【正文】 陽(yáng)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(jìn)行。膜電解槽只是用于此案在化工廠中新的生產(chǎn)過(guò)程，但是還存在著大量的舊生產(chǎn)過(guò)程，盡管說(shuō)陰曹涉及到對(duì)環(huán)境的影響，但是許多生產(chǎn)廠家上位法此案膜片電解槽代替水印電解槽的經(jīng)濟(jì)性。雖然石油添加劑廠家多種多樣，設(shè)會(huì)出現(xiàn)液態(tài)鈉的其他用途，但是他的主要是用于生產(chǎn)四烷基鉛的石油添加劑。大多數(shù)生產(chǎn)過(guò)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?？列遭c用于生產(chǎn)純堿、肥皂和紡織品，以及在多種化學(xué)過(guò)程中作為一種十分重要的原料。3. 生成Cl2/NaOH 的電解過(guò)程簡(jiǎn)介，在化學(xué)工業(yè)發(fā)展的各個(gè)時(shí)期，Cl2 和NaOH 兩者的需求量均很大，但是不幸的是，對(duì)于電化學(xué)工廠的操作人員來(lái)說(shuō)，兩者的需求量并不總是相同。Na2SO3 是由純堿和SiO2 在12001400℃反應(yīng)衍生而來(lái)的另一類化學(xué)物質(zhì)。因此純堿工業(yè)的財(cái)富與玻璃需求量息息相關(guān)。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。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。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。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。在工廠的下面步驟中，Nacl 和NH4HCO3 經(jīng)復(fù)分解反應(yīng)生成NaHCO3（以沉淀形式形成）和NH4Cl。（Ca+、Mg+在生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生沉淀而阻塞管道）。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。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。過(guò)濾后NH4Cl溶液和熟石灰反應(yīng)后（溶液體呈堿性）。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)。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。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。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。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。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)。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。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。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。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。在基本化學(xué)品工業(yè)中，仍然還有許多工作有待去做。這需要廠家在技術(shù)改進(jìn)方面保持投資。廠家將在效率上展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。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，是影響接下來(lái)十年該工業(yè)發(fā)展的主要因素?；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。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)再也不會(huì)依靠在需求量方面的長(zhǎng)期增長(zhǎng)。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。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。同時(shí)大大減小了對(duì)肥料的需求?？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。這就意味著，廠家就必須不斷準(zhǔn)備尋求新的，更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)變?cè)系姆椒??；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?；净瘜W(xué)品的另一顯著重要的特征是其價(jià)格。）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。圖21表示在1993 年美國(guó)市場(chǎng)上的25 中化學(xué)品?；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。即使在化學(xué)工業(yè)中，其重要性也得不到足夠的重視。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。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）。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。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)。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。結(jié)果這樣所用的工廠專門(mén)生產(chǎn)某一個(gè)單個(gè)產(chǎn)品?！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，生產(chǎn)量較大的部門(mén)和產(chǎn)量較低的部門(mén)。堿性條件下的水解反應(yīng)叫做皂化反應(yīng)。不用烹調(diào)脂類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。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?。òl(fā)病率）危險(xiǎn)是有利的。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。這些油類可通過(guò)溶劑萃取分離得到。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）。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。在基因工程中。如青霉素，頭孢菌素和鏈霉素。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。因?yàn)槲⑸锸腔畹捏w系，過(guò)程的條件幾乎不容許改變。同時(shí)，物料的運(yùn)輸更困難，費(fèi)用更高。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)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。最著名的例子為，谷物發(fā)酵生產(chǎn)含酒精的飲料。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。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。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(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。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。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)。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)。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。據(jù)估計(jì)，植物原料（干重）的總的年產(chǎn)量為1*1011 噸。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。化石燃料（即石油、天然氣和煤）的形成要花上百萬(wàn)年，一旦用掉就不能被替換，因此，它們稱之為不可再生的資源。煤焦油是煤炭化工過(guò)程的副產(chǎn)物。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。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。攪拌溶液或液體中鼓泡以產(chǎn)生泡沫能大大促進(jìn)表面活性劑包裹的礦物的漂浮，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。該極性基團(tuán)與礦物相吸，形成不牢固的鍵；而碳?xì)浠鶊F(tuán)與水相斥而阻止礦物被潤(rùn)濕，因而礦物能浮選。在該技術(shù)中，所需要的礦物，以細(xì)小顆粒形式存在，借助被水溶液潤(rùn)濕能力的差異而與其他礦物加以分離。例如，鐵礦常在磁分離器利用他們的磁性加以分離。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。因此，如果要得到單個(gè)元素（也就是金屬），那么提取過(guò)程除了純物理的分離方法以外，還必須涉及到化學(xué)處理（過(guò)程）。一些較重要的來(lái)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）。1. 無(wú)機(jī)化學(xué)品Table11 無(wú)機(jī)化學(xué)品的主要來(lái)源因?yàn)椤盁o(wú)機(jī)化學(xué)品”這個(gè)詞（術(shù)語(yǔ)）涉及到（cover，包括、涵蓋）的是除碳以外所有元素構(gòu)成的化合物。因此，可以預(yù)料到這些化學(xué)物質(zhì)的來(lái)源很廣。大部分這些化合物只是滿足實(shí)驗(yàn)室好奇心或?qū)W術(shù)興趣。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(jiàn)絀。化學(xué)工程師的日常工作有時(shí)頗似那些化學(xué)家和物理學(xué)家。他們通常是一組科學(xué)家或工程師中的一員。）他們研究改進(jìn)的傳感器以進(jìn)行物理性質(zhì)的在線檢測(cè)，他們還研究單個(gè)流程結(jié)構(gòu)和設(shè)備。他們與化學(xué)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)新的或革新的產(chǎn)品。有時(shí)銷售工程師還需組織來(lái)自不同公司的研究人員共同努力來(lái)解決某個(gè)問(wèn)題。這種合作所采取的方式可以是對(duì)如何使用一種化學(xué)產(chǎn)品提出建議，或者是生產(chǎn)出一種新的化學(xué)產(chǎn)品以解決客戶的某個(gè)特殊的困難。銷售工程師的銷售能力極大地影響公司的發(fā)展和利潤(rùn)。與其它的銷售業(yè)務(wù)一樣，這項(xiàng)業(yè)務(wù)包括拜訪客戶，推薦一些特別的商品以滿足客戶的需要，并確保訂單能順利完成。包括管理?yè)Q班工作的操作工，滿足質(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(chǔ)量，為車間設(shè)備維修，保證安全規(guī)則被遵守，避免過(guò)多排出廢物污染環(huán)境，并且做工廠對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的代言人。除了提供技術(shù)服務(wù)外，許多工程師還負(fù)責(zé)生產(chǎn)監(jiān)督?；瘜W(xué)工程師研究一些方法節(jié)省能源，降低原材料消耗、減少不合要求的需進(jìn)行處理的產(chǎn)品的生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。車間技術(shù)服務(wù)部門(mén)負(fù)責(zé)車間有效而安全地運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)方面。一旦車間按照設(shè)定程序成功運(yùn)轉(zhuǎn)，它就轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的常規(guī)生產(chǎn)或制造部門(mén)。在啟動(dòng)階段，工程師們通常需輪流值班。這是耗時(shí)耗財(cái)?shù)碾A段：僅僅每天從車間出來(lái)的廢品會(huì)高達(dá)數(shù)千美金。啟動(dòng)階段需要幾天或幾個(gè)月，根據(jù)設(shè)計(jì)所涉及工藝技術(shù)的新穎、流程的復(fù)雜程度以及工程的質(zhì)量而定?，F(xiàn)在你可以了解你的構(gòu)思和計(jì)算究竟有些什么好。啟動(dòng)是工廠的首項(xiàng)任務(wù)，是令人興奮的時(shí)刻和日夜不停的工作。揭曉的那一刻即將到來(lái)。建筑是許多人多年辛勞的結(jié)果。你將看到自己的創(chuàng)意由圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。生產(chǎn)設(shè)備安裝完畢后，化學(xué)工程師的職責(zé)就是檢查它們是否連接完好，每部分是否正常工作?？刂葡到y(tǒng)的線路和管道連接在控制室和操作間之間。完成了第一步，就開(kāi)始安裝設(shè)備的主要部分以及鋼鐵上層建筑。當(dāng)設(shè)備制造把設(shè)備的所有部分都做好了以后，這些東西要運(yùn)到工廠所在地（有時(shí)這是后勤部門(mén)頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，尤其對(duì)象運(yùn)輸分餾塔這樣大型的船只來(lái)說(shuō)）。詳細(xì)說(shuō)明所有設(shè)備準(zhǔn)確的空間尺度、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。標(biāo)明所有設(shè)備（包括尺寸、噴嘴位置和材料）、所有管道（包括大小、控制閥、控制器）以及所有安全系統(tǒng)（包括安全閥、安全膜位置和大小、火舌管、安全操作規(guī)則）。要標(biāo)出所有的流線和規(guī)定的條件（流速、溫度、壓力、構(gòu)造、粘度、密度等）。設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)物是很多圖紙：（1）工藝流程圖。化學(xué)工程師是做出很多決定的人之一。設(shè)計(jì)階段是大把金錢(qián)花進(jìn)去的時(shí)候?；瘜W(xué)工程師的職責(zé)就是詳細(xì)說(shuō)明所有過(guò)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，控制系統(tǒng)，環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)以及其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。中試車間的這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于工業(yè)裝置設(shè)計(jì)的改善能提供有用的幫助。如果結(jié)果顯示投入的資金不能有足夠的回報(bào)，這項(xiàng)計(jì)劃將被停止。中試車間一旦開(kāi)始運(yùn)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(jì)學(xué)角度對(duì)流程進(jìn)行評(píng)價(jià)?；瘜W(xué)工程師與化學(xué)家和其他一些工程師協(xié)作對(duì)中師車間進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行，設(shè)計(jì)方面包括確定設(shè)備的尺寸、結(jié)構(gòu)、制造所用的材料。因?yàn)椤胺糯蟆币?guī)模是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。開(kāi)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?；瘜W(xué)工程師在數(shù)學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)方面都有很好的知識(shí)基礎(chǔ)，因此，他或她能夠而且確實(shí)適應(yīng)工業(yè)、政府部門(mén)、大專院校等非常廣泛的職業(yè)要求。讓我們簡(jiǎn)單地把每個(gè)工作描述一下。要把實(shí)驗(yàn)室研究商業(yè)化，化學(xué)工程師要參與進(jìn)行開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、建筑、操作、銷售和研究工作。可以毫不夸張地說(shuō)，在許多車間都有幾百英里長(zhǎng)的管道。在這張?jiān)O(shè)備單上還有一大類是管子。這就是為什么化工課程要包括那么多的化學(xué)類課程的原因。在把化學(xué)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(shí)，通常需要化學(xué)工程師的參與。蒸餾塔有100英尺多高，直徑10到30英尺。與之相比，化學(xué)工程師通常面對(duì)的是數(shù)量多得多的物質(zhì)和龐大的（昂貴的）設(shè)備?！痉祷啬夸洝縐nit 3 Typical Activities of Chemical Engineers化學(xué)工程師的例行工作化學(xué)工程師經(jīng)典的角色是把化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里的發(fā)現(xiàn)拿來(lái)并發(fā)展成為能賺錢(qián)的、商業(yè)規(guī)模的化學(xué)過(guò)程。換句話說(shuō)，他們把超過(guò)14%的銷售收入投入在Ramp?？梢韵胂笠恍┽t(yī)藥公司其每年的Ramp。人們付出了巨大而持續(xù)的努力以合成能產(chǎn)生所希望的、特殊的生物作用的新分子。無(wú)機(jī)方面的例子有氨、肥料和氯堿的生產(chǎn)，有機(jī)方面的如乙烯等一些基礎(chǔ)石油化學(xué)的中間產(chǎn)物。Ramp。D的性質(zhì)與數(shù)量都有很大的變化。當(dāng)它作為制冷劑被制造時(shí)，固然沒(méi)有預(yù)計(jì)到這一點(diǎn)，但它顯然也是應(yīng)用開(kāi)發(fā)的一個(gè)例子。它最開(kāi)始是用來(lái)做含氟氯烴的替代物作冷凍劑的。進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)的化學(xué)家們?yōu)檫@些應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了幫助。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)有密切的聯(lián)系。舉例來(lái)說(shuō)，PVC早期是用來(lái)制造唱片和塑料雨衣的，后來(lái)的用途擴(kuò)展到塑料薄膜，特別是工程上所使用的管子和排水槽。顯然發(fā)掘一個(gè)產(chǎn)品新的用處或新的用途能拓寬它的獲利渠道。近年來(lái)