化工的歷史與發(fā)展課件

(HistoryandDevelopmentofChemicalEngineering)化工的歷史與發(fā)展第二章docin/sundae_meng(HistoryandDevelopmentof化工第二章化工的歷史與發(fā)展2.1化工的起源2.2化工的發(fā)展歷程2.3化工傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)2.4

化工的未來的趨勢2.5

結(jié)語docin/sundae_meng第二章化工的歷史與發(fā)展2.1化工的起源d化工的起源

化工或化學(xué)的始祖:亞里斯多德

(Aristotle,公元前384-322年)

or

老子? 中國古代煉丹術(shù)追求欲望的本能，帶領(lǐng)人類邁向更進(jìn)步的時代。

世界最早的化學(xué)工程師猴子(利用發(fā)酵儲存水果)歷史的演進(jìn):------16世紀(jì)煉金術(shù)工業(yè)化學(xué)醫(yī)藥化學(xué)------工業(yè)革命1800(瓦特發(fā)明蒸汽機提高工業(yè)生產(chǎn)力)docin/sundae_meng化工的起源化工或化學(xué)的始祖:亞里斯多德(Aristot第一個化工工業(yè)產(chǎn)品--硫酸(sulfuricacid)奠定化工概念化學(xué)工業(yè)的起始---以德國和英國為代表“化學(xué)工程技師社會”(societyofchemicalengineers)的概念1880英國學(xué)者Davis提出,1887在ManchesterTechnicalSchool開設(shè)化工程序操作,即今謂單元操作docin/sundae_meng第一個化工工業(yè)產(chǎn)品--硫酸(sulfuricacid)奠(1880)英學(xué)者戴維斯提出,1887開設(shè)化工程序操作(即今日單元操作),(1888)MIT諾頓整理流體輸送,吸收,萃取,蒸餾,干燥等,提出單元操作觀念(1892)賓大設(shè)立四年制化工系寶堿（Procter&Gamble）(1837)超大型日用品廠商生產(chǎn)銷售SKII化妝品,OLAY保養(yǎng)品,幫寶適紙尿褲,飛柔洗發(fā)精,好自在衛(wèi)生棉.市值1392億美元嬌生(1886)是美國一家護(hù)理、個人衛(wèi)生產(chǎn)品、醫(yī)療器材的制造商，成立于1885年，在超過90個國家設(shè)有分公司，其產(chǎn)品銷售遍及170多個國家。奇異(1892)1908美國化學(xué)工程學(xué)會docin/sundae_meng(1880)英學(xué)者戴維斯提出,1887開設(shè)化工程序操作(即今寶堿(P&G)寶堿系于1837年由蠟燭制造者WilliamProcter與肥皂制造者JamesGamble創(chuàng)辦，而成為今日的家用品巨擘寶堿原有16個市值達(dá)10億美元以上的品牌，并購吉列后將新增5個。其中，寶堿素來在女性個人用品類稱冠，擁有如歐蕾、蜜斯佛陀、Always、CoverGirl等品牌1879年，「寶堿」推出最成功的產(chǎn)品「象牙肥皂」（化妝用的肥皂）。寶堿收購「潘婷」（Pantene）洗發(fā)乳品牌之后，「潘婷」成了美國市場上最暢銷的洗發(fā)乳2019年，寶堿占有30.6%的洗發(fā)乳市場，品牌包括「飛柔」（PertPlus）旗下品牌還包括幫寶適尿片docin/sundae_meng寶堿(P&G)寶堿系于1837年由蠟燭制造者William最早的單元操作(unitoperation)概念1915年美國學(xué)者利特爾(A.D.Little)，明確指出:“任何化工生產(chǎn)過程不論規(guī)模如何,皆可分解成幾個單元操作的過程,例如粉碎、蒸餾、萃取、蒸發(fā)、吸收、冷凝、沉降、結(jié)晶和過濾等。docin/sundae_meng最早的單元操作(unitoperation)概念docin化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化造就了「化學(xué)工程就是單元操作」的刻板印象單元程序:歸納氧化,氫化,堿化,氯化,聚合等可行性的化工熱力學(xué),探討反應(yīng)速率的反應(yīng)工程「化學(xué)工程科學(xué)」的萌芽「自動化」的觀念和設(shè)備:應(yīng)用數(shù)學(xué)及儀器控制docin/sundae_meng化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的工業(yè)化docin/sundae_meng化工的發(fā)展歷程化工的基礎(chǔ)理論--Bird輸送現(xiàn)象(transportphenomenon)

P.20『高分子材料』納入化學(xué)工程領(lǐng)域石化業(yè)對環(huán)境的污染化學(xué)工程走入了黑暗期(1980石油危機解除)

docin/sundae_meng化工的發(fā)展歷程化工的基礎(chǔ)理論--Bird輸送現(xiàn)象(tra2019年前后化學(xué)工程的新解釋--「分子產(chǎn)品工程」(molecularproductengineering)概念P.21

將化工理論應(yīng)用到所有發(fā)展性科學(xué)

化學(xué)工程師在制程的重要性轉(zhuǎn)入以產(chǎn)品做為導(dǎo)向全方位工程師從強調(diào)如何將實驗結(jié)果放大(scaleup)到工廠的理論，轉(zhuǎn)到如何運到過去化工理論進(jìn)行縮小(scaledown)理論docin/sundae_meng2019年前后化學(xué)工程的新解釋--「分子產(chǎn)品工程」(mole化工傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)

表2.1化學(xué)工業(yè)之發(fā)展與特色：名稱起迄年份(民國)特色草創(chuàng)期2~32僅肥料及堿氯工業(yè)較具規(guī)模進(jìn)口替代期33~42第一期經(jīng)建計劃開始，設(shè)廠增產(chǎn)以取代進(jìn)口發(fā)展期43~56僑外投資興起，紙業(yè)、味精、染整、制藥等業(yè)蓬勃發(fā)展出口擴張期57~64一、二輕完成，上、中、下游成一完整體系，帶動紡織品出口旺盛成熟期65~74三、四輕完成，石化規(guī)模達(dá)空前高峰轉(zhuǎn)型期75~85

下游產(chǎn)業(yè)外移產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改變，面臨「量」與「質(zhì)」的危機蛻變期85~迄今傳統(tǒng)石化業(yè)外移，轉(zhuǎn)型至高科技產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)源：公元2000年我國化學(xué)工業(yè)之展望，臺經(jīng)院，78年5月docin/sundae_meng化工傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)

表2.1化學(xué)工業(yè)之發(fā)展與特色：名稱起迄年份(民石油化學(xué)工業(yè)(petroleumindustry)

民生工業(yè)之母p.24

開始于1920年成形于20世紀(jì)初期最早的石油化學(xué)工業(yè)僅為一種石油工業(yè)副產(chǎn)品的利用工業(yè)，即利用煉油廢氣中的乙烯、丙烯以生產(chǎn)環(huán)氧乙烷、乙二醇、異丙醇、氯乙烯及丙酮等石油化學(xué)品而開始的docin/sundae_meng石油化學(xué)工業(yè)(petroleumindustry)民生塑料工業(yè)(plasticindustry)二十世紀(jì)石化工業(yè)最大的成就塑膠特性

重量輕、著色性佳、成型容易、電絕緣性好、耐化學(xué)藥品docin/sundae_meng塑料工業(yè)(plasticindustry)二十世紀(jì)石化工塑料工業(yè)(plasticindustry)塑料依其物理與化學(xué)性質(zhì)可分熱塑性樹脂或塑料((thermoplasticresinandplastics) 物質(zhì)被加熱至玻璃轉(zhuǎn)移點溫度(glasstransitiontemperature)以上，樹脂即軟化，呈可塑性(plasticity)，冷卻后失去可塑性而再變?yōu)楣虘B(tài)熱固性樹脂或塑料(thermosettingresinandplastics)

在塑制前為簡單之低分子量化合物，但加熱后即起化學(xué)變化，在某階段呈熱塑性狀態(tài)，最后失去其塑性成為不溶不熔融的剛體。其分子互相鏈接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(networkstructure)docin/sundae_meng塑料工業(yè)(plasticindustry)塑料依其物理與硅酸鹽工業(yè)

水泥:卜特蘭水泥陶瓷制品:陶瓷器、磁磚、耐火磚、琺瑯器等玻璃及玻璃制品docin/sundae_meng硅酸鹽工業(yè)水泥:卜特蘭水泥docin/sundae_me卜特蘭水泥的由來

1824年，一個英國石匠JosephAspdin，因他在廚房發(fā)明的水泥，獲得了專利權(quán)。他把石灰石和廚房火爐里的灰土混合后加熱并磨成粉，就創(chuàng)造出加水就會變硬的水泥。Aspdin把水泥命名為卜特蘭(portland)，是因為它長得像英國海岸外的卜特蘭島上所采來的一塊石頭。由于這個發(fā)明，Aspdin建立起今天卜特蘭水泥工業(yè)的基礎(chǔ)。docin/sundae_meng卜特蘭水泥的由來

1824年，一個英國石匠JosephAs卜特蘭水泥的主要成分是氧化鈣和氧化硅，也就是硅酸鈣，是一種硅酸鹽。用它制成的混凝土，硬化以后，硬度、外觀和顏色，都跟當(dāng)時英國波特蘭島上所產(chǎn)的波特蘭石材很相近，所以取名為「波特蘭水泥」（Portlandcement）。Aspdin曾用這種水泥建造了英國倫敦泰晤士河的河底隧道。docin/sundae_meng卜特蘭水泥的主要成分是氧化鈣和氧化硅，也就是硅酸鈣，是一種硅現(xiàn)代化玻璃科技染料敏化太陽能電池裝置,是以涂布石墨之導(dǎo)電玻璃為正極ITO導(dǎo)電玻璃是液晶顯示器的上游原料之一，ITO是IndiumTinOxide的縮寫,中文是氧化銦錫。系在原本無法導(dǎo)電的母玻璃(motherglass)基板上,鍍上一層可以導(dǎo)電的氧化銦錫(indiumtinoxide,ITO),從而可以扮演電極。Glassfiber-reinforcedplasticsdocin/sundae_meng現(xiàn)代化玻璃科技染料敏化太陽能電池裝置,是以涂布石墨之導(dǎo)電玻璃紡織工業(yè)

世界紡織工業(yè)可分為四大地區(qū)：歐洲為第一，占全球紡織工業(yè)百分之三十三，其中以德國、英國、意大利和法國為主，次為美國占百分之三十，俄羅斯第三占百分之十四，遠(yuǎn)東第四也占百分之十四，以印度和日本為主。docin/sundae_meng紡織工業(yè)世界紡織工業(yè)可分為四大地區(qū)：docin/sunda紡織工業(yè)天然纖維：取自于植物或動物人造纖維：又稱化學(xué)纖維，系經(jīng)化學(xué)制 造程序人工造成的纖維。?可分成四大類：再生纖維、半合成纖維、合成纖維、及無機質(zhì)纖維等。真正的人造纖維是在1938年美國DuPont公司發(fā)明的尼龍66開始。docin/sundae_meng紡織工業(yè)天然纖維：取自于植物或動物docin/sunda科學(xué)家們開始試著利用高分子、纖維等材料，模仿人類的中樞神經(jīng)或是計算機的自控系統(tǒng)，試圖借著智能材料來讓紡織品與通訊、信息處理、醫(yī)療、偵測等功能做結(jié)合。具有壓電效應(yīng)之新型智慧型材料

docin/sundae_meng科學(xué)家們開始試著利用高分子、纖維等材料，模仿人類的中樞神經(jīng)或智能型紡織品機能類型docin/sundae_meng智能型紡織品機能類型docin/sundae_meng制藥工業(yè)

Ehrlich(1845-1915)發(fā)現(xiàn)了第一種抗病毒的合成藥劑后，化學(xué)治療便成為現(xiàn)代醫(yī)療的主角。未來制藥工業(yè)將與生技(生物芯片)結(jié)合成為一股中興工業(yè)，而中藥與西藥也將互相結(jié)合各取所長一同發(fā)展。docin/sundae_meng制藥工業(yè)Ehrlich(1845-1915)發(fā)現(xiàn)了第一種抗制革工業(yè)

以前制革家都憑著古人累積的經(jīng)驗，藝術(shù)的成分大于科學(xué)，自從有了溫度計、比重計，制革業(yè)便逐漸科學(xué)化。由于工業(yè)儀器的進(jìn)步，更能有效的控制人造制革的化學(xué)反應(yīng)，加上工業(yè)裝置的進(jìn)步，制革業(yè)已成為化工產(chǎn)業(yè)的一部門。docin/sundae_meng制革工業(yè)以前制革家都憑著古人累積的經(jīng)驗，藝術(shù)的成分大于科學(xué)人造皮革(artificialleather)又稱「合成皮」或「合成皮革」系指外觀﹑手感似皮皮革并可代替其使用的塑料制品。通常以織物為底基﹐涂覆由合成樹脂添加各種塑料添加劑制成的配混料制成。20世紀(jì)初期﹐用硝酸纖維素溶膠涂覆織物所制成的硝酸纖維素漆布是人造皮革的先驅(qū)。30年代﹐聚氯乙烯工業(yè)化生產(chǎn)為人造皮革開辟了新的原料資源﹐促進(jìn)人造皮革生產(chǎn)的發(fā)展。涂覆層原料除聚氯乙烯外﹐還采用聚酰胺﹑聚氨酯﹑聚烯烴等。docin/sundae_meng人造皮革(artificialleather)又稱「合制紙工業(yè)

蔡倫是第一個紙的發(fā)明者，也是第一個說服漢和帝接受紙類的人。紙的一般定義是：任何一種纖維的物質(zhì)，利用機器或天然的方法打散其纖維，浸入水中，再用可排水的模子將纖維濾集起來,即成為一張紙。docin/sundae_meng制紙工業(yè)蔡倫是第一個紙的發(fā)明者，也是第一個說服漢和帝接受制紙工業(yè)造紙生產(chǎn)企業(yè)分為四種基本類型：一、生產(chǎn)紙漿、紙的制漿造紙綜合廠二、主要生產(chǎn)商品紙漿的紙漿廠三、主要以購入紙漿或廢紙生產(chǎn)紙的造紙廠四、主要購入紙或紙板生產(chǎn)加工紙的加工紙廠

docin/sundae_meng制紙工業(yè)造紙生產(chǎn)企業(yè)分為四種基本類型：docin/sunda電子紙所謂的電子紙，與我們常見一般纖維紙不同，是一種包含許多”微小球體”（膠囊）的”導(dǎo)電””高分子”材料，其外表與特征與一般的紙一樣，具有柔軟度又可重復(fù)顯示數(shù)據(jù)。在電子紙技術(shù)之中，微小球體的大小代表顯示器像素（Pixel）大小，其中微小球體的特色是會受到外在電壓的驅(qū)動而改變其狀態(tài)。電子紙導(dǎo)電的特色為可受到外界驅(qū)動電壓的改變，因此材料需要是電的導(dǎo)體，最后電子紙使用高分子材料是強調(diào)其可饒性（flexible）的特色，因此可以像一般紙一樣的撓曲。docin/sundae_meng電子紙所謂的電子紙，與我們常見一般纖維紙不同，是一種包含許多食品工業(yè)

為利用物理、化學(xué)或生物學(xué)等的工業(yè)技術(shù)方法，對農(nóng)產(chǎn)、畜產(chǎn)、水產(chǎn)等原料進(jìn)行加工以制取食品的工業(yè)。

在整個工業(yè)中，食品工業(yè)的產(chǎn)值僅次于機械工業(yè)、紡織工業(yè)，而居第三位。docin/sundae_meng食品工業(yè)為利用物理、化學(xué)或生物學(xué)等的工業(yè)技術(shù)方法，對農(nóng)產(chǎn)、化工的未來的趨勢

近年來化工領(lǐng)域的發(fā)展走向多元化，舉凡新的化工程序工業(yè)的反應(yīng)途徑，新的分子結(jié)構(gòu)，如何藉由反應(yīng)的過程達(dá)到能源的節(jié)省以及環(huán)境的保護(hù)，不論是何種領(lǐng)域的發(fā)展，無疑的都需要深厚的化學(xué)基礎(chǔ)才能夠克服種種的難題。docin/sundae_meng化工的未來的趨勢近年來化工領(lǐng)域的發(fā)展走向多元化，舉凡新的化化工的未來的趨勢精密石油化學(xué)工業(yè)提升能量使效率，降低二氧化碳排放量，減輕溫室效應(yīng)。提供更干凈的油品，降低油品中硫含量，以抑制酸雨形成，降低苯含量，以減少空氣污染物。使用特殊的生物技術(shù)以改善油品。

docin/sundae_meng化工的未來的趨勢精密石油化學(xué)工業(yè)docin/sundae_化工的未來的趨勢綠色化學(xué)(greenchemistry)

是一種對于環(huán)境友好的化學(xué)制程，希望在提高生產(chǎn)效率或優(yōu)化產(chǎn)品效果的同時，能夠提高資源和能源的利用率，減少有毒物質(zhì)的使用與廢棄，注重可回收與重復(fù)使用的設(shè)計，減輕對于環(huán)境的污染負(fù)荷以及對于環(huán)境的沖擊。

docin/sundae_meng化工的未來的趨勢綠色化學(xué)(greenchemistry)化工的未來的趨勢綠色化學(xué)的基本原則提倡在污染源頭防止污染產(chǎn)生?；瘜W(xué)反應(yīng)的設(shè)計應(yīng)盡可能將所有反應(yīng)物都轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物。反應(yīng)之原料可能改用無毒性或者低毒性物質(zhì)。產(chǎn)物應(yīng)該是無毒、低毒、對環(huán)境親和的化學(xué)品。制程能源利用率應(yīng)達(dá)到最高，且制程設(shè)計應(yīng)以常溫常壓、高安全性為優(yōu)先考慮。docin/sundae_meng化工的未來的趨勢綠色化學(xué)的基本原則docin/sundae_化工的未來的趨勢環(huán)璄永續(xù)發(fā)展

隨著人類生活水平的提升、大量消耗物資，產(chǎn)生了不少廢棄物及影響環(huán)境的問題，善于解決問題的化學(xué)工程師就從廢棄物的減量、再生、及凈化等工作發(fā)揮了他的專長，使一度曾因污染而瀕臨死亡的河流及城市天空恢復(fù)生氣。如此化學(xué)工程師不僅在研究領(lǐng)域里找尋控制全球性環(huán)境惡化問題的對策，并關(guān)心改善工廠四周的鄰居、小區(qū)、自然環(huán)境，對全球生態(tài)之凈化做了貢獻(xiàn)。

docin/sundae_meng化工的未來的趨勢環(huán)璄永續(xù)發(fā)展docin/sundae_me化工的未來的趨勢能源技術(shù)

主要潔凈能源研究內(nèi)容如下：

太陽能與光電發(fā)電技術(shù)生物能發(fā)電技術(shù)再生能源發(fā)電技術(shù)燃料電池發(fā)電技術(shù)氫能發(fā)電技術(shù)docin/sundae_meng化工的未來的趨勢能源技術(shù)docin/sundae_meng生質(zhì)柴油廢食用油的問題到底該如何解決？工研院提出了一套辦法，平均每10公噸廢食用油可以淬煉出1公噸生質(zhì)柴油，甚至大幅減少二氧化碳排放量，不僅杜絕黑心油的問題，且更加環(huán)保

10噸的廢食用油，可以化制成1噸的生質(zhì)柴油，你相信嗎？根據(jù)統(tǒng)計，臺灣每年消耗廢食用油約77萬噸，這些廢油，不論是被私賣去再炸東西，或做成生質(zhì)柴油，都有相當(dāng)大的利潤，但是要進(jìn)入生質(zhì)柴油化制業(yè)，門坎也不低，需要高額且先進(jìn)的設(shè)備。docin/sundae_meng生質(zhì)柴油廢食用油的問題到底該如何解決？工研院提出了一套辦法，化工的未來的趨勢燃料電池是利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。這和一般火力發(fā)電和核能發(fā)電等是所不同的是，它具有干凈，低污染，無廢料，小型，安全。因此更為適用在替代能源方案的使用。

docin/sundae_meng化工的未來的趨勢燃料電池是利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。這和一般火力化工的未來的趨勢燃料制程機示意圖docin/sundae_meng化工的未來的趨勢燃料制程機示意圖docin/sundae_日產(chǎn)首先公開混合動力車、新型純電動車的原型車及新燃料電池盒日前在東京所舉辦的先進(jìn)技術(shù)會議中，日產(chǎn)汽車正式公開混成動力及純電動的原型車，驅(qū)動此車的鋰電池是由日產(chǎn)與NEC共同合資的新公司AESC(AutomotiveEnergySupplyCorporation)所提供，日產(chǎn)預(yù)計此次公開的車型將于2019年正式上市。

docin/sundae_meng日產(chǎn)首先公開混合動力車、新型純電動車的原型車及新燃料電池盒化工的未來的趨勢生物技術(shù)(Bio-technology)

生物技術(shù)(biotechnology)是利用細(xì)菌、酵母菌等微生物以及動植物的細(xì)胞培養(yǎng)，然后將其代謝機能用以制取特定物質(zhì)。也就是說，生物技術(shù)是一項綜合生物化學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、化學(xué)工程學(xué)等技術(shù)的學(xué)問，而能夠由微生物與細(xì)胞培養(yǎng)的過程中得到有用物質(zhì)。生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)上即是生物工業(yè)(bioindustry)，或叫生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。docin/sundae_meng化工的未來的趨勢生物技術(shù)(Bio-technol化工的未來的趨勢材料科技材料在現(xiàn)今的產(chǎn)業(yè)中對新技術(shù)的研發(fā)占有極重要的地位，它是工業(yè)之母，是文明先鋒，不論是能源、電子、通訊、航天、國防、造船、機械、化工等工業(yè)或制造業(yè)，如果沒有材料研究出來的成果，是無法有所進(jìn)步的。材料研究的方向，大致可以分為七類：金屬材料高溫超導(dǎo)體材料陶瓷材料金屬、陶瓷復(fù)合材料磁性材料防蝕工程與表面處理光電、電子材料docin/sundae_meng化工的未來的趨勢材料科技金屬材料高溫超導(dǎo)體材料陶瓷材料金屬、化工的未來的趨勢奈米技術(shù)(nano-technology)奈米是英文nanometer的音譯，nanometer是長度的單位，數(shù)學(xué)符號為nm。奈米科技是運用奈米尺寸特有的現(xiàn)象，同時聚焦于材料和系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)和組成展現(xiàn)全新而顯著的物理、化學(xué)及生物特性之現(xiàn)象。奈米科技不僅改變我們制作事物的方法，同時也改變我們所能制作事物的本質(zhì)，目前被用來制造更多更好的塑料、電子產(chǎn)品、化妝品、涂料、電池、傳感器、燃料電池等。