化學工業(yè)的起源

1、1 化學工業(yè)的起源盡管化學品的使用可以追溯到古代文明時代，我們所謂的現(xiàn)代化學工業(yè)的發(fā)展卻是非常近代（才開始的）?？梢哉J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. 我們會注意到所有這些都是無機物。有機化學工業(yè)的開始是在十九世紀六十年代以William Henry Perkin 發(fā)現(xiàn)第一種合成染料苯胺紫并加以開發(fā)利用為標志的。20世紀初，德國花費大量資金用于實用化學方面的重點研究，到1914年，德國的化學工業(yè)在世界化學產(chǎn)品市場上占有75%的份額。這要歸因于新染料的發(fā)現(xiàn)以及硫酸的接

2、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突破使得化學反應第一次可以在非常高的壓力條件下進行。這方面所取得的成績對德國很有幫助。特別是由于1914年第一次世界大仗的爆發(fā)，對以氮為基礎的化合物的需求飛速增長。這種深刻的改變一直持續(xù)到戰(zhàn)后（1918-1939）。date bake to/from: 回溯到dated: 過時的，陳舊的stand sb. in good stead: 對。很有幫助1940年以來，化學工業(yè)一直以引人注目的速度飛速發(fā)展。盡管這種發(fā)展的速度近年來已大大減慢?；瘜W工業(yè)的發(fā)展由于1950年以來石油化學領域的研究和開發(fā)大部分在有機化學方面取得。石油化工在60年代和70

3、年代的迅猛發(fā)展主要是由于人們對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。1940年以來，化學工業(yè)一直以引人注目的速度飛速發(fā)展。盡管這種發(fā)展的速度近年來已大大減慢?；瘜W工業(yè)的發(fā)展由于1950年以來石油化學領域的研究和開發(fā)大部分在有機化學方面取得。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。2 化學工業(yè)的定義在本世紀初，要定義什么是化學工業(yè)是不太困難的，因為那時所生產(chǎn)的化學品是很有限的，而且是非常清楚的化學品，例如，燒堿，硫酸。然而現(xiàn)在有數(shù)千種化學產(chǎn)品被生產(chǎn)，從一些原料物質像用于制備許多的半成品的石

4、油，到可以直接作為消費品或很容易轉化為消費品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產(chǎn)過程中哪一個環(huán)節(jié)不再屬于化學工業(yè)的活動范疇。舉一個特殊的例子來描述一下這種困境。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活動。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化學公司完成的話，那它仍然是屬于化學工業(yè)呢還是應當歸屬于裝飾工業(yè)中去呢？因此，很明顯，由于化學工業(yè)經(jīng)營的種類很多并在很多領域與其它工業(yè)有密切的聯(lián)系，所以不能對它下一個簡單的定義。相反的每一個收集和出版制造工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的官方機構都會對如何屆定哪一類操作為化學工業(yè)有自己的定義。當比較來自不

5、同途徑的統(tǒng)計資料時，記住這點是很重要的。3 對化學工業(yè)的需要化學工業(yè)涉及到原材料的轉化，如石油 首先轉化為化學中間體，然后轉化為數(shù)量眾多的其它化學產(chǎn)品。這些產(chǎn)品再被用來生產(chǎn)消費品，這些消費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)過程的每一個階段，都有價值加到產(chǎn)品上面，只要這些附加的價值超過原材料和加工成本之和，這個加工就產(chǎn)生了利潤。而這正是化學工業(yè)要達到的目的。在這樣的一本教科書中提出：“我們需要化學工業(yè)嗎？”這樣一個問題是不是有點奇怪呢？然而，先回答下面幾個問題將給我們提供一些信息：（1）化學工業(yè)的活動范圍，（2）化學工業(yè)對我們日常生活的影響，（3）社會對化學工業(yè)的需

6、求有多大。在回答這些問題的時候我們的思路將要考慮化學工業(yè)在滿足和改善我們的主要需求方面所做的貢獻。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)食物?；瘜W工業(yè)對糧食生產(chǎn)所做的巨大貢獻至少有三個方面。第一，提供大量可以獲得的肥料以補充由于密集耕作被農(nóng)作物生長時所帶走的營養(yǎng)成分。（主要是氮、磷和鉀）。第二，生產(chǎn)農(nóng)作物保護產(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。我們都很了解化學工業(yè)中制藥這一塊在維護我們的身體健康甚至延長壽命方面所做出的巨大貢獻，例如，用抗生素治療細菌感染

7、，用-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、可機洗，曬干自挺或免燙，也比天然面料便宜。與此同時，現(xiàn)代合成染料開發(fā)和染色技術的改善使得時裝設計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和色素。事實上如果某種顏色沒有現(xiàn)成的，只要這種產(chǎn)品確有市場，就可以很容易地通過對現(xiàn)有的色彩進行結構調整而獲得。這一領域中另一些重要進展是不褪色，即在洗滌衣物時染料不會被洗掉。（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是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統(tǒng)建筑材料，因為它們更輕，免維護

8、（即它們可以抵抗風化，不需油漆）。另一些高聚物，比如，脲甲醛和聚脲，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。塑料和高聚物的應用對休閑活動有很重要的影響，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。多年來化學工業(yè)對旅游方面所作的貢獻也有很大的提高。一些添加劑如抗氧化劑的開發(fā)和發(fā)動機油粘度指數(shù)改進使汽車日產(chǎn)維修期限從3000英里延長到6000英里再到12000英里。研發(fā)工作還改進了潤滑油和油脂的性能，并得到了更好的剎車油。塑料和高聚物對整個汽車業(yè)的貢獻的比例是驚人的，源于這些材料擋板，輪胎，坐墊和涂層等等超過40%。很顯然

9、簡單地看一下化學工業(yè)在滿足我們的主要需求方面所做的貢獻就可以知道，沒有化工產(chǎn)品人類社會的生活將會多么困難。事實上，一個國家的發(fā)展水平可以通過其化學工業(yè)的生產(chǎn)水平和精細程度來加以判斷。4 化學工業(yè)的研究和開發(fā)。發(fā)達國家化學工業(yè)飛速發(fā)展的一個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。要強調這里我們所提出的百分數(shù)不是指利潤而是指銷售收入，也就是說全部回收的錢，其中包括要付出原材料費，企業(yè)管理費，員工工資等等。過去這筆巨大的投資支付得很好，使得許多有用的和有價值的產(chǎn)品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進入市場

10、的新產(chǎn)品大為減少，而且在衰退時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?；瘜W工業(yè)是高技術工業(yè)，它需要利用電子學和工程學的最新成果。計算機被廣泛應用，從化工廠的自動控制，到新化合物結構的分子模擬，再到實驗室分析儀器的控制。一個制造廠的生產(chǎn)量很不一樣，精細化工領域每年只有幾噸，而巨型企業(yè)如化肥廠和石油化工廠有可能高達500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因為一個這樣規(guī)模的工廠要花費2億5千萬美元，再加上自動控制設備的普遍應用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業(yè)而不是勞動力密集型企業(yè)。大部分化學公司是真正的跨國公司，他們在世界上的許多國家進行銷售和開發(fā)市場

11、，他們在許多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學工業(yè)中發(fā)展的趨勢。大公司通過在別的國家建造制造廠或者是收購已有的工廠進行擴張。Unit 3 Typical Activities of Chemical Engineers化學工程師的例行工作化學工程師經(jīng)典的角色是把化學家在實驗室里的發(fā)現(xiàn)拿來并發(fā)展成為能賺錢的、商業(yè)規(guī)模的化學過程?；瘜W家用少量的反應物在試管和派式氧彈中反應相應得到少量的生成物，所進行的通常是間歇性的恒溫下的實驗，反應物放在很小的置于恒溫水槽的容器中，加點催化劑，反應繼續(xù)進行，隨時間推移，反應物被消耗，并有生成物產(chǎn)生，產(chǎn)物在合適的間歇時間獲得。與之相比，化學工

12、程師通常面對的是數(shù)量多得多的物質和龐大的（昂貴的）設備。反應器可以容納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一個單元流程的投資可能超過1億美元。在把化學家研制的小型反應器及分離系統(tǒng)“放大”到很大的商業(yè)化車間時，通常需要化學工程師的參與。為了徹底了解過程中的化學反應，化學工程師必須與化學家密切合作以確保能得到所需要的反應的動力學性質和物理性質參數(shù)以進行設計、運轉和優(yōu)選流程。這就是為什么化工課程要包括那么多的化學類課程的原因?；瘜W工程師還必須與機械、電子、土木建筑和冶金工程師密切協(xié)作以設計和操作工廠的機械設備反應器、槽、蒸餾塔、熱交換器、泵、壓縮機

13、、控制器和儀器設備等等。在這張設備單上還有一大類是管子?；S最典型的特征之一就是數(shù)目龐大的管道貫穿所有生產(chǎn)間。可以毫不夸張地說，在許多車間都有幾百英里長的管道。這些管道輸入和輸出車間的反應物質進行傳遞，同時還可攜帶有用的東西（水蒸氣、冷卻水、空氣、氧、冷卻劑）進入操作單元。要把實驗室研究商業(yè)化，化學工程師要參與進行開發(fā)、設計、建筑、操作、銷售和研究工作。各個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。讓我們簡單地把每個工作描述一下。應該強調的是，我們所討論的工作是“典型的”和“經(jīng)典的”，但并不意味著化學工程師只能做這些事。化學工程師在數(shù)學、化學和物理學方面都有很好的知識基礎，因此，

14、他或她能夠而且確實適應工業(yè)、政府部門、大專院校等非常廣泛的職業(yè)要求。1. 開發(fā)開發(fā)工作是從實驗室規(guī)模向商業(yè)化規(guī)模轉化所必需的中間階段。開發(fā)階段所涉及的“中試”流程所使用的反應器容量為5加侖，蒸餾塔直徑為3英寸。開發(fā)通常是化學流程商業(yè)化的一部分。因為“放大”規(guī)模是一個非常困難的問題。直接從試管研制跳到在10.000加侖反應器里生產(chǎn)是非常棘手的有時甚至是危險的工作。一些（在實驗室研究階段）根本不明顯的未加以考慮的細微問題，如混合不均勻，溫度梯度輻射狀升高，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工程師與化學家和其他一些工程師協(xié)作對中師車間進行設計、安裝和運行，設計方面

15、包括確定設備的尺寸、結構、制造所用的材料。通常中師車間的設計是有很大的變通性的，以便能對各種情況和構造進行評估。中試車間一旦開始運轉，就能獲得性能數(shù)據(jù)和選定最佳數(shù)值以便從經(jīng)濟學角度對流程進行評價。對生產(chǎn)過程的每一個階段可能獲得的利潤進行評定。如果結果顯示投入的資金不能有足夠的回報，這項計劃將被停止。中師車間還提供了評價設備制造材料、測量方法、流程控制技術的機會。中試車間的這些實驗數(shù)據(jù)對于工業(yè)裝置設計的改善能提供有用的幫助。1 設計根據(jù)在實驗室和中試車間獲得的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，一組工程師集中起來設計工業(yè)化的車間?；瘜W工程師的職責就是詳細說明所有過程中的流速和條件，設備類型和尺寸，制造材料，流程構造，控

16、制系統(tǒng)，環(huán)境保護系統(tǒng)以及其它相關技術參數(shù)。這是一個責任重大的工作。設計階段是大把金錢花進去的時候。一個常規(guī)的化工流程可能需要五千萬到一億美元的資金投入，有許多的事情要做?；瘜W工程師是做出很多決定的人之一。當你身處其位時，你會對自己曾經(jīng)努力學習而能運用自己的方法和智慧處理這些問題感到欣慰。設計階段的產(chǎn)物是很多圖紙：（1）工藝流程圖。是顯示所有設備的圖紙。要標出所有的流線和規(guī)定的條件（流速、溫度、壓力、構造、粘度、密度等）。（2）管道及設備圖。標明所有設備（包括尺寸、噴嘴位置和材料）、所有管道（包括大小、控制閥、控制器）以及所有安全系統(tǒng)（包括安全閥、安全膜位置和大小、火舌管、安全操作規(guī)則）。（3）

17、儀器設備說明書。詳細說明所有設備準確的空間尺度、操作參數(shù)、構造材料、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)格說明書應交給中標的設備制造廠以進行設備生產(chǎn)。3建造當設備制造把設備的所有部分都做好了以后，這些東西要運到工廠所在地（有時這是后勤部門頗具挑戰(zhàn)性的任務，尤其對象運輸分餾塔這樣大型的船只來說）。建造階段要把所有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，為大型設備及建筑物打下基礎（比如控制室、流程分析實驗室、維修車間）。完成了第一步，就開始安裝設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、管道、測量元件、自動控制閥?？刂葡到y(tǒng)的線路和管

18、道連接在控制室和操作間之間。電線、開關、變換器需裝備在馬達上以驅動泵和壓縮機。生產(chǎn)設備安裝完畢后，化學工程師的職責就是檢查它們是否連接完好，每部分是否正常工作。對大部分工程師來說這通常是一個令人激動、享受成功的時候。你將看到自己的創(chuàng)意由圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實。鋼鐵和混凝土代替了示意圖和表格。建筑是許多人多年辛勞的結果。你終于站到了發(fā)射臺上，工廠將要起飛還是最后失敗。揭曉的那一刻即將到來。測試階段一旦完成，“運轉階段”就開始了。啟動是工廠的首項任務，是令人興奮的時刻和日夜不停的工作。這是化學工程師最好的學習機會之一?，F(xiàn)在你可以了解你的構思和計算究竟有些什么好。參與中試車間和設計工作的工程師通常也是啟動隊伍

19、中的人員。啟動階段需要幾天或幾個月，根據(jù)設計所涉及工藝技術的新穎、流程的復雜程度以及工程的質量而定。中間經(jīng)常會遇到要求設備完善的問題。這是耗時耗財?shù)碾A段：僅僅每天從車間出來的廢品會高達數(shù)千美金。確實，曾經(jīng)有些車間因為沒有預計到的問題如控制、腐蝕、雜質或因為經(jīng)濟方面的問題而從來沒有運轉過。在啟動階段，工程師們通常需輪流值班。在很短的時間里有很多的東西需要學習。一旦車間按照設定程序成功運轉，它就轉變?yōu)楫a(chǎn)品的常規(guī)生產(chǎn)或制造部門。4制造化學工程師在制造階段占據(jù)中心的位置。車間技術服務部門負責車間有效而安全地運轉的技術方面。他們進行生產(chǎn)量和性能測試以找出設備的瓶頸在哪，然后設計一些修正或附加的東西以解決

20、這些瓶頸?；瘜W工程師研究一些方法節(jié)省能源，降低原材料消耗、減少不合要求的需進行處理的產(chǎn)品的生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。他們還研究一些提高產(chǎn)品質量、減少空氣和水中環(huán)境污染的措施。除了提供技術服務外，許多工程師還負責生產(chǎn)監(jiān)督。這些監(jiān)督保證工廠日常生產(chǎn)的各個方面正常進行。包括管理換班工作的操作工，滿足質量要求，按期按量發(fā)出產(chǎn)品，生產(chǎn)并保持設備備件的存儲量，為車間設備維修，保證安全規(guī)則被遵守，避免過多排出廢物污染環(huán)境，并且做工廠對當?shù)厣鐣拇匀恕?技術銷售許多化學工程師發(fā)現(xiàn)在技術銷售中充滿了刺激性的、有利可圖的機會。與其它的銷售業(yè)務一樣，這項業(yè)務包括拜訪客戶，推薦一些特別的商品以滿足客戶的需要，并確保訂單

21、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發(fā)展和利潤。許多化工產(chǎn)品的市場開發(fā)需要制造化工產(chǎn)品公司的工程師與使用化工產(chǎn)品公司的工程師密切合作。這種合作所采取的方式可以是對如何使用一種化學產(chǎn)品提出建議，或者是生產(chǎn)出一種新的化學產(chǎn)品以解決客戶的某個特殊的困難。當銷售工程師碰到他自己沒有把握解決的問題時，他或她必須要請教專家。有時銷售工程師還需組織來自不同公司的研究人員共同努力來解決某個問題。6研究化學工程師能從事多種類型的研究工作。他們與化學家聯(lián)合開發(fā)新的或革新的產(chǎn)品。他們探索新的和改良的工程技術（比如更好的計算機程序以模擬化工工藝，更好

22、的實驗室分析方法分析有代表性的化學產(chǎn)品，新型的反應和分離系統(tǒng)。）他們研究改進的傳感器以進行物理性質的在線檢測，他們還研究單個流程結構和設備研究工程師可能是在實驗室或辦公桌前鉆研難題。他們通常是一組科學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備使化學工程師能在研究工作中做出突出的貢獻?；瘜W工程師的日常工作有時頗似那些化學家和物理學家。Unit 4 Sources of chemicals化學物質的來源化學物質的數(shù)量多得驚人，其差異很大：所知道的化學物質的數(shù)量就達上千萬種。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)量之大是耦合的結果：即相對較強的碳碳共

23、價鍵的碳原子長鏈和異構體的形成。大部分這些化合物只是滿足實驗室好奇心或學術興趣。然而，其他剩余的達幾千種，是商業(yè)和實踐興趣。因此，可以預料到這些化學物質的來源很廣。雖然對無機化學品如此，但是奇怪的是，大多數(shù)有機化學品來源于一種資源，即原油（石油）。1. 無機化學品Table1-1 無機化學品的主要來源因為“無機化學品”這個詞（術語）涉及到（cover，包括、涵蓋）的是除碳以外所有元素構成的化合物。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

24、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，還必須涉及到化學處理（過程）。金屬礦或無機礦很少以純物質的形式存在，因此，處理過程的第一步通常是：（將無機礦中）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用的分離技術。在該技術中，所需要的礦物，以細小顆粒形式存在，借助被水溶液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（如長碳氫鏈），另一頭為極性部分（如

25、-NH2）。該極性基團與礦物相吸，形成不牢固的鍵；而碳氫基團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 有機化合物相比于無機化學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化合物基本上來源單一。如今，所有有機化合物的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

26、會變化，因為從技術上講，相同的化學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，碳水化合物能夠較快被更新。一種較為普遍應用的資源為蔗糖 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，碳氫化合物可

27、稱為可再生資源。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?、原油和煤，主要用作為能源，而不是作為有機化合物的資源。例如，各種石油分餾物的氣體，用于家用烹調和取暖、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%用于化學品的生產(chǎn)。下列數(shù)據(jù)可以說明，為什么化學工業(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，我們自信地預料到在不久的將來，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以用于化學品的生產(chǎn)?！疤幚硎偷淖詈笠患虑槭菍⒅?/p>

28、燃燒”該說法是有根據(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家）就向當局報道，“石油是太寶貴的資源而不能將之燃燒掉，應該將之以化學品資源加以保存?！眮碜杂谔妓衔铮ㄖ参锴o桿）的有機化學物質，職務的主要成分是碳水化合物，碳水化合物組成職務的結構。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，纖維素是組成細胞壁的主要物質，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品的潛力是相當大的，而且該原料可再生。從碳水化合物得到化學物質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

29、，淀粉必須先收到酸性或酶水解反應生成更簡單的糖類（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)酵過程是利用單細胞的微生物（一般有酵母菌、真菌、細菌或霉菌）生產(chǎn)特殊化學品。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)脂肪族有機化學品的最普遍的途徑。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鍵中間體。盡管用此方法生產(chǎn)的化學品有所減少，但是用這種方法生產(chǎn)汽車燃料方面存在大量的興趣。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

30、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。為了增加反應速度，即使相對于小的溫升，獨有可能會導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，一些結構復雜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。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

31、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（如細菌）能定制地生產(chǎn)成所需的化學品。然而，因為發(fā)酵反應速度慢和產(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)大眾化學品（即需求量極大的化學品如依稀，笨。）看來是不可能。來自于動植物油和脂肪的有機化學品，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，動物脂肪和巨鯨。這些油類可通過溶劑萃取分離得到。有相當大的部分，烹調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

32、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。不用烹調脂類和普通黃油或人造黃油（這些物質中飽和烷基含量豐富），而轉向用烹調油和不飽和烷基的含量高的人造黃油。類脂屬于脂類（物質），用于生產(chǎn)化學物質時，以水解反應開始，雖然水解反應可以用酸或堿催化，但堿催化效果更好，因為堿催化反應不可逆。堿性條件下的水解反應叫做皂化反應。注意到這樣事實很重要 皂化反應，水解反應（脂肪分解）一級氫解反應不會利用單一甘油酯（或甲基醇，實際上，所用植物油

33、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 5 Basic Chemicals基本化學品我們將化學工業(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，各種化學品的年產(chǎn)量達上萬噸至幾十萬噸。結果這樣所用的工廠專門生產(chǎn)某一個單個產(chǎn)品。這些工廠的連續(xù)方式進行操作，自動化程度高（計算機控制）歸類于產(chǎn)量高的部門有硫酸，含磷化合物，含氮化合物，氯堿及其相關化合物，加上石油化學品和商品聚合物（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，或基本化學品。這些基本化學品是其他許多化學品的生產(chǎn)原料，其他許多基本化學品的需求量很大。相反，產(chǎn)量低的部門主要從事精細化學品的生產(chǎn)。單個化學品的年產(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值。通常，精細化斜坡的生產(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)用化學品，染料，藥品和特種聚合物（如聚醚醚酮）?；A化學品在化學工業(yè)中得不到支持，它們不那么引人注意（如藥品），有時候利潤不很高。其利潤來自于經(jīng)濟盛衰時難以預測的周期。這些基本化學品不被公眾注意到和直接使