化学工程与工艺专业英语翻译

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化学工业

1

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1800,,,..1860s's

—.Germany,1914

75%.a.

Germany,()I1914.(1918-1939).

1.化学工业的起源

尽管化学品的运用可以追溯到古代文明时代，我们所谓的现代化学工业的发展却

是特殊近代(才起先的)。可以认为它起源于工业革命其间，大约在1800年，并发展

成为为其它工业部门供应化学原料的产业。比如制肥皂所用的碱，棉布生产所用的漂

白粉，玻璃制造业所用的硅及23.我们会留意到全部这些都是无机物。有机化学工业

的起先是在十九世纪六十年头以发觉第一种合成染料一苯胺紫并加以开发利用为

标记的。20世纪初，德国花费大量资金用于好用化学方面的重点探讨，到1914年，

德国的化学工业在世界化学产品市场上占有75%的份额。这要归因于新染料的发觉以

及硫酸的接触法生产和氨的哈伯生产工艺的发展。而后者须要较大的技术突破使得化

学反应第一次可以在特殊高的压力条件下进行。这方面所取得的成果对德国很有帮助。

特殊是由于1914年第一次世界大仗的爆发，对以氮为基础的化合物的需求飞速增长。

这种深刻的变更始终持续到战后(1918-1939)o

1940a,.'s1950s.

1960s1970s,,,.

1940年以来，化学工业始终以引人注目的速度飞速发展。尽管这种发展的速度近

年来已大大减慢。化学工业的发展由于1950年以来石油化学领域的探讨和开发大部分

在有机化学方面取得。石油化工在60年头和70年头的迅猛发展主要是由于人们对于

合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚脂和环氧树脂的需求巨大增加。

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今日的化学工业已经是制造业中有着许多分支的部门，并且在制造业中起着核心

的作用。它生产了数千种不同的化学产品，而人们通常只接触到终端产品或消费品。

这些产品被购买是因为他们具有某些性质适合(人们)的一些特殊的用途，例如，用

于盆的不粘涂层或一种杀虫剂。这些化学产品归根原委是由于它们能产生的作用而被

购买的。

2.

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2.化学工业的定义

在本世纪初，要定义什么是化学工业是不太困难的，因为那时所生产的化学品是

很有限的，而且是特殊清楚的化学品，例如，烧碱，硫酸。然而现在有数千种化学产

品被生产，从一些原料物质像用于制备许多的半成品的石油，到可以干脆作为消费品

或很简洁转化为消费品的商品。困难在于如何确定在一些特殊的生产过程中哪一个环

节不再属于化学工业的活动范畴。举一个特殊的例子来描述一下这种逆境。乳剂漆含

有聚氯乙烯/聚醋酸乙烯。明显，氯乙烯(或醋酸乙烯)的合成以及聚合是化学活动。

然而，假如这种漆，包括高聚物，它的配制和混合是由一家制造配料的跨国化学公司

完成的话，那它照旧是属于化学工业呢还是应当归属于装饰工业中去呢？

因此，很明显，由于化学工业经营的种类许多并在许多领域和其它工业有密切的

联系，所以不能对它下一个简洁的定义。相反的每一个收集和出版制造工业统计数据

的官方机构都会对如何届定哪一类操作为化学工业有自己的定义。当比较来自不同途

径的统计资料时，记住这点是很重要的。

3.

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3.对化学工业的须要

化学工业涉及到原材料的转化，如石油首先转化为化学中间体，然后转化为数量

众多的其它化学产品。这些产品再被用来生产消费品，这些消费品可以使我们的生活

更为舒适或者作药物维持人类的健康或生命。在生产过程的每一个阶段，都有价值加

到产品上面，只要这些附加的价值超过原材料和加工成本之和，这个加工就产生了利

润。而这正是化学工业要达到的目的。

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在这样的一本教科书中提出：“我们须要化学工业吗？”这样一个问题是不是有

点惊异呢？然而，先回答下面几个问题将给我们供应一些信息：(1)化学工业的活动

范围，(2)化学工业对我们日常生活的影响，(3)社会对化学工业的需求有多大。在

回答这些问题的时候我们的思路将要考虑化学工业在满意和改善我们的主要需求方面

所做的贡献。是些什么需求呢？很明显，食物和健康是放在第一位的。其它我们要考

虑的按依次是衣物、居处、休闲和旅行。

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(1)食物。化学工业对粮食生产所做的巨大贡献至少有三个方面。第一，供应大量

可以获得的肥料以补充由于密集耕作被农作物生长时所带走的养分成分。(主要是氮、

磷和钾)。其次，生产农作物爱惜产品，如杀虫剂，它可以显著削减害虫所消耗的粮食

数量。第三，生产兽药爱惜家禽免遭疾病或其它感染的侵害。

(2).,,,,.13-

(2)健康。我们都很了解化学工业中制药这一块在维护我们的身体健康甚至延长

寿命方面所做出的巨大贡献，例如，用抗生素治疗细菌感染，用抗血栓降低血压。

(3).(.),,

衣物。在传统的衣服面料上，现代合成纤维性质的改善也是特殊显著的。用聚脂

如涤纶或聚酰胺如尼龙所制作的T恤、上衣、衬衫抗皱、可机洗，晒干自挺或免烫，

也比自然面料便宜。

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和此同时，现代合成染料开发和染色技术的改善使得时装设计师们有大量的色调

可以利用。的确他们几乎利用了可见光谱中全部的色调和色素。事实上假如某种颜色

没有现成的，只要这种产品确有市场，就可以很简洁地通过对现有的色调进行结构调

整而获得。

这一领域中另一些重要进展是不褪色，即在洗涤衣物时染料不会被洗掉。

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(4)居处，休闲和旅游。讲到居处方面现代合成高聚物的贡献是巨大的。塑料正

在取代像木材一类的传统建筑材料，因为它们更轻，免维护(即它们可以抗拒风化，

不需油漆)。另一些高聚物，比如，麻甲醛和聚麻，是特殊重要的绝缘材料可以削减热

量损失因而削减能量损耗。

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塑料和高聚物的应用对休闲活动有很重要的影响，从体育跑道的全天候人造篷顶,

足球和网球的经纬线，到球拍的尼龙线还有高尔夫球的元件，还有制造足球的合成材

料。

's30006000

12000.,40%.

多年来化学工业对旅游方面所作的贡献也有很大的提高。一些添加剂如抗氧化剂

的开发和发动机油粘度指数改进使汽车日产修理期限从3000英里延长到6000英里再

到12000英里。研发工作还改进了润滑油和油脂的性能，并得到了更好的刹车油。塑

料和高聚物对整个汽车业的贡献的比例是惊人的，源于这些材料一挡板，轮胎，坐垫

和涂层等等一超过40%o

as.as.

很明显简洁地看一下化学工业在满意我们的主要需求方面所做的贡献就可以知

道，没有化工产品人类社会的生活将会多么困难。事实上，一个国家的发展水平可以

通过其化学工业的生产水平和精细程度来加以推断。

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4.化学工业的探讨和开发。

发达国家化学工业飞速发展的一个重要缘由就是它在探讨和开发方面的投入和投

资。通常是销售收入的5%,而探讨密集型分支如制药，投入则加倍。要强调这里我们

所提出的百分数不是指利润而是指销售收入，也就是说全部回收的钱，其中包括要付

出原材料费，企业管理费，员工工资等等。过去这笔巨大的投资支付得很好，使得许

多有用的和有价值的产品被投放市场，包括一些合成高聚物如尼龙和聚脂，药品和杀

虫剂。尽管近年来进入市场的新产品大为削减，而且在衰退时期探讨部门通常是最先

被裁减的部门，在探讨和开发方面的投资照旧保持在较高的水平。

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化学工业是高技术工业，它须要利用电子学和工程学的最新成果。计算机被广泛

应用，从化工厂的自动限制，到新化合物结构的分子模拟，再到试验室分析仪器的限

制。

a500,000.,a

$520!,,.

一个制造厂的生产量很不一样，精细化工领域每年只有几吨，而巨型企业如化肥

厂和石油化工厂有可能高达500,000吨。后者须要巨大的资金投入，因为一个这样规

模的工厂要花费2亿5千万美元，再加上自动限制设备的普遍应用，就不难说明为什

么化工厂是资金密集型企业而不是劳动力密集型企业。

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大部分化学公司是真正的跨国公司，他们在世界上的许多国家进行销售和开发市

场，他们在许多国家都有制造厂。这种国际间的合作理念，或全球一体化，是化学工

业中发展的趋势。大公司通过在别的国家建立制造厂或者是收购已有的工厂进行扩张

2

探讨和开发

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探讨和开发，或通常所称是制造业各个部门都要进行的一项活动。我们立即可

以看到，它的内容变更很大。我们首先了解或先感觉一下这个词的含义。尽管探讨

和开发的定义总是分得不很清楚，而且有许多重叠的部分，我们还是要试着把它们

区分开来。简洁说来，探讨是产生新思想和新学问的活动，而开发则是把这些思想

贯彻到实践中得到新工艺和新产品的行为。可以用一个例子来描述这一点，预料一

个有特殊生物活性的分子结构并合成它可以看成是探讨而测试它并把它发展到可以

作为一种新药推向市场这一阶段则看作开发部分。

1.

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a20.

1.基础探讨和应用探讨

在工业上进行探讨和开发最主要的缘由是经济利益方面，是为了加强公司的地

位，提高公司的利润。的目的是做出并供应信息和学问以减低不确定性，解决问题，

以及向管理层供应更好的数据以便他们能据此做出确定。特殊的项目涵盖很大的活动

范围和时间范围，从几个月到20年。

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我们可以在后面的段落里举出大量的活动。但是假如我们举出的点子来源于探

讨院而不是工业化学家的头脑，这就是基础的或探究性的探讨

a,・・,•・,a

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基础探讨通常和高校探讨联系在一起，它可能是由于对其内在的爱好而进行

探讨并且这种探讨能够拓宽学问范围，但在现实世界中的干脆应用可能性是很小的。

请留意，这种以内就在提出和解决问题方面供应了极有价值的训练，比如，在指导下

完成探讨工作的学生所接受的探讨方法学（的训练）。而且，从这些工作中产生的“有

用的副产品”随后也能带来可观的运用价值。因此，物理学家宣称要不是量子理论的

探讨和发展我们可能照旧没有计算机和核能量。不管怎样，举一个特殊的化学方面的

例子吧，在各个领域如煌的氧化方面所做的广泛的探讨将为一些特殊的领域如环己烯

氧化生成尼龙中间产物供应有用的信息。

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通过合成可以生产出一些新的、更特殊的试剂以限制特殊的官能团转换，即

发展合成方法或完成一些具有生物活性的新分子的合成。尽管前者明显属于基础性探

讨而后者则包括基础探讨和好用性探讨两部分。所谓“好用性”习惯上是指和在工业

试验室完成的探讨联系在一起的，因为它更具目的性，它是商业行为驱动的结果。

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然而，请留意。近几年有很大的变更，高校探讨机构正越来越多地转向工业界

寻求探讨经费，其结果就是他们的探讨工作越来越多地是致力于好用探讨。即使这样,

学院工作的重点通常还是在于探讨而不是开发。

2.

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2.工业探讨和开发的类型

通常在生产中完成的好用型的或有目的性的探讨和开发可以分为好几类，我

们对此加以简述。它们是：(1)产品开发；(2)工艺开发；(3)工艺改进；(4)应用

开发；每一类下还有许多分支。我们.对每一类举一个典型的例子来加以说明。在化学

工业的不同部门内每类的工作重点有很大的不同。

(1).a,,a30006000

900012000..a.,0,a,.

(1)产品开发。产品开发不仅包括一种新药的独创和生产，还包括，比如说，给一

种汽车发动机供应更长时效的抗氧化添加剂。这种开发的产品已经使(发动机)的服

务期限在最近的十年中从3000英里提高到6000、9000现在已提高到12000英里。请

留意，大部分的买家所须要的是化工产品能创建出来的效果，亦即某种特殊的用途。，

或称聚四氟乙烯()被购买是因为它能使炒菜锅、盆表面不粘，易于清洗。

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(2)工艺开发。工业开发不仅包括为一种全新的产品设计一套制造工艺，还包括为

现有的产品设计新的工艺或方案。而要进行后者时可能源于下面的一个或几个缘由：

新技术的利用、原材料的获得或价格发生了变更。氯乙烯单聚物的制造就是这样的一

个例子。它的制造方法随着经济、技术和原材料的变更变更了好几次。另一个刺激因

素是需求的显著增加。因而销售量对生产流程的经济效益有很大影响。早期的制造就

为此供应了一个很好的例子。

(1939

1945)!..

50000.(1914—1919)!

能预防斗争中因伤口感染引发的败血症，因而在其次次世界大战(1939-1945)中，

的需求量特殊大，须要大量生产。而在那时，只能用在瓶装牛奶表面发酵的方法小量

的生产。英国和美国投入了巨大的人力物力联合进行研制和开发，对生产流程做出了

两个重大的改进。首先用一个不同的菌株一黄霉菌代替一般的青霉，它的产量要比后

者高得多。其次个重大的流程开发是引进了深层发酵过程。只要在培育液中持续通入

大量纯化空气，发酵就能在全部部位进行。这使生产实力大大地增加，达到现代容量

超过5000升的不锈钢发酵器。而在第一次世界大战中，死于伤口感染的士兵比干脆死

于战场上的人还要多。留意到这一点不能不让我们心存感谢。

a,,.(100).

对一个新产品进行开发要考虑产品生产的规模、产生的副产品以及分别/回收，产

品所要求的纯度。在开发阶段利用中试车间(最大容量可达100升)获得的数据设计

实际的制造厂是特殊宝贵的，例如石油化工或氨的生产。要先建立一个中试车间，运

转并测试流程以获得更多的数据。他们须要测试产品的性质，如杀虫剂，或进行消费

评估，如一种新的聚合物。

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(2.2),.

(0.6)

留意，副产品对于化学过程的经济效益也有很大的影响。酚的生产就是一个有代

表性的例子。早期的方法，苯磺酸方法，由于它的副产品亚硫酸钠需求枯竭而变的过

时。亚硫酸钠需回收和废置成为生产过程附加的费用，增加了生产酚的成本。相反，

异丙基苯方法，在经济效益方面优于全部其他方法就在于市场对于它的副产品丙酮的

迫切需求。丙酮的销售所得降低了酚的生产成本。

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对一个新产品进行工艺开发的一个重要部分是通过设计把废品减到最低，或尽可

能地防止可能的污染，这样做带来的经济利益和对环境的好处是自不待言的。

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最终要留意，工业开发须要包括化学家、化学工程师、电子和机械工程师这样一

支浩大队伍的协同合作才能取得胜利。

(3).a.aa,

(3)工艺改进。工艺改进和正在进行的工艺有关。它可能出现了某个问题使生产

停止。在这种情形下，就面临着很大的压力要尽快地解决问题以便生产重新起先，因

为故障期耗费资财。

:故障期

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然而，更为常见的，工艺改进是为了提高生产过程的利润。这可以通过许多途径

实现。例如通过优化流程提高产量，引进新的催化剂提高效能，或降低生产过程所须

要的能量。可说明后者的一个例子是在生产氨的过程中涡轮压缩机的引进。这使生产

氨的成本(主要是电)从每吨6.66美元下降到0.56美元。通过工艺的改善提高产品

质量也会为产品打开新的市场。

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然而，近年来，最重要的工艺改进行为主要是削减生产过程对环境的影响，亦即

防止生产过程所引起的污染。很明显，有两个相关连的因素推动这样做。第一，公众

对化学产品的平安性及其对环境所产生影响的关注以及由此而制订出来的法律；其次,

生产者必需花钱对废物进行处理以便它能平安地清除，比如说，排放到河水中。明显

这是生产过程的又一笔费用，它将增加所生产化学产品的成本。通过削减废物数量提

高效益其潜能是不言而喻的。

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然而，请留意，对于一个已经建好并正在运行的工厂来说，只能做一些有限的变

更来达到上述目的。因此，上面所提到的削减废品的重要性应在新公厂的设计阶段加

以考虑。近年来另一个当务之急是爱惜能源及降低能源消耗。

(4).

(4)应用开发。明显发掘一个产品新的用处或新的用途能拓宽它的获利渠道。这

不仅能创建更多的收入，而且由于产量的增加使单元生产成本降低，从而使利润提高。

举例来说，早期是用来制造唱片和塑料雨衣的，后来的用途扩展到塑料薄膜，特殊是

工程上所运用的管子和排水槽。

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我们已经强调了化学产品是由于它们的效果，或特殊的用途、用处而得以售出这

个事实。这就意味着化工产品公司的技术销售代表和顾客之间应有密切的联系。对顾

客的技术支持水平往往是赢得销售的一个重要的因素。进行探讨和开发的化学家们为

这些应用开发供应了帮助。33F的制造就是一个例子。它最起先是用来做含氟氯燃的替

代物作冷冻剂的。然而近来发觉它还可以用作从植物中萃取出来的自然物质的溶解剂。

当它作为制冷剂被制造时，当然没有预料到这一点，但它明显也是应用开发的一个例

子。

3

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3.化工行业中探讨和开发活动的变更

化学工业的不同部门所进行的的性质和数量都有很大的变更。和大规模生产的基

础化工产品有关的部门中，化学产品和技术变更都很慢，因为流程已很成熟。经费支

出属于化工行业中低的一端，而且大部分的费用是用于过程改进和废水处理。无机方

面的例子有氨、肥料和氯碱的生产，有机方面的如乙烯等一些基础石油化学的中间产

物。

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$1000!a14%().

不一样规模生产的是药品和除草剂。人们付出了巨大而持续的努力以合成能产生

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

筛选。可以想象一些医药公司其每年的经费支出高达100亿美元。换句话说，他们把

超过14%的销售收入投入在上。

3

化学工程师的例行工作

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化学工程师经典的角色是把化学家在试验室里的发觉拿来并发展成为能赚钱的、

商业规模的化学过程。化学家用少量的反应物在试管和派式氧弹中反应相应得到少量

的生成物，所进行的通常是间歇性的恒温下的试验，反应物放在很小的置于恒温水槽

的容器中，加点催化剂，反应接着进行，随时间推移，反应物被消耗，并有生成物产

生，产物在合适的间歇时间获得。

,().1,00010,000.1001030.

a$100!

和之相比，化学工程师通常面对的是数量多得多的物质和浩大的(昂贵的)设备。

反应器可以容纳1000到10,000加仑甚至更多。蒸馈塔有100英尺多高，直径10到

30英尺。化工厂一个单元流程的投资可能超过1亿美元。

在把化学家研制的小型反应器及分别系统“放大”到很大的商业化车间时，通常

须要化学工程师的参和。为了彻底了解过程中的化学反应，化学工程师必需和化学家

密切合作以确保能得到所须要的反应的动力学性质和物理性质参数以进行设计、运转

和优选流程。这就是为什么化工课程要包括那么多的化学类课程的缘由。

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化学工程师还必需和机械、电子、土木建筑和冶金工程师密切协作以设计和操作

工厂的机械设备一反应器、槽、蒸储塔、热交换器、泵、压缩机、限制器和仪器设备

等等。在这张设备单上还有一大类是管子。化工厂最典型的特征之一就是数目浩大的

管道贯穿全部生产间。可以毫不夸张地说，在许多车间都有几百英里长的管道。这些

管道输入和输出车间的反应物质进行传递，同时还可携带有用的东西（水蒸气、冷却

水、空气、氧、冷却剂）进入操作单元。

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要把试验室探讨商业化，化学工程师要参和进行开发、设计、建筑、操作、销售

和探讨工作。各个公司用来表示这些工作的名词不完全一样，但万变不离其宗。让我

们简洁地把每个工作描述一下。应当强调的是,我们所探讨的工作是“典型的”和“经

典的”，但并不意味着化学工程师只能做这些事。化学工程师在数学、化学和物理学

方面都有很好的学问基础，因此，他或她能够而且的确适应工业、政府部门、大专院

校等特殊广泛的职业要求。

1.

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10,000a,,

1.开发

开发工作是从试验室规模向商业化规模转化所必需的中间阶段。开发阶段所涉及

的“中试”流程所运用的反应器容量为5加仑，蒸储塔直径为3英寸。开发通常是化

学流程商业化的一部分。因为“放大”规模是一个特殊困难的问题。干脆从试管研制

跳到在10.000加仑反应器里生产是特殊麻烦的有时甚至是紧急的工作。一些（在试验

室探讨阶段）根本不明显的未加以考虑的微小问题，如混合不匀整，温度梯度辐射状

上升，热交换面积慢慢降低以及热交换速度下降等（在后一阶段变得影响很大）。

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化学工程师和化学家和其他一些工程师协作对中师车间进行设计、安装和运行，

设计方面包括确定设备的尺寸、结构、制造所用的材料。通常中师车间的设计是有很

大的变通性的，以便能对各种状况和构造进行评估。

，•，•

中试车间一旦起先运转，就能获得性能数据和选定最佳数值以便从经济学角度对

流程进行评价。对生产过程的每一个阶段可能获得的利润进行评定。假如结果显示投

入的资金不能有足够的回报，这项支配将被停止。

中师车间还供应了评价设备制造材料、测量方法、流程限制技术的机会。中试车

间的这些试验数据对于工业装置设计的改善能供应有用的帮助。

2.

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2.设计

依据在试验室和中试车间获得的阅历和数据，一组工程师集中起来设计工业化的

车间。化学工程师的职责就是详细说明全部过程中的流速和条件，设备类型和尺寸，

制造材料，流程构造，限制系统，环境爱惜系统以及其它相关技术参数。这是一个责

任重大的工作。

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设计阶段是大把金钱花进去的时候。一个常规的化工流程可能须要五千万到一亿

美元的资金投入，有许多的事情要做。化学工程师是做出许多确定的人之一。当你身

处其位时，你会对自己曾经努力学习而能运用自己的方法和才智处理这些问题感到欣

(1),

设计阶段的产物是许多图纸：

(1)工艺流程图。是显示全部设备的图纸。要标出全部的流线和规定的条件(流

速、温度、压力、构造、粘度、密度等)。

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(,,

(2)管道及设备图。标明全部设备(包括尺寸、喷嘴位置和材料)、全部管道(包

括大小、限制阀、限制器)以及全部平安系统(包括平安阀、平安膜位置和大小、火

舌管、平安操作规则)。

(3).

(3)仪器设备说明书。详细说明全部设备精确的空间尺度、操作参数、构造材料、

耐腐蚀性、操作温度和压力、最大和最小流速以及诸如此类等等。这些规格说明书应

交给中标的设备制造厂以进行设备生产。

3.

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3.建立

当设备制造把设备的全部部分都做好了以后，这些东西要运到工厂所在地(有时

这是后勤部门颇具挑战性的任务，尤其对象运输分储塔这样大型的船只来说)。建立阶

段要把全部的部件装配成完整的工厂，首先要做的就是在地面打洞并倾入混凝土，为

大型设备及建筑物打下基础(比如限制室、流程分析试验室、修理车间)。

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完成了第一步，就起先安装设备的主要部分以及钢铁上层建筑。要装配热交换器、

泵、压缩机、管道、测量元件、自动限制阀。限制系统的线路和管道连接在限制室和

操作间之间。电线、开关、变换器需装备在马达上以驱动泵和压缩机。生产设备安装

完毕后，化学工程师的职责就是检查它们是否连接完好，每部分是否正常工作。

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对大部分工程师来说这通常是一个令人激烈、享受胜利的时候。你将看到自己的

创意由图纸变为现实。钢铁和混凝土代替了示意图和表格。建筑是许多人多年辛苦的

结果。你最终站到了放射台上，工厂将要起飞还是最终失败。揭晓的那一刻即将到来。

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测试阶段一旦完成，“运转阶段”就起先了。启动是工厂的首项任务，是令人兴

奋的时刻和日夜不停的工作。这是化学工程师最好的学习机会之一。现在你可以了解

你的构思和计算原委有些什么好。参和中试车间和设计工作的工程师通常也是启动队

伍中的人员。

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启动阶段须要几天或几个月，依据设计所涉及工艺技术的新颖、流程的困难程度

以及工程的质量而定。中间经常会遇到要求设备完善的问题。这是耗时耗财的阶段：

仅仅每天从车间出来的废品会高达数千美金。的确，曾经有些车间因为没有预料到的

问题如限制、腐蚀、杂质或因为经济方面的问题而从来没有运转过。

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在启动阶段，工程师们通常需轮番值班。在很短的时间里有许多的东西须要学习。

一旦车间依据设定程序胜利运转，它就转变为产品的常规生产或制造部门。

4.

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4.制造

化学工程师在制造阶段占据中心的位置。车间技术服务部门负责车间有效而平安

地运转的技术方面。他们进行生产量和性能测试以找出设备的瓶颈在哪，然后设计一

些修正或附加的东西以解决这些瓶颈。

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化学工程师探讨一些方法节约能源，降低原材料消耗、削减不合要求的需进行处

理的产品的生产，以降低生产成本。他们还探讨一些提高产品质量、削减空气和水中

环境污染的措施。

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除了供应技术服务外，许多工程师还负责生产监督。这些监督保证工厂日常生产

的各个方面正常进行。包括管理换班工作的操作工，满意质量要求，按期按量发出产

品，生产并保持设备备件的存储量，为车间设备修理，保证平安规则被遵守，避开过

多排出废物污染环境，并且做工厂对当地社会的代言人。

5.

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5.技术销售

许多化学工程师发觉在技术销售中充溢了刺激性的、有利可图的机会。和其它的

销售业务一样，这项业务包括探望客户，举荐一些特殊的商品以满意客户的须要，并

确保订单能顺当完成。销售工程师是公司的代表，必需特殊清楚公司的产品生产状况。

销售工程师的销售实力极大地影响公司的发展和利润。

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许多化工产品的市场开发须要制造化工产品公司的工程师和运用化工产品公司的

工程师密切合作。这种合作所实行的方式可以是对如何运用一种化学产品提出建议，

或者是生产出一种新的化学产品以解决客户的某个特殊的困难。

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当销售工程师遇到他自己没有把握解决的问题时，他或她必需要请教专家。有时

销售工程师还需组织来自不同公司的探讨人员共同努力来解决某个问题。

6.

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6.探讨

化学工程师能从事多种类型的探讨工作。他们和化学家联合开发新的或革新的产

品。他们探究新的和改良的工程技术（比如更好的计算机程序以模拟化工工艺，更好

的试验室分析方法分析有代表性的化学产品，新型的反应和分别系统。）他们探讨改进

的传感器以进行物理性质的在线检测，他们还探讨单个流程结构和设备。

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探讨工程师可能是在试验室或办公桌前钻研难题。他们通常是一组科学家或工程

师中的一员。了解生产流程以及通常流程所运用的设备使化学工程师能在探讨工作中

做出突出的贡献。化学工程师的日常工作有时颇似那些化学家和物理学家。

4

化学品的来源

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化合物的种类的数量是特殊巨大的：现在知道的超过千万种。即使这么大的数量

和含碳化合物来比也是微乎其微的。这是连锁的结果，也就是，特殊长的碳链的形成

由于相对强的共价键和异构体。大多数化合物的合成仅仅是试验室的爱好或仅仅是探

讨院爱好。然而，剩下的化合物当中或许有几千种商业和实践的爱好。因此无机化学

品被预期为一个大量的来源。尽管对于无机化学品来说是真的，但惊异的是大多有机

化学品来自于像石油之类的单一来源。

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由于名词“无机化学品”覆盖了除了c之外的全部元素组成的化合物，来源的多

样性就不惊异了。一些更重要的来源是金属矿(重要的金属如和)和盐或盐水(比如，，

和23)。在这些状况下至少2种不同的元素化合在一起以稳定化合物的形式。假如单个

元素或多种元素，也就是被须要的金属，然后萃取过程必需涉及化学处理除了物理性

质的分别方法之外。金属矿或矿物很少存在以他们自己的纯物质的形式，因此第一步

在它们加工时通常是分别不想要的固体如粘土或沙子。依据不同的颗粒的尺寸通过固

体粉碎和筛选会完成一种物理分别。下一阶段依据被须要的矿的本质和性质。例如：

铁矿能通过利用磁性在磁性分别器中分别。泡沫浮选是另一种被广泛应用的技术一一

在该技术中想要的矿以细小颗粒存在，通过被水溶液润湿程度的不同，来和其它固体

分别。表面活性剂被加入到溶液中，它们有非极性分子，例如一条长碳链，有一个极

性部分如3在另一边这种极性基团吸引矿，形成一个松散的化学键，和水分开，因此

可防止矿物被水润湿，因此它漂移在水中。搅拌和鼓泡液体产生的泡沫大大的帮助表

面活性剂从这个储蓄罐逆流到收集容器镀层的矿漂移，那是它被回收的地方。胜利的

关键是高效特定的选择表面活性剂。

2有机化合物

相比于无机化学品来自于众多不同的资源（这一点我们已经明白了），商业上的一些

重要的有机化合物基本上来源单一。如今，全部有机化合物的99%以上，可以通过石化

工艺过程从原油（石油）和自然气得到。这是一种好玩的情形——该情形始终在变

更，而且将来也会变更，因为从技术上讲，相同的化学品可以从其他原料得到。尤其

是脂肪族化合物，可以通过由碳水化合物的发酵所得的乙醇加以生产，另一方面，芳

香族化合物可以从煤焦油中分别得到。煤焦油是煤炭化工过程的副产物。动植物油脂,

是为数不多的脂肪族化合物的特定的资源，这些脂肪族化合物包括长链脂肪酸（如正

十八酸）和长链醇（如正十二烷醇）。

化石燃料（即石油、自然气和煤）的形成要花上百万年，一旦用掉就不能被替换，因

此，它们称之为不行再生的资源。这和来自于植物的碳水化合物恰恰相反，碳水化合

物能够较快被更新。一种较为普遍应用的资源为蔗糖--------旦作物被收割和土地被

清理，又可以种植和收割新的作物，通常少于一年。因此，碳氢化合物可称为可再生

资源。据估计，植物原料（干重）的总的年产量为1*1011吨。化石燃料一自然气、原

油和煤，主要用作为能源，而不作为有机化合物的资源。例如，各种石油分播物的气

体，用于家用烹调和取暖、用作为汽车用的汽油、加热建筑物重燃油，或用于在工业

处理以产生的蒸汽。通常，一桶原油的8%用于化学品的生产。下列数据可以说明，为

什么化学工业在原油的运用方面和燃料或能源消耗的工业绽开着竞争。

明显，若我们情愿运用可代替化石燃料的其他能源，那么这些可替代能源可以利用的，

同时，我们自信地预料到在不久的将来，可以用上其他的可替代能源。因此，有必要

要去保存宝贵的石油供应以用于化学品的生产。“处理石油的最终一件事情是将之燃

烧”该说法是有依据的。留意到这件事很好玩且有益的：

早在1894年门捷列夫（发觉元素周期表之俄国科学家）就向当局报道，“石油是太宝

贵的资源而不能将之

燃烧掉，应当将之以化学品资源加以保存。”

来自于碳水化合物（植物茎杆）的有机化学物质，职务的主要成分是碳水化合物，碳

水化合物组成职务的结构。它们为多糖（如纤维素和淀粉），大量的淀粉存在于食物

（如谷类、大米和马铃薯）之中，纤维素是组成细胞壁的主要物质，因而广泛存在，

可以从木材、棉花等中得到。因此，来自于碳水化合物的化学品的潜力是相当大的，

而且该原料可再生。

从碳水化合物得到化学物质的主要途径是通过发酵过程。然而发酵过程不能利用多糖

（如维素和淀粉），因此，淀粉必需先收到酸性或酶水解反应生成更简洁的糖类（单

糖或二糖（如蔗糖），这些较为简洁的糖是发酵过程中的）合适的起始原料。

发酵过程是利用单细胞的微生物（一般有酵母菌、真菌、细菌或霉菌）生产特殊化学

品。有些发酵农家已用了上千年。最著名的例子为，谷物发酵生产含酒精的饮料。直

到1950年，该方法才成为生产脂肪族有机化学品的最普遍的途径。因为生产的乙醇脱

水生成乙烯，而乙烯是合成大量脂肪族化合物的关键中间体。尽管用此方法生产的化

学品有所削减，但是用这种方法生产汽车燃料方面存在大量的爱好。

反映在发酵过程的缺点可分为两方面（1）原料（2）发酵过程。因为植物茎杆是一种

农业原料，其生产和收割均为劳动力密集型的过程，所以相比之，它的原料费用高于

原油的费用。同时，物料的运输更困难，费用更高。和石化处理过程相比，发酵过程

的主要缺点是：其一，时间通常要好几天，相比有些催化石油反应只要几秒；其二，

所得的产物通常是以稀的水溶液（浓度＜10%）存在，因此，分别和纯化费用较高。因

为微生物是活的体系，过程的条件几乎不容许变更。为了增加反应速度，即使相对于

小的温升，独有可能会导致微生物的死亡和发酵过程终止。

另一方面，发酵方法的独特优点是，其选择性高，一些结构困难而很难以合成或者须

要多步合成的化合物，通过发酵很简洁制得。著名的实例有多种多样的抗生素的生产。

如青霉素，头狗菌素和链霉素。假如也基因工程中快速发展的过程中大量的实际问题

得到解决，那么发酵方面的爱好存在很大的爱好。在基因工程中。微生物（如细菌）

能定制地生产成所需的化学品。然而，因为发酵反应速度慢和产物分别费用高，在不

久的将来要实现用发酵方法生产大众化学品（即需求量极大的化学品如依稀，笨。）

看来是不行能。来自于动植物油和脂肪的有机化学品，动植物油脂（常指类肪）是由

甘油脂组成，甘油酯为三羟基醇，甘油（丙烷-1,2,3-三醇，丙三醇）。有多种不同

的种植物油资源，较为一般的有，大豆，谷物，棕树核，油菜籽，橄榄油，动物脂肪

和巨鲸。这些油类可通过溶剂萃取分别得到。有相当大的部分，烹调油脂的形式用食

品工业中，用于生产黄油，人选黄油和其他食品（如冰激凌）。这些食品的烷基对人

的健康的影响，尤其对血液中的胆固醇的影响，存在着争议。血液中的高胆固醇的含

量会引起高血压和心脏病。目前的观点似乎赞成高含量不饱和的基因在降低胆固醇的

水平和降低心脏病（发病率）紧急是有利的。这引起如下趋势。不用烹调脂类和一般

黄油或人造黄油（这些物质中饱和烷基含量丰富），而转向用烹调油和不饱和

烷基的含量高的人造黄油。

类脂属于脂类（物质），用于生产化学物质时:以水解反应起先，虽然水解反应可以

用酸或碱催化，但碱催化效果更好，因为碱催化反应不行逆。碱性条件下的水解反应

叫做皂化反应。

留意到这样事实很重要一皂化反应，水解反应（脂肪分解）一级氢解反应不会利用单

一甘油酯（或甲基醇，事实上，所用植物油是各种甘油酯的混合物，因此（水解）产

物也是混合物，须要分别。

5

基本化学品

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我们可以将化学工业的不同部分分成两种类型：高产量部分和低产量部分。在高

产量部分各自的化学制品通常以每年几万到几十万的规模来生产。结果，工厂只出产

唯一的产品，操作以连续的方式被高度自动化，包括电脑限制。归类于高产量的部分

有硫酸，含磷化合物，含氮化合物，还有碱的制备和有关化合物，还有石油和农用地

聚合物像聚乙烯。除后者之外，其它的都是重要的媒合物或是基础化学品，它们更是

其它一系列化学产物生产的原料，它们当中的许多被大量的需求。

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对比来看，低产物部分主要包括精细化学品的生产，并且个别产品仅仅以几百到几千

的规模生产。然而，它们每单位产量饿价值和高产量产品比较要高的多。精细化学品

通常在工厂以批量生产的方式生产，并且工厂是联产的。因此，低产量的部分由农业

化学品，染料，药品和特殊的聚合物像聚酸醴酸。

基础化学品在化学工业中得不到支持，它们不那么引人留意（如药品），有时候利润

不很高。其利润来自于经济盛衰时难以预料的周期。

这些基本化学品不被公众留意到和干脆运用，因此其重要性常得不到理解。即使在化

学工业中，其重要性也得不到足够的重视。然而，假如没有这些基本化学品，其他工

业就不复存在。

基本化学品处于原料（及那些从地下通过采矿、开采或用泵抽出来的物质）和最终产

品的中间位置。

基本化学品的一个显著的特征就是它们的生产规模，每一种（基本化学品）的生产规

模都相当大。图2-1表示在1993年美国市场上的25中化学品。（为了使我们了解化学

品的分类和生产量有关。）通常，基本化学品生产于那些年产量上万吨的工厂。年产

量10万吨的工厂每小时要生产1.25吨。基本化学品的另一显著重要的特征是其价格。

大多数价格相当便宜。

基本化学品工业所作的工作（或任务）是找到经济的途径将原来转变为有用的中间体。

生产厂家要对它们的产品收取较高的价格几乎没有余地，因此，那些最低费用生产产

品的厂家可能获得的利润最高。这就意味着，厂家就必需不断准备寻求新的，更经济

的生产和转变原料的方法。许多基本化学品为石油精炼的产物，而部分基本化学品工

业硫、氮、磷和氯碱工业是把除C和H、S外的元素转变为化学品。总之，这些产品和

石化工业的基本产物两者结合起来可生产多数重要的化学物质，这些重要的化学物质

可作为其余化学工业的原料。

基本化学工业现在面临着其历史上中最大的挑战之一，该工业中的产品消费部门农业

以停止增长。同时大大减小了对肥料的需求。西方的农场主生产了大多的食物，政府

减小了对农业部门的津贴，结果导致了更少的土地用于耕种和所需的肥料削减。过量

肥料的流失而引起的环境的关注也削减了对肥料的需求。诸如含氯化合物之类的产品，

已收到了来自环境学家的压力。依据《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔白皮书》，

些产品将受到禁止。而其它的物质，可以受得住环境学家的压力。基本化学品工业再

也不会

依靠隹需求量方面的长期增长。

为了实现更好的规模经济和某一特殊产品更好的市场地位，厂家相互交换工厂（车间）,

该工业留意不断合并联合。这使从事某一工业的人员削减，使该工业达到更好的供需

平衡和更好的利润。基本化学品工业正慢慢转向为其他化学工业服务，而越来越小地

为农业服务。

基本化学品受到的压力是许多大规模过程引起的（觉察得到的）较大的环境污染。尽

管许多大厂家的生产效率较高,但是该工业要实现最好的环境标准还有很长的路要走。

增加重复利用的驱动力和志向化的无排放的工厂，是影响接下来十年该工业发展的主

要因素。

技术的进步不会停止，我们将日益重视无污染的工厂和过程。厂家将在效率上绽开竞

争。那些能以最低的成本生产最高质量产品的厂家将旺盛昌盛。这须要厂家在技术改

进方面保持投资。基本化学品的合成有用的中间体的新颖方法将不断被人们发觉。

在基本化学品工业中，照旧还有许多工作有待去做。

6

从历史上来讲，大规模的化学工业都是建立在氯碱及其相关工业上的，通常这部分都

包括氯气，氢氧化钠，纯碱，(各种不同形式的碳酸钠)的生产。简而言之，这些都是

含石灰的产品.

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一1.

纯碱和氢氧化钠作为碱的重要原料从可行性工业开发出来就始终竞争。电解工业的特

殊经济性意味着无论对这两种不同产品的相对需求如何，你都必需以确定的比例同时

生产氯气和烧碱.这就引起了烧碱的价格浮动。这样会使纯碱作为碱或多或少受到欢

迎。

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氯气和纯碱的生产依靠于原料的价格低，易于获得，纯碱须要海水，石灰石和大量的

能量，假如原料离工厂不是很远，是能获利的。许多化工联合企业在选择厂址的困难

问题中，都把原料易于供应作为重要因素。

1主要原料是

(3)

主要成分是碳酸钙的石灰石.他是由各种海洋生物经过地质时代变迁形成的.高质量的

石灰石通常可以用来作为碳酸钙进一步的反应.石灰石通常在露天的采石场开采.许多

采石场也对这些原料进行加工。

()()2(1200~1500C):3-2

从石灰石衍生出的两种重要产物是生石灰和熟石灰，生石灰是通过在1200到1500摄

氏度的温度下热分解石灰石得到的，是依据下面的这个反应；

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一般状况下，石灰石经过粉碎进入一个高点的最终倾斜的回转窑发生分解，在那里最

终被转化成石灰石.多数状况下，生石灰不被分别发生进一步反应.因此其他的化合

物和石灰石一起加进低的反应窑来生成最终产物.例如，铝土,铁矿,和沙子能够被加

进去生产硅酸盐水泥.纯碱的生产通常要在石灰石中加入焦炭，进行燃烧来生产纯碱

所须要的额外的二氧化碳。熟石灰要比生石灰处理起来更便利，他是由生石灰加水反

应得来的。

40%,a.,,,.

大约40%的石灰石工业生产的产品用来炼钢。在炼钢过程中她用来和铁矿中耐火的二

氧化硅发生反应得到矿渣。这些矿渣漂移在表面并且很简洁和液态金属分别。较少量

但很重要的用来化工生产污染限制和水处理来至于石灰的最重要的化学品是纯碱。

2.

.,1865,32a.3,,

23..a—.

索尔维工艺，该工艺发觉于1965年由优化：工艺是以当含氮的盐溶液经来自于石灰

窑中焦炭燃烧产物2碳酸盐反应时，3沉淀析出为基础。3经过滤、干燥、燃烧生成

3。过滤后4溶液和熟石灰反应后（溶液体呈碱性）。蒸储出3在该过程中循环利用，

生成物2是废弃物或副产物。

a()(3)

对于某一简洁的基本产物来说,索尔维法看起来特殊困难。该反应的基本原理是，以2

和3为原料生成产物2和23.然而发生于原料和产物之间的反应并不明显,须要利用3

和()2作为中间化合物。

,(…)，，..

该过程的基本原理为:利用精确的限制组分(尤其是3和)的浓度3能够从含、2和

的溶液里沉淀析出。该过程的关键是限制溶液的酸碱强度和结晶的速度.