【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，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(guò)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(jī)化合物相比于無(wú)機(jī)化學(xué)品來(lái)自于眾多不同的資源（這一點(diǎn)我們已經(jīng)明白了），商業(yè)上的一些重要的有機(jī)化合物基本上來(lái)源單一。如今，所有有機(jī)化合物的99%以上，可以通過(guò)石化工藝過(guò)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(lái)也會(huì)變化，因?yàn)閺募夹g(shù)上講，相同的化學(xué)品可以從其他原料得到。尤其是脂肪族化合物，可以通過(guò)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(guò)程的副產(chǎn)物。動(dòng)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(zhǎng)鏈脂肪酸（如正十八酸）和長(zhǎng)鏈醇（如正十二烷醇）?；剂希词汀⑻烊粴夂兔海┑男纬梢ㄉ习偃f(wàn)年，一旦用掉就不能被替換，因此，它們稱(chēng)之為不可再生的資源。這與來(lái)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?xì)浠衔锟煞Q(chēng)為可再生資源。據(jù)估計(jì)，植物原料（干重）的總的年產(chǎn)量為1*1011 噸?；剂希烊粴狻⒃秃兔?，主要用作為能源，而不是作為有機(jī)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(chē)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(xué)品的生產(chǎn)。下列數(shù)據(jù)可以說(shuō)明，為什么化學(xué)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(kāi)著競(jìng)爭(zhēng)。顯然，若我們?cè)敢馐褂每纱婊剂系钠渌茉矗敲催@些可替代能源可以利用的，同時(shí)，我們自信地預(yù)料到在不久的將來(lái)，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(xué)品的生產(chǎn)。“處理石油的最后一件事情是將之燃燒”該說(shuō)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(mén)捷列夫（發(fā)現(xiàn)元素周期表之俄國(guó)科學(xué)家）就向當(dāng)局報(bào)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(xué)品資源加以保存?！眮?lái)自于碳水化合物（植物莖桿）的有機(jī)化學(xué)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(lèi)、大米和馬鈴薯）之中，纖維素是組成細(xì)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(lái)自于碳水化合物的化學(xué)品的潛力是相當(dāng)大的，而且該原料可再生。從碳水化合物得到化學(xué)物質(zhì)的主要途徑是通過(guò)發(fā)酵過(guò)程。然而發(fā)酵過(guò)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(jiǎn)單的糖類(lèi)（單糖或二糖（如蔗糖），這些較為簡(jiǎn)單的糖是發(fā)酵過(guò)程中的）合適的起始原料。發(fā)酵過(guò)程是利用單細(xì)胞的微生物（一般有酵母菌、真菌、細(xì)菌或霉菌）生產(chǎn)特殊化學(xué)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(jī)化學(xué)品的最普遍的途徑。因?yàn)樯a(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(xué)品有所減少，但是用這種方法生產(chǎn)汽車(chē)燃料方面存在大量的興趣。反映在發(fā)酵過(guò)程的缺點(diǎn)可分為兩方面（1）原料（2）發(fā)酵過(guò)程。因?yàn)橹参锴o桿是一種農(nóng)業(yè)原料，其生產(chǎn)和收割均為勞動(dòng)力密集型的過(guò)程，所以相比之，它的原料費(fèi)用高于原油的費(fèi)用。同時(shí)，物料的運(yùn)輸更困難，費(fèi)用更高。與石化處理過(guò)程相比，發(fā)酵過(guò)程的主要缺點(diǎn)是：其一，時(shí)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(fèi)用較高。因?yàn)槲⑸锸腔畹捏w系，過(guò)程的條件幾乎不容許改變。為了增加反應(yīng)速度，即使相對(duì)于小的溫升，獨(dú)有可能會(huì)導(dǎo)致微生物的死亡和發(fā)酵過(guò)程終止。另一方面，發(fā)酵方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是，其選擇性高，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜而很難以合成或者需要多步合成的化合物，通過(guò)發(fā)酵很容易制得。著名的實(shí)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(guò)程中大量的實(shí)際問(wèn)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(xì)菌）能定制地生產(chǎn)成所需的化學(xué)品。然而，因?yàn)榘l(fā)酵反應(yīng)速度慢和產(chǎn)物分離費(fèi)用高，在不久的將來(lái)要實(shí)現(xiàn)用發(fā)酵方法生產(chǎn)大眾化學(xué)品（即需求量極大的化學(xué)品如依稀，笨。）看來(lái)是不可能。來(lái)自于動(dòng)植物油和脂肪的有機(jī)化學(xué)品，動(dòng)植物油脂（常指類(lèi)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(shù)核，油菜籽，橄欖油，動(dòng)物脂肪和巨鯨。這些油類(lèi)可通過(guò)溶劑萃取分離得到。有相當(dāng)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(duì)人的健康的影響，尤其對(duì)血液中的膽固醇的影響，存在著爭(zhēng)議。血液中的高膽固醇的含量會(huì)引起高血壓和心臟病。目前的觀點(diǎn)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(xiǎn)是有利的。這引起如下趨勢(shì)。不用烹調(diào)脂類(lèi)和普通黃油或人造黃油（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(lèi)脂屬于脂類(lèi)（物質(zhì)），用于生產(chǎn)化學(xué)物質(zhì)時(shí)，以水解反應(yīng)開(kāi)始，雖然水解反應(yīng)可以用酸或堿催化，但堿催化效果更好，因?yàn)閴A催化反應(yīng)不可逆。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(shí)很重要— 皂化反應(yīng)，水解反應(yīng)（脂肪分解）一級(jí)氫解反應(yīng)不會(huì)利用單一甘油酯（或甲基醇，實(shí)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?！痉祷啬夸洝縐nit 5 Basic Chemicals基本化學(xué)品我們將化學(xué)工業(yè)部門(mén)分成兩類(lèi)，生產(chǎn)量較大的部門(mén)和產(chǎn)量較低的部門(mén)。在產(chǎn)量高的部門(mén)中，各種化學(xué)品的年產(chǎn)量達(dá)上萬(wàn)噸至幾十萬(wàn)噸。結(jié)果這樣所用的工廠(chǎng)專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)某一個(gè)單個(gè)產(chǎn)品。這些工廠(chǎng)的連續(xù)方式進(jìn)行操作，自動(dòng)化程度高（計(jì)算機(jī)控制）歸類(lèi)于產(chǎn)量高的部門(mén)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(xué)品和商品聚合物（如聚乙烯）（生產(chǎn)部門(mén)）。除商品聚合物外，其它的均為重要的中間體，或基本化學(xué)品。這些基本化學(xué)品是其他許多化學(xué)品的生產(chǎn)原料，其他許多基本化學(xué)品的需求量很大。相反，產(chǎn)量低的部門(mén)主要從事精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)。單個(gè)化學(xué)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(jià)值。通常，精細(xì)化斜坡的生產(chǎn)與間歇方式操作在工廠(chǎng)中，而且這些工廠(chǎng)常進(jìn)行多種產(chǎn)品的生產(chǎn)。低產(chǎn)量生產(chǎn)部門(mén)生產(chǎn)農(nóng)用化學(xué)品，染料，藥品和特種聚合物（如聚醚醚酮）?；A(chǔ)化學(xué)品在化學(xué)工業(yè)中得不到支持，它們不那么引人注意（如藥品），有時(shí)候利潤(rùn)不很高。其利潤(rùn)來(lái)自于經(jīng)濟(jì)盛衰時(shí)難以預(yù)測(cè)的周期。這些基本化學(xué)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(xué)工業(yè)中，其重要性也得不到足夠的重視。然而，如果沒(méi)有這些基本化學(xué)品，其他工業(yè)就不復(fù)存在?；净瘜W(xué)品處于原料（及那些從地下通過(guò)采礦、開(kāi)采或用泵抽出來(lái)的物質(zhì)）和最終產(chǎn)品的中間位置?；净瘜W(xué)品的一個(gè)顯著的特征就是它們的生產(chǎn)規(guī)模，每一種（基本化學(xué)品）的生產(chǎn)規(guī)模都相當(dāng)大。圖21表示在1993 年美國(guó)市場(chǎng)上的25 中化學(xué)品。（為了使我們了解化學(xué)品的分類(lèi)與生產(chǎn)量有關(guān)。）通常，基本化學(xué)品生產(chǎn)于那些年產(chǎn)量上萬(wàn)噸的工廠(chǎng)。年產(chǎn)量10 噸?；净瘜W(xué)品的另一顯著重要的特征是其價(jià)格。大多數(shù)價(jià)格相當(dāng)便宜?；净瘜W(xué)品工業(yè)所作的工作（或任務(wù)）是找到經(jīng)濟(jì)的途徑將原來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫闹虚g體。生產(chǎn)廠(chǎng)家要對(duì)它們的產(chǎn)品收取較高的價(jià)格幾乎沒(méi)有余地，因此，那些最低費(fèi)用生產(chǎn)產(chǎn)品的廠(chǎng)家可能獲得的利潤(rùn)最高。這就意味著，廠(chǎng)家就必須不斷準(zhǔn)備尋求新的，更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)變?cè)系姆椒?。許多基本化學(xué)品為石油精煉的產(chǎn)物，而部分基本化學(xué)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(xué)品?？傊?，這些產(chǎn)品和石化工業(yè)的基本產(chǎn)物兩者結(jié)合起來(lái)可生產(chǎn)無(wú)數(shù)重要的化學(xué)物質(zhì)，這些重要的化學(xué)物質(zhì)可作為其余化學(xué)工業(yè)的原料?；净瘜W(xué)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(fèi)部門(mén)農(nóng)業(yè)以停止增長(zhǎng)。同時(shí)大大減小了對(duì)肥料的需求。西方的農(nóng)場(chǎng)主生產(chǎn)了大多的食物，政府減小了對(duì)農(nóng)業(yè)部門(mén)的津貼，結(jié)果導(dǎo)致了更少的土地用于耕種和所需的肥料減少。過(guò)量肥料的流失而引起的環(huán)境的關(guān)注也減少了對(duì)肥料的需求。諸如含氯化合物之類(lèi)的產(chǎn)品，已收到了來(lái)自環(huán)境學(xué)家的壓力。根據(jù)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾白皮書(shū)》，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(xué)家的壓力?；净瘜W(xué)品工業(yè)再也不會(huì)依靠在需求量方面的長(zhǎng)期增長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)更好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和某一特殊產(chǎn)品更好的市場(chǎng)地位，廠(chǎng)家相互交換工廠(chǎng)（車(chē)間），該工業(yè)注重不斷合并聯(lián)合。這使從事某一工業(yè)的人員減少，使該工業(yè)達(dá)到更好的供需平衡和更好的利潤(rùn)?；净瘜W(xué)品工業(yè)正逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)槠渌瘜W(xué)工業(yè)服務(wù)，而越來(lái)越小地為農(nóng)業(yè)服務(wù)?；净瘜W(xué)品受到的壓力是許多大規(guī)模過(guò)程引起的（覺(jué)察得到的）較大的環(huán)境污染。盡管許多大廠(chǎng)家的生產(chǎn)效率較高，但是該工業(yè)要實(shí)現(xiàn)最好的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路要走。增加重復(fù)利用的驅(qū)動(dòng)力和理想化的無(wú)排放的工廠(chǎng)，是影響接下來(lái)十年該工業(yè)發(fā)展的主要因素。技術(shù)的進(jìn)步不會(huì)停止，我們將日益重視無(wú)污染的工廠(chǎng)和過(guò)程。廠(chǎng)家將在效率上展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。那些能以最低的成本生產(chǎn)最高質(zhì)量產(chǎn)品的廠(chǎng)家將繁榮昌盛。這需要廠(chǎng)家在技術(shù)改進(jìn)方面保持投資?；净瘜W(xué)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(xué)品工業(yè)中，仍然還有許多工作有待去做?！痉祷啬夸洝縐nit 6 ChlorAlkali and Related Processes氯堿及其相關(guān)過(guò)程縱觀歷史，大眾化學(xué)品工業(yè)在氯堿及其相關(guān)過(guò)程之上。該部分通常包括氯氣、苛性蘇打（氫氧化鈉）無(wú)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(wú)水碳酸鈉和氫氧化鈉的各種制備工藝發(fā)現(xiàn)以來(lái)，兩者在作為堿為主要原料方面相互競(jìng)爭(zhēng)。電解過(guò)程的特殊經(jīng)濟(jì)性意味著不管對(duì)氯氣和氫氧化鈉這兩種不同類(lèi)型的產(chǎn)品的相對(duì)需求量如何，你只有以固定的比例同時(shí)制備氯氣和氫氧化鈉。這引起了氫氧化鈉的價(jià)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(jià)易得的原料供應(yīng)，前者的生產(chǎn)需要廉價(jià)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(chǎng)只有在其原料不必要長(zhǎng)距離的運(yùn)輸時(shí)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(gè)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(kāi)采，許多采石礦也進(jìn)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，生石灰是由石灰石根據(jù)該反應(yīng)是熱分解（12001500℃）制備得到。CaCO3 — — CaO+ CO2一般的，石灰石經(jīng)過(guò)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(jìn)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，較生石灰更加方便。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(lái)與鐵礦石中難溶解的硅酸鹽反應(yīng)，生成流態(tài)礦渣，礦渣漂浮于表面上，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(xué)品的制造，污染控制和水處理。從石灰石得到的最重要的化學(xué)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(dāng)含氮的鹽溶液經(jīng)來(lái)自于石灰窯中焦炭燃燒產(chǎn)物CO2 碳酸鹽反應(yīng)時(shí)，NaHCO3 沉淀析出為基礎(chǔ)。NaHCO3 經(jīng)過(guò)濾、干燥、煅燒生成CaCO3。過(guò)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(guò)程中循環(huán)利用，生成物CaCl2 是廢棄物或副產(chǎn)物。對(duì)于某一簡(jiǎn)單的基本產(chǎn)物來(lái)說(shuō)，索爾維法看起來(lái)十分復(fù)雜。該反應(yīng)的基本原理是，以NaCl2 和CaCO3為原料生成產(chǎn)物CaCl2 ，需要利用NH3 和Ca(OH)2作為中間化合物。該過(guò)程的基本原理為：利用準(zhǔn)確的控制組分（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(guò)程的關(guān)鍵是控制溶液的酸堿強(qiáng)度和結(jié)晶的速度，該工藝的基本路線(xiàn)如下，NH3 氣于氨氣吸收器中吸收于事先經(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(guò)程中易產(chǎn)生沉淀而阻塞管道）。含NaCl 和NH4HCO3 的溶液經(jīng)吸收了CO2 的吸收塔(CO2 氣體量塔底向上流) 開(kāi)始時(shí)形成(NH4)2CO3 然后再生成NH4HCO3。在工廠(chǎng)的下面步驟中，Nacl 和NH4HCO3 經(jīng)復(fù)分解反應(yīng)生成NaHCO3（以沉淀形式形成）和NH4Cl。過(guò)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，是因?yàn)镹aHCO3 失去CO2后，留下很多空隙，而保留原來(lái)的晶體形狀。通常要得到密度更大的物質(zhì)很方便，加入水（水能引起咦密度較大的形式重結(jié)晶）進(jìn)一步干燥即可實(shí)現(xiàn)。值得爭(zhēng)議的是，上述的化學(xué)知識(shí)是否為該過(guò)程的很好的描述，但這些只是肯定有助于理解過(guò)程。想要對(duì)此過(guò)程有詳細(xì)的理解，必須要熟悉該組分體系中關(guān)于溶度積的很多知識(shí)。需要知道的重要知識(shí)是，該體系是復(fù)雜體系，為了使該過(guò)程高效操作，需要對(duì)該過(guò)程每部分小心控制。該過(guò)程的一個(gè)缺點(diǎn)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(jiǎn)單的倒掉（CaCl2 毒性不大），如果能要該過(guò)程中的有的進(jìn)料加以利用，那么該過(guò)程是有優(yōu)勢(shì)，例如，從該氯化物可產(chǎn)生HCl。純堿的用途，有50%的純堿銷(xiāo)往玻璃制造業(yè)，因?yàn)榇┘遣Ａе圃爝^(guò)程中的主要原料。因此純堿工業(yè)的財(cái)富與玻璃需求量息息相關(guān)。純堿作為一種堿在許多化學(xué)過(guò)程中與NaOH 存在直接競(jìng)爭(zhēng)。Na2SO3 是由純堿和SiO2 在12001400℃反應(yīng)衍生而來(lái)的另一類(lèi)化學(xué)物質(zhì)。硅酸是具有大表面積細(xì)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(guò)程簡(jiǎn)介，在化學(xué)工