簡述精細化工的當前形勢和發展趨勢
作者:訪客發布時間:2021-07-07分類:無機化工瀏覽:117
是生產精細化學品工業的通稱,簡稱“精細化工”。可歸納為:醫藥、農藥、合成染料、有機顏料、涂料、香料與香精、化妝品與盥洗衛生品、肥皂與合成洗滌劑、表面活性劑、印刷油墨及其助劑、粘接劑、感光材料、磁性材料、催化劑、試劑、水處理劑與高分子絮凝劑、造紙助劑、皮革助劑、合成材料助劑、紡織印染劑及整理劑、食品添加劑、飼料添加劑、動物用藥、油田化學品、石油添加劑及煉制助劑、水泥添加劑、礦物浮選劑、鑄造用化學品、金屬表面處理劑、合成潤滑油與潤滑油添加劑、汽車用化學品、芳香除臭劑、工業防菌防霉劑、電子化學品及材料、功能性高分子材料、生物化工制品等40多個行業和門類。隨著國民經濟的發展,精細化學品的開發和應用領域將不斷開拓,新的門類將不斷增加。
隨著世界和我國高新技術的發展,不少高新技術如納米技術、信息技術、現代生物技術、現代分離技術、綠色化學等,將和精細化工相融合,精細化工為高新技術服務,高新技術又進一步改造精細化工,使精細化工產品的應用領域進一步拓寬,產品進一步高檔化、精細化、復合化、功能化,往高新精細化工方向發展。所以各種高新技術的良性互動,是精細化工面臨的良好機遇之四。
面對這樣四個良好機遇,難怪我國的專家學者和有識之士,一致認為精細化工在中國絕對是朝陽產業,前途無量。
行業的進步,企業的發展,需要優秀的專業人才作支撐。這就給我們的學生提供了施展才華的場所。事實上我們精細化工專業的畢業生每年的一次就業率高達95%以上。許多省內外精細化工企業到我們學校要求介紹或招聘精細化工畢業生。由于社會上精細化工企業極多,精細化工企業的經濟效益普遍較好,精細化工產品出口和國內市場潛力巨大,精細化工產品開發前景廣闊,所以精細化工專業畢業生的社會容量很大。在可預見的未來,基本上沒有就業問題。
[編輯本段]精細化工發展方向
按照經濟發展和合作組織(OECD)的規定,根據技術密集度的情況,汽車、機械、有色冶金、化工屬于中技術產業。高新技術及其產業是按其研究開發含量高而確定的特定領域,航天航空,信息產業、制藥等。作為化學工業分支的精細化工大體也屬于中技術范疇,但作為精細化學品的高性能化工新材料、制藥、生物化工等已確定屬于高新技術范疇。21世紀是知識經濟時代,一場以生物工程、信息科學和新材料科學為主的三大前沿科學的新技術革命必將對化學工業產生重大的影響。像精細化工這樣的傳統工業的發展趨勢必定是越來越加重技術知識的密集程度,并與高新技術相輔相成。
1. 納米技術與精細化工的結合
所謂納米技術,是指研究由尺寸在0.1~100 nm之間的物質組成的體系的運動規律和相互作用,以及可能的實際應用中技術問題的科學技術。納米技術是21世紀科技產業革命的重要內容之一,它是與物理學、化學、生物學、材料科學和電子學等學科高度交叉的綜合性學科,包括以觀測、分析和研究為主線的基礎科學,和以納米工程與加工學為主線的技術科學。不容否認納米科學與技術是一個融科學前沿和高科技于一體的完整體系。納米技術主要包括納米電子、納米機械和納米材料等技術領域。正如20世紀的微電子技術和計算機技術那樣,納米技術將是21世紀的嶄新技術之一。對它的研究與應用必將再次帶來一場技術革命。
由于納米材料具有量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應等特性,使納米微粒的熱磁、光、敏感特性、表面穩定性,擴散和燒結性能,以及力學性能明顯優于普通微粒,所以在精細化工上納米材料有著極其廣泛的應用。具體表現在以下幾個方面:
(1)納米聚合物 用于制造高強度重量比的泡沫材料、透明絕緣材料,激光摻雜的透明泡沫材料、高強纖維、高表面吸附劑、離子交換樹脂、過濾器、凝膠和多孔電極等。
(2)納米日用化工 納米日用化工和化妝品、納米色素、納米感光膠片、納米精細化工材料等將把我們帶到五彩繽紛的世界。最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體,預計將給彩色影像帶來革命性的變革。
(3)粘合劑和密封膠 國外已將納米材料納米SiO2作為添加劑加入到粘合劑和密封膠中,使粘合劑的粘結效果和密封膠的密封性都大大提高。其作用機理是在納米SiO2的表面包覆一層有機材料,使之具有親水性,將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結構,即納米SiO2形成網絡結構,限制膠體流動,固體化速度加快,提高粘接效果,由于顆粒尺寸小,更增加了膠的密封性。小木蟲學術博客M oe {%|*LW
(4)涂料 在各類涂料中添加納米SiO2可使其抗老化性能、光潔度及強度成倍地提高,涂料的質量和檔次自然升級。因納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料(即抗老化),加之其極微小顆粒的比表面積大,能在涂料干燥時很快形成網絡結構,同時增加涂料的強度和光潔度。小木蟲學術博客1N&Y/Pi[V.A
(5)高效助燃劑 將納米鎳粉添加到火箭的固體燃料推進劑中可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率,改善燃燒的穩定性。納米炸藥將使炸藥威力提高千百倍;
(6)貯氫材料 FeTi和Mg2Ni是貯氫材料的重要候選合金,吸氫很慢,必須活化處理, 即多次進行吸氫—脫氫過程。Zaluski等用球磨Mg和Ni粉末直接形成Mg2Ni,晶粒平均尺寸為 20~30 nm,吸氫性能比普通多晶材料好得多。普通多晶 Mg2Ni 的吸氫只能在高溫下進行(當PH2≤20Pa,則T≥250°C),低溫吸氫則需要長時間和高的氫壓力;納米晶 Mg2Ni在 200°C以下即可吸氫,毋須活化處理。 300°C第一次氫化循環后,含氫可達~3.4 %。在后續的循環過程中,吸氫比普通多晶材料快4倍。納米晶FeTi的吸氫活化性能明顯優于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化過程是:在真空中加熱到400~450℃,隨后在約7Pa的H2中退火、冷卻至室溫再暴露于壓力較高(35~65Pa)的氫中,激活過程需重復幾次。而球磨形成的納米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5 h,便足以完成全部的氫吸收循環。納米晶FeTi合金由納米晶粒和高度無序的晶界區域(約占材料的20%~30%)構成。
(7)催化劑 在催化劑材料中,反應的活性位置可以是表面上的團簇原子,或是表面上吸附的另一種物質。這些位置與表面結構、晶格缺陷和晶體的邊角密切相關。由于納米晶材料可以提供大量催化活性位置,因此很適宜作催化材料。事實上,早在術語"納米材料"出現前幾十年,已經出現許多納米結構的催化材料,典型的如 Rh/Al2O3、 Pt/C之類金屬納米顆粒負載在惰性物質上的催化劑,已在石油化工、精細化工、汽車尾氣許多場合應用。在化學工業中,將納米微粒用做催化劑,是納米材料大顯身手的又一方面。如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑;超細的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑;超細銀粉可以為乙烯氧化的催化劑;銅及其合金納米粉體用作催化劑,效率高、選擇性強,可用于二氧化碳和氫合成甲醇等反應過程中的催化劑;納米鎳粉具有極強的催化效果,可用于有機物氫化反應、汽車尾氣處理等。
平進等人用膠體法制備了聚乙烯砒咯烷酮負載的Pd膠體超微粒子(平均粒徑為1.8 nm),用于催化以下反應:
發現其活性比一般的Pd催化劑高2~3倍,選擇性幾乎為100 %。
兩種以上的鋨金屬超微粒子或合金作催化劑也可獲得較高的催化活性和選擇性。例如用于催化環戊二烯常壓液相加氫過程的化學還原法制備的非晶態Ni-B納米催化劑,和催化乙烯加氫的Co-Mn/SiO2納米合金催化劑都具有良好的催化性能。用Ni、Co、Fe等金屬納米粒子與TiO2-γ-Al2O3混合、成型、焙燒,用于汽車尾氣的凈化,起活性與三元Pt族催化劑相似,600 ℃工作100 小時活性不下降。
精細化工工業發展的不足與建議
中國精細化工工業在發展的同時,一些問題也日益顯露出來。特別是科研開發體制改革進展緩慢,重復建設嚴重,低檔產品居多,精細化率低,附加值不高,企業規模小,集中度低,資源配置效率不高等嚴重等制約了行業的進一步發展和品質的提高。
因此,中國精細化工企業必須抓住新的發展形勢,加大科技創新,開展技術前瞻研究,建立和完善技術創新體系和機制,完善配套措施,提高整體效益和競爭力,為企業創造公平競爭的外部環境,淘汰、削減或限制落后的產品和生產工藝,只有這樣才能在新形勢下立于不敗之地。
精細化工產業門類眾多,牽涉面廣,受到產業政策影響很大,從結構調整和技術進步的角度看,集約化經營是未來中國精細化工發展的方向。中國很多地方建立了化工園區,并給予相應優惠政策,而其中很多化工園區都突出了精細化工特色。這樣的格局有利于精細化工產業的上下游銜接和搭配,將極大促進精細化工產業的發展。
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