【正文】 與能源 化工與其他科學(xué)技術(shù) 分支的劃分 化工與互聯(lián)網(wǎng) 化工發(fā)展史概述 古代的化學(xué)加工 ? 早期的化學(xué)工業(yè) ? 化學(xué)工業(yè)的大發(fā)展時(shí)期 ? 現(xiàn)代化學(xué)工業(yè) ? 展開 編 輯本段 詞語解釋 詞目：化工 詞目 拼音：hu224?！?2. 自然形成的工巧。漸漸地這些物質(zhì)的固有性 能滿足不了人類的需求，于是產(chǎn)生了各種加工技術(shù)，有意識有目的地將天然 物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸喾N性能的新物質(zhì)，并且逐步在工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模上付諸實(shí) 現(xiàn)。由于這些物質(zhì)的固有性能滿足不了人們的需求,便產(chǎn)生了各種加 工技術(shù),把天然物質(zhì)轉(zhuǎn)變成具有多種性能的新物質(zhì)，并且逐步在工業(yè)生產(chǎn)的 規(guī)模上付諸實(shí)現(xiàn)。 在現(xiàn)代漢語中，化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工程和化學(xué)工藝都簡稱為化工，它們出 現(xiàn)于不同歷史時(shí)期，各有不同涵義，卻又關(guān)系密切，互相滲透。這些技藝的積累，創(chuàng)造了從古代 到中世紀(jì)的寶貴遺產(chǎn)，并且也為化學(xué)工業(yè)的形成，奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀(jì)經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)，一方面石油煉制工業(yè)中的催化裂化、催化重 整等技術(shù)先后出現(xiàn)，使汽、煤、柴油和潤滑油的生產(chǎn)有了大幅度增長，特別 是丙烯水合制異丙醇工業(yè)化以后，烴類裂解制取乙烯和丙烯等工藝相繼成 功，使基本有機(jī)化工生產(chǎn)建立在石油化工雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)之上，從而得以為 各工業(yè)部門提供大量有機(jī)原料、溶劑、助劑等。然而,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，單位面積 產(chǎn)量的真正提高，則是施用化肥、農(nóng)藥以后的事。但這一代農(nóng)藥中有些因高殘留、高毒，造成生態(tài)污染， 已被許多國家禁用。30 年代，人們用化學(xué)剖析的方法，鑒定了水果 和米糠中維生素的結(jié)構(gòu)， 用人工合成的方法,生產(chǎn)出維生素 C 和維生素 B1 等, 解決了從天然物質(zhì)中提取維生素產(chǎn)量不夠、質(zhì)量不穩(wěn)的矛盾。還有各種臨床化學(xué)試劑和各種新藥物劑 型不斷涌現(xiàn)，使醫(yī)療事業(yè)大為改觀，人類的健康有了更可靠的保證。材料數(shù)量雖多，若按化學(xué)組成分類，可以概括為金屬 材料、 無機(jī)非金屬材料和聚合物材料三大類。 新型無機(jī)非金屬材料 主要是特種陶瓷。其中合成材料品種很多，它們 是由石油化工生產(chǎn)的單體，經(jīng)過聚合反應(yīng)而制成的。汽車殼體和零件也用塑料。 合成纖維制品是在 40 年代中期出現(xiàn)的，原料來源為豐富的石油化工產(chǎn)品。天然橡膠僅生長于熱帶及亞熱帶地區(qū),不產(chǎn)橡膠的國 家考慮戰(zhàn)時(shí)會受到封鎖,都極其重視建立于石油化工基礎(chǔ)上的合成橡膠工 業(yè)。基材和增強(qiáng)材料都有多種，因而可以進(jìn)行有選擇的配合，以 制得性能符合要求的各種復(fù)合材料。 化工與能源的關(guān)系非常密切，還表現(xiàn)在化石燃料及其衍生的產(chǎn)品不僅是 能源，而且還是化學(xué)工業(yè)的重要原料。這也是近年來,世界各國都很重視的問題?；せ窘ㄔO(shè)離不開土 木工程、電力工程。例如超純氣體和純水、電子工業(yè)用試劑、光刻膠、液晶以及腐蝕劑、摻 雜劑、粘合劑等等。超大規(guī)模集成電路所用的光刻膠是 由芳香族疊氮化合物制成的感光樹脂，其優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，去膠容易，圖像 清晰。 這些藥物運(yùn)用重組 DNA 技術(shù)來制備,可望使制藥工業(yè)面貌一新。其中，石油煉制工業(yè)是創(chuàng)造產(chǎn)值較高的工業(yè)部門，是國家的重要經(jīng) 濟(jì)命脈。 其產(chǎn)品主要有化肥,硫酸、硝酸、磷酸等酸類,純堿、燒堿等堿類，還有無機(jī) 鹽，工業(yè)氣體和無機(jī)非金屬材料等。 化學(xué)工程又分為化工熱力學(xué)、傳遞過程、單元操作、化學(xué)反應(yīng)工程和化 工系統(tǒng)工程。雖然理論上講，催化劑具有加快反應(yīng)速率的專門 功能，是不參與反應(yīng)的少量物質(zhì)，但在大型化生產(chǎn)的今天,催化劑的產(chǎn)量和 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 ? 裝填量也是相當(dāng)大的,中國 1985 年石油煉制催化劑的用量達(dá) 20kt。因此，有識之士對世 界上大氣、水、土壤、生物所受到的污染和破壞，發(fā)出了危險(xiǎn)警告。隨著鋼鐵工業(yè),煉焦 工業(yè)的發(fā)展, 分離為,蒽, 年,英國人由合成苯胺紫染料,后經(jīng)過剖析確定天 然茜素的結(jié)構(gòu)為二羥基蒽醌,便以煤焦油中的蒽為原料,經(jīng)過氧化,取代,水 解,重排等反應(yīng),制藥工業(yè),香料工 業(yè)也相繼合成與天然產(chǎn)物相同的化學(xué)品, 年,瑞典人發(fā)明 代那邁特炸藥(見),大量用于采掘和軍工. 當(dāng)時(shí)有機(jī)化學(xué)品生產(chǎn)還有另一支柱, 1895 年建立以煤與 石灰石為原料,用電熱法生產(chǎn)電石(即)的第一個(gè)工廠,電石再經(jīng)水解發(fā)生乙 炔,以此為起點(diǎn)生產(chǎn)乙醛, 世紀(jì)中葉發(fā)展后, 電石耗能太高,大部分原有乙炔系列產(chǎn)品,改由為原料進(jìn)行生產(chǎn). 高分子材料 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 ? 受熱發(fā)粘, 年美國用硫磺及加熱天然橡膠,使其交聯(lián)成彈 性體,應(yīng)用于輪胎及其他橡膠制品,用途甚廣,這是高分子化工的萌芽時(shí) 年,美國用樟腦增塑硝酸纖維素制成塑料, 年在 年,美國制成,俗稱電木粉,為第一個(gè), 廣泛用于電器絕緣材料. 這些萌芽產(chǎn)品,在品種,產(chǎn)量, 以,上述基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)品的生產(chǎn)和高分子材料生產(chǎn),在建立起石油化工以后, 都獲得很大發(fā)展. 編輯 本 段 化學(xué)工業(yè)的大發(fā)展時(shí)期 從 20 世紀(jì)初至戰(zhàn)后的 60～70 年代,這是化學(xué)工業(yè)真正成為大規(guī)模生產(chǎn) 的主要階段, 進(jìn)行了開發(fā),英國和美國的等人提出的概念,奠定 ,無論是裝置規(guī)模,或產(chǎn)品產(chǎn)量 都增長很快. 合成氨工業(yè) 20 世紀(jì)初期異軍突起,用物理化學(xué)的反應(yīng)平衡理論,提出氮?dú)夂蜌錃庵?接合成氨的催化方法,以及原料氣與產(chǎn)品分離后,經(jīng)補(bǔ)充再循環(huán)的設(shè)想,進(jìn)一 的工廠,40 年代以后改為石油或天然 氣,使化學(xué)工業(yè)與石油工業(yè)兩大部門更密切地聯(lián)系起來,合理地利用原料和 能量. 石油化工 1920 年美國用生產(chǎn), 年美國標(biāo)準(zhǔn) 油公司開發(fā)了臨氫催化重整過程, 年美國建成 ,由于化工產(chǎn)品市 場不斷擴(kuò)大,石油可提供大量廉價(jià)有機(jī)化工原料,同時(shí)由于化工生產(chǎn)技術(shù)的 發(fā)展,如西歐,日本等也以原油為 原料,各化工企業(yè)卻有不同的工藝路線 , 年代,90%以上的有機(jī)化 工產(chǎn)品,等,過去以電石乙炔為原料,這時(shí)改用氧氯化法 以乙烯生產(chǎn)氯乙烯,用丙烯氨氧化(見) 年,以天然氣為 原料,用蒸汽轉(zhuǎn)化法得到一氧化碳及氫,使得到重視,目前用于生產(chǎn),個(gè)別地 區(qū)用生產(chǎn). 石油化工發(fā)展史 石油化工是 20 世紀(jì) 20 年代興起的以石油為原料的化學(xué)工業(yè)。這是第一個(gè)石油化學(xué)品，它標(biāo)志著石油化工發(fā) 展的開始。 這時(shí)， 石油煉制工業(yè)也有新的發(fā)展。當(dāng)時(shí)，由催 化重整生產(chǎn)的甲苯占全美國所需甲苯總量的一半以上。石油化工新工藝技術(shù)的不斷開發(fā)成功，使 傳統(tǒng)上以電石乙炔為起始原料的大宗產(chǎn)品，先后轉(zhuǎn)到石油化工的原料路線 上。作為石油化工代表產(chǎn)品的乙烯，1980 年全世界產(chǎn)量達(dá)到 ， 創(chuàng)歷史最高水平。 高分子化工 高分子材料在戰(zhàn)時(shí)用于軍事,戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,獲得極大的發(fā)展,成為新的 ,受阻于海運(yùn),各國皆研 ,丁基, 氯丁,丁腈,異戊,乙丙等多種合成橡膠,1937 年美國 成功地合成尼龍 66(見),用熔融法紡絲,因其有較好的強(qiáng)度,用作降 ,維尼綸,腈綸等陸續(xù)投產(chǎn),也因?yàn)橛惺突槠?原料保證,繼酚醛樹脂 后,又生產(chǎn)了, 年代后,品種不斷出現(xiàn),如迄今仍為 塑料中的大品種,為當(dāng)時(shí)優(yōu)異的絕緣材料,1939 年高壓用于海底電纜及雷達(dá), 低壓聚乙烯,等規(guī)聚丙烯的開發(fā)成功,為民用塑料開辟廣泛的用途,這是齊格 溫,抗腐蝕的材料,如, 一些也陸續(xù)用于汽車工業(yè),還作為建筑材料,包裝材料等,并逐漸成為塑料的 大品種. 精細(xì)化工 在這方面,發(fā)明了活性染料, 其混紡織物需要新型染料,如用于滌綸的,用于腈綸的,用于滌棉混紡的活性 ,還有用于激光,液晶,40 年代 瑞士 ,又開發(fā)一系列有機(jī)氯,有機(jī)磷,后 者具有胃殺,觸殺, 年代,發(fā)展極快,出現(xiàn)了一些性能很好的品種,如吡啶類 除草劑,還有抗生素農(nóng)藥(見),如中國 1976 年研制 ,在 1910 年法國制成 606 砷制劑 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 ? (根治梅素的特效藥)后,又在結(jié)構(gòu)上改進(jìn)制成 914,30 年代的類化合物,甾族 化合物等都是從結(jié)構(gòu)上改進(jìn), 年,英國發(fā)現(xiàn),開辟了抗 ,如治心血管病,精 神病等的藥物, 漆的傳統(tǒng),改用,如醇酸樹脂,丙烯酸樹脂等,以適應(yīng)汽車工業(yè)等高級涂飾的 ,丁苯膠乳制成水性涂料,成為建筑涂料的大品種. 采用高壓無空氣噴涂,靜電噴涂,電泳涂裝,陰極電沉積涂裝,光固化等新技 術(shù)(見),可節(jié)省勞力和材料,并從而發(fā)展了相應(yīng)的涂料品種. 編輯 本 段 現(xiàn)代化學(xué)工業(yè) 20 世紀(jì) 60～70 年代以來,化學(xué)工業(yè)各企業(yè)間競爭激烈,一方面由于對反 應(yīng)過程的深入了解,可以使一些傳統(tǒng)的基本化工產(chǎn)品的生產(chǎn)裝置,日趨大型 化,由于新技術(shù)革命的興起,對化學(xué)工業(yè)提出了新的 要求,推動(dòng)了化學(xué)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,發(fā)展了精細(xì)化工,超純物質(zhì),新型結(jié)構(gòu)材 料和功能材料. 規(guī)模大型化 1963 年,美國凱洛格公司設(shè)計(jì)建設(shè)第一套日產(chǎn) 540t(即 )合成氨 單系列裝置, 70 年代起,合成氨單系列生產(chǎn) 能力已發(fā)展到日產(chǎn) 900～1350t,80 年代出現(xiàn)了日產(chǎn) 1800～2700t 合成氨的 設(shè)計(jì),從 50 年代年產(chǎn) 50kt 發(fā)展到 70 年代年產(chǎn) 100～300kt,80 年代初新建的乙烯裝置最大生產(chǎn)能 力達(dá)年產(chǎn) ,因之毫秒裂解爐得以 實(shí)現(xiàn),從而提高了烯烴收率,燒堿,基 本有機(jī)原料,減少了對環(huán)境的污染,提高 了長期運(yùn)行的可靠性,促進(jìn)了安全,環(huán)保的預(yù)測和防護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展. 信息技術(shù)用化學(xué)品 60 年代以來,大規(guī)模集成電路和電子工業(yè)迅速發(fā)展,所需電子計(jì)算機(jī)的 年代以后,多晶硅和單晶硅的產(chǎn)量以 每年 20% 年代周期表中～V 族的二元化合物已用于電子器件隨 著半導(dǎo)體器件的發(fā)展,氣態(tài)源如磷化氫 (PH) 制備過程中,需用多種,其雜質(zhì)含量小于 1ppm,對水分及塵埃含量也有嚴(yán)格要 ,其質(zhì)量和穩(wěn)定性直接影響其集成度和 ,對基質(zhì)材料,密封材料, 年,荷蘭菲 利浦公司研制盒式錄音成功后,視頻記錄等, 更重要的是用于計(jì)算器作為外存儲器及內(nèi)存儲器,有磁帶,磁盤,磁鼓,磁泡, ,不僅用于光纖通信,且在工業(yè)上,醫(yī)療 上作為內(nèi)窺鏡材料. 高性能合成材料 60 年代已開始用(俗稱尼龍),聚縮醛類(如),以及丙烯腈丁二烯苯乙 烯三元共聚物 (),耐沖擊,耐磨,抗化學(xué)腐蝕, 耐熱性好,電性能優(yōu)良等特點(diǎn),并且自重輕,易成型,廣泛用于汽車,電器,建 筑材料, 年代以后,又出現(xiàn),耐高真空, 自潤滑材料, PDF 文件使用 pdfFactory Pro 試用版本創(chuàng)建 ? 并咪唑?yàn)槟透邷貥渲?耐熱性高,可作燒蝕材料,共混和復(fù)合 使結(jié)構(gòu)材料改性,例如多元醇預(yù)聚物與經(jīng)催化反應(yīng),為尼龍聚醚嵌段共聚物, 具有高沖擊強(qiáng)度和耐熱性能, ,不飽和聚酯,聚酰胺聚酰亞 胺等所用為玻璃纖維,或(常用丙烯腈基或?yàn)r青基).這些復(fù)合材料比重輕,比 強(qiáng)高,韌性好,特別適用于航天,航空及其他交通運(yùn)輸工具的結(jié)構(gòu)件,以代替 金屬,由于它們具有突出的耐高低溫性能, 優(yōu)良電性能,耐老化,耐輻射,廣泛用于電子與電器工業(yè),原子能工業(yè)和航天 ,可作人造器官和生物醫(yī)療器材. 能源材料和節(jié)能材料 50 年代原子能工業(yè)開始發(fā)展,要求化工企業(yè)生產(chǎn)重水,吸收中子材料和 ,增塑劑,氧 ,煤油,偏二甲肼,無水肼等,氧化 劑有液氧,發(fā)煙硝酸,已形成一 ,1960 年美國試制成可以實(shí) 用的膜,以淡化,處理工業(yè)污水,以后又?jǐn)U展用于醫(yī)藥, 于生物降解,也易水解, 年,開發(fā)了芳香族聚酰胺反滲透膜, 它能夠抗生物降解, 年,改進(jìn)后的復(fù)合膜用于海水淡化, 每立方米淡水僅耗電 ～ 此外, 氣體分離膜, , 年,美 國福特汽車公司及威斯汀豪斯電氣公司以 β氮化硅 (βSiN)為燃汽透平 的結(jié)構(gòu)材料,運(yùn)行溫度曾高達(dá) 1370℃,提高功效,節(jié)省燃料,減少污染,為良好 的節(jié)能材料,但經(jīng) 10 年試驗(yàn),仍存在不少問題, 陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī),透平葉片,導(dǎo)電陶瓷,如 氧化鋁(AlO),氧化鋯(ZrO)等,和非氧化物系,如碳化物(SiC),氮化物(BN), 氮化硅(SiN) 年代,為改進(jìn)陶瓷的脆性,又在開發(fā)硅碳纖維增強(qiáng)陶瓷. 專用化學(xué)品得到進(jìn)一步發(fā)展,它以很少的用量增進(jìn)或賦予另一產(chǎn)品以特 定功能,塑料和橡膠助劑,皮 革,造紙,油田等專用化學(xué)品,以及膠粘劑,防氧化劑,表面活性劑,水處理劑, ,由于電子顯微鏡,電子能譜儀等現(xiàn)代化儀器的發(fā)展, 有助于了解催化機(jī)理,因而制備成各種專用催化劑,標(biāo)志催化劑進(jìn)入了新階 段. 化工發(fā)展行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)——精細(xì)化工 精細(xì)化工包括醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成染料、有機(jī)顏料、涂料、香料與香精、 化妝品與盥洗衛(wèi)生品、肥皂與合成洗滌劑、表面活性劑、印刷油墨及其助劑、 粘接劑、感光材料、磁性材料、催化劑、試劑、水處理劑與高分子絮凝劑、 造紙助劑、皮革助劑、合成材料助劑、紡織印染劑及整理劑、食品添加劑、 飼料添加劑、動(dòng)物用藥、油田化學(xué)品、石油添加劑及煉制助劑、水泥添加劑、 礦物浮選劑、鑄造用化學(xué)品、金屬表面處理劑、合成潤滑油與潤滑油添加劑、 汽車用化學(xué)品、芳香除臭劑、工業(yè)防菌防霉劑、電子化學(xué)品及材料、功能性 高分子材料、生物化工制品等 40 多個(gè)行業(yè)和門類。例如：用于食品防腐、調(diào)味、強(qiáng)化營養(yǎng)的各種食品添加劑； 提高蔬菜、水果產(chǎn)量和保持新鮮程度的植物生長調(diào)節(jié)劑和保鮮劑；促使肉、 蛋豐產(chǎn)的飼料添加劑；生產(chǎn)化妝品和香料、香精的基礎(chǔ)原料和助劑；房屋、 家具和各種工、器具裝飾用的涂料；各種印刷油墨用的顏料；以及洗滌用品 用的表面活性劑等等，不勝枚舉。一般來說，除金屬是冶 金部門生產(chǎn)的產(chǎn)品外，其余都是化工生產(chǎn)的材料。它們是由不同的氧化物、硅化物、碳化物、氮化物、氟化物， 硼化物等組成的。 年代世 30 界聚合物材料的產(chǎn)量還未超過 100kt，到 80 年代即已達(dá)到約 80Mt,塑料占 3/4。有機(jī)玻璃的密度為普通 玻璃的一半，而沖擊強(qiáng)度高達(dá) 17 倍，可用作飛機(jī)的風(fēng)擋玻璃。它 們分別可以純紡、混紡，因而織物的品種極多，并且生產(chǎn)效率高，不受自然 條件的限制，有效地解決了與糧棉爭地的矛盾。橡膠的最大消耗是做輪胎，此外還用以制作膠管、膠帶、膠鞋以及 膠乳制品。 編 輯本段 化工與能源 能源可以分為一次能源和二次能源。在化工生產(chǎn)中,有些物料 既是某種加工過程(如合成氣生產(chǎn))中的燃料， 同時(shí)又是原料， 兩者合