第一篇：精細化工的論文_Word_文檔范文

雪花膏的配方制備

學院：材料與化學工程學院

姓名：譚強

專業：工藝2010級 07班

學號：10031062166

雪花膏的制備

摘要：本文主要介紹了雪花膏的實驗工藝和工業生產中的過程，多年雪花膏的基礎配方變化不大，它包括硬脂酸皂（質量分數3.0%~7.5%）、硬脂酸(質量分數10%~20%)、多元醇（質量分數5%~20%）、水(質量分數60%~80%)。配方中，一般控制堿的加入量，使皂的質量分數占全部脂肪酸的質量分數15%~25%。以硬脂酸皂為乳化劑的水包油型乳化體系。水相中含有多元醇等水溶性物質，油相中含有脂肪酸、長鏈脂肪酸、多元酸等非水溶性物質。當雪花膏被涂于皮膚上，水分揮發后，吸水性的多元醇與油性組分共同形成一個控制表皮水分過快蒸發的保護膜，它隔離了皮膚與空氣的接觸，避免皮膚在干燥環境中由于表皮水分過快蒸發導致的皮膚干裂。

關鍵詞：雪花膏

硬脂酸

多元醇

水包油乳化體系

Development of cold cream Abstract：This paper mainly introduces the experimental process and cold cream in the industrial production process, for many years the cream based formulations of little change, it includes the stearic acid soap(mass fraction of 3% ~ 7.5%), stearic acid(mass fraction of 10% ~ 20%), Polyols(mass fraction of 5% ~ 20%), water(mass fraction of 60% ~ 80%).In the formula, the general control of alkali added, so the soap mass fraction of total fatty acid mass fraction of 15% ~ 25%.Stearic acid soap emulsifier in the emulsion system.The aqueous phase containing polyol water-soluble substances, oil phase containing fatty acid, long chain fatty acids, polybasic acid and non water soluble substance.When cream coated on the skin, moisture, water absorbent polyol with oily components form a control epidermal excessive evaporation of protective film, it insulates the skin contact with air, avoid skin in dry environment due to epidermal excessive evaporation lead to skin dryness.Key word：cold cream

Stearic acid

Polyol

Water in oil emulsion system

1、前言

雪花膏搽在皮膚上會立即消失，與雪在皮膚上融化相似，故而得名。它是水和硬脂酸在堿的作用下進行乳化的產物。生產雪花膏的主要原料為硬脂酸、堿、水和香精。但為了使其有良好的保濕效果，常常添加甘油、山梨醇、丙二醇和聚乙二醇等。雪花膏的膏體應潔白細密，無粗顆粒，不刺激皮膚，香氣味宜人，主要用作潤膚、打粉底和剃須后用化妝品。雪花膏，有的還稱作潤膚膏或香霜。其名我的由來是由于它的膏體潔白，涂在皮膚上能象“雪花”一樣和奶快消失之故，英國人稱這類品種為“消失性潤膚膏”。

2、雪花膏的配方設計

雪花膏組要由硬脂酸、甘油、堿、水和香精等配制而成。

2.1雪花膏的配方

名稱

質量分數

原料名稱

配方1

配方2 硬脂酸

20.0

13.0 鯨蠟醇

0.5

1.0 硬脂醇

—

0.9 甘油硬脂酸單酯

—

1.0 礦物油

—

0.5 橄欖油

—

1.0 甘油

8.0

4.0 尼泊金異丙酯

適量

0.2 苛性鈉

0.36

— 苛性鉀

—

0.4 三乙醇胺

1.20

— 香料

適量

適量 蒸餾水

加至100

加至100

2.2雪花膏的原料及其作用

雪花膏的原料有硬脂酸、甘油、堿、水和香精。雪花膏之所以有潔白的乳狀體，主要是由硬脂酸、堿 和水決定的。這三種原料缺一就無法制成雪花膏，因此，對這三種主要原料，應該特別注意。當然，甘油質量的好壞也會影響到成品的質量，香精不僅決定成品的香味，對膏體和色澤也有一定影響。不過這兩種原料，在雪花膏制造時，不會引起化學反應。

1、硬脂酸：純凈的硬脂酸為白色針狀或片狀結晶塊，通常為蠟狀。成品規格有單壓、雙壓和三壓三種，以三壓最純。硬脂酸是雪花膏的主要原料，一小部分與堿中和成肥皂，作為膏體的乳化劑；另一大部分與甘油、水等原料在肥皂的作用下形成乳狀體。雪花膏中的硬脂酸用量過多，膏體就稠厚，在保管過程中容易發硬結塊；用量過少，會使膏體稀薄，甚至不成膏，儲存中易分離出水。膏體中硬脂酸的含量約在10~25%左右，以15%最為適宜。

2、甘油：甘油是一種澄清無色或淡黃色的粘性液體，味甜而溫，無臭，能和任何比例的水混溶，吸水性很強，但不易揮發。這些特性決定了它在的雪花膏中良好作用。甘油能使用權膏體中的水份不至揮發，有利于雪花膏的潤滑性和粘度，并且還可以增加膏體的耐寒性。制造雪化膏所用的甘油，應該是無色透明、無臭，純度在98%以上，比重在20℃時是1.26。如甘油不足，也可用山梨醇或乙二醇來代替。

3、堿類：堿的種類很多，一般是采用氫氧化鉀作為雪花膏的堿來源，其它的堿雖然也可以采用，但各有缺點。如用氫氧化鈉制出的膏體發硬；用純堿或碳酸鉀在中和硬脂酸時有二氧化碳產生，膏體易產生氣泡；用硼酸鈉制成的膏體易產生顆粒。面暖和氫氧化鉀制成的膏體最為理想。

4、水：在雪花膏中的用量最多，要占總原料的60~80%。水的質量好壞，對膏體品質影響也很大，所以一般采用軟水，最好用蒸餾水，經過濾的自來水也可采用。

5、香精不僅可以散發香氣，而且具有防止膏體腐敗和消毒殺菌的功能。常用的有茉莉香精、桂花香精、玫瑰香精和水仙花香精。

3、雪花膏的工業生產過程

雪花膏的生產過程可分為原料加熱、乳化攪拌、攪拌冷卻、靜止冷卻和包裝與貯存。

3.1、原料加熱

(1)油脂類原料加熱 甘油、硬脂酸和單硬脂酸甘油酯投入設有蒸汽夾套的不銹鋼加熱鍋內。總油脂類投入量的體積，應占不銹鋼加熱鍋有效容積的70％-80％，例如500L不銹鋼加熱鍋，油脂類原料至少占有350L體積，這樣受熱面積可充分利用，加熱升溫速度較快。(2)去離子水加熱

去離子水和防腐劑尼泊金酯類在另一不銹鋼夾套鍋內加熱至90—95℃，加熱鍋裝有簡單渦輪攪拌機，將尼泊金酯類攪拌溶解，維持30min滅菌，將氫氧化鉀溶液加入水中攪拌均勻，立即開啟鍋底閥門，稀淡的堿水流人乳化攪拌鍋。水溶液中尼泊金酯類與稀淡的堿水接觸，在幾分鐘內不致被水解。

3.2、乳化攪拌

(1)乳化攪拌鍋的主要裝置

乳化攪拌鍋有夾套蒸汽加熱和溫水循環回流系統，500L乳化攪拌鍋的攪拌槳轉速約50r/min較適宜。密閉的乳化攪拌鍋使用無菌壓縮空氣，用于制造完畢時壓出雪花膏。

預先開啟夾套蒸汽，使乳化攪拌鍋預熱保溫，目的使放人乳化攪拌鍋的油脂類原料保持規定范圍的溫度。(2)油脂加熱鍋操作

測量油脂加熱鍋油溫，并做好記錄，開啟油脂加熱鍋底部放料閥門，使升溫到規定溫度的油脂經過濾器流入乳化攪拌鍋，油脂放完后，即關閉放油閥門。(3)攪拌乳化和水加熱鍋操作

啟動攪拌機，開啟水加熱鍋底部放水閥門，使水經過油脂同一過濾器流入乳化攪拌鍋，這樣下一鍋制造時，過濾器不致被固體硬脂酸所堵塞，稀淡的堿溶液放完后，即關閉放水閥門。(4)雪花膏乳液的軸流方向

乳化攪拌葉槳與水平線成45‘安裝在轉軸上，葉槳的長度盡可能靠近鍋壁，使之攪拌均勻和提高熱交換效率。攪拌槳轉動方向，應使乳液的軸流方向往上流動，目的使下部的乳液隨時向上沖散上浮的硬脂酸和硬脂酸鉀皂，加強分散上浮油脂效果。不應使乳液的軸流方向往下流動，否則埋人乳液的攪拌葉槳，不能將部分上浮的硬脂酸、硬脂酸鉀皂和水混在一起的半透明軟性蠟狀混合物往下流動分散，此半透明軟性蠟狀物質浮在液面，待結膏后再混入雪花膏中，必然分散不良，有粗顆粒出現。

(5)雪花膏乳液與上部攪拌葉槳的位置關系

在攪拌雪花膏乳液時，因乳液旋轉流動產生離心力，使鍋壁的液位略高于轉軸中心液位，中心液面下陷。一般應使上部攪拌葉槳大部分埋人乳液中，使離轉軸中心的上部攪拌葉槳有部分露出液面，允許中心露出葉槳長度不超過整個葉槳長度的1/5，在此種情況下不會產生氣泡。待結膏后，整個攪拌葉槳埋人液面，當58-60℃加人香精時，能很好的將香精攪拌均勻。

3.3、攪拌冷卻

(1)乳化過程產生氣泡

在乳化攪拌過程中，因加水時沖擊產生的氣泡浮在液面，空氣泡在攪拌過程中會逐漸消失，待基本消失后，乳液約70-80℃，才能進行溫水循環回流冷卻。(2)溫水循環回流冷卻

乳液冷卻至70～80℃，液面空氣泡基本消失，夾套中通人60℃溫水使乳液逐漸冷卻，用原輸送循環回流水的溫度，要控制回流水在1-1.5h內由60℃逐漸下降至40℃，則相應可以控制雪花膏停止攪拌的溫度在55-57℃，如果控制整個攪拌時間為2h±20min，重要的因素是控制回流溫水的溫度。尤其是雪花膏結膏后的冷卻過程，應維持回流溫水的溫度低于雪花膏的溫度10-15℃為準，則可控制2h內使雪花膏達到需要停止攪拌的溫度。如果是1000kg投料量，則回流溫水和雪花膏的溫差可控制在12～25℃。

(3)內相硬脂酸顆粒分散情況乳化過程中，內相硬脂酸分散成小顆粒，硬脂酸鉀皂和單硬脂酸甘油酯存在于硬脂酸顆粒的界面膜，乳化攪拌后，硬脂酸許多小顆粒凝聚在一起，用顯微鏡觀察，尤如一串串的葡萄，隨著不斷攪拌，凝聚的小顆粒逐漸解聚分散，攪拌冷卻至61-62℃結膏和61℃以下，解聚分散速度較快，所以要注意雪花膏55～62℃冷卻速度應緩慢些，使凝聚的內相小顆粒很好分散，制成的雪花膏細度和光澤都較好。

3.4、靜止冷卻和包裝貯存

乳化攪拌鍋停止攪拌以后，用無菌壓縮空氣將鍋內制成的雪花膏由鍋底壓出。雪花膏壓完后，將鍋內壓力放空，雪花膏盛料桶用沸水清洗滅菌，過磅后記錄收得率。取樣檢驗耐寒、pH值等主要質量指標。料桶表面用塑料紙蓋好，避免表面水分蒸發，料桶上罩以清潔布套，防止灰塵落人，讓雪花膏靜止冷卻。

貯存條件應注意下列幾點：①不宜放在高溫或陽光直射處，以防干縮。冬季不宜放在冰雪露天，以防雪花膏冰凍后變粗；②不可放置在潮濕處，防止紙盒商標霉變；③雪花膏玻璃瓶經撞擊容易破碎，搬運時注意輕。

4、雪花膏的理化檢驗

雪花膏的理化檢驗主要有耐熱、耐寒、PH值、離心和微生物檢驗。

4.1、耐熱試驗

先將電熱恒溫培養箱調節到（40±1）℃，然后取兩份樣品，將其中一份置于電熱恒溫培養箱內保持24 h后，取出，恢復室溫后與另一份樣品進行比較，觀察其是否有變稀、變色、分層及硬度變化等現象，以判斷產品的耐熱性能。

4.2、耐寒試驗

先將電冰箱調節到（-5 ~-15）℃±1 ℃，然后取兩份樣品，將其中一份置于電冰箱內保持24 h后，取出，恢復室溫后與另一份樣品進行比較，觀察其是否有變稀、變色、分層及硬度變化等現象，以判斷產品的耐寒性能。

4.3、離心試驗

將樣品置于離心機中，以（2000~4000）r/min的轉速試驗30 min后，觀察產品的分離、分層狀況。

4.4、pH值的測定

稱取試樣一份（精確至0.1 g）,分數次加入蒸餾水10份，并不斷攪拌，加熱至40 ℃，使其完全溶解，冷卻至此（25±1）℃或室溫，待用。

如為含油量較高的產品可加熱至（70～80）℃，冷卻后去掉油塊待用；粉狀產品可沉淀過濾后待用。

雪花膏的理化指標

指 標 名 稱

指

標

要

求 pH 值

耐

熱

耐

寒

離心試驗

4.0～8.5（含有粉質雪花膏≤9.0）

（40±1）℃，24 h，恢復室溫后膏體無油水分離現象

（－5～－10）℃，24 h，恢復室溫后與試驗前無明顯差異

2000 r/min，30 min不分層（含不溶性粉質顆粒沉淀物除外）

5、結論

化妝品已經成為我們生活中不可缺少的一部分了，而雪花膏尤其重要。雪花膏能使皮膚與外界干燥空氣隔離，調節皮膚表皮水分的揮發，從而保護皮膚，不致干燥、皸裂或粗糙。對我們皮膚保濕具有很重要的作用，同時也因為其氣味清香，毒害作用小，而被大多數人所喜愛。雪花膏開始朝環保方面發展，減少環境的污染，具備綠色產品的需求。現在已經開始有人對雪花膏的配方進行改進，使其更加能夠適應新社會。本文中的雪花膏制備的配方仍需改進，應該朝著無污染的方面研究，讓雪花膏用起來更加安全，更加放心。

參考文獻

[1]、宋啟煌主編，《精細化工工藝學》（第二版），化學工業出版社，2003年。[2]、李東光主編，《精細化工產品配方與工藝》，化學工業出版社，2007年。[3]、鄧舜揚、何麗梅主編，《精細化工配方集錦》，化學工業出版社，1998年。[4]、肖子英.中國化妝品的定義與分類研究[J].日用化學品科學，2001年24(6):1-5 [5]、袁鐵彪；化妝品 第五講 膏霜類化妝品[J]；日用化學工業；1981年04期

第二篇：精細化工論文

綠色精細化工原料的最新發展

摘要:綠色化學的目標是從源頭上防止污染,最大限度地從資源合理利用、環境保護及生態平衡等方面滿足人類的可持續發展要求。為此,本文介紹了綠色精細化工原料的研制及綠色工藝的開發和進展,對減少人類環境污染具有極其重要的意義。

關鍵詞:綠色精細化工;污染;環境;生態平衡;綠色工藝

前言

綠色化學是20世紀90年代興起的研究領域,其背景是傳統的化學與化工正面臨著人類可持續發展要求的嚴重挑戰。綠色化學的目標是從源頭上防止污染、最大限度地從資源合理利用、環境保護及生態平衡等方面滿足人類的可持續發展要求。精細化工作為現代化學工業的重要組成部分,正面臨過程復雜和環境保護的嚴峻挑戰。要高效、理性地推進精細化工的發展,就要從可持續發展的高度重新審視傳統的化學研究和化工過程,努力實現精細化工原料、精細化工生產工藝和精細化工產品的綠色化,最終使精細化工發展成為綠色生態工業。

1探尋綠色原料

1.1綠色材料己二酸的發現

實現精細化工原料的綠色化,應該盡可能選用無毒、無害的化工原料,進行精細化工產品的合成。以碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯進行甲基化有機合成、以二氧化碳代替光氣合成異氰酸酯、芐氯羰基化合成苯乙酸等都是典型的實例。利用取之不盡、用之不竭的可再生植物資源生產大宗石化產品,是實現可持續發展的長遠戰略目標,也是綠色化學的重要科研方向。將廉價的生物科學進展轉化為精細化工化學品,將是綠色精細化工的重要研究方向之一,目前在這方面已經有了可喜的進展。己二酸是一種重要的精細化工中間體,目前工業生產己二酸是以苯為原料進行合成,現已開發出以纖維素和淀粉水解制得的葡萄糖為原料,在溫和條件下催化加氫合成己二酸的路線。一種綠色的己二酸生產工藝正在開發中,由D-葡萄糖生物催化生成的己二烯二酸可在固定在中孔二氧化硅中的雙金屬催化劑作用下轉化成己二酸。1.2雙金屬納米催化劑

英國皇家研究院和劍橋大學共同對用于反,反-己二烯二酸加氫制己二酸的四種固定在二氧化硅中的雙金屬納米顆粒催化劑以及兩種工業用單金屬催化劑進行了研究,發現Ru10Pt2的選擇性最高。雙金屬納米催化劑具有高表面積和熱穩定性,這項研究預示著雙金屬催化劑將廣泛用于生物路線加氫制化學品反應中。聚乳酸具有良好的生物降解性,安全無毒,大量用作食品包裝材料、生物醫學材料和農用化學品等,其常規生產方法成本高、聚合工藝復雜。

2綠色工藝的開發

精細化工生產工藝的綠色化,是要利用全新的化工技術,開發高效、高選擇性的原子經濟性反應和綠色合成工藝,從源頭上減少或消除有害廢物的產生,最終實現廢物的零排放。湖南大學和中石化巴陵分公司聯合研發了環己烷仿生催化氧化制備環己酮技術,并在巴陵石化公司4.5萬t·a-1環己酮裝置上工業試驗取得成功。此舉標志著環己烷仿生氧化催化在世界上首次實現工業化。2.1仿生催化技術

仿生催化是模擬生命過程的酶催化反應,把生命體內的化學變化通過一定工藝轉移到實驗室或工業生產上,因其具有條件溫和、環境友好、催化劑效率高、反應可調控、產物選擇性強等諸多特點,被稱為是對傳統化學氧化工業的一次革命。與現有引進技術相比,具有明顯優勢:單程轉化率提高了2倍,大幅度降低了環己烷循環量,減少能耗,降低生產成本;選擇性高,環己醇、環己酮和過氧化物的選擇性可達90%以下,其中醇、酮占75%以上。這樣氧化物只需少量堿分解、中和,大大降低了廢堿液的產生和污染物的排放。2.2離子液體的研究

離子液體是完全由特定陽離子和陰離子構成的在室溫或近于室溫下呈液態的物質,與其他固體或液體材料相比,離子液體往往展現出獨特的物理化學性質及特有的功能,是一類值得研究發展的新型的“軟”功能材料或介質。現有的異氰酸酯生產工藝均需用劇毒的光氣為原料,這一方法普遍存在設備嚴重腐蝕、光氣泄露、導致污染環境與人員死亡等事故。因此,非光氣制異氰酸酯化學品清潔生產技術的研究開發,是世界各國化學科學機構與化工企業關注的熱點。2.3甘氨酸原料的研究

甘氨酸又名氨基乙酸,是一種重要的精細化工中間體,廣泛應用于農藥、醫藥、食品、化肥、飼料等行業。老工藝生產甘氨酸存在原料成本高、“三廢”污染嚴重、收率低等問題。清華紫光和涿州新興化工公司共同研發的甘氨酸清浩生產工藝————羥基乙腈法,是對傳統工藝的一次突破,新工藝在產品品質、收率及成本方面均具有顯著優勢,工藝技術居國內外領先水平。

3酶催化反應技術

酶催化反應在過去的十幾年間得到飛速的發展,并成為現代有機合成方法的1種強有力的補充手段。據估計,1996年以來關于不對稱合成的論文中,應用生物催化方法的論文比例達到15%左右,且仍呈上升趨勢。生物催化具有極其重要的應用前景,如可合成和制備許多光學純的醫藥、農藥中間體和其他復雜功能化合物。生物催化反應條件非常溫和,產物純凈,是1種本質上環境友好的綠色化學過程,不僅可以帶來顯著的經濟效益,而且對綠色化工具有重要的戰略意義。

4采用耦合技術

耦合技術有利于節省資源、能源,減少污染,甚至提高生產效率。在不影響反應和分離效率的前提下,不同的反應或反應和分離過程最好選用同種溶劑和助劑,也可將反應和分離過程進行有效的耦合。在美國“總統綠色化學挑戰獎”中有4項是有關耦合技術的研究成果。舍曲林是抗抑郁癥藥物Zoloft○R中的一種活性組分。Pfizer公司開發的舍曲林生產新工藝在反應和分離過程中均選用環境友好的乙醇作溶劑,省去了原來需要應用的甲苯、四氫呋喃等溶劑。由于亞胺化合物在乙醇中的溶解度很小,很容易沉淀出來,不再需要應用TiCl4脫水,也無需中間體分離,而且順式異構體的選擇性顯著提高。

5采用膜技術

膜分離技術具有成本低、能耗少、效率高、無污染并可回收有用物質的優點。膜催化反應可以“超平衡”地進行,提高反應的選擇性和原料的轉化率,節約資源,減少污染。因此,膜技術將在綠色化學中發揮重要作用。Argonne開發了一種以碳水化合物為原料合成高純度乳酸酯的新方法(1998年綠色反應條件獎)。該方法采用膜分離技術實現了銨離子和水與乙醇等醇類的選擇性分離,因而和以前的方法相比,減少了大量的含鹽廢水。該方法具有能耗低、效率高、選擇性好、污染小等特點。

6可再生資源的利用

目前所使用的有機化合物90%以上來自石油化工,它們屬于不可再生資源,正日趨枯竭。要發展可持續化學工業,就必須尋找替代原料,并成功地完成向替代資源過渡。

7對綠色精細化工的展望

新的時代條件下，我們要用一些高新技術改造傳統化工，使原有的化工產品純度提高、分離更徹底、三廢排放更少、環境污染更小，使原有的生產技術和產品結構更加完善。目前已發展或正在開發的新技術包括新的合成技術、分離技術、催化技術等。合成新技術有聲化學合成、一鍋合成法、微波電介質熱效應合成、電化學合成、等離子體化學合成、力化學固相合成、沖擊波化學合成、手性合成、利用太陽能進行化學合成、超臨界狀態下化學合成、室溫和低熱溫度下固相化學合成及光化學合成等，備受矚目的是生物化工合成法如發酵工程、酶工程、基因工程和綠色化學合成法的清潔化生產。

結語

當前精細合成化學中常用的溶劑多是揮發性有機化合物,對人類健康和生態環境有較大的危害,因此,開發和利用環境友好的反應介質也是實現精細化工工藝綠色化的關鍵。除了超臨界流體、離子液體,以及一些無溶劑的固態反應外,水作為環境友好的反應介質也逐漸成為化學家關注的熱點。近10年來的研究表明,許多合成反應可在水中進行,這些反應在精細化學品領域都有重要的應用。

參考文獻

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第三篇：精細化工論文

世界精細化工發展的背景、目前狀況及體會

王恒 09化工1班 200915030111 摘要：精細化工的發展已成為當今世界化工行業發展的一個新趨勢。圍繞世界精細化工的發展，分析世界精細化工發展現狀、趨勢及技術創新，就世界精細化工的發展前景談了幾點看法。

關鍵字：精細化工；目前狀況；創新；趨勢

Abstract: The development of fine chemicals has become a new trend in the development of today's world chemical industry.Around the development of the world’s fine chemical analysis the current situation and development trend of fine chemical industry and technology innovation, talk about some views on the prospects for the development of the fine chemical.Keywords: Fine Chemicals；Current status；Innovation；Trends

引言: 精細化工是當今化學工業中最具活力的新興領域之一，是新材料的重要組成部分。精細化工產品種類多、附加值高、用途廣、產業關聯度大，直接服務于國民經濟的諸多行業和高新技術產業的各個領域。大力發展精細化工已成為世界各國調整化學工業結構、提升化學工業產業能級和擴大經濟效益的戰略重點。精細化工率（精細化工產值占化工總產值的比例）的高低已經成為衡量一個國家或地區化學工業發達程度和化工科技水平高低的重要標志。

一、世界精細化工的發展現狀

精細化工，即為生產精細化學品工業的總稱。近年來，隨著能源危機的出現，環境問題的日益嚴重，各國紛紛加大了精細化工產業的開發和利用。世界范圍內都在試圖依靠科技使精細化工生產出更多的能源替代品，以滿足經濟發展的需求。尤其是發達國家，化工產品的精細化比例不斷上升，科技投入的比例不斷上升，不斷研發新產品，發達國家在發展精細化工方面的另外一個特點是：十分注重科學技術的保護，嚴格控制技術外流，形成一定的技術壟斷，保持精細化工領域的國際發展優勢。一些發達國家在發展精細化工的同時，也注意減少三廢排放、加強污物處理，環保意識滲透其中，這一點也是值得推崇和學習的，畢竟保護環境是發展一切的前提，而發展精細化工也是為了更好地保護環境。

國際上精細化工已有40～50個門類，10萬多個品種。精細化工生產過程是由化學合成(或天然物質中分離、提取)、制劑加工和商品化等3個部分組成。大多是靈活性強、功能性全的生產裝置和在間歇或半間歇方式進行小批量生產。西方發達國家的精細化工發展現狀：目前，國外化學工業結構中精細化工的比重(精細化率)上升的速度非常迅速，到20世紀90年代末精細化工在發達國家中的比重已達55％～60％。美國20世紀70年代是40％，20世紀加世紀80年代上升為45％，20世紀90年代已達55％左右；日本也由20世紀70年代的35％上升到目前的50％以上；德國由20世紀70年代39％上升到目前65％左右。1997年全球化學工業的銷售額約15000億美元，1986年為300億美元，年均增長率為6﹪。精細化學品產值為 450-500億美元，比1986年的140億美元增長近3倍，年均增長率為12%。專業化學品的發展也很快，已由1986年的900億美元上升到1996年的約2400億美元,年均增長率約10%。由此可見，精細和專用化學品的生產是國際化學工業發展的重點[1]。

二、世界精細化工總體發展趨勢

綜觀近20多年來世界化工發展歷程，各國、尤其是美國、歐洲、日本等化學工業發達國家及其著名的跨國化工公司，都十分重視發展精細化工，把精細化工作為調整化工產業結構、提高產品附加值、增強國際競爭力的有效舉措，世界精細化工呈現快速發展態勢，產業集中度進一步提高[2]。進入21世紀，世界精細化工發展的顯著特征是：產業集群化，工藝清潔化、節能化，產品多樣化、專用化、高性能化。

1、精細化學品銷售收入快速增長，精細化率不斷提高

上世紀九十年代以來，基于世界高度發達的石油化工向深加工發展和高新技術的蓬勃興起，世界精細化工得到前所未有的快速發展，其增長速度明顯高于整個化學工業的發展。近幾年，全世界化工產品年總銷售額約為1.5萬億美元，其中精細化學品和專用化學品約為3800億美元，年均增長率在5～6%，高于化學工業2～3個百分點。預計至2010年，全球精細化學品市場仍將以6%的年均速度增長。2008年，世界精細化學品市場規模將達到4500億美元。目前，世界精細化學品品種已超過10萬種。精細化率是衡量一個國家和地區化學工業技術水平的重要標志。美國、西歐和日本等化學工業發達國家，其精細化工也最為發達，代表了當今世界精細化工的發展水平。目前，這些國家的精細化率已達到60～70%。近幾年，美國精細化學品年銷售額約為1250億美元，居世界首位，歐洲約為1000億美元，日本約為600億美元，名列第三。三者合計約占世界總銷售額的75%以上[3]。

2、加強技術創新，調整和優化精細化工產品結構

加強技術創新，調整和優化精細化工產品結構，重點開發高性能化、專用化、綠色化產品，已成為當前世界精細化工發展的重要特征，也是今后世界精細化工發展的重點方向。

以精細化工發達的日本為例，技術創新對精細化學品的發展起到至關重要的作用。過去10年中，日本合成染料和傳統精細化學品市場縮減了一半，取而代之的是大量開發功能性、綠色化等高端精細化學品，從而大大提升了精細化工的產業能級和經濟效益[4]。例如，重點開發用于半導體和平板顯示器等電子領域的功能性精細化學品，使日本在信息記錄和顯示材料等高端產品領域建立了主導地位。在催化劑方面，隨著環保法規日趨嚴格，為適應無硫汽油等環境友好燃料的需要，日本積極開發新型環保型催化劑。目前超深脫硫催化劑等高性能催化劑在日本催化劑工業中已占有相當高的份額，脫硫能力從低于50μg/g提高至低于10μg/g，由此也促進了催化劑工業的整體發展。2004年日本用于深度脫硫等加氫工藝的煉油催化劑產量比上年同期增長了近60%，銷售額增長了43%。與此同時，用于石油化學品和汽車尾氣凈化的催化劑銷售額也以兩位數的速度增長，已占催化劑市場半壁江山。日本催化劑生產和銷售去年分別增長了7%和5%，打破了近六年來的記錄。

3、聯合兼并重組，增強核心競爭力

許多知名的公司通過兼并、收購或重組，調整經營結構，退出沒有競爭力的行業，發揮自己的專長和優勢，加大對有競爭力行業的投入,重點發展具有優勢的精細化學品，以鞏固和擴大市場份額，提高經濟效益和國際競爭力。例如，2005年7月，世界著名橡膠助劑生產商——美國康普頓公司(Crompton)花20億美元收購了大湖化學公司后成立名為“科聚亞”公司(Chemturags)，成為繼魯姆哈斯和安格公司后的美國第三大精細化工公司和全球最大的塑料添加劑生產商。新公司的產品包括了塑料添加劑、石化添加劑、阻燃劑、有機金屬、聚氨酯、泳池及溫泉維護產品及農業化學品，在高價值產品的市場上具有領導地位，其精細化工的年銷售額可達到37億美元。

三、我國精細化工發展現狀與趨勢

近十多年來,我國十分重視精細化工的發展,把我國精細化工,特別是新領域精細化工作為化學工業發展的戰略重點之一和新材料的重要組成部分列入多項國家計劃中從政策和資金上予以重點支持。目前,精細化工業已成為我國化學工業中一個重要的獨立分支和新的經濟效益增長點。我國的精細化工行業已有較好的基礎和一定的生產規模，大部分產品已基本能滿足國內市場的需求，有的還有相當數量的出口。有少數產品在國際市場上也有比較重要的位置。如檸檬酸、山梨酸、糖精、香蘭素等[5]。另外，一些以植物資源為原料的產品也處于世界前列，如甜葉菊、茶多酚、木糖醇、天然色素等。

四、對世界精細化工的發展前景的看法

精細化工不僅僅是作為傳統化工的精細化，要依托重化工才能發展，而已經成為引領整個化學工業向前發展的火車頭，左右著化學工業的未來發展方向。在某些領域甚至已經完全取代了傳統化工的地位在重化工市場相對飽和以后，精細化工已經成為化學工業的主要利潤來源和經濟增長點。發達國家精細化工的比重已經超過了傳統化工、美國、西歐多數發達國精細化率已達55％左右，日本，德國等在60％左右，在瑞士，甚至高達95％以上。國際跨國公司的實力日益壯大，單一產品的生產規模也不斷擴大，這意味著隨著精細化工業的壟斯性不斷增強，未來國內精細化工企業面臨的競爭除了在技術上，還將體現在資金實力上。國內中有精細化工企業將面臨更為嚴峻的競爭環境，只有精用更加靈活的發展策略才能占有一席之地。精細化工正向高技術含量、高附加值的產品方向深化，基因工程、納米技術等尖端科細化工業已經初具規模，構建了一個較好的發展基礎，且精細化工所占的比重在逐年提高，科學家預言，21世紀最有可能取得重要突破的3個領域是：納米技術、生命科學和生物技術、新能源的發現。精細化工特有的技術前沿性決定了其對尖上仍處于一個剛剛起步階段。納米技術的發展將對精細化工的工藝產品性能及新產品、新領域的開發產生深遠的影響。環保的要求及昂貴的勞動力將迫使一些發達國家將現有生產能力向發展中國家轉移，世界精細化工業面臨著又一次重新布局。隨著全世界對環保要求的逐步提高，一些的化工(精細化工)跨國公司紛紛將生產基地向發展中國家轉移，一些國際大公司已經開始在中國設立研究中心中方共同開發新技術及開發新市場本地化，這對國內精細化工業將是一個嚴峻的競爭。

精細化工是石油和化學工業的深加工產業，技術與資金密集，同時對人才、技術、資金和配套下游產品市場等要求較高，已成為石化工業發展水平的重要標志。隨著石油化工和基礎化工利潤空間的萎縮，越來越多的發達國家及大型石化公司將其核心產業向精細化工方向進行轉移，并打算以領先的生物技術、新材料和新能源技術占領未來制高點[6]。參考文獻

[1]錢伯章.我國精細化工發展現狀和展望[J].上海金秋石化科技傳播工作室，2001，3(27):11~18.[2]史群策，張廷芹，張艷麗.國內外精細化工現狀及發展趨勢[J].大慶石化公司研究院,2000，11(2):5~8.[3] 黃瑞鑫.世界精細化工產品質量規格手冊.化學工業出版社, 2000.[4]孫昌民.我國精細化工發展趨勢[J].化工時刊，2001.[5]錢伯章.我國精細化工發展現狀和展望[J].上海金秋石化科技傳播工作室，2001，3(27):11~18.[6] 趙德豐,姚蒙正,高建榮.精細化學品合成化學與應用.化學工業出版社.2001,1~8.

第四篇：精細化工教案

課題

緒論

課時

2課時

時間

第2周 第1、2課時

教學目的1、了解精細化工的概念、分類；

2、了解精細化工生產的特點及經濟特性；了解精細化工在國民經濟中的作用及發展趨勢。

教學難點

精細化工概念的理解。

教學重點

精細化工概念分類

教學過程

投影

常見精細化學品

講解

第一章

緒

論

1.1 精細化學品的釋義

關于精細化學品的釋義，國際上有三種說法：

傳統釋義：產量小、純度高的化工產品。歐美各國釋義：

日本的釋義：具有高附加值、技術密集型、設備投資少、多品種、小批量生產的化學品。

我國原則上采用日本對精細化學品的釋義。

1.2 精細化學品的分類

我國精細化工產品包括11個產品類別：

（1）農藥；（2）染料；

（3）涂料；

（4）顏料；

（5）試劑和高純物；

（6）信息用化學品(包括感光材料、磁性材料等)；

（7）食品和飼料；

（8）粘合劑；

（9）催化劑和各種助劑；（10）化學藥品和日用化學品；（11）功能高分子材料。

作業

p.15、1 教后記

課題

第二節

精細化工的特點，特性

課時

2課時

時間

第2周 第3，4課時

教學目的1、了解精細化工的特點；

2、了解精細化工生產的特性；

教學難點 精細化工的特點。

教學重點

精細化工的特性

教學過程

投影

常見精細化學品

講解

1.3 精細化工的特點(1)小批量，多品種，高純度

除了化學合成反應、前處理和后處理外，還常常涉及劑型制備和

商品化才得到最終商品。(2)技術密集度高

生產規模小、生產流程大多為間歇操作的液相反應，常采用多品種綜合生產流程或單元反應流程。(3)綜合性生產流程與多功能生產裝置 固定投資少，資金產出率高。(4)大量采用復配技術

產品質量要求高，知識密集度高；產品更新換代快，壽命短；研究、開發難度大，費用高。(5)具有特定的功能

在生產工藝、技術和配方等方面都有很大的改進余地，生產穩定期短，需要不斷地進行技術改進。(6)附加值高

美國精細化工率20世紀70年代為40%，80年代增至45%，90年代已超過53%；日本已達57%。預計到2000年發達國家精細化工率將增至60%~65%。我國精細化工率1990的只有25%，1995年增至32%，2000年提高到40%~50%，預計2010年提高到60%。(7)商業性強

商品性強，市場競爭激烈，因此市場調查和預測非常重要。

作業

p.15、2 教后記

課題

第三節精細化工與高新技術

課時

2課時

時間

第2周 第5，6課時

教學目的1、了解精細化工發展的戰略目標；細化工生產與能源技術的關系；

教學難點 精細化工的戰略目標。

教學重點

精細化工與能源的關系

教學過程

投影

常見精細化學品 復習：精細化工產品的特點

講解

一、精細化工發展的戰略目標 從政治上是影響力 從經濟發展看是生產力 從軍事安全看是威懾力 從社會進步看是推動力

2、了解精信息技術是現代文明的三大支柱，精細化工的發展為微電子信息技術奠定了堅實的基礎近年來大型計算機已大部分采用金屬氧化物半導體，同時薄模多層結構已大量用于集成電路，各種高純氣體，試劑，光刻膠等精細化學品都得到廣泛應用，航天，航空工業的迅猛發展所需的功能材料，電子化學品，結構膠連劑，高純物質，高能燃料都屬于精細化工品。

二、精細化工與能源的關系

精細化學品與能源的關系十分密徹，如太陽能電池材料是新能源研究的熱點，氫能是人類未來的理想能源，而光解水所用的高效催化劑和各種儲氫材料，固體氧化物燃料電池所用的固體電解質薄膜和陰極材料都是目前研究的熱點

教后記

P15 課題 精細化工生產技術及應用

課時

2課時

時間

第3周 第1、2課時

教學目的1、了解精細化工生產的特殊技術、；

2、了解有機精細化工生產的常規技術。

教學難點

精細化工生產的特殊技術。

教學重點

精細化工生產的常規技術

教學過程

投影

常見精細化學品生產

講解

一、有機精細化工生產的特殊技術 1，模塊多功能集成生產技術 2，特殊反應技術 3，特殊分離技術 4，極限技術 5，GMP技術 6，綠色精細化工技術 特點： 能持續利用的

以安全的用之不竭的能源為基礎 高效率地利用能源和其他資源 高效率地回收利用廢舊物質和副產品 越來越智能化 越來越充滿活力

二、有機精細化工生產常規技術 1，生產工藝技術與改進（1）對比技術（2）優化技術（3）改進技術

2反應后處理技術 3操作技術 4復配技術

（1）加和技術與助效技術（2）固體與液體形態控制與應用（3）控制釋放技術 總結 教后記

課題

第五節精細化工發展趨勢和重點

課時

2課時

時間

第3周 第3，4課時

教學目的1、了解國內外精細化工發展的概況；

2、了解精細化工發展趨勢和重點；

教學難點精細化工發展趨勢和重點。

教學重點

精細化工發展趨勢和重點

教學過程

投影

常見精細化學品發展概況 復習：精細化工產技術

講解

一、國內外精細化工發展的概況

美國精細化工率20世紀70年代為40%，80年代增至45%，90年代已超過53%；日本已達57%。預計到2000年發達國家精細化工率將增至60%~65%。我國精細化工率1990的只有25%，1995年增至32%，2000年提高到40%~50%，預計2010年提高到60%近二十年來，我國的精細化工發展較快，精細化工的品種已達3000多種，有染料，農藥，涂料，食品添加劑，膠黏劑，表面活性劑，電子化學品，油田化學品 介紹我國的水處理技術 介紹電子化學品

二精細化工發展的趨勢和重點 1開辟精細化工新領域 2追求產品的高效性和專業性 3開發精細化工生產原料的新來源 總結 作業P15 4 教后記

課題

第二章第一節概述

課時

2課時

時間

第3周 第5，6課時

教學目的1、了解鹵化技術；

2、了解引入鹵原子的三種方法，3了解引入鹵原子的目的

教學難點

解引入鹵原子的目的。

教學重點

引入鹵原子的三種方法

教學過程

投影

常見精細化學品發展概況 復習：精細化工產發展趨勢 講解

一，鹵化反應

1向有機物分子中引入鹵素的反應稱鹵化反應

根據引入鹵原子的不同可分為氟化，氯化，溴化合碘化。常用的是氯化，近年來人們對氟化的合成也十分重視

鹵 化：向有機分子中的碳原子上引入鹵原子的反應稱作鹵化。根據引入鹵原子的不同，鹵化又可分為氟化、氯化、溴化和碘化。按引入鹵原子的方式，又可分為取代鹵化、加成鹵化和置換鹵化。

2.1.1鹵化劑

(1)氯化劑

最常用的氯化劑是氯氣，為黃綠色氣體，有毒。氯氣來源于食鹽水的電解。價格低廉，供應量大。對于小噸位的精細化工的氯化過程，也可以用液態硫酰二氯SO2Cl2作氯化劑，其優點是反應溫和、加料方便、計量準確，缺點是價格太貴。

當氯化反應在水介質中進行時，也可用鹽酸加雙氧水、次氯酸鈉和氯酸鈉來產生分子態氯作氯化劑。(2)溴化劑

最常用的是分子態溴，也稱為溴素，溴素是以海水或海水曬鹽后的鹽鹵為原料，將其中所含的溴化鈉用空氣或氯氣進行氧化而得。由于海水中溴的平均含量只有6.5×10-5左右，所以溴素產量少，價格貴。因此溴化反應主要用于制備含溴的精細化學品，特別是含溴的阻燃劑。

(3)碘化劑

最常用的是分子態碘，亦稱碘素。在中國仍以海水為原料提取碘。碘比溴更少，價格更貴。

(4)氟化劑

分子態氟是由氟化氫-氟化鉀體系電解而得。價格昂貴。分子態氟與有機分子反應時，氟化的反應熱大于C-C單鍵的斷裂能，因此在用分子態氟進行取代氟化時，會發生C—C鍵的斷裂和聚合等副反應，所以在有機分子中引入氟時，都不采用分子態氟作為氟化劑，而改用氟化氫對雙鍵的加成氟化法、用氟化鈉、氟化鉀或氟化氫的置換氟化法或電解氟化法。

2引入鹵原子的目的 1）增加有機物分子的極性 2）獲得重要的中間體

3）向某些精細化學品引入一個或多個鹵原子，還可以改進其性能

三、向有機物分子中引入鹵原子的方法 取代鹵化 加成鹵化 置換鹵化 總結 教后記

課題

第二節芳環上取代鹵化

課時

2課時

時間

第4周 第1，2課時

教學目的1、了解芳環上取代鹵化氯化劑；

2、了解芳環上取代鹵化影響因素，3了解芳環上取代溴化

教學難點

芳環上取代鹵化影響因素。

教學重點

芳環上取代鹵化影響因素

教學過程

投影

常見芳環上取代鹵化產品 復習：引入鹵原子的三種方法 講解

一、芳環上的取代鹵化

反應歷程和催化劑 1．反應歷程

芳環上的取代鹵化為親電取代反應。以氯化為例，無催化劑時，苯與氯氣反應很慢。但在有催化劑時，則只發生芳環上的氫親電取代反應。催化劑的作用是氯分子極化，或生成氯正離子。

在無水狀態下，用氯氣進行氯化時，最常用的催化劑是各種金屬氯化物，如FeCl3，AlCl3，SbCl3、TiCl4、Lewis酸等。無水FeCl3的催化作用可簡單表示如下：

在無水狀態下或在濃硫酸作用下，用氯氣進行氯化時，有時用碘作催化劑，其催化作用如下：

在濃硫酸作用下，用氯氣進行氯化時，硫酸的催化作用可簡單地表示如下：

但濃硫酸的離解度很小，對氯氣的溶解度也很小，而且濃硫酸還可能引起磺化副反應，并產生廢硫酸，故很少使用。當有機物容易被氯化時，可不用催化劑，且反應可在水介質中進行。水介質中進行的氯化的反應歷程如下： 硫酰二氯SO2Cl2是溫和的氯化劑。SO2Cl2遇水分解成H2SO4和HCl，因此只能用在無水狀態下的氯化。2．催化劑的選擇

一般情況是：鹵化劑與催化劑所形成的配合物的體積越大，空間位阻越大，生成鄰位異構體的比例越少。

(1)苯的一氯化制氯苯催化劑：選用最經濟的催化劑FeCl3，但實際加入的催化劑是廢鐵屑、廢鐵管。

(2)苯的二氯化制對二氯苯催化劑：苯的二氯化時，如果用FeCl3作催化劑，對位與鄰位二氯苯的生成比例只有1.49~1.55︰1。近年來開發了多種催化劑：Sb2S3，對/鄰之比為3.3~3.6︰1；Sb2S3-I2，對/鄰之比為7.5︰1；經氯氧混合氣處理過的硫化鐵-硅鋁膠，對/鄰之比為8.0︰1；經二氯乙酸鈉等羧酸鹽處理過的沸石，對位收率可達95.7%。

(3)甲苯的氯化制對氯甲苯催化劑：對氯甲苯是用量很大的有機間體。甲苯環上氯化時，如果用FeCl3、AlCl3等Lewis酸催化劑，對位選擇性只有24% ~ 37%；中國近年來的主要研究有：用AlCl3和其他氯化物的復合催化劑，對位選擇性可達40%(4)對氯甲苯的氯化制2,4-二氯甲苯催化劑：對氯甲苯在SbCl3催化劑存在下，在60℃用氯氣氯化時，當對氯甲苯的轉化率為59.7%時，生成的二氯甲苯中，2,4-二氯甲苯的選擇性為75.6%，收率45.1%，高于用FeCl3催化劑時的選擇性。(5)苯酚的氯化催化劑：苯酚相當活潑，不用催化劑即可用氯氣氯化制得2,4,6-三氯苯酚。但在制一氯苯酚或二氯苯酚時，常常要加入定位催化劑。

① 鄰氯苯酚：當苯酚在非極性、非質子性有機溶劑中，在微量胺類堿性催化劑存在下，110 ~ 120℃時，通入氯氣進行氯化，直到苯酚余量下降到10%時，一氯苯酚中鄰氯苯酚的含量可達93.5%。

② 對氯苯酚：苯酚在40℃時用SO2Cl2進行氯化時，主要生成對氯苯酚，收率可達70%。③ 2.4-二氯苯酚：苯酚在鐵催化劑存在下，用氯氣氯化時，2.4-二氯苯酚的收率為85%~92%。氯化重要實例 1.氯苯的制備

我國采用苯的塔式沸騰連續氯化法，其生產流程如下： 2.2,6-二氯苯酚的制備

2,6-二氯苯胺也是重要的醫藥中間體，純度要求99.5%，因此不宜采用苯胺的直接氯化法來。為此開發了許多復雜的合成路線：

3.2,6-二氯苯胺的制備

2,6-二氯苯酚是重要的醫藥中間體，對純度要求高，因此不宜采用苯酚的直接氯化法。為此開發了許多復雜的合成路線：

3溴化重要實例

產量最大的實例是芳香族溴系阻燃劑。它們都是高熔點的固體。

1.十溴二苯醚的制備 2.四溴雙酚A的制備

學名為2,2-雙-(3,5-二溴-4-羥基苯基)丙烷，它是由雙酚A四溴化制得： 3溴化重要實例

產量最大的實例是芳香族溴系阻燃劑。它們都是高熔點的固體。1.十溴二苯醚的制備 3.四溴苯酐的制備

二、影響因素

1、氯化深度的影響

2、氯化工藝的影響 3介質的影響 作業 ：P31 1,2 教后記

課題

第三節脂烴與芳環側鏈取代鹵化

課時

2課時

時間

第4周 第3，4課時

教學目的1、脂肪烴的取代鹵化；

2、了解芳環側鏈取代鹵化 3了解典型工業應用實例

教學難點 脂肪烴的取代鹵化。

教學重點

了解芳環側鏈取代鹵化

教學過程

投影

工業氯丙烯的生產影像 復習：芳環上取代鹵化 講解

一、脂肪烴的取代鹵化

飽和烴的取代鹵化也是自由基鏈反應，與芳環側鏈鹵化的反應歷程相似，其最重要的生產實例是甲烷和一氯甲烷的氯化制各種氯甲烷以及石蠟的氯化制氯化石蠟。1 甲烷的氯化制各種氯甲烷

甲烷的氯化有氯氣氯化和氧氯化兩種： 1.1 氯氣氯化法

甲烷的氯化是連串反應，可依次生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷。甲烷的氯化，目前工業上都采用350~500℃的熱氯化法。為了控制反應溫度，工業上常采用如下方法：

（1）控制Cl2與CH4摩爾比。（2）使用多級串聯絕熱反應器。（3）利用流化床換熱反應器。

（4）向反應區噴入一定量的霧狀四氯化碳或其他多氯甲烷，利用它們的汽化來移除反應熱。2.氧氯化法

甲烷熱氯化時副產大量的氯化氫，為此開發了以氯化氫和（空氣中的）氧為氧化劑的氧氯化法。此法以CuCl2-Cu2Cl2-KCl組成的熔鹽催化劑兼熱載體。

2．1 一氯甲烷的氯化制多氯甲烷

在沒有天然氣的地區，也可以石油化工的廉價甲醇為原料，先與鹽酸反應生成一氯甲烷，再將一氯甲烷氯化成多氯甲烷。除高溫氣相熱氯化法外，也可用液相引發氯化法。例如，在四氯化碳溶劑中，在1.3~2.5MPa和80~120℃，在少量過氧化物引發劑的存在下，用氯氣進行一氯甲烷的氯化時，氯的轉化率可達98%~100%。此法特別適用于二氯甲烷的制備。2.2 氯化石蠟

氯化石蠟是以C10~C30的正構烷烴為原料，經取代氯化制得的產物的總稱。每種產品都是混合物，因此其化學式和相對分子質量都是平均值，商品的牌號通常是以氯的含量（質量分數）來命名，如氯蠟

42、氯蠟52和氯蠟70等。2.3減緩反應速率方法 采用大量過量的烴類蒸汽 在稀釋氣的存在下進行反應 將反應氣體通入某種惰性氣體中

先采用另外一種反應緩和的鹵素作反應劑 分段進行鹵化

三、芳環側鏈取代鹵化

芳環側鏈α氫的取代鹵化是典型的自由基鏈鎖反應，其反應歷程包括鏈引發、鏈增長和鏈終止三個階段：

鏈引發：氯分子在高溫、光照或引發劑的作用下，均裂為氯自由基： 鏈增長：氯自由基與甲苯按以下歷程發生氯化反應： 鏈終止：

主要影響因素

（1）光源

氯分子的離解能是238.6kJ/mol，甲苯在沸騰溫度下，其側鏈一氯化已具有明顯的反應速度，可以不用光照和引發劑，但是甲苯的側鏈二氯化和三氯化，在黑暗下反應速度很慢，需要光的照射。氯分子的光離解能是250kJ/mol，它需要波長小于478.5nm的光才能引發。一般可用富有紫外線的日光燈。現在趨向于選用高效引發劑。

（2）引發劑

最常用的自由基引發劑是有機過氧化物（例如過氧化苯甲酰和過氧化十二酰）偶氮化合物（例如偶氮二異丁脯），它們的引發作用是在受熱時分解產生自由基：

（3）雜質

凡能使氯分子極化的物質，例如微量的鐵、鋁和水分等，都有利于芳環上的取代反應，因此甲苯和氯氣中都不應含有這類物質。

氯氣中如果含有氧，它會與氯自由基結合成穩定的自由基，導致鏈終止，所以側鏈氯化時，要用經過液化后再蒸發的高純度氯氣。但是當加有被氯化物質量3.6% ~ 5.4%PCl3時，即使氯氣中含有5%的氧（體積分數），也可以使用。

（4）溫度

為了使氯分子或引發劑熱離解生成自由基，需要較高的反應溫度，但溫度太高容易引起副反應。現在趨向于在光照和復合引發劑的作用下適當降低氯化溫度。例如，從對氯甲苯的側鏈二氯化制對氯二氯芐時，傳統的方法是用三氯化磷引發劑，在120~170℃氯化。

作業 ：P31 3 教后記 課題

第四節加成鹵化

課時

2課時

時間

第4周 第5，6課時

教學目的1、掌握鹵素對雙鍵的加成鹵化；

2、掌握鹵化氫對雙鍵的加成鹵化。教學重點

鹵素對雙鍵的加成鹵化 教學難點

鹵化氫對雙鍵的加成鹵化

教學過程

復習

1、芳環側鏈α氫的取代鹵化；

教學過程

投影

工業氯丙烯的生產影像 復習：芳環上取代鹵化 講解

一、鹵素對雙鍵的加成鹵化

鹵素對雙鍵的加成鹵化反應主要指用氯或溴的加成鹵化。因為氟與烯烴的加成反應過于激烈，難于控制，而碘與烯烴的加成反應比較困難。

用氯和溴的加成鹵化一般采用親電加成反應，但有時也采用自由基加成反應。親電加成鹵化 1）.反應歷程 以溴為例，2.主要影響因素

用鹵素的親電加成鹵化一般用FeCl3等Lewis酸催化劑。當鹵化產物是液體時，可以不用溶劑或用鹵化產物作溶劑。當鹵化產物為固體時，一般用四氯化碳、三氯乙烯等惰性非質子性溶劑。在不致引起副反應時，也可以用甲醇、乙醇等質子溶劑。

溫度對于烯烴的鹵化反應歷程和反應方向有很大影響。如乙烯與氯的反應在40~70℃和催化劑存在下是親電加成反應。在90~130℃，無催化劑，在氣相是自由基加成氯化。在在250~360℃，無催化劑則過渡為自由基取代氯化。3.重要實例

(1)1,2-二氯乙烷

它是以乙烯為原料，與氯進行親電加成氯化或與氯化氫和（空氣中）氧進行氧氯化而制得的。

① 乙烯與氯的加成氯化

在工業上主要采用沸騰氯化法，以產品1,2-二氯乙烷為溶劑（b.p83.6℃），鐵環為催化劑。乙烯單程轉化率和選擇性均接近理論值。

② 乙烯的氧氯化

1,2-二氯乙烷主要用于高溫脫氯化氫制氯乙烯。

(2)四溴乙烷

由乙炔和溴親電加成而得。

(3)六溴環十二烷

由順-、反-1,5,9-環十二碳三烯和溴在乙醇或乙酸乙酯中，在15~20℃溴化而得：

二、自由基加成鹵化 1

在光、高溫或引發劑的作用下，氯分子和溴分子可以均裂為氯自由基或溴自由基，兩者可以與雙鍵發生自由基加成鹵化鏈反應：

2.鹵化氫對雙鍵的加成鹵化

鹵化氫的加成鹵化一般采用親電加成反應，但有時則需要采用自由基加成反應。3 親電加成鹵化 1.反應歷程

一般認為反應是分兩步進行的，第一步是HX分子中的H+對雙鍵進行親電進攻，生成碳正離子中間體，第二步是X-的進攻，生成加成產物：

HX

H+

+ X-在反應液中加入FeCl3，AlCl3等Lewis酸催化劑，有利于HX的異裂，例如：

H—X + FeCl3

H+ + FeCl4-

2．反應物結構的影響

鹵化氫的活潑性次序是：HI＞HBr＞Hl＞HF，當雙鍵中的碳原子上有供電子基時，雙鍵中的π電子向含供電子基少、含氫多的碳原子轉移，H+加到含氫多的碳原子上，即服從馬氏規則。當雙鍵碳上連有吸電子基時，雙鍵中的π電子向含吸電子基多、含氫少的碳原子轉移，H+加到含氫少的碳原子上，即與馬氏規則相反。.重要實例

(1)1-氯-3-甲基-2-丁烯

是重要的合成香料中間體，是由異戊二烯與氯化氫進行親電加成氯化和異構化而得的。

(2)1,1,1-三氯乙烷

是重要的低毒有機溶劑。其合成路線涉及多種氯化反應，由于其破壞大氣溴氧層，被禁止使用。三 自由基加成鹵化

在沒有異裂催化劑，并在過氧化物自由基引發劑的存在下，溴化氫可以均裂產生溴自由基，它進攻碳-碳雙鍵，發生加溴化氫鏈反應。

值得注意的是：溴化氫的鍵能和碳碳雙鍵中π鍵的鍵能相差不大，因此在引發劑的作用下，也可能發生烯烴的自由基聚合反應，所以限制了溴化氫或氯化氫的自由基加成鹵化反應。

作業 ：P31 4，5 教后記

課題

第五節置換鹵化

課時

2課時

時間

第5周 第1，2課時

教學目的1、掌握置換鹵化 定義 ；

2、掌握常見置換鹵化。教學重點

常見置換鹵化 教學難點

置換鹵化 教學過程

復習

1、加成鹵化；

教學過程

投影

工業氯乙烯的生產影像 講解

一、置換鹵化

鹵原子置換有機分子中的已有取代基的反應稱為“置換鹵化”。可被原子所置換的取代基主要有：羥基、重氮基、硝基、氯基、溴基和磺酸基等。鹵原子置換羥基

醇類與鹵化氫反應時，醇羥基可被鹵原子所置換。這類反應是酸催化的親核置換反應，對于伯醇一般是單分子SN1反應，對于烯丙型醇、叔醇或促醇則可能是雙分子SN2反應。鹵氫酸的活潑性：HI＞HBr＞Hl＞HF。

醇類的活潑性次序：烯丙型醇＞叔醇＞仲醇＞伯醇

2．鹵原子置換酸羥基

(1)鹵化劑

制得的羧酰鹵非常活潑，遇水會分離。因此不能用鹵化氫的水溶液作鹵化劑，而必須用光氣(COCl2)、亞硫酰鹵(SOCl2)、三鹵化磷(PCl3)、三鹵氧磷(POCl3)等活潑鹵化劑與羧酸或酸酐在無水條件下反應。

光氣的優點是：反應后無殘留，產品質量好。但光氣是劇毒的氣體，因此，它的應用受到限制。近年來出現二光氣、三光氣代替光氣的新方法。

亞硫酰氯或亞硫酰溴的優點是：反應后只殘留很少的SOCl2、等雜質，操作起來很方便，但價格貴。

三氯化磷和三溴化磷的優點：是價廉，有廣泛應用，但反應后殘留亞磷酸，產品難于精制。

三氯氧磷價格貴。五氧化磷是固體，使用不便，價格貴，兩者都很少使用。

(2)氯乙酰氯

氯乙酰氯是羧酰氯中產量很大的實例，它的生產方法：

①以乙酸或乙酐為原料在催化劑或催化劑與光的協同作用下有氯氣氯化；②乙酰氯用氯氣氯化；③氯乙酸的羥基置換氯化；④乙烯酮的氯化。

中國主要采用氯乙酸-PCl3和氯乙酸-COCl2法。光氣法反應速度快，收率高，但為了使產品氯乙酰氯達到生產農用化學品和醫藥的質量要求，必須用高純度的氯乙酸為原料。

乙烯酮法的特點是先將乙酸熱解成乙烯酮，然后在催化劑的存在下，向乙烯酮-氯乙酰氯溶液中通入氯氣進行加成氯化直接得到氯乙酰氯。

此法雖然收率只有90%，但無副產物，原料和產品易分離，由催化劑帶入的含磷雜質極少，產品純度可達99.7% , 三廢少，成本低，但一次性投資大。3．鹵原子置換雜環上的羥基 芳環上和吡啶環上的羥基很難被鹵原子置換，但是某些雜環上的羥基則容易被氯原子或溴原子置換。所用的鹵化劑可以是COCl2和SOCl2，在要求較高的反應溫度時可以用三氯氧磷(POCl3,bp137.6℃)或五氯化磷(PCl5, mp148℃, 可由PCl3+Cl2在反應介質是就地得到)。重要實例： 4 氟原子置換氯原子 1.一般反應條件

常用的氟化劑：無水氟化氫、氟化鈉和氟化鉀等。

脂鏈上和芳環側鏈上的氯原子比較活潑，氟原子置換反應易進行。

芳環上的氯原子不夠活潑，只有當氯原子的鄰位或對位有強吸電子基（主要是硝基或氰基）時，氯原子才比較活潑，但仍需要很強的反應條件。為了使反應較易進行，要使用對氟化鈉或氟化鉀有一定溶解度的高沸點無水強酸性有機溶劑。最常用的溶劑是N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜（DMSO）和環丁砜。為了促使氟化鈉分子中的氟離子活化，最好加入耐高溫的相轉移催化劑，如聚乙二醇-600等。

2.重要實例

(1)α,α,α-三氟甲苯及其衍生物

如：

(2)1,1,1,2-四氟乙烷

是對大氣臭氧層無破壞作用的制冷劑組分，商品名HFC-134a。它的合成路線主要有三個：四氯乙烯氣相氟化法、三氯乙烯液相二步氟化法和三氯乙烯氣相二步氟化法。工業上普遍采用三氟乙烯氣相二步氟化法：

(3)2,4,6-三氟-5-氯吡啶

是重要的活性染料中間體。傳統的制備方法是2,4,6-三羥基吡啶（巴比妥酸）的氯化、氯基置換氟化法：

不與氮原子相連的相當穩定，不能被氟原子置換。作業P31 6 教后記

課題

璜化技術概述

課時

2課時

時間

第5周 第3，4課時

教學目的1、了解璜化技術的重要性 ；

2、掌握常見璜化劑。教學重點

掌握常見璜化劑； 教學難點

掌握常見璜化劑；

教學過程 復習1置換鹵化；

教學過程 講解

一、璜化技術的重要性 1，橋梁的作用 2，定位作用 3，結構修飾作用

二、璜化劑 1硫酸和發煙硫酸 2三氧化硫 3氯磺酸 4其它磺化劑 實例

脂鏈上的鹵基，芳環上活化的鹵基和硝基，以及脂鏈上的磺氧基(即酸性硫酸酯基)可以被亞硫酸鹽置換在磺酸基，這類反應都是親核置換反應，反應是在亞硫酸鹽的水溶液中加熱而完成的。其重要實例如下： 3.6.1 牛磺酸的制備

牛磺酸的化學名稱是2-氨基乙基磺酸，它是重要的藥物和保健營養品。它的合成路線很多，其中重要的方法如下：

① 1,2-二氯乙烷先用亞硫酸鈉置換磺化得2-氯乙基磺酸鈉，后者再用濃氨水氨解。

② 環氧乙烷先與亞硫酸氫鈉加成得2-羥基乙基磺酸鈉，后者再用濃氨水氨解。

③ 環氧乙烷先用濃氨水胺化得乙醇胺(氨基乙醇)，后者用氯化氫（或溴化氫）氯化(或溴化)得2-氯(溴)乙基胺，最后再用亞硫酸氫鈉置換磺化。

④ 乙醇胺先用濃硫酸酯化得2-氨基乙基酸性硫酸酯，后者再用亞硫酸鈉將磺氧基置換成磺基，反應式如下：

H2NCH2CH2OH H2NCH2CH2OSO3H + H2O H2NCH2CH2OSO3H H2NCH2CH2SO3H + Na2SO4

+ H2SO4

+ Na2SO

33.6.2 苯胺-2,5-雙磺酸(2-氨基苯-1,4-二磺酸)的制備

苯胺-2,5-雙磺酸是重要的染料中間體，目前中國主要采用間氨基苯磺酸用發煙硫酸磺化的方法。此法的優點是工藝簡單，收率高；缺點是磺化廢液多，難處理。作業P56 1 教后記

課題

璜化反應原理及影響因素

課時

2課時

時間

第6周 第5，6課時

教學目的1、了解璜化反應原理 ；

2、掌握磺化影響因素 教學重點

磺化影響因素 教學難點

磺化影響因素

教學過程

復習1磺化反應；2磺化重要性

教學過程 講解

一、反應原理 在芳環上引入磺基的主要目的有：

(1)使產品具有水溶性、酸性、表面活性或對纖維素具有親和力；(2)將磺基轉化為、，或等取代基；

(3)先在芳環上引入磺基，完成特定反應后，再將磺基水解掉。芳環上取代磺化的主要方法有：(1)過量硫酸磺化法；(2)共沸去水磺化法；(3)芳伯胺的烘焙磺化法；(4)氯磺酸磺化法；(5)三氧化硫磺化法。

芳環上取代磺化的主要磺化劑是濃H2SO4、發煙硫酸、氯磺酸和三氧化硫。

一、α-烯烴用三氧化硫的取代磺化

α-烯烴用三氧化硫-空氣混合物進行磺化的主要產物是α-烯烴磺酸和其他內烯烴磺化，其鹽類是一類重要的陰離子表面活性劑。

1、反應歷程

從α-烯烴與SO3的主要反應產物看，是磺基取代了烯烴碳原子上的氫，即它是取代反應，但是從反應歷程看，則是親電加成-氫轉移反應，其反應歷程可簡單表示如下：

2、磺化和老化和主要反應條件

由α-烯烴與SO3反應生成1,2-磺酸內酯是強烈放熱的快速可逆反應，可在瞬間完成，其反應速度是直鏈烷基苯的磺化速度的100倍，所以要用低濃度的SO3。由1,2-磺酸內酯等產物的反應都是慢速反應，亦稱為老化反應。磺化液在30℃經3~5min老化，1,2-磺酸內酯就完全消失。老化時間長會生成較多難水解的1,4-磺酸內酯。

3、老化液的中和與水解

老化液要用氫氧化鈉水溶液中和，并在約150℃進行水解，這時各種碳酸內酯都水解成烯烴磺酸和羥基烷基磺酸。如：

二、高碳脂肪酸甲酯用三氧化硫的取代磺化

高碳脂肪酸甲酯的α-磺酸鹽是一類重要的陰離子表面活性劑。它們是由高碳酸甲酯用三氧化硫-空氣混合物進行磺化而制得的。

三、鏈烷烴用二氧化硫的磺氧化和磺氯化

高碳鏈烷基磺酸是一類重要的表面活劑，用量很大。鏈烷烴相當穩定，不能用硫酸、氯硫酸、氨基磺酸或三氧化硫等親電試劑進行取代磺化。目前采用的磺化方法是用二氧化硫的磺氧化法和磺氯化，它們都是自由基鏈反應。

1、鏈烷烴的磺氧化

高碳鏈烷烴(C14~C18)的磺氧化是以二氧化硫和空氣為反應劑的自由基鏈反應，其反應歷程可表示如下： 引發：

鏈增長：

副反應：

2、鏈烷烴的磺氯化

鏈烷烴的磺氯化是以二氧化硫和氯氣為反應劑的自由基鏈反應，生成的產物是磺酰氯，其反應歷程可簡單表示如下： 引發：

鏈增長：

氯磺化反應是在300~400nm紫外光照射下，在30~65℃進行的。為了抑制烷烴的氯化副反應，SO2/Cl2的摩爾比為1.05~1.10︰1。磺氯化產物中伯烷基磺酰氯含量較多，但二磺酰氯含量也高，為了抑制二磺氯化副反應，必須控制鏈烷烴的轉化率。

3.烯烴與亞硫酸鹽的加成磺化鏈烷烴

烯烴和炔烴與亞硫酸鹽的加成磺化一般是通過自由基鏈反應而完成的，其反應歷程可簡單表示如下： 引發：

鏈增長：

最常用的烯烴是高碳α-烯烴(C10~C20)，加成產物是高碳伯烷基磺酸鈉，它也是一類陰離子表面活性劑，性能良好，但α-烯烴供應量少，價格貴，產品成本高。

四、影響因素 作業

p.32 8 教后記

以下實習

第五篇：精細化工作業

超臨界二氧化碳萃取技術及其應用

專業：化學工程與工藝3班

學生姓名：伊廷法 學

號：2010083340 完成時間：2013年12月17日 超臨界二氧化碳萃取技術及其應用

摘 要

超臨界流體萃取是近20年來迅速發展起來的一種新型的萃取分離技術。它利用超臨界流體為萃取劑直接從固體或液體中萃取分離有效成分。目前，超臨界流體萃取已形成了一門新的化工分離技術，在精細化工領域得到了廣泛的應用。由于超臨界流體萃取技術具有清潔、安全、高質、高效等諸多優點,它被譽為“超級綠色”技術。綠色化工成為未來化學工業的發展方向，作為綠色分離技術的超臨界流體萃取技術的發展前景非常廣闊。

二氧化碳是一種很常見的氣體，但是過多的二氧化碳會造成“溫室效應”，因此充分利用二氧化碳具有重要意義。傳統的二氧化碳利用技術主要用于生產干冰（滅火用）或作為食品添加劑等。現國內外正在致力于發展一種新型二氧化碳利用技術──CO2超臨界萃取技術。運用該技術可生產高附加值的產品，可提取過去用化學方法無法提取的物質，且廉價、無毒、安全、高效。它適用于化工、醫藥、食品等工業。

關鍵詞：超臨界流體； 萃取分離； CO2； 精細化工； 分離技術； 應用前景

一.超臨界流體(Super Critical fluid)1.概述

隨著環境的溫度和壓力變化，任何一種物質都存在三種相態-氣相，液相，固相，三相成平衡態共存的點叫三相點.液，氣兩相成平衡狀態的點叫臨界點.在臨界點時的溫度和壓力稱為臨界溫度和臨界壓力，不同的物質其臨界點的壓力和溫度各不相同.超臨界流體(Super Critical fluid，簡稱SCF)是指溫度和壓力均高于其臨界點的流體，常用來制備成的超臨界流體有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷，丙烯，水等.物體處于超臨界狀態時，由于氣液兩相性質非常相近，以致無法清楚分別，所以稱之為「超臨界流體」

2.超臨界流體的特性

超臨界流體具有類似氣體的擴散性及液體的溶解能力，同時兼具低黏度，低表面張力的特性，使得超臨界流體能夠迅速滲透進入微孔隙的物質.因此用于萃取時萃取速率比液體快速而有效，尤其是溶解能力可隨溫度，壓力和極性而變化.超臨界流體萃取分離過程是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的.當物質處于超臨界狀態時，成為性質介于液體和氣體之間的單一相態，具有和液體相近的密度，黏度雖高于氣體但明顯低于液體，擴散系數為液體的10～100倍，因此對物料有較好的滲透性和較強的溶解能力，能夠將物料中某些成分提取出來.在超臨界狀態下，將超臨界流體與待分離的物質接觸，使其有選擇性地依次把極性大小，沸點高低和分子量大小的成分萃取出來.同時超臨界流體的密度，極性和介電常數隨著密閉體系壓力的增加而增加，利用預定程序的升壓可將不同極性的成分進行分步提取.當然，對應各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以通過控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓，升降溫的方法使超臨界流體變成普通氣體或液體，被萃取物質則自動完全析出，從而達到分離提純的目的，并將萃取與分離兩過程合為一體，這就是超臨界流體萃取分離的基本原理

3.超臨界流體的發展史

超臨界流體具有溶解其他物質的特殊能力，1822年法國醫生Cagniard首次發表物質的臨界現象，并在1879即被Hannay和Hogarth二位學者研究發現無機鹽類能迅速在超臨界乙醇中溶解，減壓后又能立刻結晶析出.但由于技術，裝備等原因，時至20世紀30年代，Pila和Gadlewicz兩位科學家才有了用液化氣體提取「大分子化合物」的構想.1950年代，美，蘇等國即進行以超臨界丙烷去除重油中的柏油精及金屬，如鎳，釩等，降低后段煉解過程中觸媒中毒的失活程度，但因涉及成本考量，并未全面實用化.1954年Zosol用實驗的方法實了二氧化碳超臨界萃取可以萃取油料中的油脂.此后，利用超臨界流體進行分離的方法沉寂了一段時間，70年代的后期，德國的Stahl等人首先在高壓實驗裝置的研究取得了突破性進展之后，「超臨界二氧化碳萃取」這一新的提取，分離技術的研究及應用，才有實質性進展；1973及1978年第一次和第二次能源危機后，超臨界二氧化碳的特殊溶解能力，才又重新受到工業界的重視.1978年后，歐洲陸續建立以超臨界二氧化碳作為萃取劑的萃取提純技術，以處理食品工廠中數以千萬噸計的產品，例如以超臨界二氧化碳去除咖啡豆中的咖啡因，以及自苦味花中萃取出可放在啤酒內的啤酒香氣成分.超臨界流體萃取技術近30多年來引起人們的極大興趣，這項化工新技術在化學反應和分離提純領域開展了廣泛深入的研究，取得了很大進展，在醫藥，化工，食品及環保領域成果累累.4.超臨界萃取的典型流程

超臨界萃取過程主要由萃取階段和分離階段兩部分組成。在萃取階段，超臨界流體將所需組成從原諒中萃取出來；在分離階段，通過改變某個參數，使萃取組分與超臨界流體組相分離，并使萃取劑循環適用。根據分離方法的不同，可將超臨界萃取流程分為三類，即等溫變壓流程、等壓變溫流程和等溫等壓吸附流程，如下。

（1）恒溫降壓流程

是利用不同壓力下超臨界流體萃取能力的不同，通過改變壓力使溶質與超臨界流體相分離。所謂等溫是指在萃取器和分離器中流體的溫度基本相同。這是最方便的一種流程，如圖1所示。首先使萃取劑通過壓縮機到達超臨界狀態，然后超臨界流體進入萃取器與原料混合進行超臨界萃取，萃取了溶質的超臨界流體經減壓閥后壓力下降，密度降低，溶解能力下降，從而使溶質與溶劑在分離器中得到分離。然后再通過壓縮使萃取劑達到超臨界狀態并重復上述萃取—分離步驟，直至達到預定的萃取率為止。

1-萃取劑 2-膨脹閥 3-分離槽 4-壓縮機

圖1等溫降壓圖

（2）恒壓升溫流程

是利用不同溫度下物質在超臨界流體中的溶解度差異，通過改變溫度使溶質與超臨界流體相分離。所謂等壓是指在萃取器和分離器中流體的壓力基本相同。如圖2所示，萃取了溶質的超臨界流體經加熱升溫使溶質與溶劑分離，溶質由分離器下方取出，萃取劑經壓縮和調溫后循環使用

1-萃取器 2-加熱器 3-分離槽 4-泵 5-冷卻器

圖2等壓升溫圖

（3）等溫等壓吸附流程

是在分離器內放置僅吸附溶質而不吸附萃取劑的吸附劑，溶質在分離器內因被吸附而與萃取劑分離，萃取劑經壓縮后循環使用，如圖3所示。

1-萃取器 2-吸收劑3-分離槽 4-泵

圖3等溫等壓吸附圖

二.超臨界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide)

1.概述

二氧化碳在溫度高于臨界溫度Tc=31.26℃，壓力高于臨界壓力Pc=72.9atm的狀態下，性質會發生變化，其密度近于液體，粘度近于氣體，擴散系數為液體的100倍，因而具有驚人的溶解能力.用它可溶解多種物質，然后提取其中的有效成分，具有廣泛的應用前景.超臨界二氧化碳是目前研究最廣泛的流體之一，因為它具有以下幾個特點：

(1)CO2臨界溫度為31.26℃，臨界壓力為72.9atm，臨界條件容易達到.(2)CO2化學性質不活潑，無色無味無毒，安全性好.(3)價格便宜，純度高，容易獲得.2.二氧化碳超臨界萃取(Superitical Fluid Extraction-CO2)所謂的二氧化碳超臨界萃取是將已經壓溫加壓成超臨界狀態的二氧化碳作為溶劑，以其極高的溶解力萃取平時不易萃取的物質，以下有幾項關于萃取的說明：

(1)溶解作用

在超臨界狀態下，CO2對不同溶質的溶解能力差別很大，這與溶質的極性，沸點和分子量密切相關，一般來說有以下規律：親脂性，低沸點成分可在104KPa(約1大氣壓)以下萃取，如揮發油，烴，酯，醚，環氧化合物，以及天然植物和果實中的香氣成分，如桉樹腦，麝香草酚，酒花中的低沸點酯類等；化合物的極性基團(如-OH，-COOH等)愈多，則愈難萃取.強極性物質如糖，氨基酸的萃取壓力則要在4×104KPa以上.另外化合物的分子量愈大，愈難萃取；分子量在200～400范圍內的成分容易萃取，有些低分子量，易揮發成分甚至可直接用CO2液體提取；高分子量物質(如蛋白質，樹膠和蠟等)則很難以二氧化碳萃取.(2)特點

將超臨界二氧化碳大量地拿來做萃取之用是因為它具有以下幾個萃取技術上的特點

A.超臨界CO2流體常態下是無色無味無毒的氣體，與萃取成分分離后，完全沒有溶劑的殘留，可以有效地避免傳統溶劑萃取條件下溶劑毒性的殘留.同時也防止了提取過程對人體的毒害和對環境的污染，是一種天然且環保的萃取技術.B.萃取溫度低，CO2的臨界溫度為31.265℃，臨界壓力為72.9atm，可以有效地防止熱敏性成分的氧化，逸散和反應，完整保留生質物體的生物活性；同時也可以把高沸點，低揮發度，易熱解的物質在其沸點溫度以下萃取出來.C.萃取和分離合二為一，當飽含溶解物的二氧化碳超臨界流體流經分離器時，由于壓力下降使得CO2與萃取物迅速回復成為分離的兩相(氣液分離)而立即分開，不存在物料的相變過程，不需回收溶劑，操作方便；不僅萃取效率高，而且能耗較少，節約成本，并且符合環保節能的潮流.D.萃取操作容易，壓力和溫度都可以成為調節萃取過程的參數.在臨界點附近，溫度壓力的微小變化，都會引起CO2密度顯著變化，從而引起待萃物的溶解度發生變化，可通過控制溫度或壓力的方法達到萃取目的.壓力固定，改變溫度可將物質分離；反之溫度固定，降低壓力使萃取物分離；因此技術流程短，耗時少，占地小，同時對環境真正友善，萃取流體CO2可循環使用，并不會排放廢二氧化碳導致溫室效應！成為真正「綠色化」生產制程.E.超臨界流體的極性可以改變，一定溫度條件下，只要改變壓力或加入適宜的夾帶劑即可提取不同極性的物質，可選擇范圍廣.超臨界二氧化碳萃取技術的工藝

3.1 工藝流程

從鋼瓶放出來的CO2，經氣體凈化器，進入液體槽液化（一般液化溫度在0～5℃左右，用氟里昂制冷）；然后由液泵經預熱、凈化器打入萃取罐，減壓后，因CO2溶解能力下降，萃取物與CO2分離萃取物從分離罐底部放出，CO2從分離罐上部經凈化器后進入液化槽循環使用

3.2 工藝流程圖

圖4超臨界二氧化碳萃取的工藝流程圖

4.超臨界流體萃取過程的影響因素

譚明臣等[1]研究了影響超臨界流體萃取效果的各種因素，主要包括以下方面：物料的預處理方式、萃取壓力、萃取溫度、CO2流量、萃取時間、夾帶劑和分離壓力及分離溫度。

預處理過程中影響萃取效果的主要因素是物料含水量及粒度，二者對萃取的過程影響很大，嚴重時會使得萃取過程無法進行。

超臨界流體的溶解能力與壓力有明顯的相關性，而且不同萃取物受壓力影響的范圍不同。實際中要考慮設備投資、安全和生產成本等因素，綜合考慮產品資源和整體操作參數。

溫度對萃取過程的影響比較復雜，在恒定壓力下，萃取率的高低取決于此溫度下是密度的影響還是溶質的揮發性增大對溶解度的影響占優勢。應該注意的是，對于熱敏性的物質，需控制比較合適的萃取溫度。

溶劑流量過低，萃取率不高；但是流量過大時，會導致萃取劑耗量增多，從而增加成本。所以在實際處理過程中，必須綜合考慮，通過試驗來確定合適的萃取劑流量。

在確定萃取時間時，應綜合考慮設備能耗和萃取率的關系，選擇能使系統能耗經濟的最佳時間和方式。

夾帶劑從熱力學和動力學兩個方面影響被萃取組分的萃取率。但夾帶劑的使用會因萃取物中夾帶劑的分離及殘渣中夾帶劑的回收，而增加設備及能耗。故是否選用夾帶劑及添加的種類、數量等問題，都應視具體萃取對象慎重決定。

還有，分離條件的選擇也很重要，合理調整分離釜的工藝參數，是使得不同物質分離的關鍵所在

三.超臨界萃取分離技術在精細化工領域中的應用

超臨界萃取分離技術與傳統的分離方法相比在溶解能力、傳遞性能和溶劑回收等方面都具有許多優點:

(1)SCF不僅具有與普通液體溶劑相近的溶解能力,而且擁有與氣體一樣的傳遞特性,即比液體溶劑滲透快，能更快地達到平衡；

(2)SCF選用化學穩定性好、臨界溫度接近常溫、無毒、無腐蝕性的物質作為提取劑,替代傳統的有毒溶劑,真正實現生產過程綠色化；

(3)SCF的提取能力取決于流體密度,可通過調節主要操作參數(溫度和壓力)來比較容易地加以控制；

(4)溶劑回收簡單方便，通過等溫降壓或等壓升溫，提取物就可與提取劑分離，而提取劑只需重新壓縮就可循環使用，節省能源。

目前超臨界萃取分離技術已廣泛應用到精細化工領域的各個方面。

1.超臨界萃取分離技術在天然香料提取中的應用

1.1 精油的萃取

采用傳統的水蒸氣蒸餾法來提取精油,只能收集到漂浮在水面上的油珠，得到的揮發油量極小，而且只能提取其中的水溶性成分,部分脂溶性成分如酮、酯等物質則不能被取出，并且高溫操作條件下對有效成分造成破壞嚴重。超臨界萃取避免了水蒸氣蒸餾過程中熱敏組分的分解，以及可能由水解和增溶作用造成的組分的流失[2]。蔡定建應用科技2009年7月21日第十七卷第14期等人[3]采用超臨界萃取技術從桂樹皮中提取桂皮油，在相對較低的壓力和溫度下就獲得了高質量的桂皮油。最佳提取工藝條件為:萃取壓力120bar,萃取溫度45℃,萃取時間150min,桂皮油的收率為3.75%，其出油率高于傳統的水蒸氣蒸餾法。張峰等人[4]采用超臨界二氧化碳萃取玫瑰精油，最佳工藝條件為：壓力24MPa，溫度35℃，萃取時間2h。由于二氧化碳是非極性分子，而玫瑰精油中的香味主要來自于具有一定極性的芳樟醇等醇類，因此在萃取時需加入少量極性溶劑作夾帶劑對萃取過程進行強化，提高萃取收率。研究表明選擇水和乙醇-水作為夾帶劑，可以增加精油收率，且不影響玫瑰油的品質。夾帶劑的流量為0.17L/min時，玫瑰油的收率最高可達1.38%，遠高于水蒸氣蒸餾法0.3%的收率。另外，超臨界流體萃取還廣泛用于從甜橙皮中提取橙皮油[5]，從八角茴香中提取八角茴香油[6]以及生姜中特性成分姜油的提取[7]等。

1.2 浸膏的萃取

浸膏的傳統生產方法是使用有機溶劑在低溫時浸提。姚渭溪等人[8]采用超臨界流體二氧化碳提取桂花浸膏。研究表明，用超臨界流體萃取所得浸膏在氣味和色澤方面均優于化學溶劑提取的浸膏，且產物收率從0.3%提高到0.5%。另外，超臨界二氧化碳萃取工藝還用于啤酒花浸膏的生產，萃取率高，產品質量好，具有很大的開發價值[9]。

超臨界萃取分離技術在食品添加劑中的應用

2.1 天然色素的萃取

西北大學的王玉琪等人[10]采用超臨界萃取法制備辣椒紅色素。采用傳統的溶劑法提取的辣椒紅色素有機溶劑的殘留量較高，使產品的應用受到很大的限制。王玉琪等以溶劑法生產出的辣椒樹脂為原料，采用超臨界CO2萃取法進行辣椒紅色素的分離純化，最優工藝參數為：萃取壓力20MPa，萃取溫度35℃，萃取時間6h。制取的辣椒紅色素產品符合國家標準，主要指標色價、己烷殘留等均優于國標要求。另外,超臨界萃取技術還用于番茄紅素[11]等天然色素的提取。

2.2 天然食品抗氧化劑茶多酚的萃取

茶多酚具有顯著的杭氧化性和積極的清除自由基的能力，是一種理想的天然食品抗氧化劑。另外茶多酚還是良好的除臭劑、保色劑、保鮮劑，在食品工業中具有廣泛的應用前景。

李軍、王朝瑾等人[12,13]均研究了超臨界二氧化碳萃取茶多酚的工藝。研究表明，茶多酚的萃取需加入乙醇水溶液作夾帶劑。在壓力為350bar、溫度為50℃時茶多酚的萃取率為10.5%。產品不含咖啡因,這是目前其他茶多酚萃取方法所無法比擬的優勢。

3.超臨界萃取分離技術在生物堿的提取中的應用

生物堿是動植物中一類具有堿性的含氮物質。它們大多是極有價值的藥物。中草藥含有很多種生物堿，其療效大多是由此而來。由于生物堿往往具有一定的極性,因此在萃取時也需加入少量極性溶劑作夾帶劑，提高生物堿在超臨界二氧化碳中的溶解度,提高和維持萃取的選擇性[14]。如在咖啡堿的提取中，純超臨界CO2幾乎不能從干燥的咖啡豆中萃取出咖啡堿，而預先加入水，可減弱咖啡堿與咖啡母體間化學健的強度，使咖啡堿游離出來溶于超臨界CO2之中[15]。又如在益母草總生物堿的提取研究中，葛發歡[16]等采用常規方法提取時總生物堿的收率僅為0.20%，純度為2.67%。采用超臨界萃取技術，以氯仿為夾帶劑，優化工藝條件后，益母草總生物堿收率達1.73%，純度為26.6%，大大提高了產品質量。與傳統提取方法相比，超臨界萃取最大的優點在于可在近常溫條件下提取分離不同極性、不同沸點的化合物，幾乎保留藥材中所有的有效成分，沒有有機溶劑殘留。因此，其產品純度高，收率高，操作簡單，節約能源[17]。

4.在其它領域中的應用

隨著SFE研究的不斷深入以及應用領域的不斷拓展，新型超臨界流體技術如超臨界流體色譜、超臨界流體化學反應、超臨界流體干燥、超臨界流體沉析等技術的研究，都取得了較大進展，顯示了超臨界流體萃取技術良好的應用前景。近年來，最引人注意的研究領域，主要在機能性成分的萃取，纖維染色技術，半導體的清洗，特殊藥用成分的顆粒生產等.流體的應用，則以二氧化碳，水與丙烷三種為主.由于二氧化碳在使用安全性上的考量，將在未來超臨界流體應用上，持續占有重要的地位.超臨界水的應用，預期將會是下一波的主流.而在某些食品的應用上，丙烷相較于二氧化碳在制造成本上的優點，也越來越受重視.目前國際上超臨界流體萃取的研究重點已有所轉移，為得到純度較高的高附加值產品，對超臨界流體逆流萃取和分餾萃取的研究越來越多.超臨界條件下的反應的研究成為重點，特別是超臨界水和超臨界二氧化碳條件下的各類反應，更為人們所重視.超臨界流體技術應用的領域更為廣泛，除了天然產物的提取，有機合成外還有環境保護，材料加工，油漆印染，生物技術和醫學等；有關超臨界流體技術的基礎理論研究得到加強，國際上的這些動向值得我們關注.四.超臨界流體未來展望

目前國際上超臨界流體萃取與造粒技術的研究和應用正方興未艾，技術發展應用范圍包括了：萃取(extraction)，分離(separation)，清洗(cleaning)，包覆(coating)，浸透(impregnation)，顆粒形成(particle formation)與反應(reaction).德國，日本和美國已處于領先地位，在醫藥，化工，食品，輕工，環保等方面研究成果不斷問世，工業化的大型超臨界流體設備有5000L～10000L的規模，日本已成功研制出超臨界色譜分析儀，而臺灣亦有五王糧食公司運用超臨界二氧化碳萃取技術進行食米農藥殘留及重金屬的萃取與去除.近年來，最引人注意的研究領域，主要在機能性成分的萃取，纖維染色技術，半導體的清洗，特殊藥用成分的顆粒生產等.流體的應用，則以二氧化碳，水與丙烷三種為主.由于二氧化碳在使用安全性上的考量，將在未來超臨界流體應用上，持續占有重要的地位.超臨界水的應用，預期將會是下一波的主流.而在某些食品的應用上，丙烷相較于二氧化碳在制造成本上的優點，也越來越受重視.目前國際上超臨界流體萃取的研究重點已有所轉移，為得到純度較高的高附加值產品，對超臨界流體逆流萃取和分餾萃取的研究越來越多.超臨界條件下的反應的研究成為重點，特別是超臨界水和超臨界二氧化碳條件下的各類反應，更為人們所重視.超臨界流體技術應用的領域更為廣泛，除了天然產物的提取，有機合成外還有環境保護，材料加工，油漆印染，生物技術和醫學等；有關超臨界流體技術的基礎理論研究得到加強，國際上的這些動向值得我們關注.小結

由于超臨界流體萃取技術具有清潔、安全、高質、高效等諸多優點,它被譽為“超級綠色”技術。隨著社會經濟的高速發展，人們對精細化工產品的要求也越來越高。綠色化工成為未來化學工業的發展方向。因此，作為綠色分離技術的超臨界流體萃取技術的發展前景非常廣闊。

我國對超臨界萃取技術的研究還處于起步階段。由于超臨界流體萃取技術的設備要求高，所以開發國產的高壓注射泵，耐高壓且操作方便的萃取釜以及抗CO2穿透的密封圈材料的合成都是當前要解決的問題。另外，目前最常用的超臨界二氧化碳僅適合于提取脂溶性的成分，而對具有一定極性的醇、生物堿等物質，還需加入一定量的夾帶劑，這就給工業化生產帶來了一定難度。隨著研究的進一步深入，超臨界流體萃取理論的不斷完善，待萃取物在超臨界流體中的溶解度數據庫的建立以及萃取范圍的拓寬等，相信超臨界萃取技術將成為未來首選的綠色分離技術之一。

參考文獻

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