【正文】 3）、質(zhì)子和更多的氯化物。首先，該反應(yīng)的產(chǎn)物必須分開，如果 H2 和 Cl2 允許混合在一起，它們會劇烈反應(yīng)。設(shè)水電解過程的基本反應(yīng)可寫成下式： 陽極 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)使進行。膜電解槽只是用于此案在化工廠中新的生產(chǎn)過程，但是還存在著大量的舊生產(chǎn)過程，盡管說陰曹涉及到對環(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)濟性。雖然石油添加劑廠家多種多樣，設(shè)會出現(xiàn)液態(tài)鈉的其他用 途，但是他的主要是用于生產(chǎn)四烷基鉛石油添加劑。大多數(shù)生產(chǎn)過程是電解（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)過程中作為一種十分重要的原料。 3. 生成 Cl2/NaOH 的電解過程 簡介，在化學(xué)工業(yè)法杖是的各個時期， Cl2 和 NaOH 兩者的需求量均很大，但是不幸的是，對于電化學(xué)工廠的操作人員來說，兩者的需求量必總是相同。 Na2SO3 是由純堿和 SiO2 在 12001400℃ 反應(yīng)衍生而來的另一類化學(xué)物質(zhì)。因此純堿工業(yè)的財富與玻璃需求量息息相關(guān)。因此，大部分 CaCl2 只是簡單的倒掉（ CaCl2 毒性不大），如果能要該過程中的有的進 料加以利用，那么該過程是有優(yōu)勢，例如，從該氯化物可產(chǎn)生 HCl。需要知道的重要知識是，該體系是復(fù)雜體系，為了使該過程高效操作，需要對該過程每部分小心控制。值得爭議的是，上述的化學(xué)知識是否為該過程的很好的描述，但這些只是肯定有助于理解過程。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，是因為 NaHCO3 失去 CO2后，留下很多空隙，而保留 原來的晶體形狀。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)過程中易產(chǎn)生沉淀 而阻塞管道）。 該過程的基本原理為：利用準確的控制組分（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。對于某一簡單的基本產(chǎn)物來說，索爾維法看 9 起來十分復(fù)雜。過濾后 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)來自于石灰窯中焦炭燃燒產(chǎn)物 CO2 碳酸鹽反應(yīng)時， NaHCO3 沉淀析出為基礎(chǔ)。在鋼鐵制造業(yè)中，純堿用來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)位置分布的一個重要因素。氯氣苛性蘇打和純堿的生產(chǎn)都取決于廉 價易得的原料供應(yīng)，前者的生產(chǎn)需要廉價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。電解過程的特殊經(jīng)濟性意味著不管對氯氣和氫氧化鈉這兩種不同類型的產(chǎn)品的相對需求量如何，你只有以固定的比例同時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)改進方面保持投資。廠家將在效率上展開競爭。增加重復(fù)利用的驅(qū)動力和理想化的無排放的工廠，是影響接下來十年該工業(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)模過程引起的（覺察得到的） 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)達到更好的供需平衡和更好的利潤。基本化學(xué)品工業(yè)再也不會依靠在需求量方面的長期增長。根據(jù)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾白皮書》，一些產(chǎn)品將受到禁止。過量肥料的流失而引起的環(huán)境的關(guān)注也減少了對肥 料的需求。同時大大減小了對肥料的需求?？傊?，這些產(chǎn)品和石化工業(yè)的基本產(chǎn)物兩者結(jié)合起來可生產(chǎn)無數(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，廠家就必須不斷準備尋求新的，更經(jīng)濟的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)變原料的 方法?；净瘜W(xué)品工業(yè)所作的工作（或任務(wù)）是找到經(jīng)濟的途徑將原來轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫闹虚g體。基本化學(xué)品的另一顯著重要的特征是其價格。）通常，基本化學(xué)品生產(chǎn)于那些年產(chǎn)量上萬噸的工廠。圖 21表示在 1993 年美國市場上的 25 中化學(xué)品。基本化學(xué)品處于原料（及那些從地下通過采礦、開采或用泵抽出來的物 8 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。其利潤來自于經(jīng)濟盛衰時難以預(yù)測的周期。低產(chǎn)量生產(chǎn)部門生產(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值。 相反，產(chǎn)量低的部門主要從事精細化學(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生產(chǎn)某一個單個產(chǎn)品。 Unit 5 Basic Chemicals 基本化學(xué)品 我們將化學(xué)工業(yè)部門分成兩類，生產(chǎn)量較大的部門和產(chǎn)量較低的部門。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）危險是有利的。這些食品的烷基對人的健康的影響，尤其對血液中的膽固醇的影響，存在著爭議。這些 油類可通過溶劑萃取分離得到。 來自于動植物油和脂肪的有機化學(xué)品，動植物油脂（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，因為發(fā)酵反應(yīng)速度慢和產(chǎn)物 分離費用高，在不久的將來要實現(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)酵方法的獨特優(yōu)點是，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，通過發(fā)酵很容易制得。因為微生物是活的體系，過程的條件幾乎不容許改變。同時， 物料的運輸更困難，費用更高。反映在發(fā)酵過程的缺點可分為兩方面（ 1）原料（ 2）發(fā)酵過程。因為生產(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)酵過程是利用單細 胞的微生物（一般有酵母菌、真菌、細菌或霉菌）生產(chǎn)特殊化學(xué)品。從碳水化合物得到化學(xué)物質(zhì)的主要途徑是通過發(fā)酵過程。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： 7 早在 1894 年門捷列夫（發(fā)現(xiàn)元素周期表之俄國科學(xué)家）就向當(dāng)局報道， “ 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)展開著競爭。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，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，而且將來也會變化，因為從技術(shù)上講，相同的化學(xué)品可以從其他原料得到。 2 有機化合物 相比于無機化學(xué)品來自于眾多不同的資源（這一點我們已經(jīng)明白了），商業(yè)上的一些重要的有機化合物基本上來源單一。攪拌溶液或液體中鼓泡以產(chǎn)生泡沫能大大促進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。該極性基團與礦物相吸，形成不牢固的鍵；而碳氫基團與水相斥而阻止礦物被潤濕，因而礦物能浮選。在該技術(shù)中，所需要的礦物，以細小顆粒形式存在，借助被水溶液潤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，如果要得到單個元素（也就是金屬），那么提取過程除了純物理的分離方法以外，還必 須 涉及到化學(xué)處理（過程）。一些較重要的來源是金屬礦（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. 無機化學(xué)品 Table11 無機化學(xué)品的主要來源因為 “ 無機化學(xué)品 ” 這個詞（術(shù)語）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)的來源很廣。大部分這些化合物只是滿足實驗室好奇心或?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，相形見絀?；瘜W(xué)工程師的日常工作有時頗似那些化學(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。）他們研究改進的傳感器以進行物理性質(zhì)的在線檢測，他們還研究單個流程結(jié)構(gòu)和設(shè)備。他們與化學(xué)家聯(lián)合開發(fā)新的或革新的產(chǎn)品。有時銷售工程師還需組織來自不同公司的研究人員共同努力來解決某個問題。這種合作所采取的方式可以是對如何使用一種化學(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。與其它的銷售業(yè)務(wù)一樣，這項業(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。包括管理換班工作的操作工，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)備備件的存儲量，為車間設(shè)備維修，保證安全規(guī)則被遵守，避免過多排出廢物污染環(huán)境，并且做 工廠對當(dāng)?shù)厣鐣拇匀恕? 除了提供技術(shù)服務(wù)外，許多工程師還負責(zé)生產(chǎn)監(jiān)督。 化學(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)部門負責(zé)車間有效而安全地運 轉(zhuǎn)的技術(shù)方面。一旦車間按照設(shè)定程序成功運轉(zhuǎn)，它就轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的常規(guī)生產(chǎn)或制造部門。 在啟動階段，工程師們通常需輪流值班。這是耗時耗財?shù)碾A段：僅僅每天從車間出來的廢品會高達數(shù)千美金。 啟動階段需要幾天或幾個月，根據(jù)設(shè)計所涉及工藝技術(shù)的新穎、流程的復(fù)雜程度以及工程的質(zhì)量而定。現(xiàn)在你可以了解你的構(gòu)思和計算究竟有些什么好。啟動是工廠的首項任務(wù)，是令人興奮的時刻和日夜不停的工作。揭曉的那一刻即將到來。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。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，就開始安裝設(shè)備的主要部分以及鋼鐵上層建筑。 3． 建造 當(dāng)設(shè)備制造把設(shè)備的所有部分都做好了以后，這些東西要運到工廠所在地（有時這是后勤部門頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，尤其對象運輸分餾塔這樣大型的船只來說）。詳細說明所有設(shè)備準確的空間尺度、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)計階段是大把 金錢花進去的時候?；瘜W(xué)工程師的職責(zé)就是詳細說明所有過程中的流速和條件，設(shè)備類型和尺寸，制造材料，流程構(gòu)造，控制系統(tǒng)，環(huán)境保護系統(tǒng)以及其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。中試車 間的這些實驗數(shù)據(jù)對于工業(yè)裝置設(shè)計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，這項計劃將被停止。 中試車間一旦開始運轉(zhuǎn)，就能獲得性能數(shù)據(jù)和選定最佳數(shù)值以便從經(jīng)濟學(xué)角度對流程進行評價。 化學(xué)工程師與化學(xué)家和其他一些工程師協(xié)作對中師車間進行設(shè)計、安裝和運行，設(shè)計方面包括確定設(shè)備的尺寸、結(jié)構(gòu)、制造所用的材料。直接從試管研制跳到在 加侖反應(yīng)器里生產(chǎn)是非常棘手的有時甚至是危險的工作。開發(fā)通常是化學(xué)流程商業(yè)化的一部分。 1. 開發(fā) 開發(fā)工作是從實驗室規(guī)模向商業(yè)化規(guī)模轉(zhuǎn)化所必需的中間階段。應(yīng)該強調(diào)的是，我們所討論的工作是“典型的”和“經(jīng)典的”，但并不意味著化學(xué)工程師只能做這些事。各個公司用來表示這些工作的名詞不完全一樣，但萬變不離其宗。這些管道輸入和輸出車間的反應(yīng)物質(zhì)進行傳遞，同時還可攜帶有用的東西（水蒸氣、冷卻水、空氣、氧、冷卻劑）進入操作單元?；S最典型的特征之一就是數(shù)目龐大的管道貫穿所有生產(chǎn)間。 化學(xué)工程師還必須與機械、電子、土木建筑和冶金工程師密切協(xié)作以設(shè)計和操作工廠的機械設(shè)備 — 反應(yīng)器、槽、蒸餾塔、熱交換器、泵、壓縮機、控制器和儀器設(shè)備等等。為了徹底了解過程中的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)工程師必須與化學(xué)家密切合作以確保能得到所需要的反應(yīng)的動力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)參數(shù)以進行設(shè)計、運轉(zhuǎn)和