精细化工及其相关知识

一、概述

⒈精细化工

精细化工是生产精细化学品工业的通称。精细化工是化学工业的一个组成部分。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。以石油为基本原料生产的有机精细化工产品，从生产过程和产品的特点考虑，与化学工业的其它行业相比，精细化工产品的产量较小，品种较多，用途广、产业关联度大，技术密集程度和附加价值高，产品因具有特殊的使用功能，在专门或特定的领域使用，更新换代快；大多以间歇方式生产；具有功能性或最终使用性：许多为复配性产品，配方等技术决定产品性能等特点。产品质量要求高；商品性强，多数以商品名销售；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；设备投资较小。因此精细化工产品又被称为专用化学品。

精细化工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。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。

⒉特点

精细化学品的品种繁多，有无机化合物、有机化合物、聚合物以及它们的复合物。生产技术上所具有的共同特点是：

⑴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％。这就导致技术垄断性强、销售利润率高。

⑵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。如药典、农药管理法规等。对于不符合规定的产品，往往国家限令其改进，以达到规定指标或禁止生产。

⑶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。

⑷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。

⑸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。

二、精细化工包含的领域

精细化工产品的范围十分广泛，目前国内外对精细化工的范围认识上还不一致，存在着不同的观点，广的分为50类，窄的不足10类。

通常是按照结构分类。由于同一类结构的产品，功能可以完全不同，应用对象也不同，因而按结构分不便应用。

也有按照大类属性分为精细无机化工产品、精细有机化工产品、精细高分子化工产品和精细生物化工产品四类。这种分类方法又显得粗糙。

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。大体可归纳为：

医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、香料与香精、化妆品与盥洗卫生品、肥皂与合成洗涤剂、表面活性剂、印刷油墨及其助剂、粘接剂、感光材料、磁性材料、催化剂、试剂、水处理剂与高分子絮凝剂、造纸助剂、皮革助剂、合成材料助剂、纺织印染剂及整理剂、食品添加剂、饲料添加剂、动物用药、油田化学品、石油添加剂及炼制助剂、水泥添加剂、矿物浮选剂、铸造用化学品、金属表面处理剂、合成润滑油与润滑油添加剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业防菌防霉剂、电子化学品及材料、功能性高分子材料、生物化工制品等40多个行业和门类。随着国民经济的发展，精细化学品的开发和应用领域将不断开拓，新的门类将不断增加。

三、产品的生产过程

同其他化工产品一样，精细化工产品的生产过程一样也可分为原料预处理、化学反应、产品分离和提纯三个阶段。精细化工产品生产过程的特点是：涉及的化学反应多，决定了生产步骤多；化工厂生产的产品还要经过商品化过程，才能和用户见面。

首先是原料品种多，有些外购原料还要多次加工才能使用，按每吨产品消耗的原辅材料计，远远超过其他化工行业；

第二是生产工序多，化学反应和分离操作反复进行，副产物多，损失大，使产物收率较低；

第三是生产过程的技术含量高，许多专有技术诀窍和秘密隐含其中，有些特殊技术秘不示人；

第四是产品性能独特不易互换、代用，但一经问世极易被剖析、摹仿，同行业竞争激烈，加上产品更新换代快，必须加快回收投资和取得经济效益，导致产品价格高。

1.精细化工产品生产的化学反应

精细化工产品的特点之一是化学结构比较复杂,而原料提供的化学结构太简单,而且缺少化学反应活性,这就要求通过化学反应引入具有化学反应活性的结构,化学上称为官能团,在通过官能团的化学反应逐步改变化学结构,使之成为具有特定性能的精细化工产品。常用的、基本的化学反应有：硝化、磺化、氧化、还原、水解、磺酸化、酯化、缩合、烷化、酰化等。按化学反应规律选择原料，将上述反应按需要组成适当地顺序才能达到目的。还要使用相关的无机化工原料（如硫酸、氯气、纯碱等）及各种类型的催化剂。

2.有机中间体

在精细化工产品较长的生产过程中，有些从基本原料加工的产物，如苯制硝基苯，可作为生产某一系列或不同行业产品的原料，但它仍不具有最终产品的性能，只是生产过程的阶段性产品或半成品，因此被称为有机中间体，简称中间体。按化学结构分，有苯系、萘系等中间体；按行业分有染料中间体、医药中间体。中间体生产处于精细化工品生产的中间环节，能衍生出品种众多、性能各异的精细化工产品。要发展精细化工产品，必须大力发展中间生产，否则扩大产品品种就难以实现。用量较大的中间体不宜分散生产，不能仅为某一产品的需求就配一个中间体生产装置。

3.精细化工产品的纯度是决定其质量的重要指标之一

为了提纯产品，一般采用多种分离技术，如精馏、萃取、结晶、过滤等。除了通用、定型设备外，还采用多种特殊设备。为防止物料腐蚀设备，必须采用耐蚀材料。依原料、产品的可燃性、毒性等不同，生产车间还应防火、防毒。因此，安全生产，劳动保护称为精细化工厂必须十分注意的工作。

4.商品化

化工厂生产的精细化工产品一般不能直接使用。要满足用户（特别是个人消费）需求，必须使产品商品化，其中最重要的是复配。通过复配时产品专用功能突出，辅助功能齐全。未来的市场竞争，将不完全取决于产品的纯度，很可能是产品的综合性能，复配在这方面将有重要作用。以粉末状日用洗涤剂为例，复配中要添加多种助剂，以增加溶解度，软化水，稳定泡沫，抗结块，具有增白、漂白功能。有的加酶制剂便于除去衣物上的某种污渍；有的加入柔软剂、抗静电剂、香料等。有时助剂的总重量超过洗涤剂本身。通过复配可形成风格独特的商品（如婴儿用、消毒用），对提高产品附加值有重要作用。

四、精细化工的发展

世界精细化学工业最发达的要推美国、联邦德国和日本，其产品产量分别居于世界第一、二、三位。

19世纪末近代化学工业形成后，农药、染料、医药等产品急剧增多，到20世纪30年代，以煤炼焦副产的煤焦油提供的苯、萘等为主要原料，采用化学合成技术，应用多种化工单元操作，合成了多种产品，并取得了广泛应用，形成了精细化工的主体，这些行业及其产品至今仍发挥着重要作用。

从20世纪中叶开始，近代化学工业转向以石油为主要原料，新的合成技术不断涌现，使精细化工依赖的原料发生转换，从煤转向石油。为满足各行各业的需要，陆续开发的新产品逐渐形成了新的门类，产生了许多新的精细化工行业，如表面活性剂、油田用化学品、高分子材料加工和使用助剂等。这样，新行业、新产品层出不穷，传统行业的产品不断更新换代，形成了新的精细化工，确立了它在化学工业的重要作用。

进入20世纪80年代，以电子工业为代表的新兴产业蓬勃发展，促进了新精细化工产品的开发，如信息记录材料、电子器件用材料等。这一时期，采用生物技术生产精细化工品（尤其是药物）也有突出发展。它们的开发应用，给精细化工开辟了崭新的发展领域。这些产品生产技术复杂，产量小，质量要求高，专用性极强，更体现了精细化工产品技术密集程度高，附加价值高，应用领域单一的特点，是今后精细化工发展的方向。

自从20世纪90年代后期以来，我国决定加大在能源、信息、生物、材料等高新技术领域的投资力度，化工作为传统产业没有被列入国家优先发展的行列，而被有的人归于夕阳工业。但事实并非如此，特别是我们精细化工，由于它在国民经济中的特殊地位，由于它和能源、信息、生物化工以及材料学科之间的紧密联系，它在我国现代化建设中的作用将愈来愈重要，而成为不可替代、不可或缺的关键一环。因此，精细化工在中国、乃至在世界，依然是朝阳工业，前景一片光明。

发展精细化工的条件之一是要求基本原料充足，尤其是品种齐全。往往缺少一种原料，就难以生产一系列的产品，以致影响一大类产品的生产和应用。精细化工产品的开发往往需要大量的人力、财力投入，尤其是需要高级技术人才和产品应用服务人才。如新农药的开发，不单包括化学品生产技术开发，产品应用方法的确定，还要包括药理、药效检定，实际试用的鉴定，还要确定对人、家畜、家禽的影响，以及符合涉及生理、生物、药学、土壤、水源、空气、环保等一系列学科法令、法规的要求，最终还要接受国家主管部门的审核获准才能作为商品。与此类似的还有医药、食品和饲料添加剂等。发展精细化工要妥善解决环境和劳动保护。精细化学品生产中使用的原材料及中间产品，往往对人有毒害作用，有的被证实致癌。受化学反应和分离技术的限制，三废排放量大，污染品种多，排放量和浓度波动大，不易治理。如生产厂过于分散，或在一个地区生产品种多，更增加治理难度。化学结构相似的物质，其性质较为相近。国际上有些公司利用已有的生产技术，着力开发系列产品，集中生产某一领域的精细化工产品，在开发、生产、销售等环节形成特色并取得垄断地位，借以取得更大的效益。这说明，只顾生产某一产品，不注意综合开发，使产品成龙配套，提高技术含量，不但难以增加效益，而且无法在市场竞争中取得优势

五、精细化工在国民经济中的地位

我们都知道精细化工是生产精细化学品的化工行业，主要包括医药、染料、农药、涂料、表面活性剂、催化剂，助剂和化学试剂等传统的化工部门，也包括食品添加剂、饲料添加剂、油田化学品、电子工业用化学品、皮革化学品、功能高分子材料和生命科学用材料等近20年来逐渐发展起来的新领域。中国是个人口大国，十四亿人的生存与生存质量与精细化工息息相关。增加粮食产量，需要多种高效低毒的农药、植物生长调节剂、除草剂、复合肥料；抵疾病需要多种医药、抗生素；石化工业生产需要催化剂、表面活性剂、油品添加剂和橡胶助剂等。服装、丝绸工业需要高质量的染料、纺织助剂、颜料；美化环境、改善居住条件需要不同的涂料、黏合剂；据报道一台电视机与多种化学品有关，其中绝大部分是精细化学品。正由于精细化工对国民经济和人民生活的重大贡献，许多精细化工产品产量如染料、农药等居世界前列。有部分精细化工产品已能满足国内需求。

精细化工的发展，促进了其它行业如农业、医药、纺织印染、皮革、造纸等衣、食、行和用水平的提高，同时为这些行业带来了经济效益的提高。

精细化工的发展，为生物技术、信息技术、新材料、新能源技术、环保等高新技术的发展提供了保证。

精细化工的发展，直接为石油和石油化工三大合成材料（塑料、橡胶和纤维）的生产及加工、农业化学品的生产，提供催化剂、助剂、特种气体、特种材料（防腐、防高温、耐溶剂）、阻燃剂、膜材料，各种添加剂，工业表面活性剂、环境保护治理化学品等，保证和促进了石油和化学工业的发展。

精细化工的发展，提高了化学工业的加工深度，提高了大的石油公司、大的化工公司的经济效益。

精细化工的发展，提高了国家的化学工业的整体经济效益，增强了国家的经济实力。

当今，精细化工已成为世界化学工业发展的战略重点之一，也是化学工业激烈竞争的焦点之一。因此，化学工业的发展是以“化肥、农药和精细化工为重点”。化肥和农药直接与粮食生产有关，所以精细化工和粮食生产一样重要，只能立足于国内，不能依赖于国外，关系国计民生的、不可或缺的重要经济部门。