化工合成技術(shù)在精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫福元(大連雙硼醫(yī)藥化工有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引言

化學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要支撐，每一次化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步都將推進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，它對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化甚至是國(guó)家關(guān)系都會(huì)產(chǎn)生重大影響。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)化工行業(yè)獲得了巨大進(jìn)步，各種先進(jìn)的化學(xué)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在各行業(yè)之間掀起一次次產(chǎn)業(yè)革命，推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，也提升了產(chǎn)業(yè)活力。為進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高化工產(chǎn)品質(zhì)量，降低資源消耗和浪費(fèi)，需要大力發(fā)展精細(xì)化工，利用化學(xué)合成技術(shù)提高產(chǎn)品性能，并增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。筆者就此對(duì)精細(xì)化工的內(nèi)涵和化學(xué)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行以下探討。

1 精細(xì)化工的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)

精細(xì)化工產(chǎn)品指的是具有特殊應(yīng)用功能，性能穩(wěn)定可控且產(chǎn)品附加值較高的化工產(chǎn)品，精細(xì)化工產(chǎn)品往往從一種或多種化學(xué)材料中提煉化學(xué)元素在化學(xué)反應(yīng)及合成技術(shù)的支持下產(chǎn)生新的化學(xué)產(chǎn)品。精細(xì)化工合成技術(shù)是調(diào)整化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要手段，也是化工企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，精細(xì)化工從概念提出到獨(dú)立發(fā)展現(xiàn)已涉及各行各業(yè)，有著自身鮮明特征和極大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1.1 精細(xì)化工的發(fā)展和類(lèi)型

精細(xì)化工產(chǎn)品的歷史可追溯到上世紀(jì)初，德國(guó)工廠(chǎng)通過(guò)提煉煤焦油而意外制成染料和農(nóng)藥等，雖然此時(shí)精細(xì)化工的概念尚未提出，但精細(xì)化工技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。日本學(xué)術(shù)界于20 世紀(jì)60 年代，對(duì)精細(xì)化工概進(jìn)行深入分析，依據(jù)精細(xì)化工的生產(chǎn)條件將其劃分為醫(yī)學(xué)化工、農(nóng)業(yè)化工、汽車(chē)類(lèi)化工、合成染料、香料及油料等50 余種行業(yè)和門(mén)類(lèi)。我國(guó)精細(xì)化工起步時(shí)間較晚，各地區(qū)各行業(yè)技術(shù)參差不齊，整體水平不高[2]。按照精細(xì)化工的屬性來(lái)分，包括精細(xì)無(wú)機(jī)化學(xué)品、有機(jī)化學(xué)品和精細(xì)生物化學(xué)品幾個(gè)大類(lèi)，尤其以精細(xì)無(wú)機(jī)化學(xué)品在我們的日常生活中最常見(jiàn)。

1.2 精細(xì)化工的特點(diǎn)

精細(xì)化工就是生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的化工企業(yè)，國(guó)際上依據(jù)化工產(chǎn)品的功能性又將其分成精細(xì)化學(xué)品和專(zhuān)用化學(xué)品兩類(lèi)，從整體上來(lái)講精細(xì)化工具有以下特點(diǎn)：

種類(lèi)豐富，生產(chǎn)適度。精細(xì)化工通常使用間歇式和計(jì)劃式生產(chǎn)模式，重視產(chǎn)量控制和資源的充分利用，通常不存在產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題，而且隨著化工新技術(shù)的不斷發(fā)展，其產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度更快，小批量集約化生產(chǎn)是其主要模式。

精細(xì)化工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能突出。精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)化工原材料、生產(chǎn)環(huán)境和作業(yè)技術(shù)都有極高要求，同時(shí)因多數(shù)化工產(chǎn)品直接關(guān)系到人的身體健康，所以要求對(duì)化工產(chǎn)品的性能必須做細(xì)致、嚴(yán)格的測(cè)試和檢驗(yàn)，這個(gè)周期一般較長(zhǎng)，如此生產(chǎn)出來(lái)的化工產(chǎn)品不僅質(zhì)量上乘而且安全可靠[3]。

精細(xì)化工產(chǎn)品系統(tǒng)性較強(qiáng)。精細(xì)化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中包括化學(xué)合成、劑型加工以及商品化，既需要從多種原料中提取化學(xué)物質(zhì)制作中間體，又需要根據(jù)不同化學(xué)材料的特性進(jìn)行科學(xué)搭配，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值還要對(duì)根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行生產(chǎn)、優(yōu)化、創(chuàng)新并做好商業(yè)推廣，如此完成精細(xì)化工的系統(tǒng)流程。

精細(xì)化化工產(chǎn)品利潤(rùn)高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。精細(xì)化工產(chǎn)品往往采用先進(jìn)的化學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，而且一直處于發(fā)展創(chuàng)新中，其產(chǎn)品通常具有極強(qiáng)市場(chǎng)壟斷性，自然利潤(rùn)高。

1.3 精細(xì)化工的重要意義

精細(xì)化工是高精度、高水平的化工生產(chǎn)，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都非常高。一方面精細(xì)化工創(chuàng)造出各種人們所需要的化工產(chǎn)品，可以極大地滿(mǎn)足人們的生產(chǎn)生活需求，對(duì)改善人們的生活質(zhì)量意義重大；另一方面，精細(xì)化工技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用覆蓋范圍較廣，涉及工、農(nóng)、醫(yī)等多個(gè)行業(yè)，可以促進(jìn)這些行業(yè)的深化發(fā)展，對(duì)提升市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)活力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化都有著極大作用；另外，精細(xì)化工水平也體現(xiàn)了一國(guó)的科技水平、科研實(shí)力，對(duì)增強(qiáng)國(guó)家綜合國(guó)力也具有很大意義。

2 精細(xì)化工產(chǎn)品合成中的化學(xué)應(yīng)用

2.1 離子液體

離子液體(Ionic Liquid)是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的在室溫下呈液態(tài)的有機(jī)鹽，通?？煞Q(chēng)為室溫離子液(Room-temperature Ionic Liquid)。就是全部以離子為組成物的液體，它作為一種新型極性溶劑，具有無(wú)蒸汽壓、不可燃性、非揮發(fā)性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、可循環(huán)利用性、對(duì)環(huán)境友好等顯著特性，能夠有效地解決反應(yīng)介質(zhì)中有機(jī)溶解產(chǎn)生的各種問(wèn)題，已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)產(chǎn)品中。

離子液體在化學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

其一，可加速化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)反應(yīng)效果。離子液體溶解性非常強(qiáng)，能夠在較低標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，可快速產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)結(jié)果，有效地縮短化工產(chǎn)品的生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間，節(jié)約生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

其二，利用離子液體極強(qiáng)的可選擇性，可在化工產(chǎn)品生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，有針對(duì)性地增強(qiáng)某種生成物的合成效率和合成質(zhì)量，如此便可以有效提高精細(xì)化工生產(chǎn)的效率和化工產(chǎn)品的性能。

其三，可在催化劑作用下實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用[4]。離子液體催化劑的作用下進(jìn)行快速有效分離，分離的離子能夠更充分地參與化學(xué)反應(yīng)，并能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，如香料提取、農(nóng)藥合成以及藥物制造都是離子液體在化學(xué)行業(yè)中的真實(shí)應(yīng)用。

2.2 催化技術(shù)

作為精細(xì)化工產(chǎn)品合成中的核心技術(shù)，催發(fā)反應(yīng)必不可少，其主要作用就是促進(jìn)化學(xué)物質(zhì)完全融合并充分分解，可增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)效果。在化工產(chǎn)品合成過(guò)程中應(yīng)用催化技術(shù)，可以有效地提升單位產(chǎn)出率，相比傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，它更有利于縮短制造時(shí)間，精簡(jiǎn)生產(chǎn)流程，幫助化工企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。從化工產(chǎn)品的生產(chǎn)來(lái)看，實(shí)際上就大多數(shù)化工產(chǎn)品生產(chǎn)都需要借助于催化劑，其起到的作用也非常明顯。例如在煉油、煤提取等的生產(chǎn)中運(yùn)用催化技術(shù)，不僅能加快煤、油原料中的化學(xué)物資分解速度，提升生產(chǎn)效率，還可以有效減少有害廢棄物的排放，可以在提升資源利用率的同時(shí)降低環(huán)境污染，提升社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及生態(tài)效益。但是，當(dāng)前的催化技術(shù)也存在一些固有問(wèn)題，如反應(yīng)持續(xù)時(shí)間短、反應(yīng)穩(wěn)定性不高等可能使得某些低活躍性的化學(xué)物質(zhì)不能被有效分解和充分融合，可能影響到化工產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

2.3 復(fù)配技術(shù)

所謂復(fù)配技術(shù)就是將兩種或多種化學(xué)性質(zhì)相近或相同的物質(zhì)，按照實(shí)際需要以某種特殊比例進(jìn)行混合和搭配，發(fā)揮這些物質(zhì)的最大化優(yōu)勢(shì)，以便充分利用，獲得更大價(jià)值。復(fù)配技術(shù)可以將某些物質(zhì)中隱含的化學(xué)特性充分挖掘出來(lái)，為豐富產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加快更新?lián)Q代奠定基礎(chǔ)。例如在原油的生產(chǎn)過(guò)程中，鋼制的管道通常會(huì)受到硫、鐵等化學(xué)元素的影響而有可能被堵塞和被腐蝕，會(huì)嚴(yán)重影響管道的通暢度，也會(huì)造成資源浪費(fèi)，增加維護(hù)保養(yǎng)成本。而通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)只要將一定比例的檸檬酸和鹽水進(jìn)行混合，用來(lái)對(duì)管道進(jìn)行清洗與保養(yǎng)，不僅可以有效地提高鹽水的清潔作用，還能最大化增強(qiáng)管道的抗腐蝕能力，提升管道的使用壽命，還能降低生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響。

2.4 分離技術(shù)

分離技術(shù)是以精細(xì)化工合成為基礎(chǔ)，這種技術(shù)可以將化學(xué)物質(zhì)的部分元素提取出來(lái)，用作新產(chǎn)品的制作，可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)原料的充分利用。分離技術(shù)在化學(xué)上的應(yīng)用范圍非常廣，例如使用超臨界萃取分離技術(shù)可更好地分離和提取香料中的微元素，再將提取出來(lái)的香料成分與相關(guān)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，形成一種新的香料來(lái)滿(mǎn)足人們的生活需要，如各種類(lèi)型、各種功能的香水及護(hù)膚品等。分離技術(shù)也能對(duì)廢棄物質(zhì)中有益成分進(jìn)行分解，促進(jìn)廢物回收再利用，還能對(duì)一種物質(zhì)進(jìn)行深入分解，發(fā)現(xiàn)更多的新物質(zhì)，便于發(fā)揮原材料的多種特性，可以更好地節(jié)約生產(chǎn)成本，并能加速化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，對(duì)環(huán)境保護(hù)和產(chǎn)品附加值都有極大作用[5]。而無(wú)機(jī)膜分離技術(shù)可廣泛應(yīng)用于超純氣體、飲用水、醫(yī)藥研制以及石油天然氣等領(lǐng)域，這種分離技術(shù)主要體現(xiàn)為精細(xì)蒸餾、催促精餾技術(shù)以及混合二甲苯高效分離等。

2.5 鹵化反應(yīng)技術(shù)

鹵化指向有機(jī)分子中的碳原子上引入一個(gè)或一個(gè)以上鹵原子的反應(yīng)。鹵化反應(yīng)是精細(xì)有機(jī)合成中最基礎(chǔ)的單元反應(yīng)，也是化工行業(yè)中應(yīng)用非常普遍的生產(chǎn)技術(shù)，有機(jī)鹵化物廣泛用作溶劑、醫(yī)藥、殺蟲(chóng)劑、植物生長(zhǎng)激素、有機(jī)藥物、染料、香料、炸藥等。鹵化反應(yīng)技術(shù)可以賦予或改進(jìn)部分精細(xì)化學(xué)品的殺蟲(chóng)、殺菌特性，如七氟菊酯；色光特性，如銅酞菁(酞菁藍(lán))、高氯代銅酞菁(酞菁綠)；阻燃特性，如二氯乙烷、四氯化碳等；有機(jī)化合物經(jīng)鹵化后，其極性會(huì)得到顯著增強(qiáng)，化學(xué)活性得到進(jìn)一步提高，尤其是分子中的鹵原子其活潑性特別強(qiáng)，可以被其他基團(tuán)所置換并形成含有另一種官能團(tuán)的有機(jī)化合物。比如鹵原子為羥基、氨基、 烷氧基所取代。化工廠(chǎng)產(chǎn)品合成中常見(jiàn)的鹵化反應(yīng)主要有：取代鹵化，如親電取代、芳環(huán)游離基取代、脂肪烴及芳環(huán)側(cè)鏈等；加成鹵化，如親電加成、酸催化、游離基加成、光照、引發(fā)劑；置換鹵化，如親核反應(yīng)－置換氟化。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在精細(xì)化工產(chǎn)品合成過(guò)程中不僅需要靈活應(yīng)用各種化學(xué)原理，還需要有機(jī)結(jié)合多種生物技術(shù)，以此促進(jìn)化學(xué)元素的融合，提高化工產(chǎn)品的功能和質(zhì)量。