化工專業(yè)英語(yǔ)教材翻譯

Unit1ChemicalIndustry

化學(xué)工業(yè)

Beforereadingthetextbelow,trytoanswerfollowingquestion:

I.Whendidthemodernchemicalindustrystart?

2.Canyougiveadefinitionforthechemicalindustry?

3.Whatarethecontributionwhichthechemicalindustryhasmadeto

meetandsatisfyourneeds?

4.Isthechemicalindustrycapital-orlabor-intensive?Why?

1.OriginsoftheChemicaIIndustry

Althoughtheuseofchemicalsdatesbacktotheancientcivilizations,theevolutionofwhatweknowasthe

modernchemicalindustrystartedmuchmorerecently.ItmaybeconsideredtohavebegunduringtheIndustrial

Revolution,about1800,anddevelopedtoprovidechemicalsroeusebyotherindustries.Examplesarealkali

forsoapmaking,bleachingpowderforcotton,andsilicaandsodiumcarbonateforglassmaking.Itwillbenoted

thattheseareallinorganicchemicals.Theorganicchemicalsindustrystartedinthe1860swiththeexploitation

ofWilliamHenryPerkin'sdiscoveryifthefirstsyntheticdyestuff-mauve.Atthestartofthetwentiethcentury

theemphasisonresearchontheappliedaspectsofchemistryinGermanyhadpaidoffhandsomely,andby

1914hadresultedintheGermanchemicalindustryhaving75%oftheworldmarketinchemicals.Thiswas

basedonthediscoveryofnewdyestuffsplusthedevelopmentofboththecontactprocessforsulphuricacidand

theHaberprocessforammonia.Thelaterrequiredamajortechnologicalbreakthroughthatofbeingableto

carryoutchemicalreactionsunderconditionsofveryhighpressureforthefirsttime.Theexperiencegained

withthiswastostandGermanyingoodstead,particularlywiththerapidlyincreaseddemandfor

nitrogen-basedcompounds(ammoniumsaltsforfertilizersandnitricacidforexplosivesmanufacture)withthe

outbreakofworldwarIin1914.Thisinitiatedprofoundchangeswhichcontinuedduringtheinter-waryears

(1918-1939).

1.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)的發(fā)展卻是非常近代(才開

始的)。可以認(rèn)為它起源于工業(yè)革命其間，大約在1800年，并發(fā)展成為為其它工業(yè)部門提供化學(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Na2c我們會(huì)注意到所

有這些都是無(wú)機(jī)物。有機(jī)化學(xué)工業(yè)的開始是在十九世紀(jì)六十年代以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)大量資金用于實(shí)用化學(xué)方面的重點(diǎn)研究，

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)工藝的發(fā)展。而后者需要較大的技術(shù)突破使得化學(xué)反應(yīng)第一次可以在非

常高的壓力條件下進(jìn)行。這方面所取得的成績(jī)對(duì)德國(guó)很有幫助。特別是由于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)。這種深刻的改變一直持續(xù)到戰(zhàn)后(1918-1939)。

datebaketo/from:回溯到

dated:過(guò)時(shí)的，陳舊的

standsb.ingoodstead:對(duì)…很有幫助

Since1940thechemicalindustryhasgrownataremarkablerate,althoughthishasslowedsignificantlyin

recentyears.Thelion'sshareofthisgrowthhasbeenintheorganicchemicalssectorduetothedevelopment

andgrowthofthepetrochemicalsareasince1950s.Theexplosivesgrowthinpetrochemicalsinthe1960sand

1970swaslargelyduetotheenormousincreaseindemandforsyntheticpolymerssuchaspolyethylene,

polypropylene,nylon,polyestersandepoxyresins.

1940年以來(lái)，化學(xué)工業(yè)一直以引人注目的速度飛速發(fā)展。盡管這種發(fā)展的速度近年來(lái)已大大減慢。

化學(xué)工業(yè)的發(fā)展由于1950年以來(lái)石油化學(xué)領(lǐng)域的研究和開發(fā)大部分在有機(jī)化學(xué)方面取得。石油化工在

60年代和70年代的迅猛發(fā)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。

Thechemicalindustrytodayisaverydiversesectorofmanufacturingindustry,withinwhichitplaysa

centralrole.Itmakesthousandsofdifferentchemicalswhichthegeneralpubliconlyusuallyencounterasend

orconsumerproducts.Theseproductsarepurchasedbecausetheyhavetherequiredpropertieswhichmake

themsuitableforsomeparticularapplication,e.g.anon-stickcoatingforpansoraweedkiller.Thuschemicals

areultimatelysoldfortheeffectsthattheyproduce.

今天的化學(xué)工業(yè)已經(jīng)是制造業(yè)中有著許多分支的部門，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)買是因?yàn)樗麄兙哂心承?/p>

性質(zhì)適合(人們)的一些特別的用途，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。

2.DefinitionoftheChemicalIndustry

Attheturnofthecenturytherewouldhavebeenlittledifficultyindefiningwhatconstitutedthechemical

industrysinceonlyaverylimitedrangeofproductswasmanufacturedandthesewereclearlychemicals,e.g.,

alkali,sulphuricacid.Atpresent,however,manyintermediatestoproductsproduced,fromrawmaterialslike

crudeoilthrough(insomecases)manyintermediatestoproductswhichmaybeuseddirectlyasconsumer

goods,orreadilyconvertedintothem.Thedifficultyconesindecidingatwhichpointinthissequencethe

particularoperationceasestobepartofthechemicalindustry'ssphereofactivities.Toconsideraspecific

exampletoillustratethisdilemma,emulsionpaintsmaycontainpoly(vinylchloride)/poly(vinylacetate).

Clearly,synthesisofvinylchloride(oracetate)anditspolymerizationarechemicalactivities.However,if

formulationandmixingofthepaint,includingthepolymer,iscarriedoutbyabranchofthemultinational

chemicalcompanywhichmanufacturedtheingredients,isthisstillpartofthechemicalindustryofdoesitmow

belonginthedecoratingindustry?

2.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，因?yàn)槟菚r(shí)所生產(chǎn)的化學(xué)品是很有限的，而且是

非常清楚的化學(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

備許多的半成品的石油，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(guò)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(lái)描述一下這種困

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？

Itisthereforeapparentthat,becauseofitsdiversityofoperationsandcloselinksinmanyareaswithother

industries,thereisnosimpledefinitionofthechemicalindustry.Insteadeachofficialbodywhichcollectsand

publishesstatisticsonmanufacturingindustrywillhaveitsdefinitionastowhichoperationsareclassifiedas

thechemicalindustry.Itisimportanttobearthisinmindwhencomparingstatisticalinformationwhichis

derivedfromseveralsources.

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)有密切的聯(lián)系，所以不能對(duì)

它下一個(gè)簡(jiǎn)單的定義。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(lái)自不同途徑的統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，記住這點(diǎn)是很重要的。

3.TheNeedforChemicalIndustry

Thechemicalindustryisconcernedwithconvertingrawmaterials,suchascrudeoil,firstlyintochemical

intermediatesandthenintoatremendousvarietyofotherchemicals.Thesearethenusedtoproduceconsumer

products,whichmakeourlivesmorecomfortableor,insomecasessuchaspharmaceuticalproduces,helpto

maintainourwell-beingorevenlifeitself.Ateachstageoftheseoperationsvalueisaddedtotheproduceand

providedthisaddedexceedstherawmaterialplusprocessingcoststhenaprofitwillbemadeontheoperation.

Itistheaimofchemicalindustrytoachievethis.

3.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(lái)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(guò)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(guò)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。

Itmayseemstrangeintextbookthisonetoposethequestion"doweneedachemicalindustry?^^However

tryingtoanswerthisquestionwillprovide(i)anindicationoftherangeofthechemicalindustry'sactivities,

(ii)itsinfluenceonourlivesineverydayterms,and(iii)howgreatissociety'sneedforachemicalindustry.

Ourapproachinansweringthequestionwillbetoconsidertheindustry'scontributiontomeetingandsatisfying

ourmajorneeds.Whatarethese?Clearlyfood(anddrink)andhealthareparamount.Otherwhichweshall

considerintheirturnareclothingand(briefly)shelter,leisureandtransport.

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(wèn)題是不是有點(diǎn)奇怪呢？然而，

先回答下面幾個(gè)問(wèn)題將給我們提供一些信息：(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?/p>

的影響，(3)社會(huì)對(duì)化學(xué)工業(yè)的需求有多大。在回答這些問(wèn)題的時(shí)候我們的思路將要考慮化學(xué)工業(yè)在滿

足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

它我們要考慮的按順序是衣物、住所、休閑和旅行。

(1)Food.Thechemicalindustrymakesamajorcontributiontofoodproductioninatleastthreeways.

Firstly,bymakingavailablelargequantitiesofartificialfertilizerswhichareusedtoreplacetheelements

(mainlynitrogen,phosphorusandpotassium)whichareremovedasnutrientsbythegrowingcropsduring

modemintensivefarming.Secondly,bymanufacturingcropprotectionchemicals,i.e.,pesticides,which

markedlyreducetheproportionofthecropsconsumedbypests.Thirdly,byproducingveterinaryproducts

whichprotectlivestockfromdiseaseorcuretheirinfections.

(1)食物。化學(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，提供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)。第二，生產(chǎn)農(nóng)作物保護(hù)產(chǎn)

品，如殺蟲劑，它可以顯著減少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)Health.Weareallawareofthemajorcontributionwhichthepharmaceuticalsectoroftheindustryhas

madetohelpkeepusallhealthy,e.g.bycuringbacterialinfectionswithantibiotics,andevenextendinglife

itself,e.g.?-blockerstolowerbloodpressure.

(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，用供抗血栓降低血壓。

(3)Clothing.Theimprovementinpropertiesofmodernsyntheticfibersoverthetraditionalclothing

materials(e.g.cottonandwool)hasbeenquiteremarkable.Thusshirts,dressesandsuitsmadefrompolyesters

likeTeryleneandpolyamideslikeNylonarecrease-resistant,machine-washable,anddrip-dryornon-iron.

Theyarealsocheaperthannaturalmaterials.

衣物。在傳統(tǒng)的衣服面料上，現(xiàn)代合成纖維性質(zhì)的改善也是非常顯著的。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，也比天然面料便宜。

Paralleldevelopmentsinthediscoveryofmodemsyntheticdyesandthetechnologyto"bond"themtothe

fiberhasresultedinatremendousincreaseinthevarietyofcolorsavailabletothefashiondesigner.Indeedthey

nowspanalmosteverycolorandhueofthevisiblespectrum.Indeedifasuitableshadeisnotavailable,

structuralmodificationofanexistingdyetoachievethiscanreadilybecarriedout,providedthereisa

satisfactorymarketfortheproduct.

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)師們有大量的色彩可以利用。的確他

們幾乎利用了可見光譜中所有的色調(diào)和色素。事實(shí)上如果某種顏色沒(méi)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(guò)對(duì)現(xiàn)有的色彩進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整而獲得。

Othermajoradvancesinthisspherehavebeenincolor-fastness,i.e.,resistancetothedyebeingwashed

outwhenthegarmentiscleaned.

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)Shelter,leisureandtransport.Intermsofshelterthecontributionofmodernsyntheticpolymershas

beensubstantial.Plasticsaretendingtoreplacetraditionalbuildingmaterialslikewoodbecausetheyarelighter,

maintenance-free(i.e.theyareresistanttoweatheringanddonotneedpainting).Otherpolymers,e.g.

urea-formaldehydeandpolyurethanes,areimportantinsulatingmaterialsforreducingheatlossesandhence

reducingenergyusage.

(4)住所，休閑和旅游。講到住所方面現(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，因?yàn)樗鼈兏p，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，

服甲醛和聚胭，是非常重要的絕緣材料可以減少熱量損失因而減少能量損耗。

Plasticsandpolymershavemadeaconsiderableimpactonleisureactivitieswithapplicationsranging

fromall-weatherartificialsurfacesforathletictracks,footballpitchesandtenniscourtstonylonstringsfor

racquetsanditemslikegolfballsandfootballsmadeentirelyfromsyntheticmaterials.

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。

Likewisethechemicalindustry'scontributiontotransportovertheyearshasledtomajorimprovements.

Thusdevelopmentofimprovedadditiveslikeanti-oxidantsandviscosityindeximprovesforengineoilhas

enabledroutineservicingintervalstoincreasefrom3000to6000to12000miles.Researchanddevelopment

workhasalsoresultedinimprovedlubricatingoilsandgreases,andbetterbrakefluids.Yetagainthe

contributionofpolymersandplasticshasbeenverystrikingwiththeproportionofthetotalautomobilederived

fromthesematerials-dashboard,steeringwheel,seatpaddingandcoveringetc.一nowexceeding40%.

多年來(lái)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

這些材料一擋板，輪胎，坐墊和涂層等等一超過(guò)40%。

Soitisquiteapparentevenfromabrieflookatthechemicalindustry'scontributiontomeetingourmajor

needsthatlifeintheworldwouldbeverydifferentwithouttheproductsoftheindustry.Indeedthelevelofa

country'sdevelopmentmaybejudgedbytheproductionlevelandsophisticationofitschemicalindustry.

很顯然簡(jiǎn)單地看一下化學(xué)工業(yè)在滿足我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)就可以知道，沒(méi)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)家的發(fā)展水平可以通過(guò)其化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)水平和精細(xì)程度

來(lái)加以判斷。

4.ResearchandDevelopment(R&D)inChemicalIndustries

Oneofthemainreasonsfortherapidgrowthofthechemicalindustryinthedevelopedworldhasbeenits

greatcommitmentto,andinvestmentinresearchanddevelopment(R&D).Atypicalfigureis5%ofsales

income,withthisfigurebeingalmostdoubledforthemostresearchintensivesector,pharmaceuticals.Itis

importanttoemphasizethatwearequotingpercentagesherenotofprofitsbutofsalesincome,i.e.thetotal

moneyreceived,whichhastopayforrawmaterials,overheads,staffsalaries,etc.aswell.Inthepastthis

tremendousinvestmenthaspaidoffwell,leadingtomanyusefulandvaluableproductsbeingintroducedtothe

market.Examplesincludesyntheticpolymerslikenylonsandpolyesters,anddrugsandpesticides.Although

thenumberofnewproductsintroducedtothemarkethasdeclinedsignificantlyinrecentyears,andintimesof

recessiontheresearchdepartmentisusuallyoneofthefirsttosuffercutbacks,thecommitmenttoR&D

remainsataveryhighlevel.

4.化學(xué)工業(yè)的研究和開發(fā)。

發(fā)達(dá)國(guó)家化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展的一個(gè)重要原因就是它在研究和開發(fā)方面的投入和投資。通常是銷售收

入的5%,而研究密集型分支如制藥，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(shuō)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(guò)去這筆

巨大的投資支付得很好，使得許多有用的和有價(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(lái)進(jìn)入市場(chǎng)的新產(chǎn)品大為減少，而且在衰退時(shí)期研究部門通常是最先被裁

減的部門，在研究和開發(fā)方面的投資仍然保持在較高的水平。

Thechemicalindustryisaveryhightechnologyindustrywhichtakesfulladvantageofthelatestadvances

inelectronicsandengineering.Computersareverywidelyusedforallsortsofapplications,fromautomatic

controlofchemicalplants,tomolecularmodelingofstructuresofnewcompounds,tothecontrolofanalytical

instrumentsinthelaboratory.

化學(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)控制，到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬，再到實(shí)驗(yàn)室分析儀器的控制。

Individualmanufacturingplantshavecapacitiesrangingfromjustafewtonesperyearinthefine

chemicalsareatotherealgiantsinthefertilizerandpetrochemicalsectorswhichrangeupto500,000tonnes.

Thelatterrequiresenormouscapitalinvestment,sinceasingleplantofthissizecannowcost$520million!

This,coupledwiththewidespreaduseofautomaticcontrolequipment,helpstoexplainwhythechemical

industryiscapital-ratherthanlabor-intensive.

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，因?yàn)橐粋€(gè)這樣規(guī)模的工廠要花費(fèi)2億5千萬(wàn)美元，再

加上自動(dòng)控制設(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)。

Themajorchemicalcompaniesaretrulymultinationalandoperatetheirsalesandmarketingactivitiesin

mostofthecountriesoftheworld,andtheyalsohavemanufacturingunitsinanumberofcountries.This

internationaloutlookforoperations,orglobalization,isagrowingtrendwithinthechemicalindustry,with

companiesexpandingtheiractivitieseitherbyerectingmanufacturingunitsinothercountriesorbytakingover

companieswhicharealreadyoperatingthere.

大部分化學(xué)公司是真正的跨國(guó)公司，他們?cè)谑澜缟系脑S多國(guó)家進(jìn)行銷售和開發(fā)市場(chǎng)，他們?cè)谠S多國(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)中發(fā)展的趨勢(shì)。大公司通過(guò)在別的

國(guó)家建造制造廠或者是收購(gòu)已有的工廠進(jìn)行擴(kuò)張。

Unit2ResearchandDevelopment

研究和開發(fā)

Researchanddevelopment,orR&Dasitiscommonlyreferredto,isanactivitywhichiscarriedoutby

allsectorsofmanufacturingindustrybutitsextentvariesconsiderably,aswewillseeshortly.Letusfirst

understand,oratleastgetafeelfor,whatthetermsmean.Althoughthedistinctionbetweenresearchand

developmentisnotalwaysclear-cut,andthereisoftenconsiderableoverlap,wewillattempttoseparate

them.Insimpletermsresearchcanbethoughtofastheactivitywhichproducesnewideasandknowledge

whereasdevelopmentisputtingthoseideasintopracticeasnewprocessandproducts.Toillustratethiswith

anexample,predictingthestructureofanewmoleculewhichwouldhaveaspecificbiologicalactivityand

synthesizingitcouldbeseenasresearchwhereastestingitanddevelopingittothepointwhereitcouldbe

marketedasanewdrugcouldbedescribedasthedevelopmentpart.

研究和開發(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).我們馬上可以看到，它

的內(nèi)容變化很大。我們首先了解或先感覺(jué)一下這個(gè)詞的含義。盡管研究和開發(fā)的定義總是分得不很清

楚，而且有許多重疊的部分，我們還是要試著把它們區(qū)分開來(lái)。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，研究是產(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(lái)描述

這一點(diǎn)，預(yù)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研究而測(cè)試它并把它發(fā)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。

1.FundamentalResearchandAppliedResearch

InindustrytheprimaryreasonforcartingoutR&Diseconomicandistostrengthenandimprovethe

company'spositionandprofitability.ThepurposeofR&Distogenerateandprovideinformationand

knowledgetoreduceuncertainly,solveproblemsandtoprovidebetterdataonwhichmanagementcanbase

decisions.Specificprojectscoverawiderangeofactivitiesandtimescales,fromafewmonthsto20years.

1.基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究

在工業(yè)上進(jìn)行研究和開發(fā)最主要的原因是經(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的目的是做出并提供信息和知識(shí)以減低不確定性，解決問(wèn)題，以及向管理層提供更好的數(shù)據(jù)

以便他們能據(jù)此做出決定。特別的項(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。

WecanpickoutanumberofareasofR&Dactivityinthefollowingparagraphsbutifweweretostart

withthosewhichweretospringtothemindoftheacademic,ratherthantheindustrial,chemistthenthese

wouldbebasic,fundamental(background)orexploratoryresearchandthesynthesisofnewcompounds.

Thisisalsolabeled“blueskies“research.

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(lái)源于研究院而不是

工業(yè)化學(xué)家的頭腦，這就是基礎(chǔ)的或探索性的研究

Fundamentalresearchistypicallyassociatedwithuniversityresearch.Itmaybecarriedoutforitsown

intrinsicinterestanditwilladdtothetotalknowledgebasebutnoimmediateapplicationsofitinthe“real

world^^wellbeapparent.Notethatitwillprovideavaluabletrainingindefiningandsolvingproblems,i.e.

researchmethodologyfortheresearchstudentwhocarriesitoutundersupervision.However,later”spin

offk“fromsuchworkcanleadtousefulapplications.Thusphysicistsclaimthatbutforthestudyand

developmentofquantumtheorywemightnothavehadcomputersandnuclearpower.However,totakea

specificallychemicalexample,generalstudiesonabroadareasuchashydrocarbonoxidationmightprovide

informationwhichwouldbeusefulinmorespecificareassuchascyclohexaneoxidationfortheproduction

ofnylonintermediates.

基礎(chǔ)研究通常與大學(xué)研究聯(lián)系在一起，它可能是由于對(duì)其內(nèi)在的興趣而進(jìn)行研究并且這種研究

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(wèn)

題方面提供了極有價(jià)值的訓(xùn)練，比如，在指導(dǎo)下完成研究工作的學(xué)生所接受的研究方法學(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(lái)可觀的使用價(jià)值。因此，物理學(xué)家宣稱要不

是量子理論的研究和發(fā)展我們可能仍然沒(méi)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)域如炫的氧化方面所做的廣泛的研究將為一些特殊的領(lǐng)域如環(huán)己烯氧化生成尼龍中間產(chǎn)物

提供有用的信息。

Aspectsofsynthesiscouldinvolveeitherdevelopingnew,morespecificreagentsforcontrolling

particularfunctionalgroupinterconversions,i.e.developingsyntheticmethodologyorcompletesynthesisof

anentirelynewmoleculewhichisbiologicallyactive.Althoughtheformerisclearlyfundamentalthelatter

encompassesboththisandappliedaspects.Thisterm'applied'hastraditionallybeenmoreassociatedwith

researchoutinindustriallaboratories,sincethisismorefocusedortargeted.Ilisaconsequenceofthework

beingbusinessdriven.

通過(guò)合成可以生產(chǎn)出一些新的、更特殊的試劑以控制特殊的官能團(tuán)轉(zhuǎn)換，即發(fā)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)性研究而后者則包括基礎(chǔ)研究和實(shí)用性研

究?jī)刹糠?。所謂“實(shí)用性”習(xí)慣上是指與在工業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成的研究聯(lián)系在一起的，因?yàn)樗吣康男裕?/p>

它是商業(yè)行為驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。

Note,however,thattherehasbeenamajorchangeinrecentyearsasacademicinstitutionshave

increasinglyturnedtoindustryforresearchfunding,withtheresultthatmuchmoreoftheirresearcheffortis

mowdevotedtomoreappliedresearch.Evenso,inacademiatheemphasisgenerallyisverymuchonthe

researchratherthanthedevelopment.

然而，請(qǐng)注意。近幾年有很大的變化，大學(xué)研究機(jī)構(gòu)正越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向工業(yè)界尋求研究經(jīng)費(fèi)，其

結(jié)果就是他們的研究工作越來(lái)越多地是致力于實(shí)用研究。即使這樣，學(xué)院工作的重點(diǎn)通常還是在于研究

而不是開發(fā)。

2.TypesofIndustrialResearchandDevelopment

Theappliedormoretargetedtypeofresearchanddevelopmentcommonlycarriedoutinindustrycanbe

ofseveraltypesandwewillbrieflyconsidereach.Theyare:(i)productdevelopment,(ii)process

development,(iii)processimprovementand(iv)applicationsdevelopment.Evenundertheseheadingsthere

areamultitudeofaspectssoonlyatypicalexamplecanbequotedineachcase.Theemphasisoneachof

thesewillvaryconsiderablywithinthedifferentsectorsofthechemicalindustry.

2.工業(yè)研究和開發(fā)的類型

通常在生產(chǎn)中完成的實(shí)用型的或有目的性的研究和開發(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)；每一類下還有許多分支。我們.

對(duì)每一類舉一個(gè)典型的例子來(lái)加以說(shuō)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。

(l)Productdevelopment.Productdevelopmentincludesnotonlythediscoveryanddevelopmentofa

newdrugbutalso,forexample,providinganewlonger-activeanti-oxidantadditivetoanautomobileengineoil.

Developmentsuchasthishaveenabledservicingintervalstoincreaseduringthelastdecadefrom3000to6000

to9000andnowto12000miles.Notethatmostpurchasersofchemicalsacquirethemfortheeffectsthatthey

producei.e.aspecificuse.Teflon,orpolytetrafluoroethylene(PTFE),maybepurchasedbecauseitimpartsa

non-sticksurfacetocookingpotsandpans,therebymakingthemeasiertoclean.

(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(shuō)，給一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供

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)品能創(chuàng)造出來(lái)

的效果，亦即某種特殊的用途。Tdflon,或稱聚四氟乙烯(PTFE)被購(gòu)買是因?yàn)樗苁钩床隋?、盆表?/p>

不粘，易于清洗。

(2)Processdevelopment.Processdevelopmentcoversnotonlydevelopingamanufacturingprocessforan

entirelynewproductbutalsoanewprocessorrouteforanexistingproduct.Thepushforthelattermay

originatefbroneormoreofthefollowingreasons:availabilityofnewtechnology,changeintheavailability

and/orcostofrawmaterials.Manufactureofvinylchloridemonomerisanexampleofthis.Itsmanufacturing

routehaschangedseveraltimesowingtochangingeconomics,technologyandrawmaterials.Anotherstimulus

isamarkedincreaseindemandandhencesalesvolumewhichcanhaveamajoreffectontheeconomicsofthe

process.Theearlydaysofpenicillinmanufactureaffordagoodexampleofthis.

(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)原因：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

化改變了好幾次。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早期的制造就為此提供了一個(gè)很好的例子。

TheabilityofpenicillintopreventtheonsetofsepticemiainbattlewoundsduringtheSecondWorldWar

(1939?1945)resultedinanenormousdemandforittobeproducedinquantity.Upuntilthenithadonlybeen

producedinsmallamountsonthesurfaceofthefermentationbrothinmilkbottles!AnenormousR&Deffort

jointlyintheU.S.andtheU.K.resultedintwomajorimprovementstotheprocess.Firstlyadifferentstainof

themouldgavemuchbetteryieldsthantheoriginalPenicilliumnotatum.Secondlythemajorprocess

developmentwastheintroductionofthedeepsubmergedfermentationprocess.Herethefermentationtakes

placethroughoutthebroth,providedsterileairisconstantly,andvigorously,blownthroughit.Thishasenabled

theprocesstobescaledupenormouslytomodernstainlesssteelfermentershavingacapacityinexcessof

50000liters.Itissalutarytonotethatinthefirstworldwar(1914?1919)moresoldiersdiedfromsepticemia

oftheirwoundsthanwereactuallykilledoutrightonthebattlefield!

Penicillin能預(yù)防戰(zhàn)爭(zhēng)中因傷口感染引發(fā)的敗血癥，因而在第二次世界大戰(zhàn)(1939-1945)中，penicillin

的需求量非常大，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)不同的菌株一黃霉菌代替普通的青霉，它的產(chǎn)量要比后者高得多。第二個(gè)重大的流程開發(fā)是引進(jìn)了深

層發(fā)酵過(guò)程。只要在培養(yǎng)液中持續(xù)通入大量純化空氣，發(fā)酵就能在所有部位進(jìn)行。這使生產(chǎn)能力大大地

增加，達(dá)到現(xiàn)代容量超過(guò)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。

Processdevelopmentforanewproductdependsonthingssuchasthescaleonwhichitistobe

manufactured,theby-productsformedandtheirremoval/recovery,andrequiredpurity.Datawillbeacquired

duringthisdevelopmentstageusingsemi-technicalplant(upto100literscapacity)whichwillbeinvaluablein

thedesignoftheactualmanufacturingplant.Iftheplantistobeaverylargecapacity,continuouslyoperating

one,e.g.petrochemicalorammonia,thenapilotplantwillfirstbebuiltandoperatedtotestouttheprocessand

acquiremoredata,thesesemi-technicalorpilotplantswillberequiredfortesting,e.g.,apesticide,orcustomer

evaluation,e.g.,anewpolymer.

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)際的制造廠是非常寶貴的，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。

Notethatby-productscanhasamajorinfluenceontheeconomicsofachemicalprocess.Phenol

manufactureprovidesastrikingexampleofthis.Theoriginalroute,thebenzenesulphonicacidroute,has

becomeobsoletebecausedemandforitsby-producesodiumsulfite(2.2tons/1tonphenol)hasdriedup.Its

recoveryanddisposalwillthereforebeanadditionalchargeontheprocess,thusincreasingthecostofthe

phenol.Incontrastthecumenerouteowesitseconomicadvantageoveralltheotherroutestothestrong

demandfortheby-productacetone(0.6tons/1tonphenol).Thesaleofthisthereforereducesthenetcostofthe

phenol.

注意，副產(chǎn)品對(duì)于化學(xué)過(guò)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(guò)時(shí)。亞硫酸鈉需回收和廢置成為生產(chǎn)

過(guò)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)于所有其他方法就在

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。

Amajorpartoftheprocessdevelopmentactivityforamewplantistominimize,orideallypreventby

designingout,wasteproductionandhencepossiblepollution.Theeconomicandenvironmentaladvantagesof

thisareobvious.

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(guò)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(lái)的經(jīng)濟(jì)利益和對(duì)環(huán)境的益處是顯而易見的。

Finallyitshouldbenotedthatprocessdevelopmentrequiresabigteameffortbetweenchemists,chemical

engineers,andelectricalandmechanicalengineerstobesuccessful.

最后要注意，工業(yè)開