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什麽是精細化工

凡投資少,收益率高,利潤率高與附加價值高。知識密集高的小品種多特征的化學品稱為精細化學品。就業方向無非是醫藥中間體的合成等方面。

[編輯本段]國內外精細化工的發展現狀

據統計全球500強中有17家化工企業,其中前幾位是美國杜邦公司、德國巴斯夫公司、赫斯特公司和拜爾公司,美國的道公司以及瑞士的汽巴—嘉基公司等。它們都有百余年的歷史,在20世紀70年代以前都大力發展石油化工,後來逐漸轉向精細化工。德國是發展精細化工最早的國家。它們從煤化工起家,在20世紀50年代以前,以煤化工為原料的占80%左右,但由於煤化工的工藝路線和效益不佳,1970年起以石油為原料的化工產品比例猛增到80 % 以上。

杜邦公司是世界上最大的化學公司,成立於1802年。它從1980年前後才從石油化工大幅度地轉向精細化工,比德國和日本起步晚,但發展速度卻很快。該公司對以往通用產品以提高質量、降低成本和提高市場競爭力為目標,80年代以來,擴大了專用化學品的生產,主要為農藥、醫藥、特種聚合物、復合材料等精細化工產品的生產。該公司的長遠目標為發展生命科學制品,為保健品、抗癌、抗衰老等藥物和仿生醫療品,1995年該公司利潤為33億美元。

道化學公司成立於1897年。70年代末,通過產品的結構調整,加強了對醫藥和多種工程用聚合物的生產,特別是汽車塗料和黏合劑方面有所特長。該公司在1973年精細化學品產值只有5.4億美元,精細化工率為18%,1996年猛增到50%。90年代初總產值為200億美元,而精細化工產值占110億美元。

巴斯夫公司、赫斯特公司和拜爾公司是德國化工企業的三大支柱。它們多以兼並、轉讓、出售為手段,加大投入力度,以技術力量的強弱,實施核心業務,盡量提高核心業務的比重和主導產品的市場占有率。重點開發保健醫藥用品、農用化學品、電子化學品、醫療診斷用品、信息影像用品、宇航用化學品和新材料等高新領域,大大提高了精細化工產品的科技含量和經濟效益。如巴斯夫公司的塗料和感光樹脂等幾個有特色產品,其銷售額占總銷售額的比例由1980年的11%升至1995年的30%。該公司1994年的營業額462億馬克,赫斯特1996年營業額為521億馬克,拜爾公司1994年營業額為267億美元。它們都非常重視開發高新技術,拜爾公司至1995年底已獲得15.5萬件專利,產品2.4萬個,它在醫藥中的主導產品阿司匹林已有百年的歷史。

瑞士的汽巴—嘉基公司是世界上著名的農藥、醫藥、染料、添加劑、化妝品、洗滌劑、宇航用膠粘劑等的生產企業,是世界上唯壹全部外購原材料發展精細化工的大企業。1994年,其營業額為161億美元,其精細化工率占世界首位,高達80%以上。

發達國家不斷地根據經濟效益和發展的需要,以及市場、環境和資源的導向,進行化學工業產品結構的調整,其轉軌的焦點都集中在精細化工方面,發展精細化工已成為世界性趨勢。1991年全世界精細化學品的銷售額為400多億美元,以西歐、美國和日本為主。90年代初期,發達國家精細化工率約為55%,而末期上升到60 %。精細化工的發展速度壹直高於其它行業。以美國為例在80年代後期,工業增長率為2.9%,而精細化工則高達5%。他們的發展主要目標是擴大專用品的生產,如醫藥保健品、電子化學品、特種聚合物及復合材料等,並大力發展有關生命科學制品,如抗癌藥物、仿生醫療品、無汙染高效除草劑、殺菌劑等等。

我們國家自80年代確定精細化工為重點發展目標以來,在政策上予以傾斜,發展較為迅速。“八五”期間已建成精細化工技術開發中心10個,年生產能力超過800萬噸,產品品種約萬種,年產值達900億元,已打下了壹定的基礎。20世紀末精細化工率達到35%。這與國外發達國家相比差距較大。他們僅就電子工業壹項就需精細化學品1.6萬種,彩電需7000多種,國內產品配套率都不到20%,其余靠進口。其它在織物整理劑、皮革塗飾劑等方面更為短缺。另外從我國精細化工產品的質量、品種、技術水平、設備和經驗來看,都不能滿足許多行業的需求。

[編輯本段]精細化工面臨的機遇

精細化工與人們的日常生活緊密聯系在壹起,它與糧食生產地位壹樣重要,關系到國家的安全。因此精細化工是中國的支柱產業之壹。在新世紀之初,精細化工就被國家經貿委列入發展重點之壹。這是精細化工面臨的良好機遇之壹。

精細化工生產的多為技術新、品種替換快、技術專壹性強、壟斷性強、工藝精細、分離提純精密、技術密集度高、相對生產數量小、附加值高並具有功能性、專用性的化學品。許多國內外的專家學者把21世紀的精細化工定位為高新技術。在國外的高新技術園區,譬如法國巴黎西南郊的Les Ulis高新技術園區,就有很多精細化工企業。在國內也壹樣。在上海、蘇州、杭州等地的高新技術開發區都有大量的精細化工企業。而只要是高新技術企業,都可享受到政策、融資、外貿、征地、用人等方方面面的優惠條件。這是精細化工面臨的良好機遇之二。

目前在世界範圍內都在進行產業的結構調整。隨著環境保護要求的不斷提高,歐***體國家、美國和日本工業發達國家,陸續把許多化工企業向發展中國家轉移。雖然他們有轉移汙染的企圖,但也確實把壹定數量的具有較高技術含量的精細化學品生產轉移到國外,而且這種趨勢在不斷地擴大。從世界經濟版圖來看,可以接受這種轉移的主要是亞洲、南美洲和非洲。由於非洲在經濟和技術方面的落後,無力承受這種轉移。以巴西為首的南美經濟合作區,雖然有壹定的經濟、技術和資源等方面的基礎,但政局不穩定、經濟上險象環生,使外商投資者望而生畏。亞洲經濟發展迅猛,特別是東亞和南亞壹帶,自然資源和人力資源得天獨厚,經濟和技術水平達到了相當的程度。其中東盟十國人力便宜,中國和印度最有競爭力。由於中國政局穩定,政策優惠,市場容量大,壹心壹意搞經濟建設,改革開放20年,已經打下了堅實的基礎,因此中國比印度更勝壹籌。據1995年統計,外商在中國近20000家化工企業,其中精細化工達2206家。

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,高新技術又進壹步改造精細化工,使精細化工產品的應用領域進壹步拓寬,產品進壹步高檔化、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,壹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壹次就業率高達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。由於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、化工屬於中技術產業。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於中技術範疇,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於高新技術範疇。21世紀是知識經濟時代,壹場以生物工程、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,並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壹,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壹個融科學前沿和高科技於壹體的完整體系。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世紀的嶄新技術之壹。對它的研究與應用必將再次帶來壹場技術革命。

由於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於普通微粒,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 用於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壹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的表面包覆壹層有機材料,使之具有親水性,將它添加到密封膠中很快形成壹種矽石結構,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,由於顆粒尺寸小,更增加了膠的密封性。小木蟲學術博客M oe {%|*LW

(4)塗料 在各類塗料中添加納米SiO2可使其抗老化性能、光潔度及強度成倍地提高,塗料的質量和檔次自然升級。因納米SiO2是壹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,能在塗料幹燥時很快形成網絡結構,同時增加塗料的強度和光潔度。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第壹次氫化循環後,含氫可達~3.4 %。在後續的循環過程中,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於普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化過程是:在真空中加熱到400~450℃,隨後在約7Pa的H2中退火、冷卻至室溫再暴露於壓力較高(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壹種物質。這些位置與表面結構、晶格缺陷和晶體的邊角密切相關。由於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壹方面。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,可用於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,可用於有機物氫化反應、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),用於催化以下反應:

發現其活性比壹般的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。例如用於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,用於汽車尾氣的凈化,起活性與三元Pt族催化劑相似,600 ℃工作100 小時活性不下降。

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