《化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語》課文翻譯完

Unit１CｈemｉcalＩndustry化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)的起源盡管化學(xué)品的使用可以追溯到古代文明時(shí)代,我們所謂的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的進(jìn)展卻是格外近代(才開頭的）?？梢哉J(rèn)為它起源于工業(yè)革命其間，大約在18０0年,并進(jìn)展成為為其它工業(yè)部門供應(yīng)化學(xué)原料的產(chǎn)業(yè).比如制肥皂所用的堿,棉布生產(chǎn)所用的漂白粉,玻璃制造業(yè)所用的硅及Nａ２CＯ３。我們會(huì)注意到全部這些都是無機(jī)物。有機(jī)化學(xué)工業(yè)的開頭是在十九世紀(jì)六十年月以WiｌlｉaｍＨenｒyＰerkin發(fā)現(xiàn)第一種合成染料—苯胺紫并加以開發(fā)利用為標(biāo)志的。２0世紀(jì)初,德國(guó)花費(fèi)大量資金用于有用化學(xué)方面的重點(diǎn)討論,到１9１4年,德國(guó)的化學(xué)工業(yè)在世界化學(xué)產(chǎn)品市場(chǎng)上占有７5％的份額。這要?dú)w因于新染料的發(fā)現(xiàn)以及硫酸的接觸法生產(chǎn)和氨的哈伯生產(chǎn)工藝的進(jìn)展。而后者需要較大的技術(shù)突破使得化學(xué)反應(yīng)第一次可以在格外高的壓力條件下進(jìn)行。這方面所取得的成果對(duì)德國(guó)很有幫助。格外是由于１9１4年第一次世界大仗的爆發(fā)，對(duì)以氮為基礎(chǔ)的化合物的需求飛速增長(zhǎng)。這種深刻的轉(zhuǎn)變始終持續(xù)到戰(zhàn)后(191８-１9３9）。dａt(yī)eｂａketｏ/fｒｏｍ:回溯到ｄated:過時(shí)的,陳舊的sｔandｓb．iｎgoodｓtead：對(duì).。.很有幫助194０年以來,化學(xué)工業(yè)始終以引人注目的速度飛速進(jìn)展。盡管這種進(jìn)展的速度近年來已大大減慢?；瘜W(xué)工業(yè)的進(jìn)展由于195０年以來石油化學(xué)領(lǐng)域的討論和開發(fā)大部分在有機(jī)化學(xué)方面取得.石油化工在６0年月和7０年月的迅猛進(jìn)展主要是由于人們對(duì)于合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚脂和環(huán)氧樹脂的需求巨大增加。今日的化學(xué)工業(yè)已經(jīng)是制造業(yè)中有著很多分支的部門,并且在制造業(yè)中起著核心的作用。它生產(chǎn)了數(shù)千種不同的化學(xué)產(chǎn)品,而人們通常只接觸到終端產(chǎn)品或消費(fèi)品。這些產(chǎn)品被購(gòu)買是由于他們具有某些性質(zhì)適合（人們）的一些格外的用途,例如，用于盆的不粘涂層或一種殺蟲劑。這些化學(xué)產(chǎn)品歸根到底是由于它們能產(chǎn)生的作用而被購(gòu)買的.化學(xué)工業(yè)的定義在本世紀(jì)初,要定義什么是化學(xué)工業(yè)是不太困難的,由于那時(shí)所生產(chǎn)的化學(xué)品是很有限的，而且是格外清楚的化學(xué)品,例如，燒堿,硫酸.然而現(xiàn)在有數(shù)千種化學(xué)產(chǎn)品被生產(chǎn),從一些原料物質(zhì)像用于制備很多的半成品的石油,到可以直接作為消費(fèi)品或很容易轉(zhuǎn)化為消費(fèi)品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產(chǎn)過程中哪一個(gè)環(huán)節(jié)不再屬于化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范疇。舉一個(gè)特殊的例子來描述一下這種逆境。乳劑漆含有聚氯乙烯/聚醋酸乙烯。顯然,氯乙烯（或醋酸乙烯）的合成以及聚合是化學(xué)活動(dòng)。然而,如果這種漆，包括高聚物,它的配制和混合是由一家制造配料的跨國(guó)化學(xué)公司完成的話,那它仍然是屬于化學(xué)工業(yè)呢還是應(yīng)當(dāng)歸屬于裝飾工業(yè)中去呢?因此，很明顯,由于化學(xué)工業(yè)經(jīng)營(yíng)的種類很多并在很多領(lǐng)域與其它工業(yè)有親密的聯(lián)系，所以不能對(duì)它下一個(gè)簡(jiǎn)潔的定義。相反的每一個(gè)收集和出版制造工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的官方機(jī)構(gòu)都會(huì)對(duì)如何屆定哪一類操作為化學(xué)工業(yè)有自己的定義.當(dāng)比較來自不同途徑的統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，記住這點(diǎn)是很重要的。對(duì)化學(xué)工業(yè)的需要化學(xué)工業(yè)涉及到原材料的轉(zhuǎn)化,如石油首先轉(zhuǎn)化為化學(xué)中間體,然后轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的其它化學(xué)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品再被用來生產(chǎn)消費(fèi)品,這些消費(fèi)品可以使我們的生活更為舒適或者作藥物維持人類的健康或生命。在生產(chǎn)過程的每一個(gè)階段，都有價(jià)值加到產(chǎn)品上面，只要這些附加的價(jià)值超過原材料和加工成本之和，這個(gè)加工就產(chǎn)生了利潤(rùn)。而這正是化學(xué)工業(yè)要達(dá)到的目的。在這樣的一本教科書中提出：“我們需要化學(xué)工業(yè)嗎?”這樣一個(gè)問題是不是有點(diǎn)奇怪呢？然而,先回答下面幾個(gè)問題將給我們供應(yīng)一些信息:（1）化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范圍，(２)化學(xué)工業(yè)對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀?３）社會(huì)對(duì)化學(xué)工業(yè)的需求有多大。在回答這些問題的時(shí)候我們的思路將要考慮化學(xué)工業(yè)在滿意和改善我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)。是些什么需求呢？很顯然，食物和健康是放在第一位的。其它我們要考慮的按挨次是衣物、住宅、休閑和旅行。（1）食物?；瘜W(xué)工業(yè)對(duì)糧食生產(chǎn)所做的巨大貢獻(xiàn)至少有三個(gè)方面。第一,供應(yīng)大量可以獲得的肥料以補(bǔ)充由于密集耕作被農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)所帶走的營(yíng)養(yǎng)成分。(主要是氮、磷和鉀)。其次,生產(chǎn)農(nóng)作物保護(hù)產(chǎn)品，如殺蟲劑,它可以顯著削減害蟲所消耗的糧食數(shù)量。第三,生產(chǎn)獸藥保護(hù)家禽免遭疾病或其它感染的侵害。（2）健康。我們都很了解化學(xué)工業(yè)中制藥這一塊在維護(hù)我們的身體健康甚至延長(zhǎng)壽命方面所做出的巨大貢獻(xiàn),例如,用抗生素治療細(xì)菌感染，用β—抗血栓降低血壓。衣物。在傳統(tǒng)的衣服面料上，現(xiàn)代合成纖維性質(zhì)的改善也是格外顯著的.用聚脂如滌綸或聚酰胺如尼龍所制作的T恤、上衣、襯衫抗皺、可機(jī)洗,曬干自挺或免燙,也比天然面料廉價(jià)。與此同時(shí)，現(xiàn)代合成染料開發(fā)和染色技術(shù)的改善使得時(shí)裝設(shè)計(jì)師們有大量的顏色可以利用。的確他們幾乎利用了可見光譜中全部的色調(diào)和色素。事實(shí)上如果某種顏色沒有現(xiàn)成的，只要這種產(chǎn)品確有市場(chǎng),就可以很容易地通過對(duì)現(xiàn)有的顏色進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整而獲得。這一領(lǐng)域中另一些重要進(jìn)展是不褪色,即在洗滌衣物時(shí)染料不會(huì)被洗掉。(４)住宅,休閑和旅游。講到住宅方面現(xiàn)代合成高聚物的貢獻(xiàn)是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統(tǒng)建筑材料,由于它們更輕,免維護(hù)（即它們可以抵抗風(fēng)化，不需油漆）.另一些高聚物,比如,脲甲醛和聚脲,是格外重要的絕緣材料可以削減熱量損失因而削減能量損耗。塑料和高聚物的應(yīng)用對(duì)休閑活動(dòng)有很重要的影響,從體育跑道的全天候人造篷頂,足球和網(wǎng)球的經(jīng)緯線，到球拍的尼龍線還有高爾夫球的元件，還有制造足球的合成材料.多年來化學(xué)工業(yè)對(duì)旅游方面所作的貢獻(xiàn)也有很大的提高.一些添加劑如抗氧化劑的開發(fā)和發(fā)動(dòng)機(jī)油粘度指數(shù)改進(jìn)使汽車日產(chǎn)維修期限從３０00英里延長(zhǎng)到６000英里再到120０0英里。研發(fā)工作還改進(jìn)了潤(rùn)滑油和油脂的性能，并得到了更好的剎車油。塑料和高聚物對(duì)整個(gè)汽車業(yè)的貢獻(xiàn)的比例是驚人的,源于這些材料—擋板，輪胎，坐墊和涂層等等—超過4０%。很顯然簡(jiǎn)潔地看一下化學(xué)工業(yè)在滿意我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)就可以知道,沒有化工產(chǎn)品人類社會(huì)的生活將會(huì)多么困難。事實(shí)上，一個(gè)國(guó)家的進(jìn)展水平可以通過其化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)水平和精細(xì)程度來加以推斷。化學(xué)工業(yè)的討論和開發(fā)。發(fā)達(dá)國(guó)家化學(xué)工業(yè)飛速進(jìn)展的一個(gè)重要緣由就是它在討論和開發(fā)方面的投入和投資.通常是銷售收入的５％，而討論密集型分支如制藥，投入則加倍。要強(qiáng)調(diào)這里我們所提出的百分?jǐn)?shù)不是指利潤(rùn)而是指銷售收入,也就是說全部回收的錢,其中包括要付出原材料費(fèi),企業(yè)管理費(fèi),員工工資等等。過去這筆巨大的投資支付得很好，使得很多有用的和有價(jià)值的產(chǎn)品被投放市場(chǎng)，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進(jìn)入市場(chǎng)的新產(chǎn)品大為削減，而且在衰退時(shí)期討論部門通常是最先被裁減的部門，在討論和開發(fā)方面的投資仍然保持在較高的水平?；瘜W(xué)工業(yè)是高技術(shù)工業(yè)，它需要利用電子學(xué)和工程學(xué)的最新成果。計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用,從化工廠的自動(dòng)掌握,到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬,再到實(shí)驗(yàn)室分析儀器的掌握。一個(gè)制造廠的生產(chǎn)量很不一樣，精細(xì)化工領(lǐng)域每年只有幾噸,而巨型企業(yè)如化肥廠和石油化工廠有可能高達(dá)500，０00噸。后者需要巨大的資金投入，由于一個(gè)這樣規(guī)模的工廠要花費(fèi)２億5千萬美元，再加上自動(dòng)掌握設(shè)備的普遍應(yīng)用,就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業(yè)而不是勞動(dòng)力密集型企業(yè).大部分化學(xué)公司是真正的跨國(guó)公司，他們?cè)谑澜缟系暮芏鄧?guó)家進(jìn)行銷售和開發(fā)市場(chǎng)，他們?cè)诤芏鄧?guó)家都有制造廠。這種國(guó)際間的合作理念，或全球一體化，是化學(xué)工業(yè)中進(jìn)展的趨勢(shì)。大公司通過在別的國(guó)家建筑制造廠或者是收購(gòu)已有的工廠進(jìn)行擴(kuò)張。Unｉt2ResｅarchanｄDeｖｅｌopmeｎt討論和開發(fā),或通常所稱R＆Ｄ是制造業(yè)各個(gè)部門都要進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)。我們立刻可以看到,它的內(nèi)容變化很大。我們首先了解或先感覺一下這個(gè)詞的含義.盡管討論和開發(fā)的定義總是分得不很清楚,而且有很多重疊的部分，我們還是要試著把它們區(qū)分開來。簡(jiǎn)潔說來，討論是產(chǎn)生新思想和新知識(shí)的活動(dòng)，而開發(fā)則是把這些思想貫徹到實(shí)踐中得到新工藝和新產(chǎn)品的行為?？梢杂靡粋€(gè)例子來描述這一點(diǎn)，猜測(cè)一個(gè)有特殊生物活性的分子結(jié)構(gòu)并合成它可以看成是討論而測(cè)試它并把它進(jìn)展到可以作為一種新藥推向市場(chǎng)這一階段則看作開發(fā)部分。基礎(chǔ)討論和應(yīng)用討論在工業(yè)上進(jìn)行討論和開發(fā)最主要的緣由是經(jīng)濟(jì)利益方面,是為了加強(qiáng)公司的地位,提高公司的利潤(rùn)。R＆D的目的是做出并供應(yīng)信息和知識(shí)以減低不確定性，解決問題，以及向管理層供應(yīng)更好的數(shù)據(jù)以便他們能據(jù)此做出決定。格外的項(xiàng)目涵蓋很大的活動(dòng)范圍和時(shí)間范圍，從幾個(gè)月到20年.我們可以在后面的段落里舉出大量的Ｒ&D活動(dòng).但是如果我們舉出的點(diǎn)子來源于討論院而不是工業(yè)化學(xué)家的頭腦,這就是基礎(chǔ)的或探干脆的討論基礎(chǔ)討論通常與高校討論聯(lián)系在一起,它可能是由于對(duì)其內(nèi)在的愛好而進(jìn)行討論并且這種討論能夠拓寬知識(shí)范圍，但在現(xiàn)實(shí)世界中的直接應(yīng)用可能性是很小的.請(qǐng)注意，這種以內(nèi)就在提出和解決問題方面供應(yīng)了極有價(jià)值的訓(xùn)練，比如,在指導(dǎo)下完成討論工作的同學(xué)所接受的討論方法學(xué)（的訓(xùn)練）。而且,從這些工作中產(chǎn)生的“有用的副產(chǎn)品”隨后也能帶來可觀的使用價(jià)值。因此，物理學(xué)家宣稱要不是量子理論的討論和進(jìn)展我們可能仍然沒有計(jì)算機(jī)和核能量。不管怎樣,舉一個(gè)特殊的化學(xué)方面的例子吧，在各個(gè)領(lǐng)域如烴的氧化方面所做的廣泛的討論將為一些特殊的領(lǐng)域如環(huán)己烯氧化生成尼龍中間產(chǎn)物供應(yīng)有用的信息。通過合成可以生產(chǎn)出一些新的、更特殊的試劑以掌握特殊的官能團(tuán)轉(zhuǎn)換，即進(jìn)展合成方法或完成一些具有生物活性的新分子的合成。盡管前者顯然屬于基礎(chǔ)性討論而后者則包括基礎(chǔ)討論和有用性討論兩部分.所謂“有用性”習(xí)慣上是指與在工業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成的討論聯(lián)系在一起的,由于它更具目的性，它是商業(yè)行為驅(qū)動(dòng)的結(jié)果.然而，請(qǐng)注意。近幾年有很大的變化,高校討論機(jī)構(gòu)正越來越多地轉(zhuǎn)向工業(yè)界尋求討論經(jīng)費(fèi)，其結(jié)果就是他們的討論工作越來越多地是致力于有用討論.即使這樣,學(xué)院工作的重點(diǎn)通常還是在于討論而不是開發(fā)。２.工業(yè)討論和開發(fā)的類型通常在生產(chǎn)中完成的有用型的或有目的性的討論和開發(fā)可以分為好幾類，我們對(duì)此加以簡(jiǎn)述。它們是：(１)產(chǎn)品開發(fā)；（2）工藝開發(fā);（３）工藝改進(jìn);(４)應(yīng)用開發(fā);每一類下還有很多分支。我們。對(duì)每一類舉一個(gè)典型的例子來加以說明。在化學(xué)工業(yè)的不同部門內(nèi)每類的工作重點(diǎn)有很大的不同。（1）產(chǎn)品開發(fā)。產(chǎn)品開發(fā)不僅包括一種新藥的發(fā)明和生產(chǎn),還包括,比如說，給一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)更長(zhǎng)時(shí)效的抗氧化添加劑。這種開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)使(發(fā)動(dòng)機(jī))的服務(wù)期限在最近的十年中從30０0英里提高到6０００、9000現(xiàn)在已提高到1２０0０英里。請(qǐng)注意，大部分的買家所需要的是化工產(chǎn)品能制造出來的效果,亦即某種特殊的用途.Tｄfｌon，或稱聚四氟乙烯（PTFE）被購(gòu)買是由于它能使炒菜鍋、盆表面不粘，易于清洗。（２)工藝開發(fā)。工業(yè)開發(fā)不僅包括為一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一套制造工藝,還包括為現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)新的工藝或方案。而要進(jìn)行后者時(shí)可能源于下面的一個(gè)或幾個(gè)緣由：新技術(shù)的利用、原材料的獲得或價(jià)格發(fā)生了變化。氯乙烯單聚物的制造就是這樣的一個(gè)例子。它的制造方法隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和原材料的變化轉(zhuǎn)變了好幾次。另一個(gè)刺激因素是需求的顯著增加。因而銷售量對(duì)生產(chǎn)流程的經(jīng)濟(jì)效益有很大影響.Peｎｉciｌｌin早期的制造就為此供應(yīng)了一個(gè)很好的例子.Peniｃilｌiｎ能預(yù)防戰(zhàn)爭(zhēng)中因傷口感染引發(fā)的敗血癥，因而在其次次世界大戰(zhàn)（1９39-1９45）中,peｎiｃiｌlin的需求量格外大,需要大量生產(chǎn)。而在那時(shí)，peｎicilｌiｎ只能用在瓶裝牛奶表面發(fā)酵的方法小量的生產(chǎn)。英國(guó)和美國(guó)投入了巨大的人力物力聯(lián)合進(jìn)行研制和開發(fā)，對(duì)生產(chǎn)流程做出了兩個(gè)重大的改進(jìn)。首先用一個(gè)不同的菌株-黃霉菌代替一般的青霉,它的產(chǎn)量要比后者高得多。其次個(gè)重大的流程開發(fā)是引進(jìn)了深層發(fā)酵過程。只要在培育液中持續(xù)通入大量純化空氣，發(fā)酵就能在全部部位進(jìn)行。這使生產(chǎn)能力大大地增加,達(dá)到現(xiàn)代容量超過50００升的不銹鋼發(fā)酵器。而在第一次世界大戰(zhàn)中,死于傷口感染的士兵比直接死于戰(zhàn)場(chǎng)上的人還要多.注意到這一點(diǎn)不能不讓我們心存感激.對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)模、產(chǎn)生的副產(chǎn)品以及分離/回收，產(chǎn)品所要求的純度。在開發(fā)階段利用中試車間（最大容量可達(dá)10０升)獲得的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際的制造廠是格外寶貴的,例如石油化工或氨的生產(chǎn)。要先建立一個(gè)中試車間，運(yùn)轉(zhuǎn)并測(cè)試流程以獲得更多的數(shù)據(jù).他們需要測(cè)試產(chǎn)品的性質(zhì)，如殺蟲劑，或進(jìn)行消費(fèi)評(píng)估，如一種新的聚合物。注意，副產(chǎn)品對(duì)于化學(xué)過程的經(jīng)濟(jì)效益也有很大的影響.酚的生產(chǎn)就是一個(gè)有代表性的例子。早期的方法,苯磺酸方法，由于它的副產(chǎn)品亞硫酸鈉需求枯竭而變的過時(shí)。亞硫酸鈉需回收和廢置成為生產(chǎn)過程附加的費(fèi)用，增加了生產(chǎn)酚的成本.相反，異丙基苯方法，在經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)于全部其他方法就在于市場(chǎng)對(duì)于它的副產(chǎn)品丙酮的迫切需求。丙酮的銷售所得降低了酚的生產(chǎn)成本。對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行工藝開發(fā)的一個(gè)重要部分是通過設(shè)計(jì)把廢品減到最低，或盡可能地防止可能的污染，這樣做帶來的經(jīng)濟(jì)利益和對(duì)環(huán)境的好處是顯而易見的。最后要注意，工業(yè)開發(fā)需要包括化學(xué)家、化學(xué)工程師、電子和機(jī)械工程師這樣一支浩大隊(duì)伍的協(xié)同合作才能取得成功。（3）工藝改進(jìn)。工藝改進(jìn)與正在進(jìn)行的工藝有關(guān)。它可能消滅了某個(gè)問題使生產(chǎn)停止。在這種情形下，就面臨著很大的壓力要盡快地解決問題以便生產(chǎn)重新開頭，由于故障期耗費(fèi)資財(cái)。dowｎｔimｅ:故障期然而,更為常見的，工藝改進(jìn)是為了提高生產(chǎn)過程的利潤(rùn).這可以通過很多途徑實(shí)現(xiàn).例如通過優(yōu)化流程提高產(chǎn)量，引進(jìn)新的催化劑提高效能，或降低生產(chǎn)過程所需要的能量。可說明后者的一個(gè)例子是在生產(chǎn)氨的過程中渦輪壓縮機(jī)的引進(jìn)。這使生產(chǎn)氨的成本（主要是電）從每噸６．6６美元下降到0。56美元.通過工藝的改善提高產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)為產(chǎn)品打開新的市場(chǎng)。然而,近年來,最重要的工藝改進(jìn)行為主要是削減生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的影響，亦即防止生產(chǎn)過程所引起的污染。很明顯,有兩個(gè)相關(guān)連的因素推動(dòng)這樣做.第一，公眾對(duì)化學(xué)產(chǎn)品的平安性及其對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生影響的關(guān)注以及由此而制訂出來的法律；其次，生產(chǎn)者必須花錢對(duì)廢物進(jìn)行處理以便它能平安地清除，比如說，排放到河水中。顯然這是生產(chǎn)過程的又一筆費(fèi)用,它將增加所生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的成本。通過削減廢物數(shù)量提高效益其潛能是不言而喻的。然而，請(qǐng)注意,對(duì)于一個(gè)已經(jīng)建好并正在運(yùn)行的工廠來說，只能做一些有限的轉(zhuǎn)變來達(dá)到上述目的。因此，上面所提到的削減廢品的重要性應(yīng)在新公廠的設(shè)計(jì)階段加以考慮。近年來另一個(gè)當(dāng)務(wù)之急是保護(hù)能源及降低能源消耗.（4）應(yīng)用開發(fā).顯然發(fā)掘一個(gè)產(chǎn)品新的用處或新的用途能拓寬它的獲利渠道。這不僅能制造更多的收入,而且由于產(chǎn)量的增加使單元生產(chǎn)成本降低,從而使利潤(rùn)提高。舉例來說,PＶC早期是用來制造唱片和塑料雨衣的，后來的用途擴(kuò)展到塑料薄膜,格外是工程上所使用的管子和排水槽.我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了化學(xué)產(chǎn)品是由于它們的效果,或特殊的用途、用處而得以售出這個(gè)事實(shí)。這就意味著化工產(chǎn)品公司的技術(shù)銷售代表與顧客之間應(yīng)有親密的聯(lián)系。對(duì)顧客的技術(shù)支持水平往往是贏得銷售的一個(gè)重要的因素。進(jìn)行討論和開發(fā)的化學(xué)家們?yōu)檫@些應(yīng)用開發(fā)供應(yīng)了幫助.ＣＨ３CH３F的制造就是一個(gè)例子。它最開頭是用來做含氟氯烴的替代物作冷凍劑的.然而近來發(fā)現(xiàn)它還可以用作從植物中萃取出來的天然物質(zhì)的溶解劑。當(dāng)它作為制冷劑被制造時(shí),固然沒有估計(jì)到這一點(diǎn)，但它顯然也是應(yīng)用開發(fā)的一個(gè)例子。3.化工行業(yè)中討論與開發(fā)活動(dòng)的變化化學(xué)工業(yè)的不同部門所進(jìn)行的Ｒ&D的性質(zhì)與數(shù)量都有很大的變化.與大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品有關(guān)的部門中,化學(xué)產(chǎn)品和技術(shù)變化都很慢,由于流程已很成熟。R&D經(jīng)費(fèi)支出屬于化工行業(yè)中低的一端，而且大部分的費(fèi)用是用于過程改進(jìn)和廢水處理。無機(jī)方面的例子有氨、肥料和氯堿的生產(chǎn),有機(jī)方面的如乙烯等一些基礎(chǔ)石油化學(xué)的中間產(chǎn)物。不一樣規(guī)模生產(chǎn)的是藥品和除草劑。人們付出了巨大而持續(xù)的努力以合成能產(chǎn)生所盼望的、特殊的生物作用的新分子。一家公司每年可能要合成１0,0０0新化合物以供篩選?？梢韵胂笠恍┽t(yī)藥公司其每年的R&D經(jīng)費(fèi)支出高達(dá)10０億美元。換句話說,他們把超過１４%的銷售收入投入在Ｒ＆D上。Unit3TｙｐｉcalＡcｔivitiｅｓofChemiｃaｌEnｇiｎeerｓ化學(xué)工程師的例行工作化學(xué)工程師經(jīng)典的角色是把化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里的發(fā)現(xiàn)拿來并進(jìn)展成為能賺錢的、商業(yè)規(guī)模的化學(xué)過程。化學(xué)家用少量的反應(yīng)物在試管和派式氧彈中反應(yīng)相應(yīng)得到少量的生成物,所進(jìn)行的通常是間歇性的恒溫下的實(shí)驗(yàn),反應(yīng)物放在很小的置于恒溫水槽的容器中，加點(diǎn)催化劑，反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，隨時(shí)間推移，反應(yīng)物被消耗,并有生成物產(chǎn)生，產(chǎn)物在合適的間歇時(shí)間獲得。與之相比，化學(xué)工程師通常面對(duì)的是數(shù)量多得多的物質(zhì)和浩大的（昂貴的)設(shè)備。反應(yīng)器可以容納10０0到１0，0００加侖甚至更多。蒸餾塔有1０0英尺多高，直徑1０到３０英尺?；S一個(gè)單元流程的投資可能超過1億美元.在把化學(xué)家研制的小型反應(yīng)器及分離系統(tǒng)“放大”到很大的商業(yè)化車間時(shí)，通常需要化學(xué)工程師的參加。為了徹底了解過程中的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)工程師必須與化學(xué)家親密合作以確保能得到所需要的反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)參數(shù)以進(jìn)行設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和優(yōu)選流程.這就是為什么化工課程要包括那么多的化學(xué)類課程的緣由?；瘜W(xué)工程師還必須與機(jī)械、電子、土木建筑和冶金工程師親密協(xié)作以設(shè)計(jì)和操作工廠的機(jī)械設(shè)備—反應(yīng)器、槽、蒸餾塔、熱交換器、泵、壓縮機(jī)、掌握器和儀器設(shè)備等等.在這張?jiān)O(shè)備單上還有一大類是管子。化工廠最典型的特征之一就是數(shù)目浩大的管道貫穿全部生產(chǎn)間.可以毫不夸張地說,在很多車間都有幾百英里長(zhǎng)的管道。這些管道輸入和輸出車間的反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行傳遞,同時(shí)還可攜帶有用的東西(水蒸氣、冷卻水、空氣、氧、冷卻劑）進(jìn)入操作單元。要把實(shí)驗(yàn)室討論商業(yè)化，化學(xué)工程師要參加進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)、建筑、操作、銷售和討論工作。各個(gè)公司用來表示這些工作的名詞不完全一樣,但萬變不離其宗.讓我們簡(jiǎn)潔地把每個(gè)工作描述一下.應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，我們所商量的工作是“典型的”和“經(jīng)典的”，但并不意味著化學(xué)工程師只能做這些事。化學(xué)工程師在數(shù)學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)方面都有很好的知識(shí)基礎(chǔ)，因此，他或她能夠而且確實(shí)適應(yīng)工業(yè)、政府部門、大專院校等格外廣泛的職業(yè)要求。１.開發(fā)開發(fā)工作是從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模向商業(yè)化規(guī)模轉(zhuǎn)化所必需的中間階段。開發(fā)階段所涉及的“中試”流程所使用的反應(yīng)器容量為５加侖,蒸餾塔直徑為3英寸。開發(fā)通常是化學(xué)流程商業(yè)化的一部分。由于“放大"規(guī)模是一個(gè)格外困難的問題.直接從試管研制跳到在10.0０0加侖反應(yīng)器里生產(chǎn)是格外麻煩的有時(shí)甚至是危險(xiǎn)的工作。一些（在實(shí)驗(yàn)室討論階段）根本不明顯的未加以考慮的細(xì)微問題，如混合不均勻，溫度梯度輻射狀上升，熱交換面積逐漸降低以及熱交換速度下降等(在后一階段變得影響很大）?；瘜W(xué)工程師與化學(xué)家和其他一些工程師協(xié)作對(duì)中師車間進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行，設(shè)計(jì)方面包括確定設(shè)備的尺寸、結(jié)構(gòu)、制造所用的材料。通常中師車間的設(shè)計(jì)是有很大的變通性的，以便能對(duì)各種情況和構(gòu)造進(jìn)行評(píng)估。中試車間一旦開頭運(yùn)轉(zhuǎn),就能獲得性能數(shù)據(jù)和選定最佳數(shù)值以便從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度對(duì)流程進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)生產(chǎn)過程的每一個(gè)階段可能獲得的利潤(rùn)進(jìn)行評(píng)定.如果結(jié)果顯示投入的資金不能有足夠的回報(bào),這項(xiàng)計(jì)劃將被停止。中師車間還供應(yīng)了評(píng)價(jià)設(shè)備制造材料、測(cè)量方法、流程掌握技術(shù)的機(jī)會(huì)。中試車間的這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于工業(yè)裝置設(shè)計(jì)的改善能供應(yīng)有用的幫助。Design設(shè)計(jì)依據(jù)在實(shí)驗(yàn)室和中試車間獲得的閱歷和數(shù)據(jù),一組工程師集中起來設(shè)計(jì)工業(yè)化的車間。化學(xué)工程師的職責(zé)就是簡(jiǎn)略說明全部過程中的流速和條件，設(shè)備類型和尺寸，制造材料,流程構(gòu)造,掌握系統(tǒng)，環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)以及其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。這是一個(gè)責(zé)任重大的工作。設(shè)計(jì)階段是大把金錢花進(jìn)去的時(shí)候。一個(gè)常規(guī)的化工流程可能需要五千萬到一億美元的資金投入,有很多的事情要做?；瘜W(xué)工程師是做出很多決定的人之一.當(dāng)你身處其位時(shí)，你會(huì)對(duì)自己曾經(jīng)努力學(xué)習(xí)而能運(yùn)用自己的方法和才智處理這些問題感到欣慰。設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)物是很多圖紙：（1)工藝流程圖.是顯示全部設(shè)備的圖紙.要標(biāo)出全部的流線和規(guī)定的條件（流速、溫度、壓力、構(gòu)造、粘度、密度等）。(2）管道及設(shè)備圖。標(biāo)明全部設(shè)備(包括尺寸、噴嘴位置和材料)、全部管道（包括大小、掌握閥、掌握器)以及全部平安系統(tǒng)（包括平安閥、平安膜位置和大小、火舌管、平安操作規(guī)章）。(3）儀器設(shè)備說明書.簡(jiǎn)略說明全部設(shè)備精準(zhǔn)的空間尺度、操作參數(shù)、構(gòu)造材料、耐腐蝕性、操作溫度和壓力、最大和最小流速以及諸如此類等等.這些規(guī)格說明書應(yīng)交給中標(biāo)的設(shè)備制造廠以進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn).建筑當(dāng)設(shè)備制造把設(shè)備的全部部分都做好了以后,這些東西要運(yùn)到工廠所在地(有時(shí)這是后勤部門頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù),尤其對(duì)象運(yùn)輸分餾塔這樣大型的船只來說)。建筑階段要把全部的部件裝配成完整的工廠，首先要做的就是在地面打洞并傾入混凝土,為大型設(shè)備及建筑物打下基礎(chǔ)（比如掌握室、流程分析實(shí)驗(yàn)室、維修車間）。完成了第一步，就開頭安裝設(shè)備的主要部分以及鋼鐵上層建筑。要裝配熱交換器、泵、壓縮機(jī)、管道、測(cè)量元件、自動(dòng)掌握閥。掌握系統(tǒng)的線路和管道連接在掌握室和操作間之間.電線、開關(guān)、變換器需裝備在馬達(dá)上以驅(qū)動(dòng)泵和壓縮機(jī)。生產(chǎn)設(shè)備安裝完畢后，化學(xué)工程師的職責(zé)就是檢查它們是否連接完好，每部分是否正常工作。對(duì)大部分工程師來說這通常是一個(gè)令人感動(dòng)、享受成功的時(shí)候。你將看到自己的創(chuàng)意由圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。鋼鐵和混凝土代替了示意圖和表格。建筑是很多人多年辛苦的結(jié)果。你終究站到了放射臺(tái)上，工廠將要起飛還是最后失敗。揭曉的那一刻即將到來。測(cè)試階段一旦完成，“運(yùn)轉(zhuǎn)階段”就開頭了。啟動(dòng)是工廠的首項(xiàng)任務(wù)，是令人興奮的時(shí)刻和日夜不停的工作。這是化學(xué)工程師最好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)之一?，F(xiàn)在你可以了解你的構(gòu)思和計(jì)算畢竟有些什么好。參加中試車間和設(shè)計(jì)工作的工程師通常也是啟動(dòng)隊(duì)伍中的人員。啟動(dòng)階段需要幾天或幾個(gè)月，依據(jù)設(shè)計(jì)所涉及工藝技術(shù)的新穎、流程的簡(jiǎn)潔程度以及工程的質(zhì)量而定。中間常常會(huì)遇到要求設(shè)備完善的問題.這是耗時(shí)耗財(cái)?shù)碾A段:僅僅每天從車間出來的廢品會(huì)高達(dá)數(shù)千美金。確實(shí)，曾經(jīng)有些車間由于沒有估計(jì)到的問題如掌握、腐蝕、雜質(zhì)或由于經(jīng)濟(jì)方面的問題而從來沒有運(yùn)轉(zhuǎn)過。在啟動(dòng)階段,工程師們通常需輪流值班。在很短的時(shí)間里有很多的東西需要學(xué)習(xí).一旦車間依據(jù)設(shè)定程序成功運(yùn)轉(zhuǎn),它就轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的常規(guī)生產(chǎn)或制造部門。制造化學(xué)工程師在制造階段占據(jù)中心的位置。車間技術(shù)服務(wù)部門負(fù)責(zé)車間有效而平安地運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)方面.他們進(jìn)行生產(chǎn)量和性能測(cè)試以找出設(shè)備的瓶頸在哪,然后設(shè)計(jì)一些修正或附加的東西以解決這些瓶頸.化學(xué)工程師討論一些方法節(jié)省能源,降低原材料消耗、削減不合要求的需進(jìn)行處理的產(chǎn)品的生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本.他們還討論一些提高產(chǎn)品質(zhì)量、削減空氣和水中環(huán)境污染的措施。除了供應(yīng)技術(shù)服務(wù)外，很多工程師還負(fù)責(zé)生產(chǎn)監(jiān)督.這些監(jiān)督保證工廠日常生產(chǎn)的各個(gè)方面正常進(jìn)行。包括管理換班工作的操作工,滿意質(zhì)量要求,按期按量發(fā)出產(chǎn)品，生產(chǎn)并保持設(shè)備備件的存儲(chǔ)量，為車間設(shè)備維修,保證平安規(guī)章被遵守，避開過多排出廢物污染環(huán)境，并且做工廠對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的代言人。Technｉcalｓalｅs技術(shù)銷售很多化學(xué)工程師發(fā)現(xiàn)在技術(shù)銷售中布滿了刺激性的、有利可圖的機(jī)會(huì).與其它的銷售業(yè)務(wù)一樣,這項(xiàng)業(yè)務(wù)包括拜訪客戶，推舉一些格外的商品以滿意客戶的需要,并確保訂單能順利完成。銷售工程師是公司的代表,必須十分清楚公司的產(chǎn)品生產(chǎn)情況。銷售工程師的銷售能力極大地影響公司的進(jìn)展和利潤(rùn)。很多化工產(chǎn)品的市場(chǎng)開發(fā)需要制造化工產(chǎn)品公司的工程師與使用化工產(chǎn)品公司的工程師親密合作.這種合作所實(shí)行的方式可以是對(duì)如何使用一種化學(xué)產(chǎn)品提出建議，或者是生產(chǎn)出一種新的化學(xué)產(chǎn)品以解決客戶的某個(gè)特殊的困難。當(dāng)銷售工程師遇到他自己沒有把握解決的問題時(shí),他或她必必要請(qǐng)教專家。有時(shí)銷售工程師還需組織來自不同公司的討論人員共同努力來解決某個(gè)問題。Ｒｅｓeaｒｃｈ討論化學(xué)工程師能從事多種類型的討論工作.他們與化學(xué)家聯(lián)合開發(fā)新的或革新的產(chǎn)品。他們探究新的和改良的工程技術(shù)（比如更好的計(jì)算機(jī)程序以模擬化工工藝，更好的實(shí)驗(yàn)室分析方法分析有代表性的化學(xué)產(chǎn)品，新型的反應(yīng)和分離系統(tǒng)。)他們討論改進(jìn)的傳感器以進(jìn)行物理性質(zhì)的在線檢測(cè)，他們還討論單個(gè)流程結(jié)構(gòu)和設(shè)備。討論工程師可能是在實(shí)驗(yàn)室或辦公桌前鉆研難題。他們通常是一組科學(xué)家或工程師中的一員.了解生產(chǎn)流程以及通常流程所使用的設(shè)備使化學(xué)工程師能在討論工作中做出突出的貢獻(xiàn)?；瘜W(xué)工程師的日常工作有時(shí)頗似那些化學(xué)家和物理學(xué)家.Unit4Ｓｏurceｓｏfchemｉｃａls化學(xué)物質(zhì)的來源化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量多得驚人,其差異很大:所知道的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量就達(dá)上千萬種。如此的數(shù)量與理論上可能形成的含碳化合物的數(shù)量相比，相形見絀.含碳化合物的數(shù)量之大是耦合的結(jié)果：即相對(duì)較強(qiáng)的碳碳共價(jià)鍵的碳原子長(zhǎng)鏈和異構(gòu)體的形成.大部分這些化合物只是滿意實(shí)驗(yàn)室奇怪???心或?qū)W術(shù)愛好。然而，其他剩余的達(dá)幾千種,是商業(yè)和實(shí)踐愛好。因此，可以預(yù)料到這些化學(xué)物質(zhì)的來源很廣。雖然對(duì)無機(jī)化學(xué)品如此，但是奇怪的是，大多數(shù)有機(jī)化學(xué)品來源于一種資源，即原油（石油）。1。無機(jī)化學(xué)品Ｔaｂle１—1無機(jī)化學(xué)品的主要來源由于“無機(jī)化學(xué)品”這個(gè)詞（術(shù)語）涉及到（ｃｏvｅr,包括、涵蓋)的是除碳以外全部元素構(gòu)成的化合物。其來源的多樣性并不很大(見表１—1)。一些較重要的來源是金屬礦（包括重要的金屬鐵和鋁）以及鹽和海水(用于生產(chǎn)氯、鈉、氫氧化鈉和碳酸鈉)。在這些情況下，至少兩種不同的元素化合以一種穩(wěn)定的化合物在一起。因此,如果要得到單個(gè)元素（也就是金屬)，那么提取過程除了純物理的分離方法以外，還必須涉及到化學(xué)處理(過程)。金屬礦或無機(jī)礦很少以純物質(zhì)的形式存在,因此，處理過程的第一步通常是:（將無機(jī)礦中）從不要的固體如粘土或沙石中分離出來。固體篩分后經(jīng)壓碎和研磨,利用顆粒尺寸差異可以完成一些物理分離。下一步驟則取決于所需礦物的本質(zhì)及其特征。例如，鐵礦常在磁分離器利用他們的磁性加以分離.泡沫浮選是另一種廣泛應(yīng)用的分離技術(shù).在該技術(shù)中，所需要的礦物，以細(xì)小顆粒形式存在,借助被水溶液潤(rùn)濕能力的差異而與其他礦物加以分離。常加入表面活性劑（抗?jié)櫇駝?，這些典型的分子，一頭為非極性部分(如長(zhǎng)碳?xì)滏?,另一頭為極性部分(如－NＨ２)。該極性基團(tuán)與礦物相吸，形成不堅(jiān)固的鍵；而碳?xì)浠鶊F(tuán)與水相斥而阻止礦物被潤(rùn)濕,因而礦物能浮選。相反，其他固體物質(zhì)很容易被潤(rùn)濕而沉在水溶液中.攪拌溶液或液體中鼓泡以產(chǎn)生泡沫能大大促進(jìn)表面活性劑包裹的礦物的漂移，這些礦物從容器中溢出到收集容器中，在收集容器，礦物得到回收。顯然，該過程成功的關(guān)鍵在于，為所處理礦物選擇一種高選擇的特定的表面活性劑。2有機(jī)化合物相比于無機(jī)化學(xué)品來自于眾多不同的資源(這一點(diǎn)我們已經(jīng)明白了)，商業(yè)上的一些重要的有機(jī)化合物基本上來源單一。如今,全部有機(jī)化合物的9９%以上,可以通過石化工藝過程從原油（石油）和天然氣得到。這是一種有趣的情形—-該情形始終在轉(zhuǎn)變，而且將來也會(huì)變化，由于從技術(shù)上講，相同的化學(xué)品可以從其他原料得到.尤其是脂肪族化合物，可以通過由碳水化合物的發(fā)酵所得的乙醇加以生產(chǎn),另一方面,芳香族化合物可以從煤焦油中分離得到。煤焦油是煤炭化工過程的副產(chǎn)物。動(dòng)植物油脂,是為數(shù)不多的脂肪族化合物的特定的資源,這些脂肪族化合物包括長(zhǎng)鏈脂肪酸（如正十八酸）和長(zhǎng)鏈醇（如正十二烷醇)。化石燃料（即石油、天然氣和煤）的形成要花上百萬年，一旦用掉就不能被替換，因此,它們稱之為不行再生的資源.這與來自于植物的碳水化合物恰恰相反,碳水化合物能夠較快被更新。一種較為普遍應(yīng)用的資源為蔗糖——一旦作物被收割和土地被清理，又可以種植和收割新的作物,通常少于一年。因此，碳?xì)浠衔锟煞Q為可再生資源。據(jù)估量，植物原料（干重）的總的年產(chǎn)量為1＊１0１１噸?；剂稀烊粴?、原油和煤,主要用作為能源,而不是作為有機(jī)化合物的資源。例如，各種石油分餾物的氣體，用于家用烹調(diào)和取暖、用作為汽車用的汽油、加熱建筑物重燃油，或用于在工業(yè)處理以產(chǎn)生的蒸汽。通常,一桶原油的8％用于化學(xué)品的生產(chǎn)。下列數(shù)據(jù)可以說明，為什么化學(xué)工業(yè)在原油的使用方面與燃料或能源消耗的工業(yè)展開著競(jìng)爭(zhēng)。顯然，若我們情愿使用可代替化石燃料的其他能源，那么這些可替代能源可以利用的，同時(shí)，我們自信地預(yù)料到在不久的將來，可以用上其他的可替代能源。因此，有必要要去保存寶貴的石油供應(yīng)以用于化學(xué)品的生產(chǎn)?！疤幚硎偷淖詈笠患虑槭菍⒅紵痹撜f法是有依據(jù)的.注意到這件事很有趣且有益的：早在1８94年門捷列夫（發(fā)現(xiàn)元素周期表之俄國(guó)科學(xué)家)就向當(dāng)局報(bào)道,“石油是太寶貴的資源而不能將之燃燒掉,應(yīng)該將之以化學(xué)品資源加以保存.”來自于碳水化合物（植物莖桿)的有機(jī)化學(xué)物質(zhì),職務(wù)的主要成分是碳水化合物，碳水化合物組成職務(wù)的結(jié)構(gòu).它們?yōu)槎嗵牵ㄈ缋w維素和淀粉),大量的淀粉存在于食物（如谷類、大米和馬鈴薯)之中，纖維素是組成細(xì)胞壁的主要物質(zhì),因而廣泛存在，可以從木材、棉花等中得到。因此，來自于碳水化合物的化學(xué)品的潛力是相當(dāng)大的,而且該原料可再生。從碳水化合物得到化學(xué)物質(zhì)的主要途徑是通過發(fā)酵過程.然而發(fā)酵過程不能利用多糖（如維素和淀粉),因此，淀粉必須先收到酸性或酶水解反應(yīng)生成更簡(jiǎn)潔的糖類(單糖或二糖(如蔗糖)，這些較為簡(jiǎn)潔的糖是發(fā)酵過程中的）合適的起始原料.發(fā)酵過程是利用單細(xì)胞的微生物（一般有酵母菌、真菌、細(xì)菌或霉菌）生產(chǎn)特殊化學(xué)品.有些發(fā)酵農(nóng)家已用了上千年。最聞名的例子為，谷物發(fā)酵生產(chǎn)含酒精的飲料.直到１９50年，該方法才成為生產(chǎn)脂肪族有機(jī)化學(xué)品的最普遍的途徑。由于生產(chǎn)的乙醇脫水生成乙烯，而乙烯是合成大量脂肪族化合物的關(guān)鍵中間體.盡管用此方法生產(chǎn)的化學(xué)品有所削減,但是用這種方法生產(chǎn)汽車燃料方面存在大量的愛好。反映在發(fā)酵過程的缺點(diǎn)可分為兩方面(1）原料（2）發(fā)酵過程。由于植物莖桿是一種農(nóng)業(yè)原料，其生產(chǎn)和收割均為勞動(dòng)力密集型的過程，所以相比之,它的原料費(fèi)用高于原油的費(fèi)用。同時(shí)，物料的運(yùn)輸更困難,費(fèi)用更高。與石化處理過程相比，發(fā)酵過程的主要缺點(diǎn)是:其一，時(shí)間通常要好幾天,相比有些催化石油反應(yīng)只要幾秒；其二，所得的產(chǎn)物通常是以稀的水溶液（濃度＜10%)存在，因此，分離和純化費(fèi)用較高。由于微生物是活的體系，過程的條件幾乎不容許轉(zhuǎn)變。為了增加反應(yīng)速度，即使相對(duì)于小的溫升，獨(dú)有可能會(huì)導(dǎo)致微生物的死亡和發(fā)酵過程終止。另一方面,發(fā)酵方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是,其選擇性高，一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔而很難以合成或者需要多步合成的化合物,通過發(fā)酵很容易制得。聞名的實(shí)例有多種多樣的抗生素的生產(chǎn).如青霉素，頭孢菌素和鏈霉素。如果也基因工程中快速進(jìn)展的過程中大量的實(shí)際問題得到解決,那么發(fā)酵方面的愛好存在很大的愛好。在基因工程中。微生物（如細(xì)菌）能定制地生產(chǎn)成所需的化學(xué)品。然而，由于發(fā)酵反應(yīng)速度慢和產(chǎn)物分離費(fèi)用高，在不久的將來要實(shí)現(xiàn)用發(fā)酵方法生產(chǎn)大眾化學(xué)品（即需求量極大的化學(xué)品如依稀,笨。）看來是不行能。來自于動(dòng)植物油和脂肪的有機(jī)化學(xué)品，動(dòng)植物油脂（常指類肪）是由甘油脂組成,甘油酯為三羥基醇，甘油(丙烷-1,2，3-三醇，丙三醇)。有多種不同的種植物油資源,較為一般的有，大豆，谷物,棕樹核，油菜籽，橄欖油,動(dòng)物脂肪和巨鯨。這些油類可通過溶劑萃取分離得到.有相當(dāng)大的部分，烹調(diào)油脂的形式用食品工業(yè)中,用于生產(chǎn)黃油，人選黃油和其他食品（如冰激凌)。這些食品的烷基對(duì)人的健康的影響,尤其對(duì)血液中的膽固醇的影響,存在著爭(zhēng)議。血液中的高膽固醇的含量會(huì)引起高血壓和心臟病。目前的觀點(diǎn)似乎贊成高含量不飽和的基因在降低膽固醇的水平和降低心臟病(發(fā)病率）危險(xiǎn)是有利的.這引起如下趨勢(shì)。不用烹調(diào)脂類和一般黃油或人造黃油（這些物質(zhì)中飽和烷基含量豐富),而轉(zhuǎn)向用烹調(diào)油和不飽和烷基的含量高的人造黃油。類脂屬于脂類（物質(zhì)),用于生產(chǎn)化學(xué)物質(zhì)時(shí)，以水解反應(yīng)開頭,雖然水解反應(yīng)可以用酸或堿催化,但堿催化效果更好,由于堿催化反應(yīng)不行逆。堿性條件下的水解反應(yīng)叫做皂化反應(yīng)。注意到這樣事實(shí)很重要—皂化反應(yīng)，水解反應(yīng)(脂肪分解）一級(jí)氫解反應(yīng)不會(huì)利用單一甘油酯（或甲基醇,實(shí)際上,所用植物油是各種甘油酯的混合物，因此(水解）產(chǎn)物也是混合物，需要分離。Ｕniｔ5ＢasicＣhemicaｌｓ基本化學(xué)品我們將化學(xué)工業(yè)部門分成兩類,生產(chǎn)量較大的部門和產(chǎn)量較低的部門。在產(chǎn)量高的部門中，各種化學(xué)品的年產(chǎn)量達(dá)上萬噸至幾十萬噸。結(jié)果這樣所用的工廠專門生產(chǎn)某一個(gè)單個(gè)產(chǎn)品.這些工廠的連續(xù)方式進(jìn)行操作，自動(dòng)化程度高（計(jì)算機(jī)掌握)歸類于產(chǎn)量高的部門有硫酸,含磷化合物，含氮化合物,氯堿及其相關(guān)化合物，加上石油化學(xué)品和商品聚合物(如聚乙烯）（生產(chǎn)部門)。除商品聚合物外，其它的均為重要的中間體,或基本化學(xué)品。這些基本化學(xué)品是其他很多化學(xué)品的生產(chǎn)原料,其他很多基本化學(xué)品的需求量很大。相反,產(chǎn)量低的部門主要從事精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)。單個(gè)化學(xué)品的年產(chǎn)量只有幾十噸到幾千噸。然而，與高產(chǎn)量的產(chǎn)品相比,這些產(chǎn)品單位重量具有很高的價(jià)值。通常,精細(xì)化斜坡的生產(chǎn)與間歇方式操作在工廠中,而且這些工廠常進(jìn)行多種產(chǎn)品的生產(chǎn)。低產(chǎn)量生產(chǎn)部門生產(chǎn)農(nóng)用化學(xué)品，染料，藥品和特種聚合物（如聚醚醚酮)?；A(chǔ)化學(xué)品在化學(xué)工業(yè)中得不到支持，它們不那么引人注意(如藥品)，有時(shí)候利潤(rùn)不很高。其利潤(rùn)來自于經(jīng)濟(jì)盛衰時(shí)難以猜測(cè)的周期。這些基本化學(xué)品不被公眾注意到和直接使用，因此其重要性常得不到理解。即使在化學(xué)工業(yè)中，其重要性也得不到足夠的重視。然而，如果沒有這些基本化學(xué)品，其他工業(yè)就不復(fù)存在.基本化學(xué)品處于原料(及那些從地下通過采礦、開采或用泵抽出來的物質(zhì)）和最終產(chǎn)品的中間位置.基本化學(xué)品的一個(gè)顯著的特征就是它們的生產(chǎn)規(guī)模，每一種（基本化學(xué)品）的生產(chǎn)規(guī)模都相當(dāng)大。圖2—１表示在199３年美國(guó)市場(chǎng)上的25中化學(xué)品。（為了使我們了解化學(xué)品的分類與生產(chǎn)量有關(guān).)通常，基本化學(xué)品生產(chǎn)于那些年產(chǎn)量上萬噸的工廠。年產(chǎn)量10萬噸的工廠每小時(shí)要生產(chǎn)1.25噸?；净瘜W(xué)品的另一顯著重要的特征是其價(jià)格.大多數(shù)價(jià)格相當(dāng)廉價(jià).基本化學(xué)品工業(yè)所作的工作(或任務(wù)）是找到經(jīng)濟(jì)的途徑將原來轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫闹虚g體.生產(chǎn)廠家要對(duì)它們的產(chǎn)品收取較高的價(jià)格幾乎沒有余地,因此，那些最低費(fèi)用生產(chǎn)產(chǎn)品的廠家可能獲得的利潤(rùn)最高。這就意味著，廠家就必須不斷籌備尋求新的，更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)變?cè)系姆椒?很多基本化學(xué)品為石油精煉的產(chǎn)物,而部分基本化學(xué)品工業(yè)—--—硫、氮、磷和氯堿工業(yè)是把除C和H、Ｓ外的元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)品.總之，這些產(chǎn)品和石化工業(yè)的基本產(chǎn)物兩者結(jié)合起來可生產(chǎn)很多重要的化學(xué)物質(zhì)，這些重要的化學(xué)物質(zhì)可作為其余化學(xué)工業(yè)的原料?；净瘜W(xué)工業(yè)現(xiàn)在面臨著其歷史上中最大的挑戰(zhàn)之一，該工業(yè)中的產(chǎn)品消費(fèi)部門－－－農(nóng)業(yè)以停止增長(zhǎng)。同時(shí)大大減小了對(duì)肥料的需求。西方的農(nóng)場(chǎng)主生產(chǎn)了大多的食物，政府減小了對(duì)農(nóng)業(yè)部門的津貼,結(jié)果導(dǎo)致了更少的土地用于耕種和所需的肥料削減。過量肥料的流失而引起的環(huán)境的關(guān)注也削減了對(duì)肥料的需求。諸如含氯化合物之類的產(chǎn)品,已收到了來自環(huán)境學(xué)家的壓力.依據(jù)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾白皮書》,一些產(chǎn)品將受到禁止.而其它的物質(zhì),可以受得住環(huán)境學(xué)家的壓力。基本化學(xué)品工業(yè)再也不會(huì)依靠在需求量方面的長(zhǎng)期增長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)更好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和某一特殊產(chǎn)品更好的市場(chǎng)地位，廠家相互交換工廠（車間),該工業(yè)注意不斷合并聯(lián)合。這使從事某一工業(yè)的人員削減，使該工業(yè)達(dá)到更好的供需平衡和更好的利潤(rùn)?；净瘜W(xué)品工業(yè)正逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)槠渌瘜W(xué)工業(yè)服務(wù)，而越來越小地為農(nóng)業(yè)服務(wù)。基本化學(xué)品受到的壓力是很多大規(guī)模過程引起的（覺察得到的）較大的環(huán)境污染。盡管很多大廠家的生產(chǎn)效率較高,但是該工業(yè)要實(shí)現(xiàn)最好的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路要走。增加重復(fù)利用的驅(qū)動(dòng)力和抱負(fù)化的無排放的工廠，是影響接下來十年該工業(yè)進(jìn)展的主要因素。技術(shù)的進(jìn)步不會(huì)停止，我們將日益重視無污染的工廠和過程。廠家將在效率上展開競(jìng)爭(zhēng)。那些能以最低的成本生產(chǎn)最高質(zhì)量產(chǎn)品的廠家將富強(qiáng)昌盛。這需要廠家在技術(shù)改進(jìn)方面保持投資?；净瘜W(xué)品的合成有用的中間體的新穎方法將不斷被人們發(fā)現(xiàn).在基本化學(xué)品工業(yè)中,仍然還有很多工作有待去做.Uｎit６Chlｏr-AlkaliａｎdRｅlaｔeｄＰｒｏcesｓeｓ氯堿及其相關(guān)過程縱觀歷史，大眾化學(xué)品工業(yè)在氯堿及其相關(guān)過程之上。該部分通常包括氯氣、苛性蘇打(氫氧化鈉)無水碳酸鈉（以各種形式存在的碳酸鈉的衍生物),以及以石灰為基礎(chǔ)的產(chǎn)品。自從無水碳酸鈉和氫氧化鈉的各種制備工藝發(fā)現(xiàn)以來,兩者在作為堿為主要原料方面相互競(jìng)爭(zhēng)。電解過程的特殊經(jīng)濟(jì)性意味著不管對(duì)氯氣和氫氧化鈉這兩種不同類型的產(chǎn)品的相對(duì)需求量如何，你只有以固定的比例同時(shí)制備氯氣和氫氧化鈉.這引起了氫氧化鈉的價(jià)格的搖擺不定,從而使得純堿作為一種堿或多或少有利。氯氣苛性蘇打和純堿的生產(chǎn)都取決于廉價(jià)易得的原料供應(yīng)，前者的生產(chǎn)需要廉價(jià)的海水和電力的供應(yīng)，而純堿的生產(chǎn)需要海水、石灰和大量的能耗.純堿廠只有在其原料不必要長(zhǎng)距離的運(yùn)輸時(shí)才能贏利.這些原料供應(yīng)利用是影響化工企業(yè)位置分布的一個(gè)重要因素。1。石灰為基礎(chǔ)的產(chǎn)品一種關(guān)鍵(重要)原料是石灰石.石灰石主要是由CａCＯ3組成，高質(zhì)量的石灰石可直接用于下一步反應(yīng)。石灰石通常在大型露天石礦中開采，很多采石礦也進(jìn)行原料的一些處理。從石灰石得到兩種重要的產(chǎn)物:生石灰（CaO）和熟石灰水，生石灰是由石灰石依據(jù)該反應(yīng)是熱分解（1200－1500℃）制備得到。CaＣO3——〉ＣaO+CO2一般的,石灰石經(jīng)過粉碎加入傾斜旋轉(zhuǎn)窯的較高端，在此發(fā)生熱分解反應(yīng)，生石灰在另一端回收。然而,通常生石灰用于進(jìn)一步反應(yīng)而分離，而加入其它化合物，與生石灰在窯的較低口處生成最低產(chǎn)品.例如,加入鋁礦、鐵礦和沙石可生成硅酸鹽水泥。純堿的生產(chǎn),通常要向生石灰加入焦炭,焦炭燃燒生成純堿所需的CO2,熟石灰由生石灰和水的反應(yīng)制造,較生石灰更加便利。大約４０%的石灰工業(yè)的產(chǎn)品用于鋼鐵制造業(yè)。在鋼鐵制造業(yè)中,純堿用來與鐵礦石中難溶解的硅酸鹽反應(yīng),生成流態(tài)礦渣,礦渣漂移于表面上，很容易從液態(tài)金屬中分離,叫少量但重要的石灰工業(yè)的產(chǎn)品用于化學(xué)品的制造，污染掌握和水處理。從石灰石得到的最重要的化學(xué)茶品是純堿。2．純堿索爾維工藝,該工藝發(fā)現(xiàn)于１９65年由ES優(yōu)化：工藝是以當(dāng)含氮的鹽溶液經(jīng)來自于石灰窯中焦炭燃燒產(chǎn)物CO２碳酸鹽反應(yīng)時(shí)，ＮａＨCO3沉淀析出為基礎(chǔ)。NaＨＣO3經(jīng)過濾、干燥、煅燒生成CａCO3.過濾后NH4Cl溶液和熟石灰反應(yīng)后（溶液體呈堿性）.蒸餾出NＨ3在該過程中循環(huán)利用,生成物CaＣｌ2是廢棄物或副產(chǎn)物。對(duì)于某一簡(jiǎn)潔的基本產(chǎn)物來說,索爾維法看起來十分簡(jiǎn)潔.該反應(yīng)的基本原理是，以ＮａＣl2和CａCＯ3為原料生成產(chǎn)物CaＣl2和Ｎa2CO3.然而發(fā)生于原料和產(chǎn)物之間的反應(yīng)并不明顯，需要利用NＨ３和Ｃａ（ＯH）2作為中間化合物。該過程的基本原理為：利用精準(zhǔn)的掌握組分（尤其是ＮH３和NaＣｌ)的濃度，NaHCO３能夠從含ＮaCl、ＣO2和NＨ3的溶液里沉淀析出。該過程的關(guān)鍵是掌握溶液的酸堿強(qiáng)度和結(jié)晶的速度,該工藝的基本路線如下，ＮH3氣于氨氣汲取器中汲取于事先經(jīng)純化的海水中,純化的海水以減?。胊+、Mg+離子的量。(Ca+、Mg+在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生沉淀而堵塞管道)。含ＮaCｌ和NＨ4HCＯ3的溶液經(jīng)汲取了CO２的汲取塔(CO2氣體量塔底向上流）開頭時(shí)形成（NH4)2CO３然后再生成NH4HＣO３。在工廠的下面步驟中，Naｃｌ和ＮH4HCO3經(jīng)復(fù)分解反應(yīng)生成NaＨCＯ3（以沉淀形式形成）和NH4Cｌ.過濾將固體ＮaＨCＯ３從溶液中分離。將NａＨCO3送至旋轉(zhuǎn)干燥器，在該干燥器中，NaHＣO３失去水和CO２后生成疏松的晶體塊(即輕質(zhì)純堿）它的主要成分為Na２CO3蓬松的晶體塊很輕,是由于NａＨＣＯ3失去CＯ2后,留下很多空隙,而保留原來的晶體外形。通常要得到密度更大的物質(zhì)很便利,加入水（水能引起咦密度較大的形式重結(jié)晶)進(jìn)一步干燥即可實(shí)現(xiàn)。值得爭(zhēng)議的是,上述的化學(xué)知識(shí)是否為該過程的很好的描述，但這些只是肯定有助于理解過程。想要對(duì)此過程有簡(jiǎn)略的理解,必必要熟識(shí)該組分體系中關(guān)于溶度積的很多知識(shí)。需要知道的重要知識(shí)是，該體系是簡(jiǎn)潔體系，為了使該過程高效操作，需要對(duì)該過程每部分當(dāng)心掌握。該過程的一個(gè)缺點(diǎn)是：產(chǎn)生的CaCｌ2的量很大,其產(chǎn)生量比所需量大得多。因此,大部分CaCl２只是簡(jiǎn)潔的倒掉（CaＣl２毒性不大）,如果能要該過程中的有的進(jìn)料加以利用，那么該過程是有優(yōu)勢(shì)，例如，從該氯化物可產(chǎn)生HCｌ。純堿的用途，有５０％的純堿銷往玻璃制造業(yè)，由于穿件是玻璃制造過程中的主要原料.因此純堿工業(yè)的財(cái)寶與玻璃需求量息息相關(guān).純堿作為一種堿在很多化學(xué)過程中與ＮaOH存在直接競(jìng)爭(zhēng).Ｎa２ＳO3是由純堿和SiO2在12００－1４０0℃反應(yīng)衍生而來的另一類化學(xué)物質(zhì)。硅酸是具有大表面積細(xì)小顆粒的Nａ2SO3,可用于催化劑、色譜之中,洗滌劑和肥皂中作為部分磷酸鹽的替代品。3。生成Ｃｌ2/NaＯH的電解過程簡(jiǎn)介,在化學(xué)工業(yè)法杖是的各個(gè)時(shí)期，Cl2和NaOＨ兩者的需求量均很大,但是不幸的是，對(duì)于電化學(xué)工廠的操作人員來說，兩者的需求量必總是相同.Ｃｌ2可作為漂白粉或作為漂白粉的生產(chǎn)原料,水供應(yīng)的消毒劑，以及作為塑料和溶解劑知道的原料?？列遭c用于生產(chǎn)純堿、肥皂和紡織品，以及在多種化學(xué)過程中作為一種十分重要的原料。全部的電解有著共同之處,鹽的電解生成Cl２和ＮaOＨ。大多數(shù)生產(chǎn)過程是電解(鹽的)水溶液，但是有些重要的工廠,電解熔融鹽生成Ｃｌ2和液態(tài)鈉。這些電解熔融鹽的過程用用于重要液態(tài)Na的工業(yè)。雖然石油添加劑廠家多種多樣，設(shè)會(huì)消滅液態(tài)鈉的其他用途,但是他的主要是用于生產(chǎn)四烷基鉛石油添加劑.實(shí)質(zhì)上用于水溶液電解過程有三種不同的電解槽：水銀槽、隔板槽和膜電解槽。膜電解槽只是用于此案在化工廠中新的生產(chǎn)過程，但是還存在著大量的舊生產(chǎn)過程，盡管說陰曹涉及到對(duì)環(huán)境的影響，但是很多生產(chǎn)廠家上位法此案膜片電解槽代替水印電解槽的經(jīng)濟(jì)性。全部的電解反應(yīng)都是以電子作為化學(xué)反應(yīng)的試劑的觀點(diǎn)為基礎(chǔ)。設(shè)水電解過程的基本反應(yīng)可寫成下式：陽極2Ｃl-—2ｅ—→Ｃｌ２陰極2H2Ｏ+2e—→Ｈ２+2ＯH—總反應(yīng)為2Ｎa＋+２Cｌ—+2H2O→ＮaOH＋Ｃl2+H2該反應(yīng)的自由能為正，因此，需要電驅(qū)使進(jìn)行。像其他很多化學(xué)品工藝一樣,盡管該反應(yīng)看起來似乎極其簡(jiǎn)潔,但是有一些方面很簡(jiǎn)潔.首先,該反應(yīng)的產(chǎn)物必須分開，如果H2和Cl2允許混合在一起，它們會(huì)猛烈反應(yīng)。Ｈ2和Ｃｌ2反應(yīng)生成ＨＯCｌ和氯化物（兩者均會(huì)浪費(fèi)產(chǎn)物、生成副產(chǎn)物）。接著，HOCｌ和次氯酸鹽反應(yīng)生成氯酸鹽（ClＯ3－)、質(zhì)子和更多的氯化物。OH-在陽極區(qū)反應(yīng)生成能污染Cl2的O２。全部的這些反應(yīng)可降低效率和（或）引起分解困難或污染問題。因此，在產(chǎn)物銷售之前,有必要對(duì)這些反應(yīng)清理。理解各種用于電解過程的關(guān)鍵是各種類型的過程分離反應(yīng)產(chǎn)物的方式.盡管不同的制造商所用的電解槽在細(xì)節(jié)方面有著多種轉(zhuǎn)變,但是用于鹽水的電解過程的電解槽基本可分為以上三類。4、Cl２和NaＯH的用途NａOH的用途之多，以致很難將它們便利地進(jìn)行分類。最大的用途之一是用于造紙,造紙業(yè)中木材的處理需要強(qiáng)堿.有些國(guó)家造紙業(yè)中NaＯＨ的消耗占其產(chǎn)量的２0％，另外的2０％用于無機(jī)化學(xué)品（如，次氯酸鈉、漂白粉和消毒劑）的生產(chǎn).各種有機(jī)合成約消耗另外的1５％,氧化鋁和肥皂的生產(chǎn)需要少量的NａＯH。Ｃl2廣泛用于其它各種產(chǎn)品的生產(chǎn).在全世界范圍內(nèi)大約有1／４的Cｌ２用于生產(chǎn)氯乙烯（生產(chǎn)PＶC的單體）。1/4至1/２的Cl2用于水的純化.盡管由于《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利議定書》多種溶劑正在被逐步淘汰，但是仍有高達(dá)20％的氯氣用于溶劑的生產(chǎn)(如甲基氯仿、三氯乙烯等)。全世界范圍內(nèi)，大約10％的Cｌ2用于無機(jī)含氯的化合物的生產(chǎn)。盡管Cl２用于漂白木材漿是來自環(huán)境壓力的另一種途徑,但是在一些國(guó)家Ｃl２的十分重要的用途是用于木材漿的漂白。Unｉｔ７Ａｍmｏnia,ＮitrｉcAｃidaｎdUｒｅa氯、硝酸和尿素雖然N2占我們呼吸的空氣3/4以上,但是氯氣不容易用于進(jìn)一步化學(xué)應(yīng)用。對(duì)化學(xué)工業(yè)來說，N2的生成有用化學(xué)品的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)難以實(shí)現(xiàn),由于全部的工業(yè)技術(shù)人員的努力(或嘗試)還沒有找到該過程的簡(jiǎn)潔其他方法。在常壓和室溫條件下，豆類植物能從空氣中吸入Ｎ2將之轉(zhuǎn)化為NH３以及含NH4-的產(chǎn)物.盡管（化學(xué)工藝師)花了一百年的精力，要實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，化學(xué)工業(yè)仍然需要高溫和上百個(gè)大氣壓的壓力。直到Harbeｒ過程的發(fā)明，全部的含Ｎ化學(xué)品都來自于有生物活性的礦物資源?；旧?所生產(chǎn)的化學(xué)品中全部的Ｎ(元素）都來自于Harbｅr法得來的NH3。NＨ３的生產(chǎn)之大,（盡管由于氨分子較輕，生產(chǎn)的其它產(chǎn)品的量更大,但其生產(chǎn)的ＮH3的分子數(shù)要多于其他任何化合物）,以及該過程的能源是如此的密集，以致于據(jù)估量，在二十世紀(jì)八十年月ＮH3的生產(chǎn)就消耗全世界能源供應(yīng)的３％。1、Ｈａrｂｅｒ法合成NＨ３引言全部的生產(chǎn)ＮＨ３的方法基本都是以Harbｅr法為基礎(chǔ)，稍稍加以轉(zhuǎn)變，該過程是由Ｈarber、Nerst、Ｂoｓh在德國(guó)于一戰(zhàn)前開發(fā)出來的.N2+3Ｈ２≒２NH３原則上,H2和N2間的反應(yīng)很容易進(jìn)行,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),低溫時(shí)平衡向右移動(dòng).所不幸的是，自然界給予的N2一個(gè)很強(qiáng)的叁鍵,這使得N2分子不易受熱力學(xué)因素的影響。用科學(xué)術(shù)語來說，該分子是動(dòng)力學(xué)惰性的。因此，要使該反應(yīng)以肯定的速度進(jìn)行,需要相當(dāng)苛刻的反應(yīng)條件。實(shí)際上,“固定"（意思相互沖突,“有用的反應(yīng)活性”）氦的一種主要來源是閃電過程,閃電時(shí)生產(chǎn)大量的熱量，把Ｎ２和O2轉(zhuǎn)化為N2O。在化工廠中要得到可觀的NＨ３的轉(zhuǎn)化率，我們有必要使用催化劑.Harbeｒ發(fā)現(xiàn)的催化劑(這使他獲得諾貝爾獎(jiǎng))。是一些價(jià)廉的含鐵的化合物。即使有該催化劑，這反應(yīng)也需要很高壓力（早期高達(dá)６00個(gè)大氣壓)和高溫(大約4０00C）由于四個(gè)氣體分子轉(zhuǎn)化為兩個(gè)氣體分子，所以增加壓力使平衡向右（正方向）移動(dòng)。然而，盡管高溫使反應(yīng)速度加快,但是高溫使平衡向右移動(dòng)，因此,所選的條件必必要折中的能以合理的速率得到令人滿意的轉(zhuǎn)化率。條件的精準(zhǔn)選擇將取決于其他的經(jīng)濟(jì)因素和催化劑的簡(jiǎn)略情況。由于資本和能耗費(fèi)用越發(fā)重要,當(dāng)代的工廠已經(jīng)趨向于比早期工廠在更低的壓力和更高的溫度（循環(huán)使用未轉(zhuǎn)化的物料）下進(jìn)行操作。氮的生物固定也使用了一種催化劑，該催化劑鑲在較大的蛋白質(zhì)分子中含有鉬和鐵，其簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)直到1９9２年才被化學(xué)家弄清楚,該催化劑的簡(jiǎn)略作用機(jī)理尚未清楚。原料。該過程需要以下幾種原料（進(jìn)料)的能源、N2和H2。N2很容易從空氣中提取,但是H２的來源很成問題。以前,Ｈ2來源于通過煤的焦化反應(yīng),煤用作蒸汽重整的原料（主要是C的來源），在蒸汽重整過程中,水蒸氣與C反應(yīng)生成H２、CＯ和CＯ２.如今,以天然氣（主要是甲烷）代替，盡管也使用來自石油的烴類物質(zhì)。通常,制NＨ3的工廠包括與NH3生產(chǎn)相連接的H2生產(chǎn)車間.在重整反應(yīng)之前，含硫化合物必須從烴原料中除去，由于它們既能污染重整催化劑又能污染Ｈａrbeｒ催化劑。第一除硫步驟需要鈷—銅催化劑。該催化劑能將全部的含硫化合物氫化生成H2S，H2Ｓ能與ZｎO反應(yīng)（ZｎS和H2O）加以除去。主要的重整反應(yīng)中,下列甲烷反應(yīng)最為典型（甲烷的反應(yīng)發(fā)生于約7５00C。含鎳催化劑上)CH４+H2Ｏ→CＯ+3H2（合成氣)CH2＋2Ｈ2Ｏ→CO２+4Ｈ２其他烴經(jīng)歷類似反應(yīng)。在次級(jí)重整器中，空氣注入溫度１１000C的氣流,除了發(fā)生其他反應(yīng)外，空氣中的O2與H2反應(yīng)生成H２O，結(jié)果剩下不會(huì)污染的Ｏ２的混合物，該混合物中O２與H2的比接近抱負(fù)比3：１。然而，下一步反應(yīng)必須通過下列轉(zhuǎn)化反應(yīng)將更多的ＣO轉(zhuǎn)變?yōu)镠２和CO2。CＯ+Ｈ2O→CO2+Ｈ２為使其盡可能完全的轉(zhuǎn)化，此反應(yīng)應(yīng)該在較低溫度下以兩步進(jìn)行（一步是在４000Ｃ用鐵為催化劑，另一步是在2000C下用催化劑）。下一步中，CO２必須從氣體混合物中除去。除去CO2可以用該酸性氣體與堿性溶液（如ＫOＨ和（或)單乙醇胺或二乙醇胺反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。這一步中，任然存在CO(污染Ｈａrｂoｒ催化劑）對(duì)H2-N2混合物造成很大污染，需要用另一步去將CO得量降低至PPM級(jí)，這一步稱為甲烷化反應(yīng)，涉及到CＯ和H2反應(yīng)生成甲烷（即一些重整反應(yīng)的逆反應(yīng)),該反應(yīng)大約在325℃操作,用一種Ni催化劑.合成氣混合物籌備用于Ｈａｒbor反應(yīng)NH３的生產(chǎn)各種不同氨廠的共同特征是合成經(jīng)過加熱,壓縮，遞往含成催化劑的反應(yīng)器中，該基本反應(yīng)方程式很簡(jiǎn)潔:N2+３H2≒２NＨ３該工業(yè)要實(shí)現(xiàn)的事：反應(yīng)速度和反應(yīng)產(chǎn)率的結(jié)合要令人滿意,不同的時(shí)期和不同的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下謀求不同的折中方案,早期的制氨廠熱衷于高壓反應(yīng)(其目的是在單程反應(yīng)器中提高產(chǎn)率)但是當(dāng)今大多數(shù)氨廠采納在較低的壓力，很低的單程轉(zhuǎn)化率,同時(shí)為節(jié)能而選擇較低溫度。為了確保反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)化率最大，通常在當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，冷卻合成氣，使用熱交換器或者在反應(yīng)器的合適位置注入冷卻氨,可實(shí)現(xiàn)合成氣的冷卻，這樣做的作用是：在反應(yīng)在盡可能接近平衡使其冷凍停止，由于此反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)（同時(shí)在較高溫度下的平衡對(duì)氨的合成時(shí)不利的）所以為了得到好的收率，可以用這種方法,對(duì)熱量進(jìn)行很好的掌握。哈伯法的產(chǎn)物由氨和合成氣混合物(組成)因此，下一步需要將兩者進(jìn)行分離以能循環(huán)利用合成氣，這可以壓縮氨氣得以實(shí)現(xiàn)（氨氣的揮發(fā)度較其他組成小得多,大約在—40℃沸騰）氨的用途氨的主要用途不是用于進(jìn)一步應(yīng)用的含氨化合物的生產(chǎn),而是用于生產(chǎn)肥料（如尿素，硝酸銨和磷酸銨）.肥料消耗了所生產(chǎn)氨的８０％。例如：在19９1年美國(guó)消費(fèi)的由氨得來的產(chǎn)物如下:其中大部分用作肥料(數(shù)量以百萬噸計(jì))尿素（4．2百萬噸)硫酸銨（二百二十萬噸)，硝酸銨(二百六十萬噸），磷酸氫二銨（一千三百五十萬噸)。氨的化學(xué)應(yīng)用各式各樣，盡管在制備純堿的索維爾工藝中氨氣得到回收而沒消滅于最終產(chǎn)品中,但是該過程需要使用氨氣，很多過程直接汲取氨氣,這些過程包括氰化物和芳香族含氮化合物(如吡啶）的生產(chǎn)。很多聚合物（如尼龍和丙烯酸類聚合物）中的氮可以追溯到氨，通常通過睛或氰（HＣＮ)大多數(shù)的其他過稱(工藝)以氨制的硝酸或硝酸鹽作氮源，硝酸銨，用作含氮的肥料,它的另一種主要用途用作大眾化炸藥。２硝酸硝酸的生產(chǎn)化學(xué)工業(yè)制造其他原料時(shí)，所用的大部分氮元素不是以氨的形式直接利用，而是先將氨轉(zhuǎn)化為硝酸，硝酸的生產(chǎn)大約消耗所生產(chǎn)的氨的２0％氨生成硝酸的轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一個(gè)三步過程：１4ＮH3+5O2→4NO＋６H２O22NO＋O2→２NO２3３NO２+Ｈ２O→2HNＯ3＋NO第一個(gè)反應(yīng)用鉑(實(shí)際上是鉑銠金屬網(wǎng)）催化，該催化反應(yīng)可以再實(shí)驗(yàn)室上用一根鉑絲和濃氨水溶液觀察到。初看起來，生成硝酸的總反應(yīng)似乎很簡(jiǎn)潔，所不幸的事,實(shí)際過程比化學(xué)家和工程師所想的要糟的多，因此，存在很多簡(jiǎn)潔的因素。工業(yè)上，第一反應(yīng)于含鉑銠金屬網(wǎng)的反應(yīng)器中,在900度左右進(jìn)行，溫度由該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量得以維持，在該溫度下，一些重要的副反應(yīng)也進(jìn)行得很快，其一，氨和空氣混合物能被氧化生成氨氣和水(如果反應(yīng)器器壁的溫度高,那么該反應(yīng)趨向于在壁上進(jìn)行，因此有必要特意將之冷卻），其二，催化劑可促進(jìn)第一反應(yīng)的產(chǎn)物NO的分解,生成氨氣和氧氣，因此重要的是盡可能快地將產(chǎn)物移出反應(yīng)器，盡管這一做法與下列事實(shí)相沖突：為使原料和催化劑得以反應(yīng)，有必要保持原料與催化劑接觸時(shí)間足夠長(zhǎng).其三：反應(yīng)產(chǎn)物NO與氨反應(yīng)生成氨氣和水，因此重要的事，不讓過多的暗器流過催化劑床層,否則，原料不行回收而浪費(fèi)。利用細(xì)心設(shè)計(jì)的反應(yīng)器,掌握溫度和通過反應(yīng)器的流速可以實(shí)現(xiàn)這些沖突要素的掌握.通常該反應(yīng)的實(shí)際接觸時(shí)間約3×１0-4秒其次步和第三步反應(yīng)簡(jiǎn)潔性較小，但是，兩者的反應(yīng)速度很慢,尚未發(fā)現(xiàn)高效的催化劑,一般的，令氨氣和NO的混合物流經(jīng)一系列的冷凝壓縮器，在這些壓縮器中發(fā)生部分氧化反應(yīng),低溫對(duì)該反應(yīng)有利。當(dāng)混合氣體流經(jīng)大型泡罩汲取塔時(shí),NO2從該混合氣體得以汲取,塔底為55％—6０％硝酸由于硝酸在68%時(shí)與水形成共沸物,所以不能用蒸餾法加工以濃縮，硝酸廠通常利用含98％的硫酸塔在其塔頂去生成９0％硝酸，如有必要,利用硝酸鎂對(duì)之進(jìn)一步脫水可得到接近１00％的硝酸硝酸的用途在所生產(chǎn)硝酸大約有6５%與氨反應(yīng)制造硝酸銨，80％的硝酸銨用于肥料，其余的用作炸藥。硝酸的另一個(gè)主要作用是用于有機(jī)硝化反應(yīng),幾乎全部的炸藥最終都是來自硝酸（大部分為硝酸酯，如硝化甘油或?yàn)橄趸枷阕寤衔锶缛趸妆剑┰诤铣芍匾南趸虬被枷阕逯虚g體時(shí)(如苯胺）時(shí)，第一步為利用和硝酸的硝化反應(yīng).苯胺的合成,第一步為芳香族化合物的硝化，然而將硝基還原為胺基。很多重要的染料和藥物最終都是通過該反應(yīng)得到,盡它們的需求量很小,聚氨酯塑料的制備時(shí)以芳香族異氰酸酯為基礎(chǔ),而芳香族異氰酸酯最終來自于硝化甲苯和苯，該用途大約要消耗５％—10％的硝酸產(chǎn)量3尿素尿素的生產(chǎn)，另一種重要的直接由氨大量生產(chǎn)的產(chǎn)物為尿素，大約有20%的氨用于尿素的生產(chǎn),尿素是通過ＣO2和NＨ3的高壓反應(yīng)合成（一般為200—4００個(gè)atｍ和１８0℃-210℃)該反應(yīng)可分為兩步：1CO2+2NH3-NH2CO-２NH+42NH2CO－2ＮH+4—ＮＨ２CＯNＨ2＋H２Ｏ該高壓反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)將60％的CO2轉(zhuǎn)化為氨基甲酸酯，生成的混合物輸入低壓分解器使之轉(zhuǎn)化為尿素，未反應(yīng)的物料被輸回該工藝中高壓步驟的開頭階段,這樣做可以大大提高車間的總效率，其次階段所得的溶液可直接用作液態(tài)含氮肥料或經(jīng)濃縮生產(chǎn)純度為99%固體尿素尿素的用途尿素的含氮量高使之成為另一種有利氮肥，尿素占氮肥市場(chǎng)的絕大部分，其他的用途也很重要,但是只占所生產(chǎn)品尿素的１0%左右.尿素的最大的另一用途是用于樹脂（甲醛二聚氰酰胺和尿素甲醛)例如這些樹脂用作膠合板粘結(jié)劑和弗萊卡的表面。Uｎit10ＷhａｔＩｓＣｈｅmiｃalEngineeｒｉnｇ?什么是化學(xué)工程學(xué)廣義來講,工程學(xué)可以定義為對(duì)某種工業(yè)所用技術(shù)和設(shè)備的科學(xué)表達(dá)。例如,機(jī)械工程學(xué)涉及的是制造機(jī)器的工業(yè)所用技術(shù)和設(shè)備。它優(yōu)先商量的是機(jī)械力，這種作用力可以轉(zhuǎn)變所加工對(duì)象的外表或物理性質(zhì)而不轉(zhuǎn)變其化學(xué)性質(zhì).化學(xué)工程學(xué)包括原材料的化學(xué)過程，以更為簡(jiǎn)潔的化學(xué)和物理化學(xué)現(xiàn)象為基礎(chǔ)。因此,化學(xué)工程學(xué)是工程學(xué)的一個(gè)分支,它涉及工業(yè)化化學(xué)過程中工廠和機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造、和操作的討論。前述化學(xué)工程學(xué)都是以化學(xué)科學(xué)為基礎(chǔ)的，如物理化學(xué),化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)。然而這樣做的時(shí)候，它并不是僅僅簡(jiǎn)潔地照搬結(jié)論，而是要把這些知識(shí)運(yùn)用于大批量生產(chǎn)的化學(xué)加工過程。把化學(xué)工程學(xué)與純化學(xué)區(qū)分開來的首要目的是“找到最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)路線并設(shè)計(jì)商業(yè)化的設(shè)備和幫助設(shè)備盡可能地適應(yīng)它.”因此如果沒有與經(jīng)濟(jì)學(xué),物理學(xué),數(shù)學(xué),掌握論，應(yīng)用機(jī)械以及其它技術(shù)的聯(lián)系就不能想象化學(xué)工程會(huì)是什么樣的.早期的化學(xué)工程學(xué)以描述性為主。很多早期的有關(guān)化學(xué)工程的教科書和手冊(cè)都是那個(gè)時(shí)候已知的商品生產(chǎn)過程的百科全書.科學(xué)和工業(yè)的進(jìn)展使化學(xué)品的制造數(shù)量飛快增加。舉例來說，今日石油已經(jīng)成為八萬多種化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)的原材料。一方面是化學(xué)加工工業(yè)擴(kuò)張的要求，另一方面是化學(xué)和技術(shù)水平的進(jìn)展為化學(xué)工藝建立理論基礎(chǔ)供應(yīng)了可能.隨著化學(xué)加工工業(yè)的進(jìn)展，新的數(shù)據(jù)，新的關(guān)系和新的綜論不斷添加到化學(xué)工程學(xué)的名目中.然后又從主干上分出很多的分支,如工藝和工廠設(shè)計(jì)，自動(dòng)化，化工工藝模擬和模型,等等。簡(jiǎn)要的歷史輪廓從歷史上來說,化學(xué)工程學(xué)與化學(xué)加工工業(yè)密不行分。在早期,化學(xué)工程學(xué)隨著早期化學(xué)產(chǎn)品交易的進(jìn)展而消滅,是應(yīng)用化學(xué)的純描述性的分支。在歐洲,基礎(chǔ)化學(xué)產(chǎn)品的制造消滅在15世紀(jì).一些小的、專門的企業(yè)開頭創(chuàng)立,生產(chǎn)酸、堿、鹽、藥物中間體和一些有機(jī)化合物。由于十九世紀(jì)英國(guó)的學(xué)院化學(xué)家強(qiáng)調(diào)純化學(xué)的討論高于應(yīng)用化學(xué)，他們的要成為工業(yè)化學(xué)家的同學(xué)也只是定性和定量分析者。在19世紀(jì)8０年月以前，德國(guó)的化學(xué)公司也是這樣.他們情愿聘請(qǐng)那些在高校里進(jìn)行討論的人作顧問,這些人偶爾為制造的革新供應(yīng)一些意見.然而到了８０年月，工業(yè)家們開頭熟識(shí)到要把顧問們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的籌備和合成工作進(jìn)行放大是一個(gè)與實(shí)驗(yàn)室討論截然不同的活動(dòng).他們開頭把這個(gè)放大的問題以及解決的方法交給“化學(xué)工程師"—這可能是受到已經(jīng)進(jìn)入工廠的機(jī)械工程師的表現(xiàn)的啟發(fā)。由于機(jī)械工程師熟識(shí)所涉及的加工工藝，是維修日益簡(jiǎn)潔化的工業(yè)生產(chǎn)中的蒸氣機(jī)和高壓泵的最合適的人選。學(xué)院討論中頭和手兩分的現(xiàn)象逐漸消亡。單元操作。1８８１年英國(guó)曾經(jīng)籌備把化學(xué)工業(yè)的一個(gè)新的協(xié)會(huì)命名為“化學(xué)工程師協(xié)會(huì)”，這個(gè)建議遭到了拒絕。另一方面,由于受到來自工業(yè)界日益加重的壓力，高校的課程開頭體現(xiàn)出除了培育分析工作者還要培育化學(xué)工程師的要求.現(xiàn)在僅僅對(duì)現(xiàn)有工業(yè)過程進(jìn)行描述已經(jīng)不夠了，需要對(duì)各種特殊工業(yè)進(jìn)行工藝屬性的分析。這就為引入熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)、溶液和相等物理化學(xué)新思想供應(yīng)了空間。在這個(gè)轉(zhuǎn)變期,一位關(guān)鍵的人物是化學(xué)顧問GｅorgeDａviｓ,化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)的首任秘書。1８87年Dａｖis那時(shí)是Ｍancｈester?？茖W(xué)校的一名講師，做了一系列有關(guān)化學(xué)工程學(xué)的講座。他把化學(xué)工程學(xué)定義為對(duì)“大規(guī)?；瑢W(xué)產(chǎn)中所應(yīng)用的機(jī)器和工廠”的討論。這們課程包括了大規(guī)模工業(yè)化操作的工廠的各種類型，如干燥、破裂、蒸餾、發(fā)酵、蒸發(fā)和結(jié)晶。后來逐漸在別的地方而不僅僅在英國(guó),而是國(guó)外,成為很多課程的雛形.英國(guó)直到１909年化學(xué)工程學(xué)才成為一門較為完善的課程,而在美國(guó)，MIＴ的LewisNoｒtｏｎ早在１8８8年就已領(lǐng)先開出了Davｉs型課程。191５年,ArthurD.lｉttｌe在一份MIT的計(jì)劃書中，提出了“單元操作”這個(gè)概念,這幾乎為二十世紀(jì)化學(xué)工程學(xué)的突出特點(diǎn)做了定性.Daｖis這一倡議的成功緣由是很明顯的:它避開了泄露特殊化學(xué)過程中受專利權(quán)或某個(gè)擁有者的保留權(quán)所保護(hù)的隱秘。過去這種泄露已經(jīng)嚴(yán)重限制了制造者對(duì)學(xué)院討論機(jī)構(gòu)訓(xùn)練計(jì)劃的支持。Davｉs把化學(xué)工業(yè)分解為“能獨(dú)立進(jìn)行討論的單個(gè)的工序”從而克服了這個(gè)困難。并且在高校或?qū)？茖W(xué)校的工廠里用中試車間進(jìn)行了試驗(yàn)。他采納了工業(yè)顧問公司的理念，閱歷傳遞從一個(gè)車間到另一個(gè)車間，從一個(gè)過程到另一個(gè)過程。這種方式不包含限于某個(gè)給定工廠的利潤(rùn)的私人的或特殊的知識(shí)。單元操作的概念使每一個(gè)化學(xué)制造過程都能分解為一系列的操作步驟，如研末、干燥、烤干、電解等等。例如,學(xué)校對(duì)松節(jié)油制造的特殊性質(zhì)的討論可以用蒸餾屬性討論來代替。這是一個(gè)對(duì)很多其它工業(yè)制造也很一般的工藝過程。單元操作概念的定量形式也許消滅在１9２0年，剛好是在第一次全球石油危機(jī)消滅的時(shí)候?；瘜W(xué)工程師能給予單元操作定量特性的能力使得他們合理地設(shè)計(jì)了第一座現(xiàn)代煉油廠。石油工業(yè)第一次大量聘請(qǐng)化學(xué)工程師的富強(qiáng)時(shí)代開頭了。在單元操作密集繁殖的時(shí)代,化學(xué)工程學(xué)另一些經(jīng)典的分析手段也開頭被引入或廣泛進(jìn)展。這包括過程中材料和能量平衡的討論以及多組分體系中基礎(chǔ)熱力學(xué)的討論。化學(xué)工程師在幫助美國(guó)及其盟國(guó)贏得其次次世界大戰(zhàn)的成功中起了關(guān)鍵的作用。他們進(jìn)展了合成橡膠的方法以代替在戰(zhàn)爭(zhēng)初期因日本的封鎖而失去來源的天然橡膠。他們供應(yīng)了制造原子彈所需要的鈾－235,把制造過程從實(shí)驗(yàn)室討論一步放大到當(dāng)時(shí)最大規(guī)模的工業(yè)化工廠,而他們?cè)谕晟苝enｉcilliｎ的生產(chǎn)工藝中也是功不行沒,它挽救了幾十萬受傷士兵的生命。工程學(xué)運(yùn)動(dòng)。由于不滿意對(duì)工藝設(shè)備運(yùn)行的閱歷描述,化學(xué)工程師開頭從更基礎(chǔ)的角度再端詳單元操作。發(fā)生在單元操作中的現(xiàn)象可以分解到分子運(yùn)動(dòng)水平。這些運(yùn)動(dòng)的定量機(jī)械模型被建立并用于分析已有的儀器設(shè)備。過程和放應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型也被建立并被應(yīng)用于資金密集型的美國(guó)工業(yè)如石油化學(xué)工業(yè)。與工程學(xué)同時(shí)進(jìn)展的是現(xiàn)在的化學(xué)工程課程設(shè)置的變化。也許與其它進(jìn)展相比較,核心課程為化學(xué)工程師運(yùn)用綜合技能解決簡(jiǎn)潔問題更加供應(yīng)了信心.核心課程固定了一些基礎(chǔ)科學(xué)為背景，包括數(shù)學(xué)，物理，和化學(xué)。這些背景對(duì)于從事以化學(xué)工程為中心的課題的艱苦討論是必須的,包括:·Multiｃｏmpｏneｎｔthｅｒmｏdyｎａmｉcsａｎdｋinetｉcs,·Traｎｓpｏrtpｈenomena，·Unitopｅratｉoｎs,·Reａcｔionengiｎeｅring,·Ｐrocｅssdｅsignandcoｎｔrol，ａｎd·Plａntdesignaｎdsyｓｔemsｅnｇｉneｅrｉng.·多組分體系熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)·傳輸現(xiàn)象·單元操作·反應(yīng)工程·過程設(shè)計(jì)和掌握·工廠設(shè)計(jì)和系統(tǒng)工程這種訓(xùn)練使化學(xué)工程師們成為了在很多學(xué)科領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)的人，包括在催化學(xué)、膠體科學(xué)和技術(shù)、燃燒、電化學(xué)工程、以及聚合物科學(xué)和技術(shù)方面。ＢaｓiｃTrenｄsIｎCheｍiｃａlＥngiｎeｅriｎg２?；瘜W(xué)工程學(xué)的基本進(jìn)展趨勢(shì)將來幾年里，科學(xué)的進(jìn)步，技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)以及經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)力將為化學(xué)工程是什么以及化學(xué)工程能做什么打造一個(gè)新的模型。化學(xué)工程學(xué)的焦點(diǎn)始終是轉(zhuǎn)變物體的物理狀態(tài)或化學(xué)性質(zhì)的工業(yè)過程?；瘜W(xué)工程師致力于這些過程的合成、設(shè)計(jì)、測(cè)試放大、操作、掌握和優(yōu)選。他們從事于解決的這些問題,傳統(tǒng)的規(guī)模水平和簡(jiǎn)潔程度可稱之為中等的,這種規(guī)模的例子包括有單個(gè)過程(單元操作)所使用的反應(yīng)器和設(shè)備以及制造廠里單元操作的組合，將來的討論將在規(guī)模上逐漸進(jìn)行補(bǔ)充。除了中等規(guī)模,還有微型的以及更為簡(jiǎn)潔的系統(tǒng)-—－－巨型的規(guī)模。將來的化學(xué)工程師將比任何其他分支的工程師在更為寬廣的規(guī)模范圍緊密協(xié)作。例如，有些人可能從事于了解大范圍的環(huán)境與中等規(guī)模的燃燒系統(tǒng)以及微型的分子水平的反應(yīng)和傳遞之間的關(guān)系。另一些人則從事了解合成的飛機(jī)的的性能與機(jī)翼所用化學(xué)反應(yīng)器及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和對(duì)此有影響的簡(jiǎn)潔流體動(dòng)力學(xué)的討論工作。因此，將來的化學(xué)工程師們要籌備好解決從微型的到巨型的規(guī)模范圍內(nèi)消滅的問題.他們要用來自其它學(xué)科的新的工具和理念來討論和實(shí)踐：分子生物學(xué)，化學(xué)，固體物理學(xué)，材料學(xué)和電子工程學(xué)。他們還將越來越多地使用計(jì)算機(jī)、人工智能以及專家系統(tǒng)來解決問題，進(jìn)行產(chǎn)品和過程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)制造。在這個(gè)學(xué)科中還有兩個(gè)重要的進(jìn)展是我們前面沒有提到的：化學(xué)工程師將越來越多地涉及到對(duì)過程設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。由于產(chǎn)品所表現(xiàn)出來的性能將逐漸與它被加工的途徑掛鉤。傳統(tǒng)概念上產(chǎn)品設(shè)計(jì)與過程設(shè)計(jì)之間的區(qū)分將變得模糊，不再那么明顯。在已有的和新興的工業(yè)中將消滅一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)，那就是生產(chǎn)有專利權(quán)的、有特點(diǎn)的產(chǎn)品以適應(yīng)嚴(yán)格的性能指標(biāo)。這些產(chǎn)品的特征是聽從快速革新的需要，因而他們將在市場(chǎng)上很快地被更新的產(chǎn)品所取代。化學(xué)工程師將常常性地介入到多學(xué)科領(lǐng)域的討論工程.化學(xué)工程師參加跨學(xué)科討論與化學(xué)科學(xué)、特種工業(yè)進(jìn)行合作具有悠久的歷史。隨著工程學(xué)與分子科學(xué)最緊密地聯(lián)系在一起，化學(xué)工程學(xué)的地位也越來越崇高.由于如化學(xué)、分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及固體物理這樣的科學(xué)都是為明天的科學(xué)技術(shù)供應(yīng)種子，作為“界面科學(xué)”,化學(xué)工程學(xué)具有光明的將來，它將在多學(xué)科領(lǐng)域中搭建科學(xué)和工程學(xué)之間的橋梁，而在這里將消滅新的工業(yè)技術(shù)。Unit11ChemicalanｄPrｏcesｓＴhｅｒmodyｎａmics化工熱力學(xué)在投入大量的時(shí)間和精力去討論一個(gè)學(xué)科時(shí)，有理由去問一下以下兩個(gè)問題:該學(xué)科是什么？（討論）它有何用途?關(guān)于熱力學(xué)，雖然其次個(gè)問題更容易回答,但回答第一個(gè)問題有必要對(duì)該學(xué)科較深化的理解。(盡管）很多專家或?qū)W者贊同熱力學(xué)的簡(jiǎn)潔而精準(zhǔn)的定義的觀點(diǎn)（看法）值得懷疑，但是還是有必要確定它的定義.然而,在商量熱力學(xué)的應(yīng)用之后,就可以很容易完成其定義1．熱力學(xué)的應(yīng)用熱力學(xué)有兩個(gè)主要的應(yīng)用，兩者對(duì)化學(xué)工程師都很重要。（1)與過程相聯(lián)系的熱效應(yīng)和功效應(yīng)的計(jì)算，以及從過程得到的最大功或驅(qū)動(dòng)過程所需的最小功的計(jì)算。(2）描述處于平衡的系統(tǒng)的各變量之間的關(guān)系的確定。第一種應(yīng)用由熱力學(xué)這個(gè)名詞可聯(lián)想到,熱力學(xué)表示運(yùn)動(dòng)中的熱。直接利用第一和其次定律可完成很多(熱效應(yīng)和功效應(yīng)的)計(jì)算。例如:計(jì)算壓縮氣體的功,對(duì)一個(gè)完整過程或某一過程單元的進(jìn)行能量衡算，確定分離乙醇和水混合物所需的最小功，或者(evaluatｅ）評(píng)估一個(gè)氨合成工廠的效率。熱力學(xué)在特殊體系中的應(yīng)用,引出了一些有用的函數(shù)的定義以及這些函數(shù)和其它變量（如壓強(qiáng)、溫度、體積和摩爾分?jǐn)?shù))關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的確定。實(shí)際上，在運(yùn)用第一、其次定律時(shí)，除非用于評(píng)價(jià)必要的熱力學(xué)函數(shù)變化已經(jīng)存在，否則熱力學(xué)的第一種應(yīng)用不行能實(shí)現(xiàn)。通過已經(jīng)建立的關(guān)系網(wǎng)絡(luò),從實(shí)驗(yàn)確定的數(shù)據(jù)可以計(jì)算函數(shù)變化.除此之外,某一體系中變量的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可讓那些未知的或者那些難以從變量（這些變量容易得到或較易測(cè)量）中實(shí)驗(yàn)確定的變量得以計(jì)算。例如,一種液體的汽化熱,可以通過測(cè)量幾個(gè)溫度的蒸汽壓和幾個(gè)溫度下液相和汽相的密度得以計(jì)算；某一化學(xué)反應(yīng)中任一溫度下的可得的最大轉(zhuǎn)化率，可以通過參加該反應(yīng)的各物質(zhì)的熱量法測(cè)量加以計(jì)算。2.熱力學(xué)的本質(zhì)熱力學(xué)定律有這閱歷的基礎(chǔ)或?qū)嶒?yàn)基礎(chǔ)，但是在描述其應(yīng)用時(shí),依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)量顯得很明顯化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學(xué)2（standouｔ突出）。因此,熱力學(xué)廣義上可以定義為：拓展我們實(shí)驗(yàn)所得的體系知識(shí)的一種手段（方法）,或定義為：觀察和關(guān)聯(lián)一個(gè)體系的行為的基本框架。為