精细有机合成基础1

精细有机合成基础化工学院精细化工系李祥高2010.09—2010.11为什么开设本课程化学工程与工艺关注的是化学工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，它更强调过程和设备。精细有机合成关注的是化学产品的生产原理、技术、性能及其应用方法，强调化学反应与产品性能。——扩展综合知识传统的化学工程技术在发展过程中受到了制约。化学工程领域（石油化工、乙烯、丙烯、化肥、酸、碱工程）技术相对成熟。在国家各级科技计划中很难列入指南。现代化学工程技术的发展必须与材料、能源、环境、信息、生物等领域技术相结合才能找到新的创新点。新材料的基础源于新物质的创造，这都源自化学反应技术。本课程希望能起到了解化工产品合成原理的作用。参考书[1]《精细化工导论》，沈一丁主编，中国轻工业出版社，北京，1998年[2]《精细化工导论》（第二版），钱旭红，徐玉芳等编，化学工业出版社，北京，2000年[3]《精细有机合成化学及工艺学》，唐培堃主编，天津大学出版社，天津，1993年第一章精细化工概论1.1精细化学品的定义与分类1.2精细化学品的特点1.3精细有机合成的原料资源1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势1.1精细化学品的定义与分类1.1.1精细化工的含义:是指生产精细化学品工业的通称，简称“精细化工”。生产过程由化学合成、制剂加工和商品化三个部分组成。精细化学品的含义，国内外迄今仍在讨论中。目前，凡具有以下特点的化工产品通称为精细化学品，即：①品种多，更新换代快；②产量小，大多以间歇方式生产；③具有功能性或最终使用性；④许多为复配性产品，配方等技术决定产品性能；⑤产品质量要求高；⑥商品性强，多数以商品名销售；⑦技术密集高，要求不断进行新产品的技术开发和应用技术的研究，重视技术服务；⑧设备投资较小；⑨附加价值率高等。1.1精细化学品的定义与分类1.1.2精细化学品的定义及分类:无差别产品(通用化学品)：通用化工产品硫酸、烧碱、乙烯、苯等CommodityChemicals（大量）有差别产品(拟通用化学品)：合成树脂、合成纤维等化工产品精细化学品(FineChemicals)：精细化工产品中间体、染料颜料粗品、农医药原料等(少量)专用化学品(SpecialtyChemicals)：医药成药、感光材料等1.1精细化学品的定义与分类我国原化学工业部1986年3月6日颁发的《精细化工产品分类暂行规定》中将其分为11类，即：⑴农药；⑵染料；⑶涂料（包括油漆和油墨）；⑷颜料；⑸试剂和高纯物质；⑹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）；⑺食品和饲料添加剂；⑻粘合剂；⑼催化剂和各种助剂；⑽化学药品（原料药）和日用化学品；⑾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）。•其中催化剂和助剂又包括以下内容：①催化剂，分为炼油、石油化工、有机化工、合成氨、硫酸、环保和其他用途的催化剂；②印染助剂，含柔软剂、匀染剂、分散剂、抗静电剂、纤维用阻燃剂；③塑料助剂，含增塑剂、稳定剂、发泡剂、阻燃剂；④橡胶助剂，含促进剂、防老剂、塑解剂、再生胶活化剂；⑤水处理剂，含水质稳定剂、缓蚀剂、软水剂、絮凝剂等；⑥纤维抽丝油剂，涤纶、锦纶、丙纶、维纶等用油剂等；⑦有机抽提剂，吡咯烷酮、脂肪烃、乙腈、糠醛系列等；⑧高分子聚合物添加剂，引发剂、阻聚剂、终止剂、调节剂、活化剂等；⑨表面活性剂，阳离子、阴离子、两性和非离子表面活性剂；（10）皮革助剂，合成揉剂、涂饰剂、加脂剂、光亮剂、软皮剂；（11）农药助剂，乳化剂、增效剂等；（12）油田化学品，破乳剂、钻井防塌剂、泥浆助剂等；（13）混凝土用添加剂，减水剂、防水剂、脱模剂、泡沫剂等；（14）机械、冶金用助剂，防锈剂、清洗剂、电镀助剂、焊接助剂、渗炭剂、汽车等机动车用防冻剂等；（15）油用添加剂，含防水、增粘、耐高温等各类添加剂、汽油抗震、液压传动、变压器油、刹车油添加剂等；（16）炭黑；（17）吸附剂，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，含显像管用碳酸钾、氟化物、助焊剂、石墨乳等；（19）纸张用添加剂，含增白剂、补强剂、防水剂、填充剂等；（20）其他助剂，如玻璃防霉剂、乳胶凝固剂。1.1精细化学品的定义与分类据日本《精细化学品年鉴》，1985年将精细化学品分为35类，1990年扩大为36类。医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、粘合剂、香料、化妆品、表面活性剂、肥皂、洗涤剂、印刷油墨、有机橡胶助剂、照相感光材料、催化剂、试剂、高分子絮凝剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药、饲料添加剂、纸及纸浆用化学品、塑料添加剂、金属表面处理剂、芳香消臭剂、汽车用化学品、杀菌防霉剂、脂肪酸、稀土化学品、精密陶瓷、功能性高分子、生化制品、酶、增塑剂、稳定剂、混凝土外加剂、健康食品、有机电子材料等。1.2精细化工的特点1.2.1品种多、更新快:需要不断进行产品的技术开发和应用开发，所以研究开发费用很大，如医药的研究经费,常占药品销售额的8％～10％。1.2.2产品质量稳定，对原产品要求纯度高：复配以后不仅要保证物化指标,而且更注意使用性能，经常需要配备多种检测手段进行各种使用试验。这些试验的周期长，装备复杂，不少试验项目涉及人体安全和环境影响。因此，对精细化工产品管理的法规、标准较多。1.2精细化工的特点1.2.3精细化工生产过程与一般化工生产不同：它的生产全过程，不仅包括化学合成（或从天然物质中分离、提取），而且还包括剂型加工和商品化，由两个部分组成。其中化学合成过程,多从基本化工原料出发,制成中间体，再制成医药、染料、农药、有机颜料、表面活性剂、香料等各种精细化学品。剂型加工和商品化过程对于各种产品来说是配方和制成商品的工艺，它们的加工技术均属于大体类似的单元操作。1.2精细化工的特点1.2.4大多以间歇方式小批量生产：虽然生产流程较长，但规模小，单元设备投资费用低，需要精密的工程技术。1.2.5产品的商品性强，用户竞争激烈，研究和生产单位要具有全面的应用技术，为用户提供技术服务。1.2.6附加价值高、利润率高、投资效率高。煤化工产业链煤焦化煤气化直接液化焦炭电石乙炔合成氨煤焦油粗苯精制焦炉气制氢BDO氮肥甲醇烯烃二甲醚间接液化合成气醋酸烯烃汽柴油传统煤化工现代煤化工各类油品烯烃醇、醛、酮、酸车用燃料1.3精细有机合成的原料来源1）煤苯和煤焦油煤炼焦粗苯煤焦油50-70%苯，12-22%甲苯和2-6%二甲苯萘、1-甲基萘、2-甲基萘、蒽、菲、芴、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、吡啶、咔唑等煤气化合成油化工燃料油200多种化工产品煤气化2）石油组成元素：主要含有C、H元素(95%以上)组成物质：主要由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。物质状态：大部分是液态烃，同时溶有少量的气态烃、固态烃，没有固定的熔沸点1.3精细有机合成的原料来源常压加热炉减压加热炉常压分馏塔减压分馏塔原油重油轻柴油重柴油煤油汽油石油气轻润滑油中润滑油重润滑油渣油石油馏分：催化重整、热裂解、催化裂化、脱氢、烷化等蒸馏柱炼油气沸点=20oC轻石脑油沸点=20-150oC重石脑油沸点=150-200oC煤油沸点=175-275oC粗柴油沸点=200-400oC润滑油沸点350oC重燃料油沸点350oC沥青主要是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷，其组成与天然气相似，可作为燃料及化工原料，然而由于回收费用高，其中大部分被烧掉铺路，涂层和建筑上使用锅炉燃料，可小心地裂解成较轻的馏分润滑用，也可小心地裂解成较轻的馏分含C15-C25化合物，用于柴油机和加热用燃料，也是裂解制烯烃的主要原料。含C9-C16化合物，可用于喷气式飞机及拖拉机，也作为加热用燃料由于一段时间内曾经把它当作汽油使用,因此也叫直馏汽油,但是它含有大量直链烃(正烷烃类),发火性能差,其辛烷值相对较低,因此现代汽车中很少采用。主要是C4-C10脂肪族和环脂肪族化合物，可能含某些芳烃，可作为燃料及化工原料原油由石油催化裂解经分离可以得到如下常用原料苯甲苯二甲苯己烯、丙烯、丁二烯等烯烃多烷基苯烷基萘……1.3精细有机合成的原料资源3）天然气：甲烷炭黑乙炔氢氰酸氯代甲烷二硫化碳甲醇甲醛高碳醇正定醛甲酸乙酸丙酸丙烯酸人造石油……1.3精细有机合成的原料资源4）农林牧渔副产品含糖或淀粉的农副产品水解发酵各种单糖乙醇、丙酮、丁醇、丁酸、乳酸、葡萄糖酸、醋酸等含纤维素的农副产品含油的动植物水解己糖、戊糖等乙醇、康醛等发酵动物油植物油水解甘油和各种脂肪酸1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势1.4.1精细化工在国民经济中的作用1）直接用作最终产品：染料、颜料、香料、农药、医药、兽药、香料、味精、糖精、功能高分子等。1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势2）作为过程添加剂赋予主产品特定的性能高分子材料加工用的增塑剂、稳定剂彩色照像用的成色剂、显影剂、增感剂电子液晶显示器所用的液晶染料皮革鞣剂、加脂剂、涂饰剂造纸脱墨剂、施胶剂助留助滤剂增强剂涂布剂……1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势3)增进和保障农、林、牧、渔业的丰产丰收选种浸种育秧病虫防治土壤改良改良水质果品早熟保鲜…..1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势4)丰富人民生活保障和促进人类健康提供优生优育条件保护环境清洁卫生为人民生活提供丰富多彩的衣食住行……1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势5)促进技术进步6)高经济效益功能树脂人造器官化学促进物质……精细化率:精细化工在整个化学工业中所占的比重发达国家60%我国～35%1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势1.4.2精细化工的发展趋势:1)发展原料工业，重视副产品的综合利用2)重视基础产品3)加强应用研究1.4精细化工在国民经济中的作用及发展趋势4)优化复配技术5)重视剂型改造6)开拓新兴领域:生物技术、新材料、信息、能源、环境等思考题1、什么是精细化工和精细化学品？2、精细化工的特点是什么？其发展趋势是什么？3、请你从日常生活中找出你身边的精细化学品。