化学工业的现状及发展趋势

化学工业的现状及发展趋势(李伟，攀枝花学院，四川攀枝花)摘要:现代化学工业的现状主要集中表现在：能源、材料、医药、环境等方面。其中能源作为主要的发展方向。根据现代化学工业在能源和环境两方面可以得知：发展清洁、高效、全球化的能源是必由之路。这些能源我们可以在生物体内提取。比如，我们就可以从不同的生物体中提炼出生物柴油等一系列的清洁能源。关键词:能源、污染、材料、医药、生物柴油Abstract:Modernchemistryofthepresentconditionmainlyconcentratesperformanceat:Energy,Material,Medicine,EnvironmentEtc.Aspect,amongthem,theenergyisamaindevelopmentdirection.Canknowintheenergyandtheenvironmentbothsideaccordingtothemordernchemistryindustry:Thedevelopmentsweeps,effciently,theenergyofglobalizationisnecessarilyfromitsroad.Theseenergywecanwithdrawinthelivingcreaturebody.Forexample,wecanrefinebirththingdieseltowaitaseriesfromthedifferentlivingcreaturebodyofsweepenergy.KeyWords:Energy、Pollution、Material、Medicine、LivingCreatureDiesel一.化学工业的现状从形式上看，现代化学工业正经历了单元操作和传递原理与化学反应工程这两个发展阶段后，正在孕育着一个新的发展阶段的过程。从社会现状看，随着社会的快速发展，各行各业进行生产都接触到能源和材料方面的问题，而在制药方面则关乎到人类的健康的问题。而之下所影响最深远的是环境问题。正是这一系列的原因将能源、材料、制药、环境等推到了现代化学工业的前言。（一）能源能源是人类活动的基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。当今世界，能源的发展，能源和环境，是世界、全人类共同关注的问题，而从我国的能源结构和储量（表1—1）可以看出它也是我国社会经济发展的重大问题。我国的能源结构和储量数据 指标项目原煤（亿吨）原油（亿吨）天然气（亿立方米）水能（亿千瓦时）总资源量50592.20100038140059221.8世界总量1195748.451172.879330827.1413095我国占世界比（%）4.72.00.514.3探明量（可开发）100771602060619233（表1-1）根据EIA预测，世界能源消费总量在从2001年到2025年的24年内将增加54%。全球能源消费总量预计将从2001年的404×1015Btu增加到2025年的623×1015Btu。(Btu:英制热量单位,1Btu=1055.056焦耳。)由此可见解决能源问题是化学工业的首要问题。20460表来源于BP公司世界石油能源统计，2003年根据美国2004年12月公布的统计数据，2004年世界油的储量及石油产量及其他地区构成表有关我国石油、天然气等的储量相比中东等地区是很少的。而我国经济的高速发展，使对石油、天然气等优质能源的消费增加是很快的。从1996年起，我国成为石油进口国家，依赖度越来越高。根据2000年石油能源可能进口依赖度预测（表1-3），可以看出能源对于我国而言是一个挑战。1997年2010年2020年OECD54．363．070．03北美洲44．652．458．0欧洲52．567．279．0亚太88．891．592．2中国22．361．076．9印度57．485．291．6南亚国家87．295．196．1东西方国家53．761．080．7（表1-3）根据美国能源信息署最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年平均增长为1.2%。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区保持增长趋势。伴随世界能源储量分布集中度的增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也将更加的复杂，由能源争夺而引起的冲突和战争的可能性依然存在。而且，我们还可以看出在这能源之下还有危机，那就是环境。根据EIA统计，1990年世界二氧化碳的排量约为215.6亿吨，2001年达到239亿吨，预计2010年将为277.2亿吨，2025年达到371.2亿吨，年增长1.85%。面对以上的挑战，未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化方向发展。这样才能走可持续发展路线，才能让人类走得更远更长久。在18世纪以前世界一次性能源消费结构中长期占首要地位的是薪柴。19世纪下半叶开始，煤取代薪柴，从而加速了近代工业的发展。1965年以后石油取代了煤，世界能源结构发生了巨变。虽然石化能源为现代工业的进步做了重要的贡献，而在这种外表迅猛的发展背后是我们在做一个自我灭亡的游戏。根据2002-2003年我国“两控区”二氧化硫污染现状统计（表1-4），表明2002-2003年酸雨控区106个城市中，降水平均酸度：3-6。出现酸雨的有95个城市，占89.6%。虽然酸雨控区污染基本稳定，但是污染严重的地区还在进一步的加重。而在世界不同的区域的可吸入颗粒的排放量的统计数据（表1-5）。可以看出化石燃料在燃烧中释放的可吸入颗粒物对人类会造成多么大的影响。而中国在这方面却远高于世界其他国家。二氧化硫的污染调查（单位：%）二氧化硫浓度的分级二氧化硫控制区酸雨控制区2002年2003年2002年2003年二级城市比例40．639．179．595三级城市比例31．325．013．714．7劣三级城市比例28．135．56．810．3（表1-4）不同区域的PM10排放量（单位：百万吨/年）区域1990年2004年区域1990年2004年高线低线高线低线美国2242.622.5印度12.549.422.8日本8.210.05.3其他地区68.6216129西欧23.536.718东欧17.133.320.5中国46.426189.6注：不含生物质燃烧和二次氮氧有机物。（表1-5）通过以上的一些文字和数据表明了我国以及世界的能源发展的方向和趋势是：高效化、清洁化、全球化等路线。开发利用高效节清洁能源能很必要。随着社会的不断的发展，高效清洁能源的前景十分的大。此种能源有很多的途径可以得到，以下就介绍一种十分重要的一种——生物柴油。生物柴油的开发利用迫不及待。西方国家生物柴油产业发展迅速，促使我国的生物柴油的发展。近年来，西方国家加大生物柴油的商业化投资力度，使生物柴油的投资规模增大，开工项目增多。美国、加拿大、巴西、日本、印度等国家都在积极的发展这项产业。我国随着石油进口的依赖度的加大，这使我国的能源安全已面临挑战。与国外相比，我国发展生物柴油方面有一定的距离，但就我国的条件和资源而言发展生物柴油是十分要紧的国家发展大计。而我国加入WTO之后，在如何面对经济高速发展和环境保护的双重压力背景下，加快高校清洁的生物柴油产业化进程显得更为迫切了。在我国生物柴油有丰富的源材料：麻风树、绿玉树、续随子、油桐、橡胶、乌桕、花生、大豆、苦参、米糠、东京野茉莉、玉米、向日葵、苍耳、苦苣菜、红花、光皮树、红瑞木、欧李、山杏、椰子、油菜、海甘蓝、微孔草、黄连木、色林戚、亚麻、芝麻、天仙子、桉树、木棉、油茶、沙棘、山桐子……在我国生物柴油研究进展前景很大很宽：我国政府为解决能源节约替代和绿色环保问题制定一些政策和措施。早有一些专家学者已致力于生物柴油的研究，倡导工作。而且，各大院校及科研单位都分别在进行实验室的开发和小型的工业试验，但产业化还要一段时间才能实行。正是这前人栽树后人乘凉的优势之下，我们这一代人更有信心在前辈的肩上将他开发利用。而从环境言环境的优化作用这些更加促使生物柴油的开发利用。（二）现代生物柴油的一些制备方法一）直接混合法或稀释主要是为降低其黏度、提高挥发度。通过对其天然油脂类的提取后与柴油的溶剂或醇类按一定比例混合而行成的一种混合油。二）微乳液法通过对动植物油的高黏度的解决，进行与甲醇、乙醇等溶剂的混合成为一种透明、热力学稳定的胶体分散系。如：Neuma等使用表面活性剂（主要成分为豆油皂质、十二烷基碳酸钠及脂肪酸乙醇胺）、助表面活性剂（成分为乙基、丙基和异戊基醇）、水、炼制柴油和大豆为原料，开发可替代柴油的新的微乳状液体系，其中组成为柴油：3.1609，大豆：0.7909，水：0.0509，异戊基醇:0.3389,十二烷基碳酸钠：0.6769。三）高温热裂解法高温热裂解指在高温（借助催化剂或无催化剂）的条件下将一种物质转化为一种物质的过程。将大分子烃转化为小分子的烃类有机物。如：1933年对植物油裂解，将椰油和棕榈油以二氧化硅或氧化铝为催化剂，在450度的温度下裂解，之后得到的液体与普通柴油的性质非常相近。四）酯交换法通过对各种天然植物油和动物脂肪以及食品工业的废油，都可以作为酯交换法生产生物柴油的原料，其中酯交换法的醇基用低成本的甲醇，催化剂主要是酸和碱。五）生物技术生产生物柴油通过有关生物方面的技术生产生物柴油，这种方法可以避免化工生产过程的用量多、能耗大、工艺复杂、污染大等缺点。（注：其余讨论有机化工的发展必定影响世界粮食危机的