《化學工程與工藝專業(yè)英語》課文翻譯完

Unit１CｈemｉcalＩndustry化學工業(yè)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)的進展卻是格外近代(才開頭的）?？梢哉J為它起源于工業(yè)革命其間，大約在18０0年,并進展成為為其它工業(yè)部門供應(yīng)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。我們會注意到全部這些都是無機物。有機化學工業(yè)的開頭是在十九世紀六十年月以WiｌlｉaｍＨenｒyＰerkin發(fā)現(xiàn)第一種合成染料—苯胺紫并加以開發(fā)利用為標志的。２0世紀初,德國花費大量資金用于有用化學方面的重點討論,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)以及硫酸的接觸法生產(chǎn)和氨的哈伯生產(chǎn)工藝的進展。而后者需要較大的技術(shù)突破使得化學反應(yīng)第一次可以在格外高的壓力條件下進行。這方面所取得的成果對德國很有幫助。格外是由于１9１4年第一次世界大仗的爆發(fā)，對以氮為基礎(chǔ)的化合物的需求飛速增長。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:過時的,陳舊的sｔandｓb．iｎgoodｓtead：對.。.很有幫助194０年以來,化學工業(yè)始終以引人注目的速度飛速進展。盡管這種進展的速度近年來已大大減慢?；瘜W工業(yè)的進展由于195０年以來石油化學領(lǐng)域的討論和開發(fā)大部分在有機化學方面取得.石油化工在６0年月和7０年月的迅猛進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。今日的化學工業(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)千種不同的化學產(chǎn)品,而人們通常只接觸到終端產(chǎn)品或消費品。這些產(chǎn)品被購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。這些化學產(chǎn)品歸根到底是由于它們能產(chǎn)生的作用而被購買的.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,由于那時所生產(chǎn)的化學品是很有限的，而且是格外清楚的化學品,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(zhì)像用于制備很多的半成品的石油,到可以直接作為消費品或很容易轉(zhuǎn)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(yīng)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(lǐng)域與其它工業(yè)有親密的聯(lián)系，所以不能對它下一個簡潔的定義。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(gòu)都會對如何屆定哪一類操作為化學工業(yè)有自己的定義.當比較來自不同途徑的統(tǒng)計資料時，記住這點是很重要的。對化學工業(yè)的需要化學工業(yè)涉及到原材料的轉(zhuǎn)化,如石油首先轉(zhuǎn)化為化學中間體,然后轉(zhuǎn)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供應(yīng)一些信息:（1）化學工業(yè)的活動范圍，(２)化學工業(yè)對我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀?３）社會對化學工業(yè)的需求有多大。在回答這些問題的時候我們的思路將要考慮化學工業(yè)在滿意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挨次是衣物、住宅、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,供應(yīng)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)。其次,生產(chǎn)農(nóng)作物保護產(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，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、可機洗,曬干自挺或免燙,也比天然面料廉價。與此同時，現(xiàn)代合成染料開發(fā)和染色技術(shù)的改善使得時裝設(shè)計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)有的顏色進行結(jié)構(gòu)調(diào)整而獲得。這一領(lǐng)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)住宅,休閑和旅游。講到住宅方面現(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,由于它們更輕,免維護（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%。很顯然簡潔地看一下化學工業(yè)在滿意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，一個國家的進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推斷?；瘜W工業(yè)的討論和開發(fā)。發(fā)達國家化學工業(yè)飛速進展的一個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。要強調(diào)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，使得很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的新產(chǎn)品大為削減，而且在衰退時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工業(yè)是高技術(shù)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(yīng)用,從化工廠的自動掌握,到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬,再到實驗室分析儀器的掌握。一個制造廠的生產(chǎn)量很不一樣，精細化工領(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500，０00噸。后者需要巨大的資金投入，由于一個這樣規(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，他們在世界上的很多國家進行銷售和開發(fā)市場，他們在很多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學工業(yè)中進展的趨勢。大公司通過在別的國家建筑制造廠或者是收購已有的工廠進行擴張。Unｉt2ResｅarchanｄDeｖｅｌopmeｎt討論和開發(fā),或通常所稱R＆Ｄ是制造業(yè)各個部門都要進行的一項活動。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。簡潔說來，討論是產(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?？梢杂靡粋€例子來描述這一點，猜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討論而測試它并把它進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?；A(chǔ)討論和應(yīng)用討論在工業(yè)上進行討論和開發(fā)最主要的緣由是經(jīng)濟利益方面,是為了加強公司的地位,提高公司的利潤。R＆D的目的是做出并供應(yīng)信息和知識以減低不確定性，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討論院而不是工業(yè)化學家的頭腦,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,它可能是由于對其內(nèi)在的愛好而進行討論并且這種討論能夠拓寬知識范圍，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供應(yīng)了極有價值的訓練，比如,在指導下完成討論工作的同學所接受的討論方法學（的訓練）。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，物理學家宣稱要不是量子理論的討論和進展我們可能仍然沒有計算機和核能量。不管怎樣,舉一個特殊的化學方面的例子吧，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轉(zhuǎn)換，即進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”習慣上是指與在工業(yè)實驗室完成的討論聯(lián)系在一起的,由于它更具目的性，它是商業(yè)行為驅(qū)動的結(jié)果.然而，請注意。近幾年有很大的變化,高校討論機構(gòu)正越來越多地轉(zhuǎn)向工業(yè)界尋求討論經(jīng)費，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,學院工作的重點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;(４)應(yīng)用開發(fā);每一類下還有很多分支。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)動機供應(yīng)更長時效的抗氧化添加劑。這種開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)使(發(fā)動機)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。而要進行后者時可能源于下面的一個或幾個緣由：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、技術(shù)和原材料的變化轉(zhuǎn)變了好幾次。另一個刺激因素是需求的顯著增加。因而銷售量對生產(chǎn)流程的經(jīng)濟效益有很大影響.Peｎｉciｌｌin早期的制造就為此供應(yīng)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，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)合進行研制和開發(fā)，對生產(chǎn)流程做出了兩個重大的改進。首先用一個不同的菌株-黃霉菌代替一般的青霉,它的產(chǎn)量要比后者高得多。其次個重大的流程開發(fā)是引進了深層發(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行。這使生產(chǎn)能力大大地增加,達到現(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10０升)獲得的數(shù)據(jù)設(shè)計實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，或進行消費評估，如一種新的聚合物。注意，副產(chǎn)品對于化學過程的經(jīng)濟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)濟效益方面優(yōu)于全部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)濟利益和對環(huán)境的好處是顯而易見的。最后要注意，工業(yè)開發(fā)需要包括化學家、化學工程師、電子和機械工程師這樣一支浩大隊伍的協(xié)同合作才能取得成功。（3）工藝改進。工藝改進與正在進行的工藝有關(guān)。它可能消滅了某個問題使生產(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)重新開頭，由于故障期耗費資財。dowｎｔimｅ:故障期然而,更為常見的，工藝改進是為了提高生產(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，引進新的催化劑提高效能，或降低生產(chǎn)過程所需要的能量?？烧f明后者的一個例子是在生產(chǎn)氨的過程中渦輪壓縮機的引進。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,最重要的工藝改進行為主要是削減生產(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，公眾對化學產(chǎn)品的平安性及其對環(huán)境所產(chǎn)生影響的關(guān)注以及由此而制訂出來的法律；其次，生產(chǎn)者必須花錢對廢物進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)過程的又一筆費用,它將增加所生產(chǎn)化學產(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，只能做一些有限的轉(zhuǎn)變來達到上述目的。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)計階段加以考慮。近年來另一個當務(wù)之急是保護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)強調(diào)了化學產(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)有親密的聯(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。進行討論和開發(fā)的化學家們?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。當它作為制冷劑被制造時,固然沒有估計到這一點，但它顯然也是應(yīng)用開發(fā)的一個例子。3.化工行業(yè)中討論與開發(fā)活動的變化化學工業(yè)的不同部門所進行的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和廢水處理。無機方面的例子有氨、肥料和氯堿的生產(chǎn),有機方面的如乙烯等一些基礎(chǔ)石油化學的中間產(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。可以想象一些醫(yī)藥公司其每年的R&D經(jīng)費支出高達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)拿來并進展成為能賺錢的、商業(yè)規(guī)模的化學過程?；瘜W家用少量的反應(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,所進行的通常是間歇性的恒溫下的實驗,反應(yīng)物放在很小的置于恒溫水槽的容器中，加點催化劑，反應(yīng)連續(xù)進行，隨時間推移，反應(yīng)物被消耗,并有生成物產(chǎn)生，產(chǎn)物在合適的間歇時間獲得。與之相比，化學工程師通常面對的是數(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。化工廠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(yīng)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加。為了徹底了解過程中的化學反應(yīng),化學工程師必須與化學家親密合作以確保能得到所需要的反應(yīng)的動力學性質(zhì)和物理性質(zhì)參數(shù)以進行設(shè)計、運轉(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類課程的緣由。化學工程師還必須與機械、電子、土木建筑和冶金工程師親密協(xié)作以設(shè)計和操作工廠的機械設(shè)備—反應(yīng)器、槽、蒸餾塔、熱交換器、泵、壓縮機、掌握器和儀器設(shè)備等等.在這張設(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的管道。這些管道輸入和輸出車間的反應(yīng)物質(zhì)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。要把實驗室討論商業(yè)化，化學工程師要參加進行開發(fā)、設(shè)計、建筑、操作、銷售和討論工作。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.讓我們簡潔地把每個工作描述一下.應(yīng)該強調(diào)的是，我們所商量的工作是“典型的”和“經(jīng)典的”，但并不意味著化學工程師只能做這些事?；瘜W工程師在數(shù)學、化學和物理學方面都有很好的知識基礎(chǔ)，因此，他或她能夠而且確實適應(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)工作是從實驗室規(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)通常是化學流程商業(yè)化的一部分。由于“放大"規(guī)模是一個格外困難的問題.直接從試管研制跳到在10.0０0加侖反應(yīng)器里生產(chǎn)是格外麻煩的有時甚至是危險的工作。一些（在實驗室討論階段）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(shè)計、安裝和運行，設(shè)計方面包括確定設(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)計是有很大的變通性的，以便能對各種情況和構(gòu)造進行評估。中試車間一旦開頭運轉(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(jié)果顯示投入的資金不能有足夠的回報,這項計劃將被停止。中師車間還供應(yīng)了評價設(shè)備制造材料、測量方法、流程掌握技術(shù)的機會。中試車間的這些實驗數(shù)據(jù)對于工業(yè)裝置設(shè)計的改善能供應(yīng)有用的幫助。Design設(shè)計依據(jù)在實驗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)計工業(yè)化的車間?；瘜W工程師的職責就是簡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)境保護系統(tǒng)以及其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。這是一個責任重大的工作。設(shè)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,有很多的事情要做。化學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才智處理這些問題感到欣慰。設(shè)計階段的產(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.簡略說明全部設(shè)備精準的空間尺度、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)交給中標的設(shè)備制造廠以進行設(shè)備生產(chǎn).建筑當設(shè)備制造把設(shè)備的全部部分都做好了以后,這些東西要運到工廠所在地(有時這是后勤部門頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù),尤其對象運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、流程分析實驗室、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、管道、測量元件、自動掌握閥。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上以驅(qū)動泵和壓縮機。生產(chǎn)設(shè)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感動、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。建筑是很多人多年辛苦的結(jié)果。你終究站到了放射臺上，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(zhuǎn)階段”就開頭了。啟動是工廠的首項任務(wù)，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。現(xiàn)在你可以了解你的構(gòu)思和計算畢竟有些什么好。參加中試車間和設(shè)計工作的工程師通常也是啟動隊伍中的人員。啟動階段需要幾天或幾個月，依據(jù)設(shè)計所涉及工藝技術(shù)的新穎、流程的簡潔程度以及工程的質(zhì)量而定。中間常常會遇到要求設(shè)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)有些車間由于沒有估計到的問題如掌握、腐蝕、雜質(zhì)或由于經(jīng)濟方面的問題而從來沒有運轉(zhuǎn)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.一旦車間依據(jù)設(shè)定程序成功運轉(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)部門負責車間有效而平安地運轉(zhuǎn)的技術(shù)方面.他們進行生產(chǎn)量和性能測試以找出設(shè)備的瓶頸在哪,然后設(shè)計一些修正或附加的東西以解決這些瓶頸.化學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，并且做工廠對當?shù)厣鐣拇匀恕echnｉcalｓalｅs技術(shù)銷售很多化學工程師發(fā)現(xiàn)在技術(shù)銷售中布滿了刺激性的、有利可圖的機會.與其它的銷售業(yè)務(wù)一樣,這項業(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展和利潤。很多化工產(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)品公司的工程師親密合作.這種合作所實行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。當銷售工程師遇到他自己沒有把握解決的問題時,他或她必必要請教專家。有時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問題。Ｒｅｓeaｒｃｈ討論化學工程師能從事多種類型的討論工作.他們與化學家聯(lián)合開發(fā)新的或革新的產(chǎn)品。他們探究新的和改良的工程技術(shù)（比如更好的計算機程序以模擬化工工藝，更好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(yīng)和分離系統(tǒng)。)他們討論改進的傳感器以進行物理性質(zhì)的在線檢測，他們還討論單個流程結(jié)構(gòu)和設(shè)備。討論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(shè)備使化學工程師能在討論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.Unit4Ｓｏurceｓｏfchemｉｃａls化學物質(zhì)的來源化學物質(zhì)的數(shù)量多得驚人,其差異很大:所知道的化學物質(zhì)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(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意實驗室奇怪???心或?qū)W術(shù)愛好。然而，其他剩余的達幾千種,是商業(yè)和實踐愛好。因此，可以預(yù)料到這些化學物質(zhì)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由于“無機化學品”這個詞（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(zhì)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(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－NＨ２)。該極性基團與礦物相吸，形成不堅固的鍵；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(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,全部有機化合物的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—-該情形始終在轉(zhuǎn)變，而且將來也會變化，由于從技術(shù)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)。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，碳氫化合物可稱為可再生資源。據(jù)估量，植物原料（干重）的總的年產(chǎn)量為1＊１0１１噸?；剂稀烊粴狻⒃秃兔?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(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，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)以用于化學品的生產(chǎn)。“處理石油的最后一件事情是將之燃燒”該說法是有依據(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(yīng)該將之以化學品資源加以保存.”來自于碳水化合物（植物莖桿)的有機化學物質(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(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)生成更簡潔的糖類(單糖或二糖(如蔗糖)，這些較為簡潔的糖是發(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)脂肪族有機化學品的最普遍的途徑。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。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(jié)構(gòu)簡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展的過程中大量的實際問題得到解決,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（如細菌）能定制地生產(chǎn)成所需的化學品。然而，由于發(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)大眾化學品（即需求量極大的化學品如依稀,笨。）看來是不行能。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,較為一般的有，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(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病(發(fā)病率）危險是有利的.這引起如下趨勢。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)化學物質(zhì)時，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。Ｕniｔ5ＢasicＣhemicaｌｓ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(jié)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很多化學品的生產(chǎn)原料,其他很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(chǔ)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)濟盛衰時難以猜測的周期。這些基本化學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品，其他工業(yè)就不復存在.基本化學品處于原料(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.基本化學品的一個顯著的特征就是它們的生產(chǎn)規(guī)模，每一種（基本化學品）的生產(chǎn)規(guī)模都相當大。圖2—１表示在199３年美國市場上的25中化學品。（為了使我們了解化學品的分類與生產(chǎn)量有關(guān).)通常，基本化學品生產(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要生產(chǎn)1.25噸?；净瘜W品的另一顯著重要的特征是其價格.大多數(shù)價格相當廉價.基本化學品工業(yè)所作的工作(或任務(wù)）是找到經(jīng)濟的途徑將原來轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫闹虚g體.生產(chǎn)廠家要對它們的產(chǎn)品收取較高的價格幾乎沒有余地,因此，那些最低費用生產(chǎn)產(chǎn)品的廠家可能獲得的利潤最高。這就意味著，廠家就必須不斷籌備尋求新的，更經(jīng)濟的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)變原料的方法.很多基本化學品為石油精煉的產(chǎn)物,而部分基本化學品工業(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)很多重要的化學物質(zhì)，這些重要的化學物質(zhì)可作為其余化學工業(yè)的原料?；净瘜W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)品消費部門－－－農(nóng)業(yè)以停止增長。同時大大減小了對肥料的需求。西方的農(nóng)場主生產(chǎn)了大多的食物，政府減小了對農(nóng)業(yè)部門的津貼,結(jié)果導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)境學家的壓力?；净瘜W品工業(yè)再也不會依靠在需求量方面的長期增長。為了實現(xiàn)更好的規(guī)模經(jīng)濟和某一特殊產(chǎn)品更好的市場地位，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)達到更好的供需平衡和更好的利潤?；净瘜W品工業(yè)正逐漸轉(zhuǎn)向為其他化學工業(yè)服務(wù)，而越來越小地為農(nóng)業(yè)服務(wù)。基本化學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)要實現(xiàn)最好的環(huán)境標準還有很長的路要走。增加重復利用的驅(qū)動力和抱負化的無排放的工廠，是影響接下來十年該工業(yè)進展的主要因素。技術(shù)的進步不會停止，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爭。那些能以最低的成本生產(chǎn)最高質(zhì)量產(chǎn)品的廠家將富強昌盛。這需要廠家在技術(shù)改進方面保持投資。基本化學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，很多采石礦也進行原料的一些處理。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。對于某一簡潔的基本產(chǎn)物來說,索爾維法看起來十分簡潔.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,純化的海水以減小Ｃa+、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)進一步干燥即可實現(xiàn)。值得爭議的是,上述的化學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。想要對此過程有簡略的理解,必必要熟識該組分體系中關(guān)于溶度積的很多知識。需要知道的重要知識是，該體系是簡潔體系，為了使該過程高效操作，需要對該過程每部分當心掌握。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只是簡潔的倒掉（CaＣl２毒性不大）,如果能要該過程中的有的進料加以利用，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)，由于穿件是玻璃制造過程中的主要原料.因此純堿工業(yè)的財寶與玻璃需求量息息相關(guān).純堿作為一種堿在很多化學過程中與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物質(zhì)。硅酸是具有大表面積細小顆粒的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的電解過程簡介,在化學工業(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。苛性鈉用于生產(chǎn)純堿、肥皂和紡織品，以及在多種化學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)濟性。全部的電解反應(yīng)都是以電子作為化學反應(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)使進行。像其他很多化學品工藝一樣,盡管該反應(yīng)看起來似乎極其簡潔,但是有一些方面很簡潔.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，它們會猛烈反應(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。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％用于無機化學品（如，次氯酸鈉、漂白粉和消毒劑）的生產(chǎn).各種有機合成約消耗另外的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。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一步化學應(yīng)用。對化學工業(yè)來說，N2的生成有用化學品的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)難以實現(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（化學工藝師)花了一百年的精力，要實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，化學工業(yè)仍然需要高溫和上百個大氣壓的壓力。直到Harbeｒ過程的發(fā)明，全部的含Ｎ化學品都來自于有生物活性的礦物資源?；旧?所生產(chǎn)的化學品中全部的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)很容易進行,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),低溫時平衡向右移動.所不幸的是，自然界給予的N2一個很強的叁鍵,這使得N2分子不易受熱力學因素的影響。用科學術(shù)語來說，該分子是動力學惰性的。因此，要使該反應(yīng)以肯定的速度進行,需要相當苛刻的反應(yīng)條件。實際上,“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)。是一些價廉的含鐵的化合物。即使有該催化劑，這反應(yīng)也需要很高壓力（早期高達６00個大氣壓)和高溫(大約4０00C）由于四個氣體分子轉(zhuǎn)化為兩個氣體分子，所以增加壓力使平衡向右（正方向）移動。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，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。條件的精準選擇將取決于其他的經(jīng)濟因素和催化劑的簡略情況。由于資本和能耗費用越發(fā)重要,當代的工廠已經(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，其簡略結(jié)構(gòu)直到1９9２年才被化學家弄清楚,該催化劑的簡略作用機理尚未清楚。原料。該過程需要以下幾種原料（進料)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)果剩下不會污染的Ｏ２的混合物，該混合物中O２與H2的比接近抱負比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)得以實現(xiàn)。這一步中，任然存在CO(污染Ｈａrｂoｒ催化劑）對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，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)方程式很簡潔:N2+３H2≒２NＨ３該工業(yè)要實現(xiàn)的事：反應(yīng)速度和反應(yīng)產(chǎn)率的結(jié)合要令人滿意,不同的時期和不同的經(jīng)濟環(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，通常在當反應(yīng)達到平衡時，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)時放熱反應(yīng)（同時在較高溫度下的平衡對氨的合成時不利的）所以為了得到好的收率，可以用這種方法,對熱量進行很好的掌握。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行分離以能循環(huán)利用合成氣，這可以壓縮氨氣得以實現(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年美國消費的由氨得來的產(chǎn)物如下:其中大部分用作肥料(數(shù)量以百萬噸計)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)化學工業(yè)制造其他原料時，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)是一個三步過程：１4ＮH3+5O2→4NO＋６H２O22NO＋O2→２NO２3３NO２+Ｈ２O→2HNＯ3＋NO第一個反應(yīng)用鉑(實際上是鉑銠金屬網(wǎng)）催化，該催化反應(yīng)可以再實驗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)似乎很簡潔，所不幸的事,實際過程比化學家和工程師所想的要糟的多，因此，存在很多簡潔的因素。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)趨向于在壁上進行，因此有必要特意將之冷卻），其二，催化劑可促進第一反應(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間足夠長.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。利用細心設(shè)計的反應(yīng)器,掌握溫度和通過反應(yīng)器的流速可以實現(xiàn)這些沖突要素的掌握.通常該反應(yīng)的實際接觸時間約3×１0-4秒其次步和第三步反應(yīng)簡潔性較小，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),低溫對該反應(yīng)有利。當混合氣體流經(jīng)大型泡罩汲取塔時,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,利用硝酸鎂對之進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。硝酸的另一個主要作用是用于有機硝化反應(yīng),幾乎全部的炸藥最終都是來自硝酸（大部分為硝酸酯，如硝化甘油或為硝化芳香族化合物如三硝基甲苯）在合成重要的硝基或氨基芳香族中間體時(如苯胺）時，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?什么是化學工程學廣義來講,工程學可以定義為對某種工業(yè)所用技術(shù)和設(shè)備的科學表達。例如,機械工程學涉及的是制造機器的工業(yè)所用技術(shù)和設(shè)備。它優(yōu)先商量的是機械力，這種作用力可以轉(zhuǎn)變所加工對象的外表或物理性質(zhì)而不轉(zhuǎn)變其化學性質(zhì).化學工程學包括原材料的化學過程，以更為簡潔的化學和物理化學現(xiàn)象為基礎(chǔ)。因此,化學工程學是工程學的一個分支,它涉及工業(yè)化化學過程中工廠和機器的設(shè)計、制造、和操作的討論。前述化學工程學都是以化學科學為基礎(chǔ)的，如物理化學,化學熱力學和化學動力學。然而這樣做的時候，它并不是僅僅簡潔地照搬結(jié)論，而是要把這些知識運用于大批量生產(chǎn)的化學加工過程。把化學工程學與純化學區(qū)分開來的首要目的是“找到最經(jīng)濟的生產(chǎn)路線并設(shè)計商業(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)濟學,物理學,數(shù)學,掌握論，應(yīng)用機械以及其它技術(shù)的聯(lián)系就不能想象化學工程會是什么樣的.早期的化學工程學以描述性為主。很多早期的有關(guān)化學工程的教科書和手冊都是那個時候已知的商品生產(chǎn)過程的百科全書.科學和工業(yè)的進展使化學品的制造數(shù)量飛快增加。舉例來說，今日石油已經(jīng)成為八萬多種化學產(chǎn)品生產(chǎn)的原材料。一方面是化學加工工業(yè)擴張的要求，另一方面是化學和技術(shù)水平的進展為化學工藝建立理論基礎(chǔ)供應(yīng)了可能.隨著化學加工工業(yè)的進展，新的數(shù)據(jù)，新的關(guān)系和新的綜論不斷添加到化學工程學的名目中.然后又從主干上分出很多的分支,如工藝和工廠設(shè)計，自動化，化工工藝模擬和模型,等等。簡要的歷史輪廓從歷史上來說,化學工程學與化學加工工業(yè)密不行分。在早期,化學工程學隨著早期化學產(chǎn)品交易的進展而消滅,是應(yīng)用化學的純描述性的分支。在歐洲,基礎(chǔ)化學產(chǎn)品的制造消滅在15世紀.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化合物。由于十九世紀英國的學院化學家強調(diào)純化學的討論高于應(yīng)用化學，他們的要成為工業(yè)化學家的同學也只是定性和定量分析者。在19世紀8０年月以前，德國的化學公司也是這樣.他們情愿聘請那些在高校里進行討論的人作顧問,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)家們開頭熟識到要把顧問們在實驗室的籌備和合成工作進行放大是一個與實驗室討論截然不同的活動.他們開頭把這個放大的問題以及解決的方法交給“化學工程師"—這可能是受到已經(jīng)進入工廠的機械工程師的表現(xiàn)的啟發(fā)。由于機械工程師熟識所涉及的加工工藝，是維修日益簡潔化的工業(yè)生產(chǎn)中的蒸氣機和高壓泵的最合適的人選。學院討論中頭和手兩分的現(xiàn)象逐漸消亡。單元操作。1８８１年英國曾經(jīng)籌備把化學工業(yè)的一個新的協(xié)會命名為“化學工程師協(xié)會”，這個建議遭到了拒絕。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工程師的要求.現(xiàn)在僅僅對現(xiàn)有工業(yè)過程進行描述已經(jīng)不夠了，需要對各種特殊工業(yè)進行工藝屬性的分析。這就為引入熱力學及動力學、溶液和相等物理化學新思想供應(yīng)了空間。在這個轉(zhuǎn)變期,一位關(guān)鍵的人物是化學顧問GｅorgeDａviｓ,化學工業(yè)協(xié)會的首任秘書。1８87年Dａｖis那時是Ｍancｈester?？茖W校的一名講師，做了一系列有關(guān)化學工程學的講座。他把化學工程學定義為對“大規(guī)模化同學產(chǎn)中所應(yīng)用的機器和工廠”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,而是國外,成為很多課程的雛形.英國直到１909年化學工程學才成為一門較為完善的課程,而在美國，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的計劃書中，提出了“單元操作”這個概念,這幾乎為二十世紀化學工程學的突出特點做了定性.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過程中受專利權(quán)或某個擁有者的保留權(quán)所保護的隱秘。過去這種泄露已經(jīng)嚴重限制了制造者對學院討論機構(gòu)訓練計劃的支持。Davｉs把化學工業(yè)分解為“能獨立進行討論的單個的工序”從而克服了這個困難。并且在高校或?qū)？茖W校的工廠里用中試車間進行了試驗。他采納了工業(yè)顧問公司的理念，閱歷傳遞從一個車間到另一個車間，從一個過程到另一個過程。這種方式不包含限于某個給定工廠的利潤的私人的或特殊的知識。單元操作的概念使每一個化學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,學校對松節(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。這是一個對很多其它工業(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消滅的時候?；瘜W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)計了第一座現(xiàn)代煉油廠。石油工業(yè)第一次大量聘請化學工程師的富強時代開頭了。在單元操作密集繁殖的時代,化學工程學另一些經(jīng)典的分析手段也開頭被引入或廣泛進展。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)熱力學的討論。化學工程師在幫助美國及其盟國贏得其次次世界大戰(zhàn)的成功中起了關(guān)鍵的作用。他們進展了合成橡膠的方法以代替在戰(zhàn)爭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,把制造過程從實驗室討論一步放大到當時最大規(guī)模的工業(yè)化工廠,而他們在完善penｉcilliｎ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。工程學運動。由于不滿意對工藝設(shè)備運行的閱歷描述,化學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動水平。這些運動的定量機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)學模型也被建立并被應(yīng)用于資金密集型的美國工業(yè)如石油化學工業(yè)。與工程學同時進展的是現(xiàn)在的化學工程課程設(shè)置的變化。也許與其它進展相比較,核心課程為化學工程師運用綜合技能解決簡潔問題更加供應(yīng)了信心.核心課程固定了一些基礎(chǔ)科學為背景，包括數(shù)學，物理，和化學。這些背景對于從事以化學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.·多組分體系熱力學及動力學·傳輸現(xiàn)象·單元操作·反應(yīng)工程·過程設(shè)計和掌握·工廠設(shè)計和系統(tǒng)工程這種訓練使化學工程師們成為了在很多學科領(lǐng)域做出了突出貢獻的人，包括在催化學、膠體科學和技術(shù)、燃燒、電化學工程、以及聚合物科學和技術(shù)方面。ＢaｓiｃTrenｄsIｎCheｍiｃａlＥngiｎeｅriｎg２。化學工程學的基本進展趨勢將來幾年里，科學的進步，技術(shù)的競爭以及經(jīng)濟的驅(qū)動力將為化學工程是什么以及化學工程能做什么打造一個新的模型。化學工程學的焦點始終是轉(zhuǎn)變物體的物理狀態(tài)或化學性質(zhì)的工業(yè)過程。化學工程師致力于這些過程的合成、設(shè)計、測試放大、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)模水平和簡潔程度可稱之為中等的,這種規(guī)模的例子包括有單個過程(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)模上逐漸進行補充。除了中等規(guī)模,還有微型的以及更為簡潔的系統(tǒng)-—－－巨型的規(guī)模。將來的化學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的的性能與機翼所用化學反應(yīng)器及反應(yīng)器的設(shè)計和對此有影響的簡潔流體動力學的討論工作。因此，將來的化學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科的新的工具和理念來討論和實踐：分子生物學，化學，固體物理學，材料學和電子工程學。他們還將越來越多地使用計算機、人工智能以及專家系統(tǒng)來解決問題，進行產(chǎn)品和過程設(shè)計，生產(chǎn)制造。在這個學科中還有兩個重要的進展是我們前面沒有提到的：化學工程師將越來越多地涉及到對過程設(shè)計進行補充的產(chǎn)品設(shè)計中。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)計與過程設(shè)計之間的區(qū)分將變得模糊，不再那么明顯。在已有的和新興的工業(yè)中將消滅一個特殊的設(shè)計競爭，那就是生產(chǎn)有專利權(quán)的、有特點的產(chǎn)品以適應(yīng)嚴格的性能指標。這些產(chǎn)品的特征是聽從快速革新的需要，因而他們將在市場上很快地被更新的產(chǎn)品所取代?；瘜W工程師將常常性地介入到多學科領(lǐng)域的討論工程.化學工程師參加跨學科討論與化學科學、特種工業(yè)進行合作具有悠久的歷史。隨著工程學與分子科學最緊密地聯(lián)系在一起，化學工程學的地位也越來越崇高.由于如化學、分子生物學、生物醫(yī)學以及固體物理這樣的科學都是為明天的科學技術(shù)供應(yīng)種子，作為“界面科學”,化學工程學具有光明的將來，它將在多學科領(lǐng)域中搭建科學和工程學之間的橋梁，而在這里將消滅新的工業(yè)技術(shù)。Unit11ChemicalanｄPrｏcesｓＴhｅｒmodyｎａmics化工熱力學在投入大量的時間和精力去討論一個學科時，有理由去問一下以下兩個問題:該學科是什么？（討論）它有何用途?關(guān)于熱力學，雖然其次個問題更容易回答,但回答第一個問題有必要對該學科較深化的理解。(盡管）很多專家或?qū)W者贊同熱力學的簡潔而精準的定義的觀點（看法）值得懷疑，但是還是有必要確定它的定義.然而,在商量熱力學的應(yīng)用之后,就可以很容易完成其定義1．熱力學的應(yīng)用熱力學有兩個主要的應(yīng)用，兩者對化學工程師都很重要。（1)與過程相聯(lián)系的熱效應(yīng)和功效應(yīng)的計算，以及從過程得到的最大功或驅(qū)動過程所需的最小功的計算。(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)用由熱力學這個名詞可聯(lián)想到,熱力學表示運動中的熱。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)計算。例如:計算壓縮氣體的功,對一個完整過程或某一過程單元的進行能量衡算，確定分離乙醇和水混合物所需的最小功，或者(evaluatｅ）評估一個氨合成工廠的效率。熱力學在特殊體系中的應(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、溫度、體積和摩爾分數(shù))關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的確定。實際上，在運用第一、其次定律時，除非用于評價必要的熱力學函數(shù)變化已經(jīng)存在，否則熱力學的第一種應(yīng)用不行能實現(xiàn)。通過已經(jīng)建立的關(guān)系網(wǎng)絡(luò),從實驗確定的數(shù)據(jù)可以計算函數(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量）中實驗確定的變量得以計算。例如,一種液體的汽化熱,可以通過測量幾個溫度的蒸汽壓和幾個溫度下液相和汽相的密度得以計算；某一化學反應(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)的熱量法測量加以計算。2.熱力學的本質(zhì)熱力學定律有這閱歷的基礎(chǔ)或?qū)嶒灮A(chǔ)，但是在描述其應(yīng)用時,依靠實驗測量顯得很明顯化學工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學2（standouｔ突出）。因此,熱力學廣義上可以定義為：拓展我們實驗所得的體系知識的一種手段（方法）,或定義為：觀察和關(guān)聯(lián)一個體系的行為的基本框架。為