|
精細化學工業(yè)
是生產精細化學品工業(yè)的通稱，簡稱“精細化工”。精細化學品的含義，國外迄今仍在討論中。目前，凡具有以下特點的化工產品通稱為精細化學品，即：
1.品種多，更新?lián)Q代快；
2.產量小，大多以間歇方式生產；
3.具有功能性或最終使用性；
4.許多為復配性產品，配方等技術決定產品性能；
5.產品質量要求高；
6.商品性強，多數以商品名銷售；
7.技術密集高，要求不斷進行新產品的技術開發(fā)和應用技術的研究，重視技術服務；
8.設備投資較小；
9.附加價值率高等。
精細化工包括的范圍
各國也不甚一致，大體可歸納為：醫(yī)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(wèi)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(yè)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(yè)和門類。隨著國民經濟的發(fā)展，精細化學品的開發(fā)和應用領域將不斷開拓，新的門類將不斷增加。
精細化學品這個名詞，沿用已久，原指產量小、純度高、價格貴的化工產品，如醫(yī)藥、染料、涂料等。但是，這個含義還沒有充分揭示精細化學品的本質。近年來，各國專家對精細化學品的定義有了一些新的見解，歐美一些國家把產量小、按不同化學結構進行生產和銷售的化學物質，稱為精細化學品(fine chemicals)；把產量小、經過加工配制、具有專門功能或最終使用性能的產品,稱為專用化學品(specialty chemicals)。中國、日本等則把這兩類產品統(tǒng)稱為精細化學品。
精細化工的特點
精細化學品的品種繁多，有無機化合物、有機化合物、聚合物以及它們的復合物。生產技術上所具有的共同特點是：①品種多、更新快，需要不斷進行產品的技術開發(fā)和應用開發(fā)，所以研究開發(fā)費用很大，如醫(yī)藥的研究經費,常占藥品銷售額的8％～10％。這就導致技術壟斷性強、銷售利潤率高。②產品質量穩(wěn)定，對原產品要求純度高,復配以后不僅要保證物化指標,而且更注意使用性能，經常需要配備多種檢測手段進行各種使用試驗。這些試驗的周期長，裝備復雜，不少試驗項目涉及人體安全和環(huán)境影響。因此，對精細化工產品管理的法規(guī)、標準較多。如藥典（見《中華人民共和國藥典》、《英國藥典》）、農藥管理法規(guī)等。對于不符合規(guī)定的產品，往往國家限令其改進，以達到規(guī)定指標或禁止生產。③精細化工生產過程與一般化工生產不同，它的生產全過程，不僅包括化學合成（或從天然物質中分離、提?。?，而且還包括劑型加工和商品化，由兩個部分組成。其中化學合成過程,多從基本化工原料出發(fā),制成中間體，再制成醫(yī)藥、染料、農藥、有機顏料、表面活性劑、香料等各種精細化學品。劑型加工和商品化過程對于各種產品來說是配方和制成商品的工藝，它們的加工技術均屬于大體類似的單元操作。④大多以間歇方式小批量生產。雖然生產流程較長，但規(guī)模小，單元設備投資費用低，需要精密的工程技術。⑤產品的商品性強，用戶競爭激烈，研究和生產單位要具有全面的應用技術，為用戶提供技術服務。
世界精細化學工業(yè)最發(fā)達的要推美國、聯(lián)邦德國和日本，其產品產量分別居于世界第一、二、三位。
最近幾年國內精細化工行業(yè)都在關注一個問題：21世紀精細化工的發(fā)展趨勢。自從20世紀90年代后期以來，我國決定加大在能源、信息、生物、材料等高新技術領域的投資力度，化工作為傳統(tǒng)產業(yè)沒有被列入國家優(yōu)先發(fā)展的行列，而被有的人歸于夕陽工業(yè)。但事實并非如此，特別是我們精細化工，由于它在國民經濟中的特殊地位，由于它和能源、信息、生物化工以及材料學科之間的緊密聯(lián)系，它在我國現代化建設中的作用將愈來愈重要，而成為不可替代、不可或缺的關鍵一環(huán)。 在這里我充滿信心地告訴大家，精細化工在中國、乃至在世界，依然是朝陽工業(yè)，前景一片光明。
精細化工在國民經濟中的地位
我們都知道精細化工是生產精細化學品的化工行業(yè)，主要包括醫(yī)藥、染料、農藥、涂料、表面活性劑、催化劑，助劑和化學試劑等傳統(tǒng)的化工部門，也包括食品添加劑、飼料添加劑、油田化學品、電子工業(yè)用化學品、皮革化學品、功能高分子材料和生命科學用材料等近20年來逐漸發(fā)展起來的新領域。中國是個人口大國，十多億人的生存與生存質量與精細化工息息相關。增加糧食產量，需要多種高效低毒的農藥、植物生長調節(jié)劑、除草劑、復合肥料；抵疾病需要多種醫(yī)藥、抗生素；石化工業(yè)生產需要催化劑、表面活性劑、油品添加劑和橡膠助劑等。服裝、絲綢工業(yè)需要高質量的染料、紡織助劑、顏料；美化環(huán)境、改善居住條件需要不同的涂料、黏合劑；據報道一臺電視機與2000多種化學品有關，其中絕大部分是精細化學品。
正由于精細化工對國民經濟和人民生活的重大貢獻，被我國先后列為“六五”、“七五”、“八五”和“九五”國民經濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點，并作為七大重點工程之一來抓。經過20多年的努力，我國精細化工得到了長足的發(fā)展。目前我國精細化工企業(yè)總數已達11000余家，傳統(tǒng)領域精細化工企業(yè)7000多家，其中染料、顏料企業(yè)1525家，農藥及其制劑加工企業(yè)1243家，涂料生產企業(yè)4544家；新領域精細化工企業(yè)3900家. 精細化工行業(yè)總產值達1200億元，其中新領域精細化工產值為600～700億元。許多精細化工產品產量如染料、農藥等居世界前列。有部分精細化工產品已能滿足國內需求。
精細化工的發(fā)展，促進了其它行業(yè)如農業(yè)、醫(yī)藥、紡織印染、皮革、造紙等衣、食、行和用水平的提高，同時為這些行業(yè)帶來了經濟效益的提高。
精細化工的發(fā)展，為生物技術、信息技術、新材料、新能源技術、環(huán)保等高新技術的發(fā)展提供了保證。
精細化工的發(fā)展，直接為石油和石油化工三大合成材料（塑料、橡膠和纖維）的生產及加工、農業(yè)化學品的生產，提供催化劑、助劑、特種氣體、特種材料（防腐、防高溫、耐溶劑）、阻燃劑、膜材料，各種添加劑，工業(yè)表面活性劑、環(huán)境保護治理化學品等，保證和促進了石油和化學工業(yè)的發(fā)展。
精細化工的發(fā)展，提高了化學工業(yè)的加工深度，提高了大的石油公司、大的化工公司的經濟效益。
精細化工的發(fā)展，提高了國家的化學工業(yè)的整體經濟效益，增強了國家的經濟實力。
當今，精細化工已成為世界化學工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一，也是化學工業(yè)激烈競爭的焦點之一。因此國家經貿委在“十五”工業(yè)結構調整規(guī)劃綱要中指出：化學工業(yè)的發(fā)展是以“化肥、農藥和精細化工為重點”?；屎娃r藥直接與糧食生產有關，所以精細化工和糧食生產一樣重要，只能立足于國內，不能依賴于國外，關系國計民生的、不可或缺的重要經濟部門。
國內外精細化工的發(fā)展現狀
據統(tǒng)計全球500強中有17家化工企業(yè)，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(fā)展石油化工，后來逐漸轉向精細化工。德國是發(fā)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，但由于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，成立于1802年。它從1980年前后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(fā)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(yī)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(fā)展生命科學制品，為保健品、抗癌、抗衰老等藥物和仿生醫(yī)療品，1995年該公司利潤為33億美元。
道化學公司成立于1897年。70年代末，通過產品的結構調整，加強了對醫(yī)藥和多種工程用聚合物的生產，特別是汽車涂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(yè)的三大支柱。它們多以兼并、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(yè)務，盡量提高核心業(yè)務的比重和主導產品的市場占有率。重點開發(fā)保健醫(yī)藥用品、農用化學品、電子化學品、醫(yī)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。如巴斯夫公司的涂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(yè)額462億馬克，赫斯特1996年營業(yè)額為521億馬克，拜爾公司1994年營業(yè)額為267億美元。它們都非常重視開發(fā)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(yī)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(yī)藥、染料、添加劑、化妝品、洗滌劑、宇航用膠粘劑等的生產企業(yè)，是世界上唯一全部外購原材料發(fā)展精細化工的大企業(yè)。1994年，其營業(yè)額為161億美元，其精細化工率占世界首位，高達80%以上。
發(fā)達國家不斷地根據經濟效益和發(fā)展的需要，以及市場、環(huán)境和資源的導向，進行化學工業(yè)產品結構的調整，其轉軌的焦點都集中在精細化工方面，發(fā)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(fā)達國家精細化工率約為55%，而末期上升到60 %。精細化工的發(fā)展速度一直高于其它行業(yè)。以美國為例在80年代后期，工業(yè)增長率為2.9%，而精細化工則高達5%。他們的發(fā)展主要目標是擴大專用品的生產，如醫(yī)藥保健品、電子化學品、特種聚合物及復合材料等，并大力發(fā)展有關生命科學制品，如抗癌藥物、仿生醫(yī)療品、無污染高效除草劑、殺菌劑等等。
我們國家自80年代確定精細化工為重點發(fā)展目標以來，在政策上予以傾斜，發(fā)展較為迅速?！鞍宋濉逼陂g已建成精細化工技術開發(fā)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，已打下了一定的基礎。20世紀末精細化工率達到35%。這與國外發(fā)達國家相比差距較大。他們僅就電子工業(yè)一項就需精細化學品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、皮革涂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(yè)的需求。
精細化工面臨的機遇
精細化工與人們的日常生活緊密聯(lián)系在一起，它與糧食生產地位一樣重要，關系到國家的安全。因此精細化工是中國的支柱產業(yè)之一。在新世紀之初，精細化工就被國家經貿委列入發(fā)展重點之一。這是精細化工面臨的良好機遇之一。
精細化工生產的多為技術新、品種替換快、技術專一性強、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、附加值高并具有功能性、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(qū)，譬如法國巴黎西南郊的Les Ulis高新技術園區(qū)，就有很多精細化工企業(yè)。在國內也一樣。在上海、蘇州、杭州等地的高新技術開發(fā)區(qū)都有大量的精細化工企業(yè)。而只要是高新技術企業(yè)，都可享受到政策、融資、外貿、征地、用人等方方面面的優(yōu)惠條件。這是精細化工面臨的良好機遇之二。
目前在世界范圍內都在進行產業(yè)的結構調整。隨著環(huán)境保護要求的不斷提高，歐共體國家、美國和日本工業(yè)發(fā)達國家，陸續(xù)把許多化工企業(yè)向發(fā)展中國家轉移。雖然他們有轉移污染的企圖，但也確實把一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。由于非洲在經濟和技術方面的落后，無力承受這種轉移。以巴西為首的南美經濟合作區(qū)，雖然有一定的經濟、技術和資源等方面的基礎，但政局不穩(wěn)定、經濟上險象環(huán)生，使外商投資者望而生畏。亞洲經濟發(fā)展迅猛，特別是東亞和南亞一帶，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。由于中國政局穩(wěn)定，政策優(yōu)惠，市場容量大，一心一意搞經濟建設，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一籌。據1995年統(tǒng)計，外商在中國近20000家化工企業(yè)，其中精細化工達2206家。
隨著世界和我國高新技術的發(fā)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(fā)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(yè)，前途無量。
行業(yè)的進步，企業(yè)的發(fā)展，需要優(yōu)秀的專業(yè)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(yè)的畢業(yè)生每年的一次就業(yè)率高達95%以上。許多省內外精細化工企業(yè)到我們學校要求介紹或招聘精細化工畢業(yè)生。由于社會上精細化工企業(yè)極多，精細化工企業(yè)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(fā)前景廣闊，所以精細化工專業(yè)畢業(yè)生的社會容量很大。在可預見的未來，基本上沒有就業(yè)問題。
精細化工發(fā)展方向
按照經濟發(fā)展和合作組織（OECD）的規(guī)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(yè)。高新技術及其產業(yè)是按其研究開發(fā)含量高而確定的特定領域，航天航空，信息產業(yè)、制藥等。作為化學工業(yè)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(yè)產生重大的影響。像精細化工這樣的傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)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(guī)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(yè)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(wěn)定性，擴散和燒結性能，以及力學性能明顯優(yōu)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 o e {%|*L W
（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/P i [?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(wěn)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(huán)后，含氫可達～3.4 ％。在后續(xù)的循環(huán)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(yōu)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(huán)。納米晶FeTi合金由納米晶粒和高度無序的晶界區(qū)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(yè)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(fā)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(huán)戊二烯常壓液相加氫過程的化學還原法制備的非晶態(tài)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。
現代生物化工與精細化工的結合
生物化工被認為是生物學和化學工程的交叉學科。雖然，我國的生物化工是從數千年前的釀酒、造醬、制醋緩慢發(fā)展而來，傳統(tǒng)的生物化工也局限于食品工業(yè)如釀造、醫(yī)藥工業(yè)如維生素（維生素B、維生素C）、抗菌素（青霉素、鏈霉素），和生物農藥如井崗霉素（防治稻瘟枯病）、慶豐霉素（防治稻瘟病），但是從20世紀80年代以來，隨著微生物學、生物化學、遺傳學、細胞學和分子生物學以及現代實驗技術、電子技術、計算機技術的發(fā)展和應用，極大地發(fā)展了生物技術，在傳統(tǒng)的生物技術基礎上，形成了基因重組技術、細胞融合技術、細胞大量培養(yǎng)技術和生物反應技術等具有強大生命力的現代生物工程技術，并逐步應用于醫(yī)藥、食品、化工、冶金、能源、醫(yī)學、農林牧副漁以及環(huán)境保護與監(jiān)測等領域，為人類和社會提供商品與服務。近年來，生物化工在生物技術中的地位正在上升，生物技術正在從傳統(tǒng)醫(yī)藥、農業(yè)向生物化工方面轉移。
與傳統(tǒng)的化學工業(yè)相比，生物化工有以下幾個特點：
a. 主要以可再生資源作主要原料。
b. 反應條件溫和，多為常溫、常壓，能耗低，選擇性好，效率高。
c. 環(huán)境污染較少。
d. 設備簡單，投資較少。
e. 能生產目前不能生產或還不為人知的性能優(yōu)異的化合物，并能開發(fā)生產新品種。
f. 原子利用率高，是理想的綠色化學技術。
傳統(tǒng)的生物化工著眼于生物資源的加工，用發(fā)酵的手段生產許多有用的產品。如味精、酒精、氨基酸等?，F在生物化工技術已經廣泛應用于醫(yī)藥、食品、基本有機化工原料、生物農藥等方面。隨著現代生物技術的發(fā)展，以遺傳工程為基礎、以微生物工程為核心，從分子和細胞水平上，定量地對生物體極其功能進行改造和利用，使維生素、激素、疫苗、生物農藥、生物表面活性劑、丙烯酰胺和有機酸等精細化學品達到了新的水平。
(1) 維生素
維生素是生物正常生長和代謝所必需的微量有機物質。人與高等動物自身不能合成出維生素，需要從外界獲得。一旦不能攝取，就會引起維生素缺乏癥而得病。維生素不但有治療作用，而且具有保健作用，它們在食品、飼料和化妝品等領域的應用日益增多，因此它有很好的發(fā)展前景。主要發(fā)展的維生素類有VC、VA、VE、VB1、VB6、煙酸和泛酸鈣等。
例如維生素E也叫α生育酚，分子式為C29H50O2，分子量為430.72，結構式為
維生素E有7種異構體，其中α的活性最高，β的活性其次，δ的活性最小。維生素E對糖、脂類及蛋白質的代謝有影響。臨床上用它醫(yī)治流產和肌肉萎縮癥，現在研究發(fā)現，維生素E 對動脈硬化、貧血、腦軟化、肝病和癌癥等疾病一定的治療作用。
天然維生素E隨原料植物種類的不同，其異構體主要成分也不同。例如美國小麥油以α異構體為主，大豆油則以δ異構體為主。維生素E的制備，可以小麥胚芽油或大豆油為原料，對其脫臭一步餾出物進行分子蒸餾，收集240℃以下的餾分，溶解在丙酮中，冷卻并脫甾醇，在用氫氧化鉀和乙醇進行皂化，然后用乙醚抽提得到非皂化物，再作分子蒸餾和濃縮，即得維生素E的濃縮物。
用化學法合成維生素E ，即以2,3,5-三甲基對苯二酚和植物醇，在溶劑中用縮合劑作用，反應而得：
縮合劑 [乙?；痌
α-維生素E β-維生素E
溶劑
(2) 生物農藥
農業(yè)生產中最常用的是化學農藥，它殺蟲滅菌，保證了農業(yè)豐收，它所帶來的好處是不言而喻的。但同時也不可避免地傷害有益的生物，殘留于農產品中，并且污染環(huán)境，造成生態(tài)的破壞。為了克服化學農藥的這些弊端，生物農藥的研究與開發(fā)得到快速的發(fā)展。
生物農藥也就是微生物農藥，具有許多優(yōu)點：專效性，只作用于目標害蟲、病菌或雜草，對人畜和其它生物沒有害處；容易被降解，不會產生累積性毒性，對環(huán)境安全；被作用物不會產生抗藥性。其缺點是藥效比不上化學農藥，生產成本較高，使用要求嚴格。這些生物農藥發(fā)展過程中的不利因素，造成生物農藥占農藥市場的份額不高。近20年來，生物農藥技術取得了新的發(fā)展，不但改進了它們的性能，擴大了應用范圍，而且增加了新品種。尤其是1983年首次將外來基因導入植物后，通過遺傳工程，賦予抗蟲、抗病和抗除草劑等特性的遺傳工程作物相繼研究成功，從而擴大了生物農藥的領域，推動了生物農藥的新發(fā)展。
生物農藥可分為傳統(tǒng)生物農藥、遺傳工程生物農藥和遺傳工程作物三種。
傳統(tǒng)生物農藥是指利用微生物本身或其代謝物來防治農作物的病、蟲和草害的制劑。它包括微生物殺蟲劑、除草劑和農用抗生素。微生物殺蟲劑有蘇云金桿菌和乳狀芽孢桿菌等細菌殺蟲劑、有白僵菌等的真菌殺蟲劑和病毒殺蟲劑。農用抗生素包含抗真菌劑、抗細菌劑、殺螨劑和除草劑等。日本從1958年開始使用滅瘟素，現在在農業(yè)上使用的生物農藥有11種，如防治稻瘟病的春雷霉素、防治水稻瘟枯病的有效霉素、防治果樹螨的殺螨霉素等。我國的傳統(tǒng)生物農藥有井崗霉素、九二O等。
遺傳工程生物農藥是指采用基因克隆和DNA重組技術等遺傳工程方法，改造微生物后得到的生物農藥。研究最多的是利用蘇云金桿菌的殺蟲毒素基因---BT基因研制的遺傳工程殺蟲劑。例如美國Mycogen公司于1993年上市的兩種微膠囊化的遺傳工程殺蟲劑 MVP 和M-one Plus, 克服了普通蘇云金桿菌在環(huán)境中易降解、殘效短的缺點，藥效比普通蘇云金桿菌長2～5倍?？茖W家把殺蟲的蘇云金桿菌基因引入到熒光假單胞菌中，使之產生殺蟲毒素，再用一種穩(wěn)定細胞壁的工藝殺死該細菌，即在殺蟲的毒蛋白外面形成一種生物膠囊，以避免其在環(huán)境中降解。這種殺蟲劑又是死的細菌，不會繁殖，對環(huán)境是安全的。 MVP主要用于防治甘藍、花椰菜的小菜蛾和其它毛蟲。M－one Plus 主要用于馬鈴薯、西紅柿和茄子等。
遺傳工程作物是通過植物生物技術，將各種特性基因，如抗蟲、抗除草劑基因和改良營養(yǎng)物質的基因引入植物細胞或組織中，進而培育出具有各種優(yōu)異特性的作物。遺傳工程作物的開發(fā)和商品化，將大大減少化學農藥的使用。如抗蟲作物就是賦予作物自身以殺蟲特性。耐除草劑作物，對該除草劑有抗御能力，在使用這種非選擇性除草劑時，就可不被傷害，而其它植物如雜草則被殺死。
我國的生物農藥發(fā)展也較快。生產和應用的細菌殺蟲劑主要有蘇云金桿菌類的幾個變種：蘇云金桿菌、青蟲菌、殺螟桿菌和松毛蟲桿菌等，是廣譜殺蟲細菌。70年代研制成功的病毒殺蟲劑則效果更好，殺蟲選擇性強。桑毛蟲核多角體病毒、棉鈴蟲核多角體病毒已先后應用于生產。我國農用抗生素主要有春雷霉素、滅菌素、慶豐霉素（防治稻瘟病），井崗霉素（防治稻瘟枯病），鏈霉素（防治果樹、蔬菜細菌?。?，土霉素（防治小麥銹?。┑取?
我國抗病抗蟲轉基因植物研究也取得很大的進展。人工合成的蘇云金芽孢桿菌晶體蛋白（BT）基因，已成功轉入棉花中，獲得轉基因棉花品系13種，其抗蟲能力達到80％以上。利用細胞工程和轉基因技術培育出抗白粉病、赤霉素和黃矮病小麥，并將基因引入普通小麥中。中國水稻研究所王大年研究員，用基因槍把抗除草劑基因Bar導入直播水稻品種中，選育出抗除草劑Basta 直播水稻優(yōu)良品系，在稻田中結合噴灑除草劑Basta,稻田中主要雜草和雜稻被殺死，而轉基因水稻無恙，達到省時省工的效果。
（3）生物表面活性劑
生物表面活性劑是細胞與生物膜正常生理活動所不可缺少的成分，廣泛分布于動植物生物體內。生物表面活性劑與化學合成表面活性劑相比，毒性低，能自然生物降解，表面活性高，對環(huán)境安全。 它也具有親水基和親油基的結構特點。其親水基是糖、多元醇、多糖及肽，而親油基則為脂肪酸和烴類。根據其親水基結構，可把生物表面活性劑分為六大類：（1）糖脂系，（2）?；s氨酸系，（3）磷脂系，（4）脂肪酸系，（5）結合多糖、蛋白質及脂的高分子生物表面活性劑，（6）細胞表面本身。
生物表面活性劑可通過兩個途徑來制備：
a. 從生物體內提取
中國古代利用皂角、古埃及人則采用皂草來提取皂液，用以漿洗衣服，這就是運用天然生物表面活性劑的實例?，F在人類已能從蛋黃和大豆的油和渣中提取磷脂、卵磷脂類生物表面活性劑，并且把它們廣泛地應用于食品、化妝品和醫(yī)藥工業(yè)中。對于那些分離相對容易、含量豐富且產量大的生物表面活性劑，可直接由生物體內提取。
b. 由微生物制備
采用再生性底物發(fā)酵可以制備生物表面活性劑。許多微生物如細菌、酵母和真菌等都能形成生物表面活性劑。培養(yǎng)液中所產生的表面活性劑類型不僅與微生物類型有關，而且與采用的發(fā)酵底物也有關。在培養(yǎng)基中添加烴類化合物可以影響生物表面活性劑的產率。各種金屬
精細化工意義
精細化工與工農業(yè)、國防、人民生活和尖端科學都有著極為密切的關系，是與經濟建設和人民生活密切相關的重要工業(yè)部門，是化學工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一。 70 年代兩次世界石油危機，迫使各國制定化學工業(yè)精細化的戰(zhàn)略決策。這說明發(fā)展精細化學工業(yè)是關系國計民生的戰(zhàn)略舉措。
精細化工產值率（精細化率）＝（精細化工產品總值／化工產品總值） X100%
美國已由 70 年代的 40 ％上升為 90 年代的 53 ％，德國由 38.4 ％上升到 56% ，日本則達到 57% 。預計 21 世紀時，發(fā)達國家的精細化率可
達 60 ％ ~ 65% 。我國現在僅為 28% ，致使石化工業(yè)和各項工業(yè)中所需的精細化學品有相當數量需要進口，每年需數十億美元的外匯?？梢姲l(fā)展精細化工對我國國民經濟建設何等重要。
下面從幾個方面看看精細化工在國民經濟中的意義。
1.4.1 精細化工與農業(yè)的關系
農業(yè)是國民經濟的重要命脈，高效農業(yè)成為當今世界各國農業(yè)發(fā)展的大方向。高效農業(yè)中需要高效農藥、獸藥、飼料添加劑、肥料及微量元素等。單就農藥，它包括各種各樣的殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑、除草劑、植物生長調節(jié)劑及生物農藥等。全世界每年因病蟲害造成糧食損失占可能收獲量的三分之一以上。使用農藥后所獲效益是農藥費用的 5 倍以上。使用除草劑其效益可達 10 倍于物理除草。獸藥和飼料添加劑可使牲畜生病少、生長快、產值高、經濟效益大。
1.4.2 精細化工與輕工業(yè)和人民生活的關系
當今社會人們的生活水平越來越高，生活需求與日俱增。由原先的生活必需品增加到現在許多的高檔消費品。各種用品講求高效率、高質量、低價位。單就化妝品一項，其品種數量就夠琳瑯滿目、百花爭妍了。美容、護膚、染發(fā)、祛臭、防曬、生發(fā)、面膜、霜劑、粉劑、膏劑、面油、手油、早用品、晚用品、日用品等舉不勝舉。個人衛(wèi)生用品也是爭奇斗艷。過去的洗滌品只有肥皂、洗衣粉等幾種，現在就很多了。如家用清洗劑中有：
餐具洗潔凈、油煙機及廚具清洗劑、玻璃擦凈劑、地毯清洗劑等等。還有冰箱用、衛(wèi)生間用、鞋用等除臭劑，家用空氣清新劑等。各種用途的表面活性劑更是精細化工行業(yè)最重要、最廣泛的物質。各種香料、香精、食品添加劑、皮革工業(yè)、造紙工業(yè)、紡織印染工業(yè)的各種助劑就更是不勝枚舉了。總之，輕工業(yè)和人們的生活用品就是精細化工的一個很大的市場。
1.4.3 精細化工與軍工、高技術領域的關系在軍事工程、高空、水下、特殊環(huán)境等條件下需要各種不同性質和功能的材料。如宇宙火箭、航空與航天飛機、原子反應堆、高溫與高壓下的作業(yè)、能源開發(fā)等不同環(huán)境下需要的高溫高強度結構料。從功能角度來說，各種具有熱學、機械、磁學。電子與電學、光學、化學與生物等功能材料，這些都無一不與精細化學品有關。
如在航空工業(yè)中，巨型火箭所用的液態(tài)氧、液態(tài)氫貯箱是用多層保溫材料制造，這些材料難于用機械方法連接，而采用了聚氨酯型和環(huán)氧—尼龍型超低溫膠粘劑進行粘接。大型波音型客機所用的蜂窩結構以及玻璃鋼和金屬蒙面結構也都離不開膠粘劑。
材料的復合化可以集合各自的優(yōu)點，從而滿足許多特殊用途的要求。繼玻璃纖維增強塑料以后，又研究開發(fā)出碳纖維、硼纖維和聚芳酰胺纖維等增強輕塑料復合材料，在宇航和航空中，特別需要這種輕質高強度耐高溫材料。過去，火箭噴管的喉部是用石墨制造的，但隨著火箭的大型化，用石墨制造就困難了，于是出現了比重更小的耐熱復合材料，如以碳纖維或高硅氧纖維增強酚醛樹脂做喉襯，以玻璃纖維增強塑料做結構部分。美國的阿波羅宇宙飛船著陸用發(fā)動機的燃燒室就是采用這些復合材料的。
1.5 精細化工的發(fā)展重點及動向
1.5.1 精細化工發(fā)展的戰(zhàn)略目標是高科技領域的開發(fā)研究世界各國現在都在大力發(fā)展精細化工，已使整個化學工業(yè)向高精尖方向取得了長足的進步。有關的新科技領域包括：各類新型化工材料（功能高分子材料、復合材料）、新能源、電子信息技術、生物技術（包括發(fā)酵技術、生物酶技術、細胞融合技術、基因重組技術等）、航空航天技術和海洋開發(fā)技術等。
我國近年來在精細化學品的開發(fā)、生產和應用上也有可觀的成就，科研、設計和生產管理的技術隊伍正在迅速成長、力量比較雄厚，但只能看作是今后發(fā)展的起點。因為我國的精細化率還不高，包括品種、技術、質量等均落后于發(fā)達國家，表現為能耗高、質量差、品種也少，無論品種、質量還是技術水平還不能滿足各行各業(yè)的需要，每年的進口額度很大。因此，我國今后發(fā)展精細化工的任務還很艱巨。
1.5.2 傳統(tǒng)大宗精細化學品的更新?lián)Q代
化學農藥工業(yè)重點是發(fā)展高效、安全、經濟的新產品。如殺蟲劑、殺菌劑等。近期以新制劑和新劑型的加工為主，盡量滿足農業(yè)對各種劑型產品的需求。遠期有限選擇開發(fā)新的原藥。
染料工業(yè)重點發(fā)展紡織印染需求量大的活性染料、分散染料、還原染料等；以及涂料、油墨和塑料加工用的高檔有機顏料及助劑。近期以外引內聯(lián)嫁接的辦法發(fā)展后加工技術為主。
涂料工業(yè)以發(fā)展?jié)M足建筑、汽車、電器、交通（船舶、路標）、家具需要的高檔涂料，解決惡劣條件下的防腐難題，著重抓好低污染、節(jié)能型新品種的研制。主要有水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料、光固化涂料等；同時重視涂料用無機顏料和配套樹脂、助劑、填料、溶劑的開發(fā)。
粘合劑工業(yè)重點是發(fā)展低毒（或無毒）、中低溫固化和高強耐候品種，開發(fā)功能型的新品種，尤其注重開發(fā)鞋用粘合劑。
化學試劑重點加強分離提純技術研究，狠抓試劑門類品種的開發(fā)，實現超凈高純試劑、生物工程用試劑、臨床診斷試劑、有機合成試劑的產品系列化。
感光材料和磁記錄材料要瞄準世界先進水平，走“先仿后創(chuàng)”的路子。攝影化學材料要在現有各種沖洗套藥的基礎上，主攻柯達和富士彩色膠卷沖洗套藥的國產化；感光化學材料主攻高純硝酸銀（彩卷用）；磁記錄材料要發(fā)展國際上有競爭能力的出口創(chuàng)匯產品，同時實現數字磁記錄產品系列的配套，并加強有關方面的研究開發(fā)力量，建立相應的研究與開發(fā)中心。
1.5.3 優(yōu)先發(fā)展的關鍵技術
借鑒國外化工科技發(fā)展，結合我國發(fā)展實際，今后應優(yōu)先發(fā)展下列關鍵技術，以此來推動整個精細化工行業(yè)和技術進步。
1.5.3 .1 新催化技術
合成反應是精細化工產品生產的基礎，化工生產工藝與新催化技術密切相關。新催化技術的重點是開發(fā)能促進石油化工發(fā)展的膜催化劑、稀土絡合催化劑、沸石擇型催化劑、固體超強酸催化劑等，發(fā)展與精細化工新產品開發(fā)密切相關的相轉移催化技術、立體定向合成技術、固定化酶發(fā)酵技術等特種技術。加強工業(yè)規(guī)模的研究和應用，加強與新型催化劑相適應的反應器放大、制造等技術開發(fā)。使能設計和開發(fā)出若干具有高活性、高選擇性、立體定向、穩(wěn)定性好、壽命長的高效催化劑和相應的催化技術，以滿足精細化工發(fā)展的國內外市場的需要。
1.5.3 .2 新分離技術
開發(fā)工業(yè)規(guī)模的多組分分離，特別是不穩(wěn)定化合物及功能性物質的高效精密分離技術的研究，對精細化工產品的開發(fā)與生產至關重要。
重點開發(fā)超臨界萃取分離技術，研究用超臨界萃取分離技術制取出口創(chuàng)匯率極高的天然植物提取物（如天然色素、天然香油、中草藥有效成分等），為超臨界萃取分離技術的實用 化、國產化提供理論和技術依據。它在精細化工、食品、香料、醫(yī)藥以及石油的深度加工等領域內正在開發(fā)應用，發(fā)展前景廣泛。
另外，著重開展無機膜分離技術在超純氣體、飲用水、制藥、石油化工等領域的應用開發(fā)；努力突破無機膜催化反應器的開發(fā)工作；積極開展精細蒸餾、催促精餾技術的研究以及在香精行業(yè)、混合二甲苯高效分離的應用開發(fā)。
1.5.3 .3 增效復配技術
發(fā)達國家化工產品數量與商品數量之比為 1:20 ，我國目前僅為 1 ： 1.5 ，不僅品種數量少，而且質量差。關鍵的原因之一是增效復配技術落后。
所以加強這方面的應用基礎研究及應用技術研究是當務之急，如專門研究表面活性劑的分離方法、洗滌作用、表面改性、微膠囊化、薄膜化及超微粒化技術等。由于應用對象的特殊性，很難采用單一的化合物來滿足用戶的要求，于是配方以及復配技術的研究就成為產品好壞的決定性因素，因而需要大力加強這方面的研究。
1.5.3 .4 超細粉體技術
超細粉體技術是 70 年代興起的一門固體材料加工技術，可用于精細化學品的后加工。在超細狀態(tài)下，粉體的物性及化學性質會發(fā)生明顯的變化。
超細粉體技術可使藥品的生化作用更趨有效；使油漆、油墨的色彩艷美而光亮；使涂料粘合得更為牢固；作為橡膠與塑料的填充物時，可以改善兩者的物化性質，使其更好地滿足技術要求等。因而，對該技術的實用化應用技術的研究前景廣闊。
1.5.3 .5 氣霧劑（ CFC ）無污染替代技術
臭氧層被破壞這一全球性的環(huán)境問題，自 70 年代以來就引起世界各國的極大關注，由于受控制物質的禁用時間表不斷提前，所以研究其替代物質
就更為迫切。
研究在空調制冷、塑料發(fā)泡、高效殺蟲氣霧劑等方面氟氯烴（ CFC ）無污染替代物及替代技術，因而使研究可工業(yè)化的合成路線及其實用化技術
具有重要意義。
其他，如生物技術、聚合物改性技術、計算機化工應用技術、綜合治理技術等都與化學工業(yè)、精細化工的發(fā)展密切相關。它們的突破與發(fā)展，都會給經濟的發(fā)展和社會的進步產生巨大的影響。因此，對它們也應給予足夠的重視和優(yōu)先給予發(fā)展。
總之，生產高功能的精細化學品，若離開了高技術的應用和發(fā)展關鍵技術，則是不可能實現的。
精細化工工業(yè)發(fā)展的不足與建議
中國精細化工工業(yè)在發(fā)展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是科研開發(fā)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(yè)規(guī)模小，集中度低，資源配置效率不高等嚴重等制約了行業(yè)的進一步發(fā)展和品質的提高。
因此，中國精細化工企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢，加大科技創(chuàng)新，開展技術前瞻研究，建立和完善技術創(chuàng)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(yè)創(chuàng)造公平競爭的外部環(huán)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(yè)門類眾多，牽涉面廣，受到產業(yè)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(fā)展的方向。中國很多地方建立了化工園區(qū)，并給予相應優(yōu)惠政策，而其中很多化工園區(qū)都突出了精細化工特色。這樣的格局有利于精細化工產業(yè)的上下游銜接和搭配，將極大促進精細化工產業(yè)的發(fā)展。
|
滬公網安備 31011702007878號
統(tǒng)計
