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摘要:精细化工是一个国家化工发展水平的直接的体现,其具较多种类的产品,而且产品具有较高的科技附加值,在各高科技领域都有着广泛的应用。近年来国家加大了对精细化工方面的投入,以此来提高精细化工产业在国际市场上的竞争力。当前精细化工技术在现代工业、农业、现代科技、人民生活、医疗保障和环境保护等方面有着深入的渗透,是国民经济稳定、健康发展的重要保证。
关键词:精细化工;特性;关键技术;绿色精细化工
由于精细化工与能源和材料等具有十分紧密的联系,在当前经济发展和现代化建设中具有不可替代性,这也使精细化工受到越来越多的重视。当前国家从政策和资金方面国家都加大了对精细化工行业的支持力度,精细化工已发展成为一个重要的独立化学分支,对化学工业经济增长起到了重要的推动作用。近年来我国化学工业加快了向精细化方向的转变,同时新技术也在精细化工中进行不断投入,有效的提升了精细化工的创新能力和技术含量。目前我国部分精细化工产品已位居世界前列,越来越多的企业和民间机构参与到精细化工行业的发展之中,精细化工产业显现出较强的发展潜力。
1精细化工的特性
我国精细化工呈现出多品种、小规模和操作条件温和等特性。当前我国精细化工產品品种已达到十万多种,而且产品具有不同的特点,囊括了十一大类,如染料、农药、颜料、涂料、日用化学品、化学药品和功能高分子材料、食品和饲料添加剂等。目前工业精细化产品用量不大,呈现出较强的专用性、高效能和更新速度快的特点。相较于大规模基本化工来讲,较小批量的化工工业试剂只占较少一部分。基于市场的需求决定了精细化工产品生产规模较小,而且在实际生产过程中多采用半连续生产工艺,这有效的保证了精细化工产品的质量。同时产品的工艺参数也会随着时间发生变化,这也使其过程控制呈现出动态、变化范围大和工作点不稳定等特点。而且精细化工企业占地面积也较小,场地都留有一定的发展用地。与石油化工高压高温的特点相比,精细化工操作条件更具温和性,精细化工企业多采用间歇式和复配型生产,生产流程较多,而且每个流程的操作都较为复杂,这也使当前我国精细化工企业工作人员劳动强度较大。另外,精细化工企业厂房建筑形式多以封闭式为主,更好的满足精细化工防火标准的要求。
2 精细化工发展中的关键技术
2.1 催化剂关键技术
催化剂是实现化学反应的基础,催化技术能对化学反应速度起到加速或延迟的作用,可以决定产生物的比例,还能够在一定程度上抑制副反应的发生,减少或消除副产物的生成,是将化学反应应用与工业生产的重要技术之一。一般催化技术分为生物催化与化学催化两种,一是酶催化技术:酶是主要存在于生物体内的一种特殊蛋白质,具有催化的功能,酶催化是生物催化的主要代表,生物催化因其具有催化活性高、反应条件温和、能耗少、无污染等众多优点,已成为精细化工的关键技术之一。二是相转移催化技术:相转移催化技术是指在相转移催化剂的作用下互不相溶的两相体系中的反应物发生化学反应或加快其反应速度的一种有机合成方法。其反应过程中的主要特点有低能耗、反应条件温和;适用的化学反应范围更广、副反应较少或抑制副反应,反应目的性强、速率较大、目标产物的产率较大;所用溶剂价格较低且反应残渣易于回收。此外还能减少有毒溶剂地使用,提高反应的选择性,减少废弃物排放等众多优势。
2.2 电化学合成技术
电化学合成技术是精细化工技术的重要部分,主要是指在电化学反应器内以电子转移为主进行清洁生产的技术,主要包括:第一,燃料电池法。燃料电池法可以对多种有机化合物进行合成,其反应不仅能够生成所需的有机产品,还能够产生电能。第二,牺牲阳极电化学合成法。该方法操作便捷、产率较高,其原料是卤代物并通过无隔膜电解槽、牺牲阳极合成产物。第三,SPE法有机电化学合成。此方法是利用SPE复合电极进行电化学合成。SPE膜在SPE法有机电化学合成过程中发挥着重要的作用,其能够隔开有机相电极室的水相溶液,起到隔膜作用的同时传递了带电离子,此时,在三相界面中以SPE、金属催化剂和有机相溶液为基本介质进行电解反应。此方法不需要电解质即可电解反应物,具有反应效率高,产物纯度较高、副反应少、废弃物产生的少等优点。
2.3绿色精细化工的关键技术
相较于精细化工,绿色精细化工与其较为相近,其具有更高的更新换代特性,而且技术相对集中,并以绿色合成技术作为其重要内容,这也使高分子技术具有较好的经济性和环保性特点。在绿色精细化工产品中,电化学合成技术和绿色催化技术作为其中非常关键的技术内容。电化学合成技术即利用化学反应器皿内部运用电子转移方式来保成清洁有机化合物,其作为精细化工绿色生产的重要环节,是绿色化学的重要内容。绿色催化技术在很多化学反应中应用,并成为工业生产中的重要条件,主要以生物催化和化学催化为主,实现了对副产物的有效控制,有利于实现对生态环境的保护。计算机分子设计技术、超临界流体技术和非传统技术等也是绿色精细化的关键技术。在计算机分子设计技术中,主要是通过对待开发研究的精细化工产品,与其合成技术产品分子的产品性能、内在结构和加工行为间的内在规律作为参照,利用计算机辅助设计手段,以满足绿色、优化和创新作为要求,充分的运用分子内在结构将精细有机合成技术、反应过程、分离精制工程和应用技术进行有效结合,从而实现清洁化生产。当前超临界流体技术发展速度较快,并以超临界二氧化碳流体技术为代表,超临界二氧化碳作为环境友好反应介质,将其参与到具体的化学反应中一,可以实现平时难以进行的化学反应。目前超临界流体技术在纳米材料和薄膜材料等制备过程中也取得了较好的成效。另外,其作为一种绿色化学化工技术,在医药工业、食品工业和精细化学等领域都具有非常好的应用前景。非传统技术指采取超声波、超临界、等离子体、超短接触、辐射、微波以及光电磁能等操作条件去完成常规的操作条件难以完成的生产。其中等离子体技术在化工生产当中的应用较为广泛。
3结束语
随着化工行业发展速度的不断加快,精细化工技术需要保持可持续发展,因此在精细化工技术发展过程中,需要遵循可持续发展理念,全面提高生产效率,有效的降低生产过程对环境所带来的污染,并与化工行业现代化的发展要求相符合,加快朝着绿色环保的方向发展,以此来推动精细化工行业的发展进程,全面提升我国的综合发展实力。
参考文献:
[1]赵云雨,蔡芳.绿色精细化工可持续发展的关键技术[J].牡丹江大学学报,2010,05.
[2]邹志云,刘建友,王涛,于鲁平,吴春华,郭宁.精细化工领域过程系统工程技术研究发展趋势探讨[J].计算机与应用化学,2010,10.
[3]余正萍.浅谈绿色精细化工关键技术[J].中国石油和化工标准与质量,2011,05.
关键词:精细化工;特性;关键技术;绿色精细化工
由于精细化工与能源和材料等具有十分紧密的联系,在当前经济发展和现代化建设中具有不可替代性,这也使精细化工受到越来越多的重视。当前国家从政策和资金方面国家都加大了对精细化工行业的支持力度,精细化工已发展成为一个重要的独立化学分支,对化学工业经济增长起到了重要的推动作用。近年来我国化学工业加快了向精细化方向的转变,同时新技术也在精细化工中进行不断投入,有效的提升了精细化工的创新能力和技术含量。目前我国部分精细化工产品已位居世界前列,越来越多的企业和民间机构参与到精细化工行业的发展之中,精细化工产业显现出较强的发展潜力。
1精细化工的特性
我国精细化工呈现出多品种、小规模和操作条件温和等特性。当前我国精细化工產品品种已达到十万多种,而且产品具有不同的特点,囊括了十一大类,如染料、农药、颜料、涂料、日用化学品、化学药品和功能高分子材料、食品和饲料添加剂等。目前工业精细化产品用量不大,呈现出较强的专用性、高效能和更新速度快的特点。相较于大规模基本化工来讲,较小批量的化工工业试剂只占较少一部分。基于市场的需求决定了精细化工产品生产规模较小,而且在实际生产过程中多采用半连续生产工艺,这有效的保证了精细化工产品的质量。同时产品的工艺参数也会随着时间发生变化,这也使其过程控制呈现出动态、变化范围大和工作点不稳定等特点。而且精细化工企业占地面积也较小,场地都留有一定的发展用地。与石油化工高压高温的特点相比,精细化工操作条件更具温和性,精细化工企业多采用间歇式和复配型生产,生产流程较多,而且每个流程的操作都较为复杂,这也使当前我国精细化工企业工作人员劳动强度较大。另外,精细化工企业厂房建筑形式多以封闭式为主,更好的满足精细化工防火标准的要求。
2 精细化工发展中的关键技术
2.1 催化剂关键技术
催化剂是实现化学反应的基础,催化技术能对化学反应速度起到加速或延迟的作用,可以决定产生物的比例,还能够在一定程度上抑制副反应的发生,减少或消除副产物的生成,是将化学反应应用与工业生产的重要技术之一。一般催化技术分为生物催化与化学催化两种,一是酶催化技术:酶是主要存在于生物体内的一种特殊蛋白质,具有催化的功能,酶催化是生物催化的主要代表,生物催化因其具有催化活性高、反应条件温和、能耗少、无污染等众多优点,已成为精细化工的关键技术之一。二是相转移催化技术:相转移催化技术是指在相转移催化剂的作用下互不相溶的两相体系中的反应物发生化学反应或加快其反应速度的一种有机合成方法。其反应过程中的主要特点有低能耗、反应条件温和;适用的化学反应范围更广、副反应较少或抑制副反应,反应目的性强、速率较大、目标产物的产率较大;所用溶剂价格较低且反应残渣易于回收。此外还能减少有毒溶剂地使用,提高反应的选择性,减少废弃物排放等众多优势。
2.2 电化学合成技术
电化学合成技术是精细化工技术的重要部分,主要是指在电化学反应器内以电子转移为主进行清洁生产的技术,主要包括:第一,燃料电池法。燃料电池法可以对多种有机化合物进行合成,其反应不仅能够生成所需的有机产品,还能够产生电能。第二,牺牲阳极电化学合成法。该方法操作便捷、产率较高,其原料是卤代物并通过无隔膜电解槽、牺牲阳极合成产物。第三,SPE法有机电化学合成。此方法是利用SPE复合电极进行电化学合成。SPE膜在SPE法有机电化学合成过程中发挥着重要的作用,其能够隔开有机相电极室的水相溶液,起到隔膜作用的同时传递了带电离子,此时,在三相界面中以SPE、金属催化剂和有机相溶液为基本介质进行电解反应。此方法不需要电解质即可电解反应物,具有反应效率高,产物纯度较高、副反应少、废弃物产生的少等优点。
2.3绿色精细化工的关键技术
相较于精细化工,绿色精细化工与其较为相近,其具有更高的更新换代特性,而且技术相对集中,并以绿色合成技术作为其重要内容,这也使高分子技术具有较好的经济性和环保性特点。在绿色精细化工产品中,电化学合成技术和绿色催化技术作为其中非常关键的技术内容。电化学合成技术即利用化学反应器皿内部运用电子转移方式来保成清洁有机化合物,其作为精细化工绿色生产的重要环节,是绿色化学的重要内容。绿色催化技术在很多化学反应中应用,并成为工业生产中的重要条件,主要以生物催化和化学催化为主,实现了对副产物的有效控制,有利于实现对生态环境的保护。计算机分子设计技术、超临界流体技术和非传统技术等也是绿色精细化的关键技术。在计算机分子设计技术中,主要是通过对待开发研究的精细化工产品,与其合成技术产品分子的产品性能、内在结构和加工行为间的内在规律作为参照,利用计算机辅助设计手段,以满足绿色、优化和创新作为要求,充分的运用分子内在结构将精细有机合成技术、反应过程、分离精制工程和应用技术进行有效结合,从而实现清洁化生产。当前超临界流体技术发展速度较快,并以超临界二氧化碳流体技术为代表,超临界二氧化碳作为环境友好反应介质,将其参与到具体的化学反应中一,可以实现平时难以进行的化学反应。目前超临界流体技术在纳米材料和薄膜材料等制备过程中也取得了较好的成效。另外,其作为一种绿色化学化工技术,在医药工业、食品工业和精细化学等领域都具有非常好的应用前景。非传统技术指采取超声波、超临界、等离子体、超短接触、辐射、微波以及光电磁能等操作条件去完成常规的操作条件难以完成的生产。其中等离子体技术在化工生产当中的应用较为广泛。
3结束语
随着化工行业发展速度的不断加快,精细化工技术需要保持可持续发展,因此在精细化工技术发展过程中,需要遵循可持续发展理念,全面提高生产效率,有效的降低生产过程对环境所带来的污染,并与化工行业现代化的发展要求相符合,加快朝着绿色环保的方向发展,以此来推动精细化工行业的发展进程,全面提升我国的综合发展实力。
参考文献:
[1]赵云雨,蔡芳.绿色精细化工可持续发展的关键技术[J].牡丹江大学学报,2010,05.
[2]邹志云,刘建友,王涛,于鲁平,吴春华,郭宁.精细化工领域过程系统工程技术研究发展趋势探讨[J].计算机与应用化学,2010,10.
[3]余正萍.浅谈绿色精细化工关键技术[J].中国石油和化工标准与质量,2011,05.