《專業(yè)英語》2.4.6.12.單元翻譯-羅杰民

1、Unit 2 Research and Development研究和開發(fā)研究和開發(fā)，或通常所稱R&D是制造業(yè)各個部門都要進(jìn)行的一項活動。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一下這個詞的含義。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。簡單說來，研究是產(chǎn)生新思想和新知識的活動，而開發(fā)則是把這些思想貫徹到實踐中得到新工藝和新產(chǎn)品的行為。可以用一個例子來描述這一點，預(yù)測一個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試它并把它發(fā)展到可以作為一種新藥推向市場這一階段則看作開發(fā)部分。1 基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究在工業(yè)上進(jìn)行研究和開

2、發(fā)最主要的原因是經(jīng)濟(jì)利益方面，是為了加強公司的地位，提高公司的利潤。R&D的目的是做出并提供信息和知識以減低不確定性，解決問題，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。特別的項目涵蓋很大的活動范圍和時間范圍，從幾個月到20年。我們可以在后面的段落里舉出大量的R&D活動。但是如果我們舉出的點子來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范圍，但在現(xiàn)實世界中的直接應(yīng)用可能性是很小的。請注意，這種以內(nèi)就在提出和解決問題方面提供了極有價值的訓(xùn)練，比如，在指導(dǎo)下完成研

3、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”隨后也能帶來可觀的使用價值。因此，物理學(xué)家宣稱要不是量子理論的研究和發(fā)展我們可能仍然沒有計算機(jī)和核能量。不管怎樣，舉一個特殊的化學(xué)方面的例子吧，在各個領(lǐng)域如烴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。通過合成可以生產(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)研究和實用性研究兩部分。所謂“實用性”習(xí)慣上是指與在工業(yè)實驗室完成的研究聯(lián)系在一起的，因為它更具目的性，它是商業(yè)行

4、為驅(qū)動的結(jié)果。然而，請注意。近幾年有很大的變化，大學(xué)研究機(jī)構(gòu)正越來越多地轉(zhuǎn)向工業(yè)界尋求研究經(jīng)費，其結(jié)果就是他們的研究工作越來越多地是致力于實用研究。即使這樣，學(xué)院工作的重點通常還是在于研究而不是開發(fā)。2工業(yè)研究和開發(fā)的類型通常在生產(chǎn)中完成的實用型的或有目的性的研究和開發(fā)可以分為好幾類，我們對此加以簡述。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.對每一類舉一個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)動機(jī)提供更長時效的抗氧化添

5、加劑。這種開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)使（發(fā)動機(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。請注意，大部分的買家所需要的是化工產(chǎn)品能創(chuàng)造出來的效果，亦即某種特殊的用途。Tdflon，或稱聚四氟乙烯（PTFE）被購買是因為它能使炒菜鍋、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)計一套制造工藝，還包括為現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計新的工藝或方案。而要進(jìn)行后者時可能源于下面的一個或幾個原因：新技術(shù)的利用、原材料的獲得或價格發(fā)生了變化。氯乙烯單聚物的制造就是這樣的一個例子。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。另一個刺激因素是需求的顯著

6、增加。因而銷售量對生產(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很好的例子。Penicillin能預(yù)防戰(zhàn)爭中因傷口感染引發(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，penicillin只能用在瓶裝牛奶表面發(fā)酵的方法小量的生產(chǎn)。英國和美國投入了巨大的人力物力聯(lián)合進(jìn)行研制和開發(fā)，對生產(chǎn)流程做出了兩個重大的改進(jìn)。首先用一個不同的菌株黃霉菌代替普通的青霉，它的產(chǎn)量要比后者高得多。第二個重大的流程開發(fā)是引進(jìn)了深層發(fā)酵過程。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

7、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)場上的人還要多。注意到這一點不能不讓我們心存感激。對一個新產(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)計實際的制造廠是非常寶貴的，例如石油化工或氨的生產(chǎn)。要先建立一個中試車間，運轉(zhuǎn)并測試流程以獲得更多的數(shù)據(jù)。他們需要測試產(chǎn)品的性質(zhì)，如殺蟲劑，或進(jìn)行消費評估，如一種新的聚合物。注意，副產(chǎn)品對于化學(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

8、枯竭而變的過時。亞硫酸鈉需回收和廢置成為生產(chǎn)過程附加的費用，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對于它的副產(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。對一個新產(chǎn)品進(jìn)行工藝開發(fā)的一個重要部分是通過設(shè)計把廢品減到最低，或盡可能地防止可能的污染，這樣做帶來的經(jīng)濟(jì)利益和對環(huán)境的益處是顯而易見的。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)械工程師這樣一支龐大隊伍的協(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)。它可能出現(xiàn)了某個問題使生產(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)重新開始，因為故障期

9、耗費資財。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。這可以通過很多途徑實現(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)量也會為產(chǎn)品打開新的市場。然而，近年來，最重要的工藝改進(jìn)行為主要是減少生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響，亦即防止生產(chǎn)過程所引起的污染。很明顯，有兩個相關(guān)連的因素推動這樣做。第一，公眾對化學(xué)產(chǎn)品的安全性及其對環(huán)境所產(chǎn)生影響的關(guān)注以及由此而制訂出來的法律；第二，生產(chǎn)者必須花錢對廢物進(jìn)行處理以便它能安全地清

10、除，比如說，排放到河水中。顯然這是生產(chǎn)過程的又一筆費用，它將增加所生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的成本。通過減少廢物數(shù)量提高效益其潛能是不言而喻的。然而，請注意，對于一個已經(jīng)建好并正在運行的工廠來說，只能做一些有限的改變來達(dá)到上述目的。因此，上面所提到的減少廢品的重要性應(yīng)在新公廠的設(shè)計階段加以考慮。近年來另一個當(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。這不僅能創(chuàng)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，特別是工程上所使用的管子和排水槽。我們已經(jīng)強調(diào)了化

11、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事實。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)有密切的聯(lián)系。對顧客的技術(shù)支持水平往往是贏得銷售的一個重要的因素。進(jìn)行研究和開發(fā)的化學(xué)家們?yōu)檫@些應(yīng)用開發(fā)提供了幫助。CH3CH3F的制造就是一個例子。它最開始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，固然沒有預(yù)計到這一點，但它顯然也是應(yīng)用開發(fā)的一個例子。3化工行業(yè)中研究與開發(fā)活動的變化化學(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

12、都很慢，因為流程已很成熟。R&D經(jīng)費支出屬于化工行業(yè)中低的一端，而且大部分的費用是用于過程改進(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)生所希望的、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。Unit 4 Sources of chemicals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

13、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：即相對較強的碳碳共價鍵的碳原子長鏈和異構(gòu)體的形成。大部分這些化合物只是滿足實驗室好奇心或?qū)W術(shù)興趣。然而，其他剩余的達(dá)幾千種，是商業(yè)和實踐興趣。因此，可以預(yù)料到這些化學(xué)物質(zhì)的來源很廣。雖然對無機(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)品的主要來源因為“無機(jī)化學(xué)品”這個詞（術(shù)語）涉及到（cover，包括、涵蓋）的是除碳以外所有元素構(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

14、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

15、潤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（如長碳?xì)滏湥?，另一頭為極性部分（如-NH2）。該極性基團(tuán)與礦物相吸，形成不牢固的鍵；而碳?xì)浠鶊F(tuán)與水相斥而阻止礦物被潤濕，因而礦物能浮選。相反，其他固體物質(zhì)很容易被潤濕而沉在水溶液中。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浮，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

16、一。如今，所有有機(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 該情形一直在改變，而且將來也會變化，因為從技術(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鏈脂肪酸（如正十八酸）和長鏈醇（如正十二烷醇）?；剂希词?、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，它們稱之為不可再生的資源。這與來自于植物的碳水化合物恰恰相反，碳水化合

17、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)估計，植物原料（干重）的總的年產(chǎn)量為1*1011 噸?；剂咸烊粴狻⒃秃兔?，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)展開著競爭。顯然，若我們愿意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，我們自

18、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法是有根據(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)元素周期表之俄國科學(xué)家）就向當(dāng)局報道，“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?！眮碜杂谔妓衔铮ㄖ参锴o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)

19、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)生成更簡單的糖類（單糖或二糖（如蔗糖），這些較為簡單的糖是發(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。最著名的例子為，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。因為生產(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)品有所減少，但是用這種方法生產(chǎn)汽車燃料方面

20、存在大量的興趣。反映在發(fā)酵過程的缺點可分為兩方面（1）原料（2）發(fā)酵過程。因為植物莖桿是一種農(nóng)業(yè)原料，其生產(chǎn)和收割均為勞動力密集型的過程，所以相比之，它的原料費用高于原油的費用。同時，物料的運輸更困難，費用更高。與石化處理過程相比，發(fā)酵過程的主要缺點是：其一，時間通常要好幾天，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，分離和純化費用較高。因為微生物是活的體系，過程的條件幾乎不容許改變。為了增加反應(yīng)速度，即使相對于小的溫升，獨有可能會導(dǎo)致微生物的死亡和發(fā)酵過程終止。另一方面，發(fā)酵方法的獨特優(yōu)點是，其選擇性高，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜而很難以合成或者需要

21、多步合成的化合物，通過發(fā)酵很容易制得。著名的實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發(fā)展的過程中大量的實際問題得到解決，那么發(fā)酵方面的興趣存在很大的興趣。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，因為發(fā)酵反應(yīng)速度慢和產(chǎn)物分離費用高，在不久的將來要實現(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。）看來是不可能。來自于動植物油和脂肪的有機(jī)化學(xué)品，動植物油脂（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，較為普通的有，大豆，谷物，棕樹核，油菜籽，橄欖油，動物脂肪和

22、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）。這些食品的烷基對人的健康的影響，尤其對血液中的膽固醇的影響，存在著爭議。血液中的高膽固醇的含量會引起高血壓和心臟病。目前的觀點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?。òl(fā)病率）危險是有利的。這引起如下趨勢。不用烹調(diào)脂類和普通黃油或人造黃油（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，以水解反應(yīng)開始，雖然水解反應(yīng)可以用酸或堿催化，但堿催化效果更好，因為堿催化反應(yīng)不可逆。堿性條件下的

23、水解反應(yīng)叫做皂化反應(yīng)。注意到這樣事實很重要 皂化反應(yīng)，水解反應(yīng)（脂肪分解）一級氫解反應(yīng)不會利用單一甘油酯（或甲基醇，實際上，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。Unit 6 Chlor-Alkali and Related Processes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爭。電解過程的特殊經(jīng)濟(jì)性意味著不管對氯氣和氫氧化鈉這兩種不同類型的產(chǎn)品

24、的相對需求量如何，你只有以固定的比例同時制備氯氣和氫氧化鈉。這引起了氫氧化鈉的價格的搖擺不定，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)都取決于廉價易得的原料供應(yīng)，前者的生產(chǎn)需要廉價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距離的運輸時才能贏利。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，許多采石礦也進(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

25、，生石灰是由石灰石根據(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，較生石灰更加方便。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，礦渣漂浮于表面上，很容易從液態(tài)金屬中分離，叫少量

26、但重要的石灰工業(yè)的產(chǎn)品用于化學(xué)品的制造，污染控制和水處理。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，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。對于某一簡單的基本產(chǎn)物來說，索爾維法看起來十分復(fù)雜。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

27、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：利用準(zhǔn)確的控制組分（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)鍵是控制溶液的酸堿強度和結(jié)晶的速度，該工藝的基本路線如下，NH3 氣于氨氣吸收器中吸收于事先經(jīng)純化的海水中，純化的海水以減小Ca+、Mg+離子的量。（Ca+、Mg+在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生沉淀而阻塞管道）。含NaCl 和NH4HCO3 的溶液經(jīng)吸收了CO2 的吸收塔(CO2 氣體量塔底向上流) 開始時形成(NH4)2CO3 然后再生成NH4HCO3。在工廠的下面步驟中，Nacl 和NH4HCO3

28、 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，是因為NaHCO3 失去CO2后，留下很多空隙，而保留原來的晶體形狀。通常要得到密度更大的物質(zhì)很方便，加入水（水能引起咦密度較大的形式重結(jié)晶）進(jìn)一步干燥即可實現(xiàn)。值得爭議的是，上述的化學(xué)知識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。想要對此過程有詳細(xì)的理解，必須要熟悉該組分體系中關(guān)于溶度積的很多知識。需要知道的重要知識是，該體系是復(fù)

29、雜體系，為了使該過程高效操作，需要對該過程每部分小心控制。該過程的一個缺點是：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 只是簡單的倒掉（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，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)，因為穿件是玻璃制造過程中的主要原料。因此純堿工業(yè)的財富與玻璃需求量息息相關(guān)。純堿作為一種堿在許多化學(xué)過程中與NaOH 存在直接競爭。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

30、中， 洗滌劑和肥皂中作為部分磷酸鹽的替代品。3. 生成Cl2/NaOH 的電解過程簡介，在化學(xué)工業(yè)法杖是的各個時期，Cl2 和NaOH 兩者的需求量均很大，但是不幸的是，對于電化學(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。所有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

31、廠家多種多樣，設(shè)會出現(xiàn)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環(huán)境的影響，但是許多生產(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。所有的電解反應(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。像其他許多

32、化學(xué)品工藝一樣，盡管該反應(yīng)看起來似乎極其簡單，但是有一些方面很復(fù)雜。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，它們會劇烈反應(yīng)。H2 和Cl2 反應(yīng)生成HOCl 和氯化物（兩者均會浪費產(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。所有的這些反應(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)方面有著多種改變，但是用于鹽水的電解過程的電解槽基本可分為以

33、上三類。4、Cl2 和NaOH 的用途NaOH 的用途之多，以致很難將它們方便地進(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堿。有些國家造紙業(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。盡管因為關(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、

34、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，但是在一些國家Cl2 的十分重要的用途是用于木材漿的漂白。Unit 12 what do we mean by transport phenomena ?傳遞現(xiàn)象是工程科學(xué)三個典型領(lǐng)域系統(tǒng)性和綜合性研究的總稱：能量或熱量傳遞，質(zhì)量傳遞或擴(kuò)散，以及動量傳遞或流體力學(xué)。. 當(dāng)然，熱量和質(zhì)量傳遞在流體中經(jīng)常發(fā)生，正因如此一些工程教育家喜歡把這些過程包含在流體力學(xué)的范疇內(nèi)。由于傳遞現(xiàn)象也包括固體中的熱傳導(dǎo)和擴(kuò)散，因此，傳遞現(xiàn)象實際上比流體力學(xué)的領(lǐng)域更廣。傳遞現(xiàn)象的研究充分利

35、用描述傳熱，傳質(zhì)，動量傳遞過程的方程間的相似性，這也區(qū)別于流體力學(xué)。這些類推(通常被這么叫)常?？梢耘c傳遞現(xiàn)象發(fā)生的物理機(jī)制間的相似性關(guān)聯(lián)起來。因此，一個傳遞過程的理解能夠容易促使其他過程的理解。而且，如果微分方程和邊界條件是一樣的，只需獲得一個傳遞過程的解決方案即可，因為通過改變名稱就可以用來獲得其他任何傳遞過程的解決方案。必須強調(diào),雖然有相似之處,也有傳遞過程之間的差異,尤其重要的是運輸動量(矢量)和熱或質(zhì)量(標(biāo)量). 然而,系統(tǒng)地研究了相似性傳遞過程之間的相似性,使它更容易識別和理解它們之間的差別。1 怎么研究傳遞過程？ 為了找出傳遞過程間的相似性，我們將同時研究每一種傳遞過程取代先研究

36、動量傳遞，再傳熱，最后傳質(zhì)的方法。除了促進(jìn)理解之外，對于不使用在其他教科書里用到的順序法還有另一個教學(xué)的原因：在三個過程中，包含在動量傳遞研究中的概念和方程對初學(xué)者來說是最難以理解并使用。因為在不具有有關(guān)動量傳遞的知識前提下一個人不可能完全理解傳熱和傳質(zhì)，在順序法的情況下他就被迫先研究最難的課程即動量傳遞。另一方面，如果課程同時被研究，通過參照有關(guān)傳熱的熟悉課程動量傳遞就變得更好理解。而且，平行研究法可以先研究較為簡單的概念，再深入到較難和較抽象的概念。我們可以先強調(diào)所發(fā)生的物理過程而不是數(shù)學(xué)性步驟和描述。例如，我們將先研究一維傳遞現(xiàn)象，因為它在不要求矢量標(biāo)注下就可以被解決，并且我們常?？梢允?/p>

37、用普通的微分方程代替難以解決的偏微分方程。加上傳遞現(xiàn)象的許多實際問題可以通過一維模型解決的這樣一個事實，這種處理做法也是合理的。2. 為什么工程師要研究傳遞現(xiàn)象？ 因為傳遞現(xiàn)象這個學(xué)科牽扯到自然界定則，一些人就把它劃分為工程的一個分支。正因如此，對于那些關(guān)心工廠和設(shè)備設(shè)計和操作經(jīng)濟(jì)性的工程師而言，十分應(yīng)該探知在實際中傳遞現(xiàn)象如何起到價值作用。對于那些問題有兩種通用型答案。第一種要求大家認(rèn)識到傳熱，傳質(zhì)和動量傳遞發(fā)生在許多工程設(shè)備中，如熱交換器，壓縮機(jī)，核化反應(yīng)器，增濕器，空氣冷卻器，干燥器，分離器和吸收器。這些傳遞過程也發(fā)生在人體內(nèi)以及大氣中污染物反應(yīng)和擴(kuò)散的一些復(fù)雜過程中。如果工程師要知道工程設(shè)備中正在發(fā)生什么并要做出能達(dá)到經(jīng)濟(jì)性操作的決策，對主導(dǎo)這些傳遞過程的物理定律有一個認(rèn)識很重要。第二種答案是工程師需要能夠運用自然定律的知識設(shè)計包含這些過程的工藝設(shè)備。要做到這點，他們必須能夠預(yù)測傳熱，傳