室 实验、测定数据、探索工艺 条件。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
单元反应
反应后处理
提纯、粉碎、干燥、 熔化、溶解、蒸发、 汽化、加热、冷却
蒸馏、精馏、吸收、 吸附、萃取、结晶、 冷凝、过滤、干燥
生产设备、生产流程
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
现在希望解决：(1)哪个因素起主要作用，哪个因素 是次要的?(2)各个因素中以哪个水平最好?(3)最优工 艺方案?
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2．正交表
(1)定义 最简单的正交表是L4(23)

60%
总成绩 = 平时成绩 + 期末考试成绩
出席率 10%
平时成绩
课前演示 20%
期末考试成绩
课堂表现 10% 考场纪律 10% 卷面成绩 50%
从第二周开始，每 节课上课前，都由1 人给大家讲述相关的 知识。（按照学号顺 序）
主题内容由自选， 只要与教材有关的即 可。
题材建议使用大量 的图片、视频。
从原料、反应原理再到工艺过程的组合均不相同 力消耗以及技术开发等费用，附加价值高反映出产
品加工中，所需要的劳动，技术利用情况，以及利
润等
投资效率高 100变成10600的故事
投资效率为附加价值与固定资产的比值。由于精细化 学品的产量小，所以固定资产投资比例相对较少，同 时精细化工产品的附加价值较高，所以精细化工产品 投资效率高。
第第一一章章绪论绪论
1.1 精细化工的形成与发展
精细化工，即精细化学工业，是当今世界务国发展化学工业的战略重点，也是一 个国家综合技术水平的重要标志之一。其基本特征是以高新技术为依托，为全球经 济和人民生活生产提供高质量、多品种、专用或多功能的精细化学品。
何谓大宗化学品？
精细化学品是与大宗化学品相对应的一类化工产品，是指对化学工业生产的初级 或次级产品进行深加工而制成的具有某些或某些种特殊功能的化学品。
这些功能可以是自身具有或赋予他物具有，突出功能可以是化学功能、物理 功能或生物活性。
它可以是单一组份的纯物质，也可以是多元复配的产物。一般其产量相对较 小的、附加价值相对较高。
第第一一章章绪论绪论
精细化学品十九世纪以前即已有，如药物、油
漆、肥皂、农药等等。天然物为原料。
在20世纪初，随着石油化工的发展，以合成化

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10
原料
反应
分离
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工艺流程图
各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在 一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出 来。
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生产工艺流程示意图 ： 生产工艺流程示意图是用文字或框图形式来 表明物料、设备的名称，并以箭头方式表明 物料的流向。它只是定性地标出由原料转化 成产品的路线、流向顺序以及生产中采用的 工艺过程和设备。
第一章 概 论
化学工业的发展简史
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2
3
4
5
纯碱工业
近 代
硫酸工业
化
学
煤化工
工
业
染料
……
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合成氨及化肥工业
现 代
农药工业
化
学
塑料工业
工
业
橡胶工业
……
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化学工业的分类
无机化工
有机化工
高分子材料化工
精细化工 生物化工
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化工装置的操作方式 连续操作 间歇操作 半连续操作
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化工工艺设计 一、化工工艺设计的内容和要求 二、产品生产的反应工艺研究和设计 三、工艺流程设计方案
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物料代号
代 号
物料名称
A 空气
AM 氨
BD 排污
BF 锅炉给水
BR 盐水
CS 化学污水
CW
循环冷却 水上水
DM 脱盐水
DR
排液、排 水
DW 饮用水
代
物料
号
名称
F 火炬排放气 FG 燃料气 FO 燃料油 FS 熔盐
G 填料油 O H氢
H 载热体 M HS 高压蒸汽 H 循环冷却水 W 回水 IA 仪表空气

精细化工是国民经济的重要支柱产业之一，对促进相关行业的发展和提升人民 生活水平具有重要作用。此外，随着科技的不断发展，精细化工在高新技术领 域的应用也越来越广泛，成为推动社会进步的重要力量。
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，

精细化工工艺学
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Chapter 1 绪论
1.1 精细化工的定义
精细化学工业（简称精细化工）是生产 精细化学品的工业。精细化工是当今世界各 国发展化学工业的战略重点，也是一个国家 综合技术水平的重要标志之一。其基本特征 是以高新技术为依托，为全球经济和人民生 活生产提供高质量、多品种、专用或多功能 的精细化学品。
原料：天然资源如煤、天然气、石油、农副产 品。
产（塑品料：、乙纤烯维、、合橡成胶N）H3、苯及三大合成材料
中国和日本称谓的精细化学品在欧美国家又 分为两类：
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精细化学品与专用化学品的区别
精细化学品：销售量小的化学型产品。（按分 子组成来销售，强调的是产品的规格、纯度）
专用化学品：销售量小的功能型产品。（据功能 来销售，强调的是产品功能）
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中国把精细化工产品分为11大类，分别是：
(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) 信息用化学品(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) 粘合剂 (9) 催化剂和各种助剂 (10) 化学药品(原料药)和日用化学品 (11) 功能性高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。
不同厂家产品有差别，甚至完全不同
按所含化学成分销售 产品生命期较长； 附加值较低
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按功能销售（食品、化妆、药用等）
生命期短，更新快 附加值较高，技术机密性强
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1.2 精细化工的范畴和分类
精细比工的范畴相当广泛。包括的范围也无定 论，各国对精细化工范畴的规定是有差别的。纵观 世界主要工业国家关于精细化学品的范围可以看出， 虽然有些不同，但并无多大差别，只是划分的宽窄 范围不同而己。随着科学技术的不断发展，一些新 兴的精细化工行业正在不断出现，行业越分越细。 日本1984年版《精细化工年鉴》中共分为35个行业 类别，而到1985年，就发展为51个类别：

1.7 精细化工工艺学的内涵
精细化工工艺学是指从初级原料、次级
原料到精细化工产品的加工方法和过程。
各个生产单元按照一定的目的要求，有
机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺
过程，并用图形描绘出来，即工艺流程图。 其方法和过程可以采用化学反应，也可 采用复配技术，但这些方法和过程应该是技 术上可行的、工艺上先进的、经济上合理的、 环保上允许的。
主讲：刘秀奇
1.1 精细化工的定义
精细化工是生产精细化学品的工业。 精细化学品这个名词，沿用已久，原指产量小、纯度 高、价格贵的化工产品，如医药、染料、涂料等。但 是，这个含义还没有充分揭示精细化学品的本质。 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)； 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)。
1.7 精细化工工艺学的内涵
2、化学反应过程
鉴于精细化学品的特点，精细化学品的生产
方式是多种多样的。以合成为主的精细化学品生
产，需要明确采用何种合成路线，即选用什么原 料，经由哪几步单元反应来制备目的产物。 反应过程中涉及的问题： (1)操作方式（连续、间歇）
(2)能量供给、移出方式
(3)催化反应
2.2 增塑剂
并非每种塑料都要添加增塑剂，如聚丙烯和聚 乙烯，它们不用增塑剂就能制造出薄膜，另有些树 脂，如不添加增塑剂就不能制造出软质制品，如聚 氯乙烯和聚苯乙烯等。
2.2 增塑剂
二、增塑剂的分类
1 相溶性： 主增塑剂 辅助增塑剂 4 2 分子结构： 单体型 聚合型 功能： 适用型 专用型 5 化学结构： 酯类 环氧类 含氯类 作用方式： 内增塑剂 外增塑剂

应急处理与事故预防
应急预案
制定针对不同类型事故的应急预案，确保在 紧急情况下能够迅速、有效地应对。
事故预防措施
通过技术改进、安全培训和定期检查等手段 ，预防事故的发生。
CHAPTER
06
精细化工新产品开发与技术进 展
新产品开发的过程与策略
市场需求调研
通过市场调查和数据分析，了解消费者需求和行 业趋势，为新产品开发提供方向。
化和自动化。
国内外精细化工行业的比较与借鉴
国际精细化工行业的发展现状与趋势
01
了解国际精细化工行业的最新发展动态和趋势，包括新产品开
发、技术进步和市场拓展等。
国内精细化工行业的现状与挑战
02
分析国内精细化工行业的发展现状和存在的问题，探讨行业发
展的机遇和挑战。
国内外精细化工行业的比较与借鉴
03
通过比较国内外精细化工行业的差异和特点，借鉴国际先进经
煤
煤是另一种重要的化石燃料，通过不同的 处理方法可以得到酚类、吡啶类等含氧化 合物。
产品的种类与应用
表面活性剂
如肥皂、洗涤剂、化妆品等， 用于清洁、美容、工业等领域 。
药物与农药
如抗生素、杀虫剂等，用于医 疗、农业等领域。
高分子材料
如合成纤维、合成橡胶等，广 泛应用于纺织、交通、建筑等 领域。
香料与染料
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绿色化学技术
利用绿色化学原理和技术，减 少或消除对人类健康和环境的 负面影响，实现可持续发展。
生物技术
利用生物工程和酶催化等技术 ，开发高效、环保的化工生产
工艺。
纳米技术
利用纳米材料和纳米技术，提 高产品的性能和附加值，拓展
精细化学品的应用领域。

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•
20世纪90年代中期，根据各地区化工基础和特点，在全国建 立了南通、苏州、无锡、中山、抚顺、湘潭、台州、湖州、泸洲、 德阳、芜湖、滨州、开封、辛集、沙市等十五个精细化学品生产 基地。每个基地从事不同领域的化学品生产，发挥各自的特点和 优势 • 中国石化和中国石油则集中了燃料和润滑油添加剂、炼油和石 油化工催化剂等主要精细化工产品的生产，发挥了行业优势
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三、精细化学品与精细化工的特点
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• 精细化学品的特点：
① 产品功能性强（专用性）
② 批量小 ③ 品种多 ④ 利润率高 ⑤ 更新换代快
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• 精细化工的特点： ① 多品种、小批量 ② 综合生产流程和多功能生产装置 ③ 高技术密集度 ④ 大量应用复配技术 经济属性 ⑤ 新产品开发周期长，费用高，但附加值高，利润大。 ⑥ 商品性强、市场竞争激烈商业属性
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生产属性
①多品种、小批量
每种精细化工产品均具有其特定功能和专用性质，生产的 针对性很强，以满足社会的不同需要，因此它们不可能象基本 化工产品那样大批量生产。
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②综合生产流程和多功能生产装置
虽然精细化学品品种繁多，但是从合成角度看，其合成单元不 外乎十几个，后处理设备也具有相近之处。尤其是一些同系列产品， 其合成设备有很多相似之处。因此许多工厂广泛采用多品种综合生 产装置（多功能生产装置 ），一套生产装置可生产多种产品（或 经过简单调整组合即可生产不同产品），以适应精细化工产品多品 种、小批量的特点。（有人称之为模块式、积木式）。

《精细化工工艺学》PPT 课件
这是一门关于精细化工工艺的课程，让我们一起探索这个引人入胜的领域。
导论
精细化工工艺学是一门研究将原始材料转化为有价值产品的学科。通过本课程，您将学习关于设计、优 化和实施精细化工工艺的基本原理和技术。
精细化工工艺概述
化工厂设计
反应容器
了解精细化工厂的设计原则和 流程，以及常见的设备和工艺。
精细化工工艺的应用领域
精细化工工艺在众多行业中都有重要应用，包括制药、化妆品、农业、能源和材料等领域。
精细化工工艺的关键要素
1 原材料选择
2 过程控制
选择适合特定工艺的原材料是实现高质量 产品的关键。
优化过程参数和控制策略，以确保工艺稳 定和产品一致性。
3 安全与环保
4 质量管理
采取措施保证工作环境安全，减少废物产 生并最大限度降低对环境的影响。
介绍各种反应容器的类型和用 途，以及常用的控制策略。
实验室技术
探索实验室中常用的技术和仪 器，以及精细化工工艺实验的 重要性。
常见的精细化工工艺
蒸馏
学习蒸馏过程的原理、类型和应用，并了解如何优化和控制蒸馏系统。
结晶
探索结晶过程中的晶体生长机理和操作条件，以及在制药和化妆品行业中的应用。
萃取
了解不同类型的萃取技术，包括溶剂萃取、超临界流体萃取等，并研究其在生物燃料和食品 加工等领域的应用。
建立质量管理系统，以确保产品符合规格 要求并满足客户需求。
精细化工工艺的挑战与解决方案
1
挑战Leabharlann 处理复杂的反应条件和多组分混合，以及处理废物和副产物的问题。
2
解决方案
采用模拟、优化和先进的控制策略，以提高效率和降低成本。