第一篇：《化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語》課文翻譯完

Unit 1

Chemical Industry 化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)的起源

盡管化學(xué)品的使用可以追溯到古代文明時(shí)代，我們所謂的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展卻是非常近代（才開始的）?？梢哉J(rèn)為它起源于工業(yè)革命其間，大約在1800年，并發(fā)展成為為其它工業(yè)部門提供化學(xué)原料的產(chǎn)業(yè)。比如制肥皂所用的堿，棉布生產(chǎn)所用的漂白粉，玻璃制造業(yè)所用的硅及Na2CO3.我們會(huì)注意到所有這些都是無機(jī)物。有機(jī)化學(xué)工業(yè)的開始是在十九世紀(jì)六十年代以William Henry Perkin 發(fā)現(xiàn)第一種合成染料—苯胺紫并加以開發(fā)利用為標(biāo)志的。20世紀(jì)初，德國花費(fèi)大量資金用于實(shí)用化學(xué)方面的重點(diǎn)研究，到1914年，德國的化學(xué)工業(yè)在世界化學(xué)產(chǎn)品市場上占有75%的份額。這要?dú)w因于新染料的發(fā)現(xiàn)以及硫酸的接觸法生產(chǎn)和氨的哈伯生產(chǎn)工藝的發(fā)展。而后者需要較大的技術(shù)突破使得化學(xué)反應(yīng)第一次可以在非常高的壓力條件下進(jìn)行。這方面所取得的成績對(duì)德國很有幫助。特別是由于1914年第一次世界大仗的爆發(fā)，對(duì)以氮為基礎(chǔ)的化合物的需求飛速增長。這種深刻的改變一直持續(xù)到戰(zhàn)后（1918-1939）。date bake to/from: 回溯到dated: 過時(shí)的，陳舊的stand sb.in good stead: 對(duì)。。很有幫助1940年以來，化學(xué)工業(yè)一直以引人注目的速度飛速發(fā)展。盡管這種發(fā)展的速度近年來已大大減慢?；瘜W(xué)工業(yè)的發(fā)展由于1950年以來石油化學(xué)領(lǐng)域的研究和開發(fā)大部分在有機(jī)化學(xué)方面取得。石油化工在60年代和70年代的迅猛發(fā)展主要是由于人們對(duì)于合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚脂和環(huán)氧樹脂的需求巨大增加。今天的化學(xué)工業(yè)已經(jīng)是制造業(yè)中有著許多分支的部門，并且在制造業(yè)中起著核心的作用。它生產(chǎn)了數(shù)千種不同的化學(xué)產(chǎn)品，而人們通常只接觸到終端產(chǎn)品或消費(fèi)品。這些產(chǎn)品被購買是因?yàn)樗麄兙哂心承┬再|(zhì)適合（人們）的一些特別的用途，例如，用于盆的不粘涂層或一種殺蟲劑。這些化學(xué)產(chǎn)品歸根到底是由于它們能產(chǎn)生的作用而被購買的?；瘜W(xué)工業(yè)的定義

在本世紀(jì)初，要定義什么是化學(xué)工業(yè)是不太困難的，因?yàn)槟菚r(shí)所生產(chǎn)的化學(xué)品是很有限的，而且是非常清楚的化學(xué)品，例如，燒堿，硫酸。然而現(xiàn)在有數(shù)千種化學(xué)產(chǎn)品被生產(chǎn)，從一些原料物質(zhì)像用于制備許多的半成品的石油，到可以直接作為消費(fèi)品或很容易轉(zhuǎn)化為消費(fèi)品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產(chǎn)過程中哪一個(gè)環(huán)節(jié)不再屬于化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范疇。舉一個(gè)特殊的例子來描述一下這種困境。乳劑漆含有聚氯乙烯/聚醋酸乙烯。顯然，氯乙烯（或醋酸乙烯）的合成以及聚合是化學(xué)活動(dòng)。然而，如果這種漆，包括高聚物，它的配制和混合是由一家制造配料的跨國化學(xué)公司完成的話，那它仍然是屬于化學(xué)工業(yè)呢還是應(yīng)當(dāng)歸屬于裝飾工業(yè)中去呢？

因此，很明顯，由于化學(xué)工業(yè)經(jīng)營的種類很多并在很多領(lǐng)域與其它工業(yè)有密切的聯(lián)系，所以不能對(duì)它下一個(gè)簡單的定義。相反的每一個(gè)收集和出版制造工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的官方機(jī)構(gòu)都會(huì)對(duì)如何屆定哪一類操作為化學(xué)工業(yè)有自己的定義。當(dāng)比較來自不同途徑的統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，記住這點(diǎn)是很重要的

1． 對(duì)化學(xué)工業(yè)的需要

化學(xué)工業(yè)涉及到原材料的轉(zhuǎn)化，如石油 首先轉(zhuǎn)化為化學(xué)中間體，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的其它化學(xué)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品再被用來

生產(chǎn)消費(fèi)品，這些消費(fèi)品可以使我們的生活更為舒適或者作藥物維持人類的健康或生命。在生產(chǎn)過程的每一個(gè)階段，都有價(jià)值加到產(chǎn)品上面，只要這些附加的價(jià)值超過原材料和加工成本之和，這個(gè)加工就產(chǎn)生了利潤。而這正是化學(xué)工業(yè)要達(dá)到的目的。

在這樣的一本教科書中提出：“我們需要化學(xué)工業(yè)嗎？”這樣一個(gè)問題是不是有點(diǎn)奇怪呢？然而，先回答下面幾個(gè)問題將給我們提供一些信息：（1）化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范圍，（2）化學(xué)工業(yè)對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀?）社會(huì)對(duì)化學(xué)工業(yè)的需求有多大。在回答這些問題的時(shí)候我們的思路將要考慮化學(xué)工業(yè)在滿足和改善我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)。是些什么需求呢？很顯然，食物和健康是放在第一位的。其它我們要考慮的按順序是衣物、住所、休閑和旅行。(1)食物?；瘜W(xué)工業(yè)對(duì)糧食生產(chǎn)所做的巨大貢獻(xiàn)至少有三個(gè)方面。第一，提供大量可以獲得的肥料以補(bǔ)充由于密集耕作被農(nóng)作物生長時(shí)所帶走的營養(yǎng)成分。（主要是氮、磷和鉀）。第二，生產(chǎn)農(nóng)作物保護(hù)產(chǎn)品，如殺蟲劑，它可以顯著減少害蟲所消耗的糧食數(shù)量。第三，生產(chǎn)獸藥保護(hù)家禽免遭疾病或其它感染的侵害（2）健康。我們都很了解化學(xué)工業(yè)中制藥這一塊在維護(hù)我們的身體健康甚至延長壽命方面所做出的巨大貢獻(xiàn)，例如，用抗生素治療細(xì)菌感染，用β-抗血栓降低血壓。衣物。在傳統(tǒng)的衣服面料上，現(xiàn)代合成纖維性質(zhì)的改善也是非常顯著的。用聚脂如滌綸或聚酰胺如尼龍所制作的T恤、上衣、襯衫抗皺、可機(jī)洗，曬干自挺或免燙，也比天然面料便宜。與此同時(shí)，現(xiàn)代合成染料開發(fā)和染色技術(shù)的改善使得時(shí)裝設(shè)計(jì)師們有大量的色彩可以利用。的確他們幾乎利用了可見光譜中所有的色調(diào)和色素。事實(shí)上如果某種顏色沒有現(xiàn)成的，只要這種產(chǎn)品確有市場，就可以很容易地通過對(duì)現(xiàn)有的色彩進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整而獲得。這一領(lǐng)域中另一些重要進(jìn)展是不褪色，即在洗滌衣物時(shí)染料不會(huì)被洗掉。（4）住所，休閑和旅游。講到住所方面現(xiàn)代合成高聚物的貢獻(xiàn)是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統(tǒng)建筑材料，因?yàn)樗鼈兏p，免維護(hù)（即它們可以抵抗風(fēng)化，不需油漆）。另一些高聚物，比如，脲甲醛和聚脲，是非常重要的絕緣材料可以減少熱量損失因而減少能量損耗。塑料和高聚物的應(yīng)用對(duì)休閑活動(dòng)有很重要的影響，從體育跑道的全天候人造篷頂，足球和網(wǎng)球的經(jīng)緯線，到球拍的尼龍線還有高爾夫球的元件，還有制造足球的合成材料。多年來化學(xué)工業(yè)對(duì)旅游方面所作的貢獻(xiàn)也有很大的提高。一些添加劑如抗氧化劑的開發(fā)和發(fā)動(dòng)機(jī)油粘度指數(shù)改進(jìn)使汽車日產(chǎn)維修期限從3000英里延長到6000英里再到12000英里。研發(fā)工作還改進(jìn)了潤滑油和油脂的性能，并得到了更好的剎車油。塑料和高聚物對(duì)整個(gè)汽車業(yè)的貢獻(xiàn)的比例是驚人的，源于這些材料—擋板，輪胎，坐墊和涂層等等—超過40%。很顯然簡單地看一下化學(xué)工業(yè)在滿足我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)就可以知道，沒有化工產(chǎn)品人類社會(huì)的生活將會(huì)多么困難。事實(shí)上，一個(gè)國家的發(fā)展水平可以通過其化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)水平和精細(xì)程度來加以判斷。

2． 化學(xué)工業(yè)的研究和開發(fā)。

發(fā)達(dá)國家化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展的一個(gè)重要原因就是它在研究和開發(fā)方面的投入和投資。通常是銷售收入的5%，而研究密集型分支如制藥，投入則加倍。要強(qiáng)調(diào)這里我們所提出的百分?jǐn)?shù)不

是指利潤而是指銷售收入，也就是說全部回收的錢，其中包括要付出原材料費(fèi)，企業(yè)管理費(fèi)，員工工資等等。過去這筆巨大的投資支付得很好，使得許多有用的和有價(jià)值的產(chǎn)品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進(jìn)入市場的新產(chǎn)品大為減少，而且在衰退時(shí)期研究部門通常是最先被裁減的部門，在研究和開發(fā)方面的投資仍然保持在較高的水平。化學(xué)工業(yè)是高技術(shù)工業(yè)，它需要利用電子學(xué)和工程學(xué)的最新成果。計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用，從化工廠的自動(dòng)控制，到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬，再到實(shí)驗(yàn)室分析儀器的控制。一個(gè)制造廠的生產(chǎn)量很不一樣，精細(xì)化工領(lǐng)域每年只有幾噸，而巨型企業(yè)如化肥廠和石油化工廠有可能高達(dá)500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因?yàn)橐粋€(gè)這樣規(guī)模的工廠要花費(fèi)2億5千萬美元，再加上自動(dòng)控制設(shè)備的普遍應(yīng)用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業(yè)而不是勞動(dòng)力密集型企業(yè)。

大部分化學(xué)公司是真正的跨國公司，他們?cè)谑澜缟系脑S多國家進(jìn)行銷售和開發(fā)市場，他們?cè)谠S多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學(xué)工業(yè)中發(fā)展的趨勢。大公司通過在別的國家建造制造廠或者是收購已有的工廠進(jìn)行擴(kuò)張。

Unit 2 Research and Development 研究和開發(fā)，或通常所稱R&D是制造業(yè)各個(gè)部門都要進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)。我們馬上可以看到，它的內(nèi)容變化很大。我們首先了解或先感覺一下這個(gè)詞的含義。盡管研究和開發(fā)的定義總是分得不很清楚，而且有許多重疊的部分，我們還是要試著把它們區(qū)分開來。簡單說來，研究是產(chǎn)生新思想和新知識(shí)的活動(dòng)，而開發(fā)則是把這些思想貫徹到實(shí)踐中得到新工藝和新產(chǎn)品的行為?？梢杂靡粋€(gè)例子來描述這一點(diǎn)，預(yù)測一個(gè)有特殊生物活性的分子結(jié)構(gòu)并合成它可以看成是研究而測試它并把它發(fā)展到可以作為一種新藥推向市場這一階段則看作開發(fā)部分。

1． 基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究

在工業(yè)上進(jìn)行研究和開發(fā)最主要的原因是經(jīng)濟(jì)利益方面，是為了加強(qiáng)公司的地位，提高公司的利潤。R&D的目的是做出并提供信息和知識(shí)以減低不確定性，解決問題，以及向管理層提供更好的數(shù)據(jù)以便他們能據(jù)此做出決定。特別的項(xiàng)目涵蓋很大的活動(dòng)范圍和時(shí)間范圍，從幾個(gè)月到20年。我們可以在后面的段落里舉出大量的R&D活動(dòng)。但是如果我們舉出的點(diǎn)子來源于研究院而不是工業(yè)化學(xué)家的頭腦，這就是基礎(chǔ)的或探索性的研究

基礎(chǔ)研究通常與大學(xué)研究聯(lián)系在一起，它可能是由于對(duì)其內(nèi)在的興趣而進(jìn)行研究并且這種研究能夠拓寬知識(shí)范圍，但在現(xiàn)實(shí)世界中的直接應(yīng)用可能性是很小的。請(qǐng)注意，這種以內(nèi)就在提出和解決問題方面提供了極有價(jià)值的訓(xùn)練，比如，在指導(dǎo)下完成研究工作的學(xué)生所接受的研究方法學(xué)（的訓(xùn)練）。而且，從這些工作中產(chǎn)生的“有用的副產(chǎn)品”隨后也能帶來可觀的使用價(jià)值。因此，物理學(xué)家宣稱要不是量子理論的研究和發(fā)展我們可能仍然沒有計(jì)算機(jī)和核能量。不管怎樣，舉一個(gè)特殊的化學(xué)方面的例子吧，在各個(gè)領(lǐng)域如烴的氧化方面所做的廣泛的研究將為一些特殊的領(lǐng)域如環(huán)己烯氧化生成尼龍中間產(chǎn)物提供有用的信息。通過合成可以生產(chǎn)出一些新的、更特殊的試劑以控制特殊的官能團(tuán)轉(zhuǎn)換，即發(fā)展合成方法或完成一些具有生物活性的新分子的合

成。盡管前者顯然屬于基礎(chǔ)性研究而后者則包括基礎(chǔ)研究和實(shí)用性研究兩部分。所謂“實(shí)用性”習(xí)慣上是指與在工業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成的研究聯(lián)系在一起的，因?yàn)樗吣康男裕巧虡I(yè)行為驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。然而，請(qǐng)注意。近幾年有很大的變化，大學(xué)研究機(jī)構(gòu)正越來越多地轉(zhuǎn)向工業(yè)界尋求研究經(jīng)費(fèi)，其結(jié)果就是他們的研究工作越來越多地是致力于實(shí)用研究。即使這樣，學(xué)院工作的重點(diǎn)通常還是在于研究而不是開發(fā)。

2．工業(yè)研究和開發(fā)的類型

通常在生產(chǎn)中完成的實(shí)用型的或有目的性的研究和開

發(fā)可以分為好幾類，我們對(duì)此加以簡述。它們是：（1）產(chǎn)品開發(fā)；（2）工藝開發(fā)；（3）工藝改進(jìn)；（4）應(yīng)用開發(fā)；每一類下還有許多分支。我們.對(duì)每一類舉一個(gè)典型的例子來加以說明。在化學(xué)工業(yè)的不同部門內(nèi)每類的工作重點(diǎn)有很大的不同。

(1)產(chǎn)品開發(fā)。產(chǎn)品開發(fā)不僅包括一種新藥的發(fā)明和生產(chǎn)，還包括，比如說，給一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供更長時(shí)效的抗氧化添加劑。這種開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)使（發(fā)動(dòng)機(jī)）的服務(wù)期限在最近的十年中從3000英里提高到6000、9000現(xiàn)在已提高到12000英里。請(qǐng)注意，大部分的買家所需要的是化工產(chǎn)品能創(chuàng)造出來的效果，亦即某種特殊的用途。Tdflon，或稱聚四氟乙烯（PTFE）被購買是因?yàn)樗苁钩床隋?、盆表面不粘，易于清洗?/p>

（2）工藝開發(fā)。工業(yè)開發(fā)不僅包括為一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一套制造工藝，還包括為現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)新的工藝或方案。而要進(jìn)行后者時(shí)可能源于下面的一個(gè)或幾個(gè)原因：新技術(shù)的利用、原材料的獲得或價(jià)格發(fā)生了變化。氯乙烯單聚物的制造就是這樣的一個(gè)例子。它的制造方法隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和原材料的變化改變了好幾次。另一個(gè)刺激因素是需求的顯著增加。因而銷售量對(duì)生產(chǎn)流程的經(jīng)濟(jì)效益有很大影響。Penicillin早期的制造就為此提供了一個(gè)很好的例子。

Penicillin能預(yù)防戰(zhàn)爭中因傷口感染引發(fā)的敗血癥，因而在第二次世界大戰(zhàn)（1939-1945）中，penicillin的需求量非常大，需要大量生產(chǎn)。而在那時(shí)，penicillin只能用在瓶裝牛奶表面發(fā)酵的方法小量的生產(chǎn)。英國和美國投入了巨大的人力物力聯(lián)合進(jìn)行研制和開發(fā)，對(duì)生產(chǎn)流程做出了兩個(gè)重大的改進(jìn)。首先用一個(gè)不同的菌株—黃霉菌代替普通的青霉，它的產(chǎn)量要比后者高得多。第二個(gè)重大的流程開發(fā)是引進(jìn)了深層發(fā)酵過程。只要在培養(yǎng)液中持續(xù)通入大量純化空氣，發(fā)酵就能在所有部位進(jìn)行。這使生產(chǎn)能力大大地增加，達(dá)到現(xiàn)代容量超過5000升的不銹鋼發(fā)酵器。而在第一次世界大戰(zhàn)中，死于傷口感染的士兵比直接死于戰(zhàn)場上的人還要多。注意到這一點(diǎn)不能不讓我們心存感激。

對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)模、產(chǎn)生的副產(chǎn)品以及分離/回收，產(chǎn)品所要求的純度。在開發(fā)階段利用中試車間（最大容量可達(dá)100升）獲得的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際的制造廠是非常寶貴的，例如石油化工或氨的生產(chǎn)。要先建立一個(gè)中試車間，運(yùn)轉(zhuǎn)并測試流程以獲得更多的數(shù)據(jù)。他們需要測試產(chǎn)品的性質(zhì)，如殺蟲劑，或進(jìn)行消費(fèi)評(píng)估，如一種新的聚合物。

注意，副產(chǎn)品對(duì)于化學(xué)過程的經(jīng)濟(jì)效益也有很大的影響。酚的生產(chǎn)就是一個(gè)有代表性的例子。早期的方法，苯磺酸方法，由于它的副產(chǎn)品亞硫酸鈉需求枯竭而變的過時(shí)。亞硫酸鈉需回收和

廢臵成為生產(chǎn)過程附加的費(fèi)用，增加了生產(chǎn)酚的成本。相反，異丙基苯方法，在經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)于所有其他方法就在于市場對(duì)于它的副產(chǎn)品丙酮的迫切需求。丙酮的銷售所得降低了酚的生產(chǎn)成本。對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行工藝開發(fā)的一個(gè)重要部分是通過設(shè)計(jì)把廢品減到最低，或盡可能地防止可能的污染，這樣做帶來的經(jīng)濟(jì)利益和對(duì)環(huán)境的益處是顯而易見的。最后要注意，工業(yè)開發(fā)需要包括化學(xué)家、化學(xué)工程師、電子和機(jī)械工程師這樣一支龐大隊(duì)伍的協(xié)同合作才能取得成功。（3）工藝改進(jìn)。工藝改進(jìn)與正在進(jìn)行的工藝有關(guān)。它可能出現(xiàn)了某個(gè)問題使生產(chǎn)停止。在這種情形下，就面臨著很大的壓力要盡快地解決問題以便生產(chǎn)重新開始，因?yàn)楣收掀诤馁M(fèi)資財(cái)。down time: 故障期

然而，更為常見的，工藝改進(jìn)是為了提高生產(chǎn)過程的利潤。這可以通過很多途徑實(shí)現(xiàn)。例如通過優(yōu)化流程提高產(chǎn)量，引進(jìn)新的催化劑提高效能，或降低生產(chǎn)過程所需要的能量?？烧f明后者的一個(gè)例子是在生產(chǎn)氨的過程中渦輪壓縮機(jī)的引進(jìn)。這使生產(chǎn)氨的成本（主要是電）從每噸6.66美元下降到0.56美元。通過工藝的改善提高產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)為產(chǎn)品打開新的市場。

然而，近年來，最重要的工藝改進(jìn)行為主要是減少生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的影響，亦即防止生產(chǎn)過程所引起的污染。很明顯，有兩個(gè)相關(guān)連的因素推動(dòng)這樣做。第一，公眾對(duì)化學(xué)產(chǎn)品的安全性及其對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生影響的關(guān)注以及由此而制訂出來的法律；第二，生產(chǎn)者必須花錢對(duì)廢物進(jìn)行處理以便它能安全地清除，比如說，排放到河水中。顯然這是生產(chǎn)過程的又一筆費(fèi)用，它將增加所生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的成本。通過減少廢物數(shù)量提高效益其潛能是不言而喻的。然而，請(qǐng)注意，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)建好并正在運(yùn)行的工廠來說，只能做一些有限的改變來達(dá)到上述目的。因此，上面所提到的減少廢品的重要性應(yīng)在新公廠的設(shè)計(jì)階段加以考慮。近年來另一個(gè)當(dāng)務(wù)之急是保護(hù)能源及降低能源消耗。

（4）應(yīng)用開發(fā)。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。這不僅能創(chuàng)造更多的收入，而且由于產(chǎn)量的增加使單元生產(chǎn)成本降低，從而使利潤提高。舉例來說，PVC早期是用來制造唱片和塑料雨衣的，后來的用途擴(kuò)展到塑料薄膜，特別是工程上所使用的管子和排水槽。

我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了化學(xué)產(chǎn)品是由于它們的效果，或特殊的用途、用處而得以售出這個(gè)事實(shí)。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。對(duì)顧客的技術(shù)支持水平往往是贏得銷售的一個(gè)重要的因素。進(jìn)行研究和開發(fā)的化學(xué)家們?yōu)檫@些應(yīng)用開發(fā)提供了幫助。CH3CH3F的制造就是一個(gè)例子。它最開始是用來做含氟氯烴的替代物作冷凍劑的。然而近來發(fā)現(xiàn)它還可以用作從植物中萃取出來的天然物質(zhì)的溶解劑。當(dāng)它作為制冷劑被制造時(shí)，固然沒有預(yù)計(jì)到這一點(diǎn)，但它顯然也是應(yīng)用開發(fā)的一個(gè)例子。

3．化工行業(yè)中研究與開發(fā)活動(dòng)的變化

化學(xué)工業(yè)的不同部門所進(jìn)行的R&D的性質(zhì)與數(shù)量都有很大的變化。與大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品有關(guān)的部門中，化學(xué)產(chǎn)品和技術(shù)變化都很慢，因?yàn)榱鞒桃押艹墒?。R&D經(jīng)費(fèi)支出屬于化工行業(yè)中低的一端，而且大部分的費(fèi)用是用于過程改進(jìn)和廢水處理。無機(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

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。在產(chǎn)量高的部門中，各種化學(xué)品的年產(chǎn)量達(dá)上萬噸至幾十萬噸。結(jié)果這樣所用的工廠專門生產(chǎn)某一個(gè)單個(gè)產(chǎn)品。這些工廠的連續(xù)方式進(jìn)行操作，自動(dòng)化程度高（計(jì)算機(jī)控制）歸類于產(chǎn)量高的部門有硫酸，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）。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中，而且這些工廠常進(jìn)行多種產(chǎn)品的生產(chǎn)。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）基礎(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)候利潤不很高。其利潤來自于經(jīng)濟(jì)盛衰時(shí)難以預(yù)測的周期。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（及那些從地下通過采礦、開采或用泵抽出來的物質(zhì)）和最終產(chǎn)品的中間位臵?；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2-1表示在1993 年美國市場上的25 中化學(xué)品。（為了使我們了解化學(xué)品的分類與生產(chǎn)量有關(guān)。）通常，基本化學(xué)品生產(chǎn)于那些年產(chǎn)量上萬噸的工廠。年產(chǎn)量10 萬噸的工廠每小時(shí)要生產(chǎn)1.25 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。

基本化學(xué)品工業(yè)所作的工作（或任務(wù)）是找到經(jīng)濟(jì)的途徑將原來轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫闹虚g體。生產(chǎn)廠家要對(duì)它們的產(chǎn)品收取較高的價(jià)格幾乎沒有余地，因此，那些最低費(fèi)用生產(chǎn)產(chǎn)品的廠家可能獲得的利潤最高。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ā?/p>

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。總之，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?；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---農(nóng)業(yè)以停止增長。同時(shí)大大減小了對(duì)肥料的需求。西方的農(nóng)場主生產(chǎn)了大多的食物，政府減小了對(duì)農(nóng)業(yè)部門的津貼，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。烯等一些基礎(chǔ)石油化學(xué)的中間產(chǎn)物。

不一樣規(guī)模生產(chǎn)的是藥品和除草劑。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。一家公司每年可能要合成10,000新化合物以供篩選。可以想象一些醫(yī)藥公司其每年的R&D經(jīng)費(fèi)支出高達(dá)100億美元。換句話說，他們把超過14%的銷售收入投入在R&D上。

Unit 5 Basic Chemicals

諸如含氯化合物之類的產(chǎn)品，已收到了來自環(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》，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期增長。

為了實(shí)現(xiàn)更好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和某一特殊產(chǎn)品更好的市場地位，廠家相互交換工廠（車間），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。基本化學(xué)品工業(yè)正逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)槠渌瘜W(xué)工業(yè)服務(wù)，而越來越小地為農(nóng)業(yè)服務(wù)。

基本化學(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。盡管許多大廠家的生產(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)還有很長的路要走。增加重復(fù)利用的驅(qū)動(dòng)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。

技術(shù)的進(jìn)步不會(huì)停止，我們將日益重視無污染的工廠和過程。廠家將在效率上展開競爭。那些能以最低的成本生產(chǎn)最高質(zhì)量產(chǎn)品的廠家將繁榮昌盛。這需要廠家在技術(shù)改進(jìn)方面保持投資。基本化學(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。

Unit 9 Polymers 聚合物聚合物與我們的生活密切相關(guān)。他們是食物（淀粉，蛋白質(zhì)）、衣物（絲綢，棉花，聚酯，尼龍）、建筑房屋（木纖維素，油漆）和我們身體（核酸，多糖，蛋白質(zhì)）的主要成分。生物高聚物和合成 聚合物之間沒有差別。實(shí)際上許多早期的合成聚合物是基于天然形成的聚合物而合成的，比如，賽 璐珞/電影膠片（硝酸纖維素），橡膠硫化，人造纖維（醋酸纖維素）。聚合物是由單體單元通過共價(jià)鍵連接而成的。聚合物的定義是：是—R—R—R—R—或者，一般來說，—[R]n—構(gòu)成的物質(zhì)。R 是一種雙官能團(tuán)的物質(zhì)（或者二 價(jià)自由基），而這兩種官能團(tuán)是不能分開單獨(dú)存在的。在這里 n 代表的是聚合度，DPn。這個(gè)定義不包括簡單的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)，比如，CH4, NaCl，同時(shí) 也不包括像鉆石，硅石和金屬等材料，這些材料看起來具有聚合物的性質(zhì)，但是能夠蒸發(fā)成單體單 元。分子量（嚴(yán)格來說是相對(duì)分子質(zhì)量）可以由單體（或重復(fù)單元）乘以 n 獲得。于是，CH4 或者 NaCl 的分子量分別為 18 或者 58.5，而一個(gè)聚合物的分子量能大于 100。n 的值較小時(shí)比如說 2 到 20，當(dāng) 這種物質(zhì)叫做低聚物，通常這些低聚物可進(jìn)一步聚合，成為高聚物。由定義，摩爾高聚物含有 6×1023 個(gè)高聚物分子，1 因此 1 克摩爾等于以克作單位的高聚物的分子量，理論上它可大于 106 克。但習(xí)慣上，通常 1 克摩爾指重復(fù)單元的分子量；這樣 1 克摩爾聚乙烯-(CH2)n-可認(rèn)為是 14 克（末端基團(tuán)可以忽略）。一個(gè)分子量為 107 的高聚物，若完全展開，其長度約 1mm，直徑約 0.5nm.這相當(dāng)于約兩公里長的 生的意大利面條。但是，實(shí)際上，在大多數(shù)高聚物中的鏈決不是完全展開的——一個(gè)任意的圈式結(jié) 構(gòu)被采用，占有約 200nm 直徑的空間。因此看來像煮熟的意大利面條或蠕蟲，這些高聚物鏈的轉(zhuǎn) 移由幾個(gè)因素來決定，如：(i)溫度(ii)骨架-C-C-C-鏈的化學(xué)組成;不管鏈?zhǔn)侨嵝缘幕蚴莿傂缘?iii)骨架上是否有支鏈存在(iv)共聚物鏈的引力(v)聚合物的分子量和分子量分布。若上述因素已知，可以預(yù)測聚

合物的幾乎所有的性質(zhì)，比如此聚合物是非晶的還是部分晶狀；晶態(tài) 的融化溫度；聚合物是脆的還是韌性的；它的剛性，此聚合物是否溶于溶劑等。聚合物的確能對(duì)它們制成的化學(xué)品產(chǎn)生影響，如塑料，纖維，膠卷，合成橡膠，粘合劑，涂料等，每一種用途都要求不同的聚合物特性。塑料的許多原始用途是不適當(dāng)?shù)?，這就使人們認(rèn)為塑料是 “沒 什么價(jià)值的討厭東西”，但是最近的產(chǎn)品責(zé)任法和對(duì)塑料優(yōu)缺點(diǎn)的更深入的了解已經(jīng)改變了這種狀 況。經(jīng)濟(jì)，即制造聚合物的費(fèi)用，具有頭等的重要性。這已導(dǎo)致了把聚合物大致地分成日用品聚合物，工程聚合物，和高級(jí)聚合材料。1.聚乙烯 日用品聚合物 這方面例子有： 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 線性低密度聚乙烯 Low density polyethylene(LDPE)high density polyethylene(HDPE)Linear low density polyethylene(LLDPE)Polypropylene(PP)聚丙烯 Poly vinyl chloride(PVC)聚氯乙烯 Polystyrene(PS)聚苯乙烯其中每一種都以年產(chǎn) 1 千萬噸的規(guī)模生產(chǎn)。價(jià)格<1500 美元/噸。2.Engineering polymers 工程聚合物這種材料在近十年來比任何聚合物的增長百分比都高，主要用于適中的溫度和環(huán)境條件下作金屬的 替代品，或它們可能具有杰出的化學(xué)惰性和其它特性,如具有低摩擦系數(shù)的聚四氟乙烯。這些工程 聚合物包括： Acetal(or polyoxymethylene, POM)乙縮醛（聚甲醛）尼龍（聚酰胺）Nylons(polyamides)Polyethylene or polybutylene terephthalate(PET or PBT)聚乙烯或聚丁烯對(duì)苯二酸酯 3 Polycarbonate(of bisphenol A)(PC)聚碳酸酯（雙酚 A）Polyphenylene oxide(PPO)(usually blended with styrene).聚苯氧化物（通常與苯乙烯混合）The prices are(＄3000～＄15000)/tonne.價(jià)格為（3000 美元-15000 美元）/噸。3.Advanced polymeric Materials 高級(jí)聚合材料此種材料有很好的溫度穩(wěn)定性,當(dāng)用纖維增強(qiáng)后,即復(fù)合材料,它們的強(qiáng)度超過大部分同重量的金屬.它們通常僅僅被少量地使用,常用在一個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分.它們的價(jià)格可能高達(dá) 150000 美元 / 噸.4.Making of polymers 聚合物的生產(chǎn)每年生產(chǎn)的聚合物大約有 1 億噸，其規(guī)模有年產(chǎn) 24 萬噸的連續(xù)單一產(chǎn)品的聚丙烯裝臵，也有一批 制備幾公斤改性復(fù)合材料的小型裝臵。產(chǎn)量最高的有 LDPE，HDPE，LLDPE，PP，PVC 和 PS。生產(chǎn)聚合物時(shí)最重要的參數(shù)是質(zhì)量控制參數(shù)和重現(xiàn)性參數(shù)。它們不同于簡單的有機(jī)化合物，如丙酮 的生產(chǎn)中通常只要簡單蒸餾就能得到所需的純度。按其最終用途，“同一種”聚合物也分為許多不 同的級(jí)別，如不同的平均分子量，平均分子量分布，支鏈的大小，交聯(lián)等，若考慮到共聚物，交替 和嵌段,這些變量還會(huì)成倍增加。在聚合過程中許多性質(zhì)已被固定，不能通過后處理來改變。有時(shí) 也進(jìn)行混合操作來獲得所需的性質(zhì)，或僅是為了把已形成的不太合指標(biāo)的聚合物提高級(jí)別。: 聚合過程由三個(gè)步驟組成：(1)單體制備。在此不作討論，只是強(qiáng)調(diào)單體的純度要求是最高的。所以，在逐步增長過程中的單 功能雜質(zhì)，基團(tuán)清除劑，鏈轉(zhuǎn)移雜質(zhì)和鏈聚合催化劑毒物都是非常有影響的2)聚合。如上所述，高聚物的性質(zhì)的一致性是絕對(duì)必要的，這不僅包括分子量等，也包括如聚合 物顆粒的顏色，形狀（如果高聚物沒有造?；蛘卟皇穷w粒狀的），殘留催化劑，氣味（尤其是應(yīng)用 到食物方面）等。聚合操作必須能適應(yīng)下面的各項(xiàng)變化：(i)Homogeneous or

heterogeneous reactions.（i）均相或非均相反應(yīng)（ii）在均相系統(tǒng)中，粘度上有大的增加，影響聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，傳熱和混合效果。(iii)大部分鏈增長聚合反應(yīng)是放熱的，每生產(chǎn)一噸聚合物放出幾百千瓦的熱；此熱量必須除去。因 為大部分聚合反應(yīng)都是在恒溫下進(jìn)行。熱量的除去是通過反應(yīng)器器壁傳熱，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，添加 冷卻劑或利用單體或溶劑的蒸發(fā)潛熱來實(shí)現(xiàn)的。(iv)分子量與分子量分布，聚合物中支鏈與交聯(lián)的控制.聚合過程是分批，半分批還是連續(xù)操作會(huì)對(duì) 這些方面產(chǎn)生影響。聚合過程停留時(shí)間分布情況，是窄還是寬，也決定了分子量和分子量分布。作為一般的規(guī)律，一旦一個(gè)工藝被完善后，如果不是經(jīng)濟(jì)情況要求其改變的話就不再改變 — 例如，在不使用溶劑情況下所進(jìn)行的氣相聚合反應(yīng)，這樣就消除了溶劑的提純，回收，失火危險(xiǎn)等。(3)聚合物回收。如果聚合反應(yīng)不成塊，就需要與溶劑分離。化學(xué)品再生的常規(guī)的辦法如結(jié)晶，精 餾，吸附等在此并不常用，因?yàn)榫酆衔锞哂邢蟾哒扯?，在溶劑中溶解度低這樣的性質(zhì)而且具有粘附 和不揮發(fā)性。不過，像非溶劑沉淀法后面接著離心分離，或乳液凝聚法或汽提法脫除溶劑等操作方 法可被采用。從高聚物中脫去溶劑和未反應(yīng)的單體的脫揮發(fā)組分操作可在擠壓機(jī)中造粒時(shí)進(jìn)行。6 Unit 10 What Is Chemical Engineering? 什么是化學(xué)工程學(xué)

廣義來講，工程學(xué)可以定義為對(duì)某種工業(yè)所用技術(shù)和設(shè)備的科學(xué)表達(dá)。例如，機(jī)械工程學(xué)涉及的是制造機(jī)器的工業(yè)所用技術(shù)和設(shè)備。它優(yōu)先討論的是機(jī)械力，這種作用力可以改變所加工對(duì)象的外表或物理性質(zhì)而不改變其化學(xué)性質(zhì)。化學(xué)工程學(xué)包括原材料的化學(xué)過程，以更為復(fù)雜的化學(xué)和物理化學(xué)現(xiàn)象為基礎(chǔ)。

因此，化學(xué)工程學(xué)是工程學(xué)的一個(gè)分支，它涉及工業(yè)化化學(xué)過程中工廠和機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造、和操作的研究。

前述化學(xué)工程學(xué)都是以化學(xué)科學(xué)為基礎(chǔ)的，如物理化學(xué)，化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)。然而這樣做的時(shí)候，它并不是僅僅簡單地照搬結(jié)論，而是要把這些知識(shí)運(yùn)用于大批量生產(chǎn)的化學(xué)加工過程。把化學(xué)工程學(xué)與純化學(xué)區(qū)分開來的首要目的是“找到最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)路線并設(shè)計(jì)商業(yè)化的設(shè)備和輔助設(shè)備盡可能地適應(yīng)它。”因此如果沒有與經(jīng)濟(jì)學(xué)，物理學(xué)，數(shù)學(xué)，控制論，應(yīng)用機(jī)械以及其它技術(shù)的聯(lián)系就不能想象化學(xué)工程會(huì)是什么樣的。

早期的化學(xué)工程學(xué)以描述性為主。許多早期的有關(guān)化學(xué)工程的教科書和手冊(cè)都是那個(gè)時(shí)候已知的商品生產(chǎn)過程的百科全書?？茖W(xué)和工業(yè)的發(fā)展使化學(xué)品的制造數(shù)量迅速增加。舉例來說，今天石油已經(jīng)成為八萬多種化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)的原材料。一方面是化學(xué)加工工業(yè)擴(kuò)張的要求，另一方面是化學(xué)和技術(shù)水平的發(fā)展為化學(xué)工藝建立理論基礎(chǔ)提供了可能。隨著化學(xué)加工工業(yè)的發(fā)展，新的數(shù)據(jù)，新的關(guān)系和新的綜論不斷添加到化學(xué)工程學(xué)的目錄中。然后又從主干上分出許多的分支，如工藝和工廠設(shè)計(jì)，自動(dòng)化，化工工藝模擬和模型，等等。簡要的歷史輪廓

從歷史上來說，化學(xué)工程學(xué)與化學(xué)加工工業(yè)密不可分。在早期，化學(xué)工程學(xué)隨著早期化學(xué)產(chǎn)品交易的發(fā)展而出現(xiàn)，是應(yīng)用化學(xué)的純描述性的分支。

在歐洲，基礎(chǔ)化學(xué)產(chǎn)品的制造出現(xiàn)在15世紀(jì)。一些小的、專門的企業(yè)開始創(chuàng)立，生產(chǎn)酸、堿、鹽、藥物中間體和一些有機(jī)化合物。由于十九世紀(jì)英國的學(xué)院化學(xué)家強(qiáng)調(diào)純化學(xué)的研究高于應(yīng)用化學(xué)，他們的要成為工業(yè)化學(xué)家的學(xué)生也只是定性和定量分析者。在19世紀(jì)80年代以前，德國的化學(xué)公司也是這樣。他們?cè)敢馄刚?qǐng)那些在大學(xué)里進(jìn)行研究的人作顧問，這些人偶爾為制造的革新提供一些意見。然而到了80年代，工業(yè)家們開始認(rèn)識(shí)到要把顧問們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)備和合成工作進(jìn)行放大是一個(gè)與實(shí)驗(yàn)室研究截然不同的活動(dòng)。他們開始把這個(gè)放大的問題以及解決的方法交給“化學(xué)工程師”—這可能是受到已經(jīng)進(jìn)入工廠的機(jī)械工程師的表現(xiàn)的啟發(fā)。由于機(jī)械工程師熟悉所涉及的加工工藝，是維修日益復(fù)雜化的工業(yè)生產(chǎn)中的蒸氣機(jī)和高壓泵的最合適的人選。學(xué)院研究中頭和手兩分的現(xiàn)象逐漸消亡。

單元操作。1881年英國曾經(jīng)準(zhǔn)備把化學(xué)工業(yè)的一個(gè)新的協(xié)會(huì)命名為“化學(xué)工程師協(xié)會(huì)”，這個(gè)建議遭到了拒絕。另一方面，由于受到來自工業(yè)界日益加重的壓力，大學(xué)的課程開始體現(xiàn)出除了培養(yǎng)分析工作者還要培養(yǎng)化學(xué)工程師的要求?，F(xiàn)在僅僅對(duì)現(xiàn)有工業(yè)過程進(jìn)行描述已經(jīng)不夠了，需要對(duì)各種特殊工業(yè)進(jìn)行工藝屬性的分析。這就為引入熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)、溶液和相等物理化學(xué)新思想提供了空間。

在這個(gè)轉(zhuǎn)變期，一位關(guān)鍵的人物是化學(xué)顧問George Davis，化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)的首任秘書。1887年Davis那時(shí)是Manchester?？茖W(xué)校的一名講師，做了一系列有關(guān)化學(xué)工程學(xué)的講座。他把化學(xué)工程學(xué)定義為對(duì)“大規(guī)?；瘜W(xué)生產(chǎn)中所應(yīng)用的機(jī)器和工廠”的研究。這們課程包括了大規(guī)模工業(yè)化操作的工廠的各種類型，如干燥、破碎、蒸餾、發(fā)酵、蒸發(fā)和結(jié)晶。后來逐漸在別的地方而不僅僅在英國，而是國外，成為許多課程的雛形。英國直到1909年化學(xué)工程學(xué)才成為一門較為完善的課程，而在美國，MIT的Lewis Norton早在1888年就已率先開出了Davis型課程。

1915年，Arthur D.little 在一份MIT的計(jì)劃書中，提出了“單元操作”這個(gè)概念，這幾乎為二十世紀(jì)化學(xué)工程學(xué)的突出特點(diǎn)做了定性。Davis這一倡議的成功原因是很明顯的：它避免了泄露特殊化學(xué)過程中受專利權(quán)或某個(gè)擁有者的保留權(quán)所保護(hù)的秘密。過去這種泄露已經(jīng)嚴(yán)重限制了制造者對(duì)學(xué)院研究機(jī)構(gòu)訓(xùn)練計(jì)劃的支持。Davis把化學(xué)工業(yè)分解為“能獨(dú)立進(jìn)行研究的單個(gè)的工序”從而克服了這個(gè)困難。并且在大學(xué)或?qū)？茖W(xué)校的工廠里用中試車間進(jìn)行了試驗(yàn)

他采用了工業(yè)顧問公司的理念，經(jīng)驗(yàn)傳遞從一個(gè)車間到另一個(gè)車間，從一個(gè)過程到另一個(gè)過程。這種方式不包含限于某個(gè)給定工廠的利潤的私人的或特殊的知識(shí)。單元操作的概念使每一個(gè)化學(xué)制造過程都能分解為一系列的操作步驟，如研末、干燥、烤干、電解等等。例如，學(xué)校對(duì)松節(jié)油制造的特殊性質(zhì)的研究可以用蒸餾屬性研究來代替。這是一個(gè)對(duì)許多其它工業(yè)制造也很普通的工藝過程。單元操作概念的定量形式大概出現(xiàn)在1920年，剛好是在第一次全球石油危機(jī)出現(xiàn)的時(shí)候?；瘜W(xué)工程師能賦予單元操作定量特性的能力使得他們合理地設(shè)計(jì)了第一座現(xiàn)代煉油廠。石油工業(yè)第一次大量聘請(qǐng)化學(xué)工程師的繁榮時(shí)代開始了。

在單元操作密集繁殖的時(shí)代，化學(xué)工程學(xué)另一些經(jīng)典的分析手段也開始被引入或廣泛發(fā)展。這包括過程中材料和能量平衡的研究以及多組分體系中基礎(chǔ)熱力學(xué)的研究。

化學(xué)工程師在幫助美國及其盟國贏得第二次世界大戰(zhàn)的勝利中起了關(guān)鍵的作用。他們發(fā)展了合成橡膠的方法以代替在戰(zhàn)爭初期因日本的封鎖而失去來源的天然橡膠。他們提供了制造原子彈所需要的鈾-235，把制造過程從實(shí)驗(yàn)室研究一步放大到當(dāng)時(shí)最大規(guī)模的工業(yè)化工廠，而他們?cè)谕晟苝enicillin的生產(chǎn)工藝中也是功不可沒，它挽救了幾十萬受傷士兵的生命。

工程學(xué)運(yùn)動(dòng)。由于不滿意對(duì)工藝設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)描述，化學(xué)工程師開始從更基礎(chǔ)的角度再審視單元操作。發(fā)生在單元操作中的現(xiàn)象可以分解到分子運(yùn)動(dòng)水平。這些運(yùn)動(dòng)的定量機(jī)械模型被建立并用于分析已有的儀器設(shè)備。過程和放應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型也被建立并被應(yīng)用于資金密集型的美國工業(yè)如石油化學(xué)工業(yè)。與工程學(xué)同時(shí)發(fā)展的是現(xiàn)在的化學(xué)工程課程設(shè)臵的變化。也許與其它發(fā)展相比較，核心課程為化學(xué)工程師運(yùn)用綜合技能解決復(fù)雜問題更加提供了信心。核心課程固定了一些基礎(chǔ)科學(xué)為背景，包括數(shù)學(xué)，物理，和化學(xué)。這些背景對(duì)于從事以化學(xué)工程為中心的課題的艱苦研究是必須的，包括：

〃Multicomponent thermodynamics and kinetics, 〃Transport phenomena, 〃Unit operations, 〃Reaction engineering, 〃Process design and control, and 〃Plant design and systems engineering.〃多組分體系熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué) 〃傳輸現(xiàn)象 〃單元操作 〃反應(yīng)工程 〃過程設(shè)計(jì)和控制 〃工廠設(shè)計(jì)和系統(tǒng)工程

這種訓(xùn)練使化學(xué)工程師們成為了在許多學(xué)科領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)的人，包括在催化學(xué)、膠體科學(xué)和技術(shù)、燃燒、電化學(xué)工程、以及聚合物科學(xué)和技術(shù)方面。Basic Trends In Chemical Engineering 2.化學(xué)工程學(xué)的基本發(fā)展趨勢

未來幾年里，科學(xué)的進(jìn)步，技術(shù)的競爭以及經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)力將為化學(xué)工程是什么以及化學(xué)工程能做什么打造一個(gè)新的模型。化學(xué)工程學(xué)的焦點(diǎn)一直是改變物體的物理狀態(tài)或化學(xué)性質(zhì)的工業(yè)過程。化學(xué)工程師致力于這些過程的合成、設(shè)計(jì)、測試放大、操作、控制和優(yōu)選。他們從事于解決的這些問題，傳統(tǒng)的規(guī)模水平和復(fù)雜程度可稱之為中等的，這種規(guī)模的例子包括有單個(gè)過程（單元操作）所使用的反應(yīng)器和設(shè)備以及制造廠里單元操作的組合，未來的研究將在規(guī)模上逐漸進(jìn)行補(bǔ)充。除了中等規(guī)模，還有微型的以及更為復(fù)雜的系統(tǒng)----巨型的規(guī)模。

未來的化學(xué)工程師將比任何其他分支的工程師在更為寬廣的規(guī)模范圍緊密協(xié)作。例如，有些人可能從事于了解大范圍的環(huán)境與中等規(guī)模的燃燒系統(tǒng)以及微型的分子水平的反應(yīng)和傳遞之間的

關(guān)系。另一些人則從事了解合成的飛機(jī)的的性能與機(jī)翼所用化學(xué)反應(yīng)器及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和對(duì)此有影響的復(fù)雜流體動(dòng)力學(xué)的研究工作因此，未來的化學(xué)工程師們要準(zhǔn)備好解決從微型的到巨型的規(guī)模范圍內(nèi)出現(xiàn)的問題。他們要用來自其它學(xué)科的新的工具和理念來研究和實(shí)踐：分子生物學(xué)，化學(xué)，固體物理學(xué)，材料學(xué)和電子工程學(xué)。他們還將越來越多地使用計(jì)算機(jī)、人工智能以及專家系統(tǒng)來解決問題，進(jìn)行產(chǎn)品和過程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)制造。在這個(gè)學(xué)科中還有兩個(gè)重要的發(fā)展是我們前面沒有提到的：化學(xué)工程師將越來越多地涉及到對(duì)過程設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。因?yàn)楫a(chǎn)品所表現(xiàn)出來的性能將逐漸與它被加工的途徑掛鉤。傳統(tǒng)概念上產(chǎn)品設(shè)計(jì)與過程設(shè)計(jì)之間的區(qū)別將變得模糊，不再那么明顯。在已有的和新興的工業(yè)中將出現(xiàn)一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)競爭，那就是生產(chǎn)有專利權(quán)的、有特點(diǎn)的產(chǎn)品以適應(yīng)嚴(yán)格的性能指標(biāo)。這些產(chǎn)品的特征是服從快速革新的需要，因而他們將在市場上很快地被更新的產(chǎn)品所取代。

化學(xué)工程師將經(jīng)常性地介入到多學(xué)科領(lǐng)域的研究工程?；瘜W(xué)工程師參與跨學(xué)科研究與化學(xué)科學(xué)、特種工業(yè)進(jìn)行合作具有悠久的歷史。隨著工程學(xué)與分子科學(xué)最緊密地聯(lián)系在一起，化學(xué)工程學(xué)的地位也越來越崇高。因?yàn)槿缁瘜W(xué)、分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及固體物理這樣的科學(xué)都是為明天的科學(xué)技術(shù)提供種子，作為“界面科學(xué)”，化學(xué)工程學(xué)具有光明的未來，它將在多學(xué)科領(lǐng)域中搭建科學(xué)和工程學(xué)之間的橋梁，而在這里將出現(xiàn)新的工業(yè)技術(shù)。

Unit 12 what do we mean by transport phenomena ? 傳遞現(xiàn)象是工程科學(xué)三個(gè)典型領(lǐng)域系統(tǒng)性和綜合性研究的總稱：能量或熱量傳遞，質(zhì)量傳遞或擴(kuò)散，以及動(dòng)量傳遞或流體力學(xué)。當(dāng)然，熱量和質(zhì)量傳遞在流體中經(jīng)常發(fā)生，正因如此一些工程教育家喜歡把這些過程包含在流體力學(xué)的范疇內(nèi)。由于傳遞現(xiàn)象也包括固體中的熱傳導(dǎo)和擴(kuò)散，因此，傳遞現(xiàn)象實(shí)際上比流體力學(xué)的領(lǐng)域更廣。傳遞現(xiàn)象的研究充分利用描述傳熱，傳質(zhì)，動(dòng)量傳遞過程的方程間的相似性，這也區(qū)別于流體力學(xué)。這些類推(通常被這么叫)常常可以與傳遞現(xiàn)象發(fā)生的物理機(jī)制間的相似性關(guān)聯(lián)起來。因此，一個(gè)傳遞過程的理解能夠容易促使其他過程的理解。而且，如果微分方程和邊界條件是一樣的，只需獲得一個(gè)傳遞過程的解決方案即可，因?yàn)橥ㄟ^改變名稱就可以用來獲得其他任何傳遞過程的解決方案。必須強(qiáng)調(diào),雖然有相似之處,也有傳遞過程之間的差異,尤其重要的是運(yùn)輸動(dòng)量(矢量)和熱或質(zhì)量(標(biāo)量)然而,系統(tǒng)地研究了相似性傳遞過程之間的相似性,使它更容易識(shí)別和理解它們之間的差別。

1．How We Approach the Subject 怎么研究傳遞過程？ 為了找出傳遞過程間的相似性，我們將同時(shí)研究每一種傳遞過程——取代先研究動(dòng)量傳遞，再傳熱，最后傳質(zhì)的方法。除了促進(jìn)理解之外，對(duì)于不使用在其他教科書里用到的順序法還有另一個(gè)教學(xué)的原因：在三個(gè)過程中，包含在動(dòng)量傳遞研究中的概念和方程對(duì)初學(xué)者來說是最難以理解并使用因?yàn)樵诓痪哂杏嘘P(guān)動(dòng)量傳遞的知識(shí)前提下一個(gè)人不可能完全理解傳熱和傳質(zhì)，在順序法的情況下他就被迫先研究最難的課程即動(dòng)量傳遞另一方面，如果課程同時(shí)被研究，通過參照有關(guān)傳熱的熟悉課程動(dòng)量傳遞就變得更

好理解。而且，平行研究法可以先研究較為簡單的概念，再深入到較難和較抽象的概念。我們可以先強(qiáng)調(diào)所發(fā)生的物理過程而不是數(shù)學(xué)性步驟和描述例如，我們將先研究一維傳遞現(xiàn)象，因?yàn)樗诓灰笫噶繕?biāo)注下就可以被解決，并且我們常?？梢允褂闷胀ǖ奈⒎址匠檀骐y以解決的偏微分方程。加上傳遞現(xiàn)象的許多實(shí)際問題可以通過一維模型解決的這樣一個(gè)事實(shí)，這種處理做法也是合理的。

2.Why Should Engineers Study Transport Phenomena? 為什么工程師要研究傳遞現(xiàn)象？

因?yàn)閭鬟f現(xiàn)象這個(gè)學(xué)科牽扯到自然界定則，一些人就把它劃分為工程的一個(gè)分支正因如此，對(duì)于那些關(guān)心工廠和設(shè)備設(shè)計(jì)和操作經(jīng)濟(jì)性的工程師而言，十分應(yīng)該探知在實(shí)際中傳遞現(xiàn)象如何起到價(jià)值作用。對(duì)于那些問題有兩種通用型答案。第一種要求大家認(rèn)識(shí)到傳熱，傳質(zhì)和動(dòng)量傳遞發(fā)生在許多工程設(shè)備中，如熱交換器，壓縮機(jī)，核化反應(yīng)器，增濕器，空氣冷卻器，干燥器，分離器和吸收器。這些傳遞過程也發(fā)生在人體內(nèi)以及大氣中污染物反應(yīng)和擴(kuò)散的一些復(fù)雜過程中。如果工程師要知道工程設(shè)備中正在發(fā)生什么并要做出能達(dá)到經(jīng)濟(jì)性操作的決策，對(duì)主導(dǎo)這些傳遞過程的物理定律有一個(gè)認(rèn)識(shí)很重要。第二種答案是工程師需要能夠運(yùn)用自然定律的知識(shí)設(shè)計(jì)包含這些過程的工藝設(shè)備。要做到這點(diǎn)，他們必須能夠預(yù)測傳熱，傳質(zhì)，或動(dòng)量傳遞速率。例如，考慮一個(gè)簡單的熱交換器，也就是一根管道——通過維持壁溫高于流經(jīng)管道的流體溫度來加熱流體。熱量從管壁傳遞到流體的速率取決于傳熱系數(shù)，傳熱系數(shù)反過來取決于管的大小，流體流速，流體性質(zhì)等傳統(tǒng)上傳熱系數(shù)是在耗費(fèi)和耗時(shí)的實(shí)驗(yàn)室或模范工廠的測量之后獲得并且通過使用一維經(jīng)驗(yàn)方程關(guān)聯(lián)起來經(jīng)驗(yàn)方程是適合一定數(shù)據(jù)范圍的方程，它們不是建立在理論基礎(chǔ)上而且在應(yīng)用數(shù)據(jù)的范圍外不能被精確使用。使用在傳遞現(xiàn)象中比較不耗費(fèi)和通常較為可靠的方法是從以自然定律為基礎(chǔ)的方程中預(yù)測傳熱系數(shù)。預(yù)測的結(jié)果將由一個(gè)研究工程師通過解一些方程獲得（常常在電腦上）設(shè)計(jì)工程師再使用由研究工程師獲得的關(guān)于傳熱系數(shù)的方程要記住無論傳熱系數(shù)是怎么得來的設(shè)計(jì)熱交換器的工作將基本上是一樣的。正因如此，傳遞現(xiàn)象的一些課程只強(qiáng)調(diào)傳熱系數(shù)的決定而把真正的設(shè)計(jì)步驟留給單元操作中的一個(gè)課程當(dāng)然，能獲得參數(shù)也就是設(shè)計(jì)中使用的傳熱系數(shù)是事實(shí)，并正因此，一個(gè)傳遞現(xiàn)象課程可被視為一個(gè)工程課程或一個(gè)科學(xué)課程。實(shí)際上，在設(shè)備設(shè)計(jì)中有一些情況下設(shè)計(jì)工程師可能直接使用傳遞現(xiàn)象的方法和方程。一種情況就是設(shè)計(jì)可以被稱為管道的管式反應(yīng)器，如，前面所提過的熱交換器，在它里面的液相中發(fā)生著一個(gè)均相化學(xué)反應(yīng)。流體以一定濃度的反應(yīng)物流進(jìn)并以濃度降低的反應(yīng)物和濃度增加的產(chǎn)物流出反應(yīng)管。如果反應(yīng)是放熱的，為了移除化學(xué)反應(yīng)生成的熱量反應(yīng)器壁通常維持在一個(gè)低的溫度。.因此沿徑向方向也就是說隨離管道中心線距離的增大，溫度降低。再者，因?yàn)榉磻?yīng)速率隨溫度升高而增大，在溫度高的中心處的反應(yīng)速率高于溫度低的管壁處的反應(yīng)速率結(jié)果，反應(yīng)產(chǎn)物將傾向于在中心線處積累而反應(yīng)物在靠近管壁處積累因此，沿徑向和橫向濃度和溫度都將改變?yōu)榱嗽O(shè)計(jì)反應(yīng)器我們需要知道在任意給定的管長下產(chǎn)物的平均濃度.由于這個(gè)平均濃度是將整

個(gè)反應(yīng)器內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的濃度平均起來得到的，實(shí)際上我們需要得到反應(yīng)器內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的濃度，也就是說，在每個(gè)徑向和橫向位臵。但是為了計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的濃度我們需要知道每個(gè)點(diǎn)處的反應(yīng)速率，而為了計(jì)算每個(gè)點(diǎn)處的速率我們需要知道溫度和濃度！而且，為了計(jì)算溫度我們也要知道每個(gè)點(diǎn)處的反應(yīng)速率和速度我們將不得到所包含的方程，但顯然有一組必須由精細(xì)繁瑣的步驟解決的復(fù)雜偏微分方程（通常在電腦上）我們不能通過用于單元操作課程中關(guān)于熱交換器的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟來解決這樣一個(gè)問題，應(yīng)該是明顯的。.然而傳遞現(xiàn)象的理論和數(shù)學(xué)步驟是必不可少的，除非一個(gè)人愿意花金錢和時(shí)間去建立規(guī)模不斷擴(kuò)大的模范工廠并測出每一個(gè)工廠的產(chǎn)率。即便最后的擴(kuò)大規(guī)模是靠不住和不確定的當(dāng)然，并非今天所有的問題都能通過傳遞現(xiàn)象的方法解決。然而，隨著電腦科技的發(fā)展，越來越多的問題通過這些方法正被解決。如果工程學(xué)學(xué)生要得到一個(gè)不過時(shí)的教育，他們必須通過理解傳遞現(xiàn)象的方法準(zhǔn)備好去充分利用將在未來形成的計(jì)算機(jī)計(jì)算。由于其極大的潛能及當(dāng)前的實(shí)用性，在一個(gè)大學(xué)生的在校學(xué)習(xí)生涯中，傳遞現(xiàn)象這門課程或許最終證明是最實(shí)用和有用的課程。

Unit 13 Unit Operations in Chemical Engineering

化學(xué)工程中的單元操作

化學(xué)工程由不同順序的步驟組成，這些步驟的原理與被操作的物 料以及該特殊體系的其他特征無關(guān)。在設(shè)計(jì)一個(gè)過程中，如果（研究）步驟得到認(rèn)可，那么所用每一步驟可以分別進(jìn)行研究。有些步驟為化學(xué)反應(yīng)，而其他步驟為物理變化?；瘜W(xué)工程的可變通性（versatility）源于將一復(fù)雜過程的分解為單個(gè)的物理步驟（叫做單元操作）和化學(xué)反應(yīng)的實(shí)踐?；瘜W(xué)工程中單元操作的概念基于這種哲學(xué)觀點(diǎn)：各種不同順序的步驟可以減少為簡單的操作或反應(yīng)。不管所處理的物料如何，這些簡單的操作或反應(yīng)基本原理（fundamentals）是相同的。這一原理，在美國化學(xué)工業(yè)發(fā)展期間先驅(qū)者來說是明顯的，首先由A.D.Lttle 于1915 年明確提出： 任何化學(xué)過程，不管所進(jìn)行的規(guī)模如何，均可分解為（be resolved into）一系列的相同的單元操作，如：粉碎、混合、加熱、烘烤、吸收、壓縮、沉淀、結(jié)晶、過濾、溶解、電解等等。這些基本單元操作（的數(shù)目）為數(shù)不多，任何特殊的過程中包含其中的幾種?；瘜W(xué)工程的復(fù)雜性來自于條件（溫度、壓力等等）的多樣性，在這些條件下，單元操作以不同的過程進(jìn)行，同時(shí)其復(fù)雜性來自于限制條件，如由反應(yīng)物質(zhì)的物化特征所規(guī)定的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)備的設(shè)計(jì)。最初列出的單元操作，引用的是上述的十二種操作，不是所有的操作都可視為單元操作。從那時(shí)起，確定了其他單元操作，過去確定的速度適中，但是近來速度加快。流體流動(dòng)、傳熱、蒸餾、潤濕、氣體吸收、沉降、分粒、攪拌以及離心得到了認(rèn)可。近年來，對(duì)新技術(shù)的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術(shù)的采用，引起了分離、處理操作或生產(chǎn)過程步驟上的數(shù)量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時(shí)不要大的改變。這就是“單元操作”這個(gè)術(shù)語的基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)為我們提供了一系列的技術(shù)。1.單元操作的分類

（1）流體流動(dòng)流體流動(dòng)所涉及到的是確定任何流體的從一位 臵到另一位臵的流動(dòng)或輸送的原理。

（2）傳熱該單元操作涉及到（deal with）原理為：支配熱量

和能量從一位臵到另一位臵的積累和傳遞。（3）蒸發(fā)這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發(fā)性溶劑從不揮發(fā)性的溶質(zhì)（如鹽或其他任何物質(zhì)）的揮發(fā)。（4）干燥在該操作中，揮發(fā)性的液體（通常是水）從固體物質(zhì)中除去。（5）蒸餾蒸餾是這樣一個(gè)操作：因?yàn)橐后w混合物的蒸汽壓強(qiáng)的差別，利用沸騰可將其中的各組分加以分離。（6）吸收在該操作中，一種氣流經(jīng)過一種液體處理后，其中一種組分得以除去。（7）膜分離該操作涉及到液體或氣體中的一種溶質(zhì)通過半透膜向另一種流中的擴(kuò)散。（8）液-液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質(zhì)通過與該溶液相對(duì)不互溶的另一種液體溶劑相接觸而加以分離。（9）液-固浸取在該操作所涉及的是，用一種液體處理一種 細(xì)小可分固體，該液體能溶解這種固體，從而除去該固體中所含的溶質(zhì)。（10）結(jié)晶結(jié)晶涉及到的是，通過沉降方法將溶液中的溶質(zhì)（如一種鹽）從該溶液中加以分離。（11）機(jī)械物理分離這些分離方法包括，利用物理方法分離固體、液體、或氣體。這些物理方法，如過濾、沉降、粒分，通常歸為分離單元操作。許多單元操作有著相同的基本原理、基本原則或機(jī)理。例如，擴(kuò) 散機(jī)理或質(zhì)量傳遞發(fā)生于干燥、吸收、蒸餾和結(jié)晶中，傳熱存在于干燥、蒸餾、蒸發(fā)等等。2.基本概念因?yàn)閱卧僮魇枪こ虒W(xué)的一個(gè)分支，所以它們同時(shí)建立在科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。在設(shè)計(jì)那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設(shè)備時(shí)，必須要將理論和實(shí)踐結(jié)合起來。下面四個(gè)概念是基本的（basic），形成了所有操作的計(jì)算的基礎(chǔ)。物料衡算

如果物質(zhì)既沒有被創(chuàng)造又沒有被消滅，除了在操作中物質(zhì)停留和 積累以外，那么進(jìn)入某一操作的所有物料的總質(zhì)量與離開該操作的所有物料的總質(zhì)量相等。應(yīng)用該原理，可以計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)的收率或工程操作的得率。在連續(xù)操作中，操作中通常沒有物料的積累，物料平衡簡單地由所有的進(jìn)入的物料和所有的離開的物料組成，這種方式與會(huì)計(jì)所用方法相同。結(jié)果必須要達(dá)到平衡。只要（as long as）該反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，而且不消滅或創(chuàng)造原子，那么將原子作為物料平衡的基礎(chǔ)是正確的，而且常常非常方便?？梢哉麄€(gè)工廠或某一單元的任何一部分進(jìn)行物料衡算，這取決于所研究的問題。能量恒算相似地，要確定操作一操作所需的能量或維持所需的操作條件時(shí)，可以對(duì)任何工廠或單元操作進(jìn)行能量衡算。該原理與物料衡算同樣重要，使用方式相同。重要的是記住，盡管能量可能會(huì)轉(zhuǎn)換為另一種等量形式，但是要把各種形式的所有的能量包括在內(nèi)。理想接觸（平衡級(jí)模型）無論（whenever）所處理的物料在具體條件（如溫度、壓強(qiáng)、化學(xué)組成或電勢條件）下接觸時(shí)間長短如何，這些物料都有接近一定的平衡條件的趨勢，該平衡由具體的條件確定。在多數(shù)情況下，達(dá)到平衡條件的速率如此之快或所需時(shí)間足夠長，以致每一次接觸都達(dá)到了平衡條件。這樣的接觸可視為一種平衡或一種平衡接觸。理想接觸數(shù)目的計(jì)算是理解這些單元操作時(shí)所需的重要的步驟，這些單元操作涉及到物料從一相到另一相的傳遞，如浸取、萃取、吸收和溶解。操作速率（傳遞速率模型）在大多數(shù)操作中，要么是因?yàn)闀r(shí)間不夠，要么是因?yàn)椴恍枰胶?，因此達(dá)不到平衡，只要一達(dá)到平衡，就不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步變化，該過程就會(huì)停止，但是工程師們必須要使該過程繼續(xù)進(jìn)行。由于這種原因，速率操作，例如能量

傳遞速率、質(zhì)量傳遞速率以及化學(xué)反應(yīng)速率，是極其重要而有趣的。在所有的情況中，速率和方向決定于位能的差異或驅(qū)動(dòng)力。速率通?？杀硎緸椋c除以阻力的壓降成正比。這種原理在電能中應(yīng)用，與用于穩(wěn)定或直流電流的歐姆定律相似。用這種簡單的概念解決傳熱或傳質(zhì)中的速率問題時(shí)，主要的困難是對(duì)阻力的估計(jì)，阻力一般是通過不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式加以計(jì)算。

速率直接地決定于壓降，間接地決定于阻力的這種基本概念，可 以運(yùn)用到任一速率操作，盡管對(duì)于特殊情況的速率可以不同的方式用特殊的系數(shù)來表達(dá)。

Unit 21 Chemical Industry and Environme化學(xué)工業(yè)與環(huán)境

我們?cè)鯓硬拍軠p少產(chǎn)生廢物的數(shù)量？我們?cè)鯓硬拍苁箯U棄物質(zhì)和商品納入循環(huán)使用的程序？所有這些問題必須要在未來的幾年里通過仔細(xì)的研究得到解決，這樣我們才能保持文明與自然的平衡。1．大氣化學(xué)

燃煤發(fā)電廠像一些自然過程一樣，也會(huì)釋放硫化合物到大氣層中，在那里氧化作用產(chǎn)生硫酸顆粒能反射入射進(jìn)來的可見太陽輻射。在對(duì)流層，化石燃料燃燒所產(chǎn)生的氮氧化物在陽光的影響下與許多有機(jī)物分子結(jié)合產(chǎn)生都市煙霧。揮發(fā)的碳?xì)浠衔锂愇於簿褪潜娝苤暮铣上鹉z的結(jié)構(gòu)單元，可以在森林中天然產(chǎn)生含氯氟烴。我們所熟悉的CFCs，在汽車空調(diào)和家用冰箱里是惰性的，但在中平流層內(nèi)在紫外線的照射下回發(fā)生分解從而對(duì)地球大氣臭氧層造成破壞，全球大氣層中臭氧的平均濃度只有3ppm，但它對(duì)所有生命體的生長發(fā)育都起了關(guān)鍵的保護(hù)作用，因?yàn)槭撬樟颂柟饩€中有害的短波紫外輻射。在過去的二十年中，公眾的注意力集中在人類對(duì)大氣層的改變：酸雨、平流層臭氧空洞、溫室現(xiàn)象，以及大氣的氧化能力增強(qiáng)，前幾代人已經(jīng)知道，人類的活動(dòng)會(huì)對(duì)鄰近的環(huán)境造成影響，但意識(shí)到像酸雨這樣的效應(yīng)將由局部擴(kuò)展到洲際范圍則是慢慢發(fā)現(xiàn)的。隨著臭氧空洞問題的出現(xiàn)，考慮到對(duì)全球的威脅，我們已真正進(jìn)入到全球話改變的時(shí)代，但是基本的科學(xué)論據(jù)還沒有完全建立。2．命周期分析產(chǎn)品生命循環(huán)周期的每一個(gè)階段都會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。從原材料的提取，到加工、制造和運(yùn)輸?shù)倪^程，最后到被消耗和丟棄或回收，每一個(gè)階段都對(duì)工藝學(xué)和化學(xué)提出了挑戰(zhàn)。重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品和過程以減少對(duì)環(huán)境的影響需要新的生產(chǎn)原理和在不同的水平層面上理解化學(xué)變化，對(duì)環(huán)境友善的產(chǎn)品要求有新的原料，它們應(yīng)是可再使用的，可循環(huán)的，或者可生物降解的。物質(zhì)的性質(zhì)是由其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定的，要減少廢品和有污染的副產(chǎn)品，就要開發(fā)新的化學(xué)工藝線路，已開發(fā)的化學(xué)分離技術(shù)需要有效地提高以分離出剩余的污染物，這反過來又要求新的化學(xué)處理方法使它們變得無害。而諸如放射性元素和那些不容易轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的重金屬污染物則需要把它們固定為惰性物質(zhì)以便能安全地儲(chǔ)放。還有最后一點(diǎn)，早期的污染殘留物，對(duì)環(huán)境污染程度尚未很意識(shí)到的一些物質(zhì)要求進(jìn)一步用化學(xué)和生物的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行處理。了解化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理可以幫助我們發(fā)現(xiàn)以前不知道的環(huán)境問題，CFCs對(duì)臭氧層造成的威脅能夠正確地預(yù)防要得益于大氣化學(xué)的基礎(chǔ)研究。由此導(dǎo)致了國際上一致同意逐步取消這些產(chǎn)品的生產(chǎn)。而代之以作用相同但對(duì)環(huán)境更為友善的其它產(chǎn)品。另一方面，南極上空臭氧空洞的出現(xiàn)使科學(xué)家們大

為震驚，隨后才發(fā)現(xiàn)了以前所不了解的南極寒冷的平流層內(nèi)硝酸晶體表面所發(fā)生的氯原子的反應(yīng)。這對(duì)我們進(jìn)一步了解自然界中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過程是非常重要的。不管這些反應(yīng)是發(fā)生在淡水中，海水中，土壤里，地下環(huán)境或是大氣中。

3．對(duì)環(huán)境影響最小的生產(chǎn)把廢物排放到空氣、水或土壤中不僅對(duì)環(huán)境造成了直接的影響，還是對(duì)自然資源的一個(gè)潛在的浪費(fèi)。早期減少化學(xué)過程對(duì)環(huán)境影響的工作主要集中在工廠廢氣排放如環(huán)境之前有害物質(zhì)的分離，但這種思路只考慮了問題的一半。因?yàn)橐粋€(gè)理想的化學(xué)過程，也就是沒有有害的副產(chǎn)品產(chǎn)生的過程應(yīng)在一開始就建立好，任何排放物至少應(yīng)像進(jìn)入到工廠內(nèi)的空氣和水一樣干凈。這樣的過程才可以稱是“與環(huán)境友善的”。對(duì)健康有害影響的關(guān)注逐漸升級(jí)，人們首先考慮到如何消除或減少工業(yè)過程中所用有害化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量。最好的方法是尋找替代的化學(xué)產(chǎn)品，它們能起到一樣的作用但毒害性較小。如果不能尋找到一種有毒化學(xué)物質(zhì)的替代品，那么比較好的戰(zhàn)略思想是開發(fā)一種就地生產(chǎn)的工藝，而且只生產(chǎn)當(dāng)時(shí)所需要的那么多的數(shù)量。革新的化學(xué)方法已開始設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境合理的工藝過程，以便更為有效的使用能量和原材料。例如，催化劑方面的近期進(jìn)展使化學(xué)反應(yīng)可以在較低的溫度和壓力下進(jìn)行。反過來，這種改變又減少了這些過程的能量需求，簡化了制造加工設(shè)備對(duì)構(gòu)成材料的選擇，新的催化劑還用于避免生產(chǎn)不希望的副產(chǎn)品。

4.發(fā)電廠排放物的控制

通過燃煤、燃油和燃燒天然氣產(chǎn)生能量的設(shè)備都會(huì)排放出一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物以及許多其它不受歡迎的副產(chǎn)物如灰塵和痕量的汞?，F(xiàn)在可以采用一系列不斷發(fā)展的技術(shù)來減少不希望有的物質(zhì)的排放以適應(yīng)國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的要求。化學(xué)家和化學(xué)工程師對(duì)工業(yè)水平的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。而催化科學(xué)為開辟這些前沿領(lǐng)域正在扮演重要的角色同時(shí)控制多種污染物是近年來開發(fā)先進(jìn)的催化劑或吸附劑技術(shù)的目的。例如，催化方法可以使汽車尾氣中CO氧化的同時(shí)，還原氮的氧化物。另一些研究工作則定位于在中試階段通過一種吸附劑的作用同時(shí)去除煙道氣中的硫和氮氧化物，而不會(huì)產(chǎn)生大量的廢物。

3． 對(duì)環(huán)境友善的產(chǎn)品

對(duì)產(chǎn)品在環(huán)境中的變化越來越了解使得科學(xué)家們開始設(shè)計(jì)“綠色”產(chǎn)品。一個(gè)重要的例子來自1940-1950s的洗滌劑工業(yè)。當(dāng)時(shí)以支鏈烷基苯磺酸鹽為表面活性劑的新產(chǎn)品被引入。這些洗滌劑洗滌效率更高。但其后發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)殘留在廢水中在河面上形成泡沫。問題追溯到這些支鏈的烷基苯磺酸鹽：它不像以前人們所使用的肥皂。它不能被傳統(tǒng)污水處理廠的細(xì)菌所有效地生物降解。經(jīng)過深入的研究工作了解了生物化學(xué)過程使化學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)和合成了另一類新型的表面活性劑，為直鏈烷基苯磺酸鹽。這些新的化合物與傳統(tǒng)肥皂中的脂肪酸有相似的分子結(jié)構(gòu)，因而微生物可以降解這些組分，而它與支鏈烷基苯磺酸鹽的相似性又使其具有卓越的洗滌性能。新的生物化學(xué)也正在幫助農(nóng)民減少使用殺蟲劑.例如,棉作物可以通過改變基因而具備對(duì)棉螟蛉的抵抗力.天然存在的細(xì)菌中一個(gè)基因當(dāng)被轉(zhuǎn)移到棉作物中時(shí),能夠祖師作物產(chǎn)生一種原來有細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì).當(dāng)螟蛉蟲開始吃作物時(shí),這種蛋白質(zhì)通過切斷螟蛉的消化過程從而殺死害蟲.6.處理越來越多的環(huán)境問題與廢物的排放有關(guān),而一些原材料又存在供給有限的問題.這二者的聯(lián)系引起了人們對(duì)處理這一課題越來越大的興趣.金屬和大多數(shù)紙張的處理從技術(shù)上來說是簡單的,這些物質(zhì)在世界很多地方都已普遍進(jìn)行了處理.塑料的處理則面臨著較大的技術(shù)方面的挑戰(zhàn).即使把它們與其它類型的廢品分離開來以后，不同種類的塑料還需要再彼此分離。即使如此，不同類型的塑料具有不同的化學(xué)性質(zhì)，因而也需要開發(fā)不同的處理工藝.一些塑料可以通過簡單地熔化注塑或用合適的溶劑進(jìn)行分解再重新塑造成新塑料的方法進(jìn)行處理。比如，把大的聚合物分子裂解成較小的亞單元,再以此作為新聚合物的結(jié)構(gòu)單元。確實(shí)，用這種方法處理軟塑料瓶的計(jì)劃正在進(jìn)行中。化學(xué)家和化學(xué)工程師們所做的大量的研究工作需要被成功地開發(fā)為所需要的處理技術(shù)。有時(shí)，也需要開發(fā)一些全新的聚合材料.它們具有更容易進(jìn)行處理的分子結(jié)構(gòu).7.通過分離和轉(zhuǎn)換減少廢物量把一些需要進(jìn)行特殊處理的成分從那些可用常規(guī)方法處理或處臵的廢物中分離出來需要新的工藝過程。而開發(fā)這些過程則需要深入研究以從根本上了解所涉及的化學(xué)現(xiàn)象.含金屬離子的酸性廢水.一些工業(yè)過程產(chǎn)生了大量的酸性廢水.這些廢水可以分離成干凈的水、可再利用的酸、以及可從中提取出可回收金屬的淤渣嗎？這樣的處理過程既可以保護(hù)環(huán)境，所需費(fèi)用又與處臵廢水所需成本及罰款相差無幾。工業(yè)廢水處理。工業(yè)廢水中的有害有機(jī)物能被熱催化或光催化的過程破壞。一項(xiàng)前景很好的研究工作是利用高溫高壓下的超臨界水。在這種條件下，水表現(xiàn)出截然不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，它可以溶解并有助于那些在常態(tài)下的水中幾乎是惰性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。高輻射的核廢料。如果需要儲(chǔ)藏的核廢料其數(shù)量和組成能夠顯著地減少，就可以節(jié)省一大筆的費(fèi)用。這種減少需要用經(jīng)濟(jì)的方法把放射性成分與大量其它與核廢料共存的物質(zhì)分離開來，這樣有害的化學(xué)廢料就可以分別地進(jìn)行處臵，核廢料的處臵仍將需要今后許多年進(jìn)行大量的研究和開發(fā)工作。膜技術(shù)。應(yīng)用半滲透性薄膜進(jìn)行分離大有希望獲得成功。這些膜通常是片狀聚合物。能夠讓一些化學(xué)物質(zhì)通過而不讓另一些物質(zhì)通過。這些膜常用來純化水，阻擋住一些溶解的鹽類提供干凈的飲用水。膜分離技術(shù)也用來提純制造廠出來的廢水。膜分離還可以用在氣體方面，用來回收天然氣中的微量組分。通過清除CO提高天然氣的熱值，以及從空氣中得到氮?dú)?。研究中的難點(diǎn)包括開發(fā)化學(xué)和物理學(xué)方面更有彈性的膜。這樣可以使制造費(fèi)用不那么貴，并且可以提供更好的分離效率以降低分離成本。生物技術(shù)。科學(xué)家們已經(jīng)向自然界尋求幫助戰(zhàn)勝有毒物質(zhì)。土壤、水和沉積物中的一些微生物能以許多有機(jī)化學(xué)物質(zhì)為食。數(shù)十年來它們一直被用于傳統(tǒng)的水處理系統(tǒng)。研究者們正通過仔細(xì)測量微生物生存的最佳物理、化學(xué)和營養(yǎng)條件致力于處理強(qiáng)度更高的對(duì)象。他們的工作可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)和生產(chǎn)新一代生物廢水處理設(shè)備。近年來的一個(gè)很大的進(jìn)展是生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的固定。即把微生物固定在反應(yīng)器內(nèi)降解廢物。這種固定可以允許有更高的流速。傳統(tǒng)反應(yīng)器內(nèi)流速過高會(huì)沖走微生物。新的多孔載體的使用也使每個(gè)反應(yīng)器中微生物的數(shù)量明顯提高

第二篇：《化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語》課文翻譯

Unit1化學(xué)工業(yè)的研究和開發(fā)

One of the main發(fā)達(dá)國家化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展的一個(gè)重要原因就是它在研究和開發(fā)方面的投入commitment和投資investment。通常是銷售收入的5%，而研究密集型分支如制藥，投入則加倍。要強(qiáng)調(diào)這里我們所提出的百分?jǐn)?shù)不是指利潤而是指銷售收入，也就是說全部回收的錢，其中包括要付出原材料費(fèi)，企業(yè)管理費(fèi)，員工工資等等。過去這筆巨大的投資支付得很好，使得許多有用的和有價(jià)值的產(chǎn)品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進(jìn)入市場的新產(chǎn)品大為減少，而且在衰退時(shí)期研究部門通常是最先被裁減的部門，在研究和開發(fā)方面的投資仍然保持在較高的水平。

化學(xué)工業(yè)technology industry是高技術(shù)工業(yè)，它需要利用電子學(xué)和工程學(xué)的最新成果。計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用，從化工廠的自動(dòng)控制automatic control，到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬，再到實(shí)驗(yàn)室分析儀器的控制。

Individual manufacturing一個(gè)制造廠的生產(chǎn)量很不一樣，精細(xì)化工領(lǐng)域每年只有幾噸，而巨型企業(yè)如化肥廠和石油化工廠有可能高達(dá)500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因?yàn)橐粋€(gè)這樣規(guī)模的工廠要花費(fèi)2億5千萬美元，再加上自動(dòng)控制設(shè)備的普遍應(yīng)用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業(yè)而不是勞動(dòng)力密集型企業(yè)。

The major大部分化學(xué)公司是真正的跨國公司multinational，他們?cè)谑澜缟系脑S多國家進(jìn)行銷售和開發(fā)市場，他們?cè)谠S多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學(xué)工業(yè)中發(fā)展的趨勢。大公司通過在別的國家建造制造廠或者是收購已有的工廠進(jìn)行擴(kuò)張。Unit 2工業(yè)研究和開發(fā)的類型

The applied通常在生產(chǎn)中完成的實(shí)用型的或有目的性的研究和開發(fā)可以分為好幾類，我們對(duì)此加以簡述。它們是：（1）產(chǎn)品開發(fā)；（2）工藝開發(fā)；（3）工藝改進(jìn)；（4）應(yīng)用開發(fā)；每一類下還有許多分支。我們對(duì)每一類舉一個(gè)典型的例子來加以說明。在化學(xué)工業(yè)的不同部門內(nèi)每類的工作重點(diǎn)有很大的不同。

(1)產(chǎn)品開發(fā)。product development產(chǎn)品開發(fā)不僅包括一種新藥的發(fā)明和生產(chǎn)，還包括，比如說，給一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供更長時(shí)效的抗氧化添加劑。這種開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)使（發(fā)動(dòng)機(jī)）的服務(wù)期限在最近的十年中從3000英里提高到6000、9000現(xiàn)在已提高到12000英里。請(qǐng)注意，大部分的買家所需要的是化工產(chǎn)品能創(chuàng)造出來的效果，亦即某種特殊的用途。，或稱聚四氟乙烯（）被購買是因?yàn)樗苁钩床隋仭⑴璞砻娌徽?，易于清洗?/p>

（3）process improvement工藝改進(jìn)。工藝改進(jìn)與正在進(jìn)行的工藝有關(guān)。它可能出現(xiàn)了某個(gè)問題使生產(chǎn)停止。在這種情形下，就面臨著很大的壓力要盡快地解決問題以便生產(chǎn)重新開始，因?yàn)楣收掀诤馁M(fèi)資財(cái)。

然而，更為常見的commonly，工藝改進(jìn)是為了提高生產(chǎn)過程的利潤。這可以通過很多途徑實(shí)現(xiàn)。例如通過優(yōu)化流程提高產(chǎn)量，引進(jìn)新的催化劑提高效能，或降低生產(chǎn)過程所需要的能量?？烧f明后者的一個(gè)例子是在生產(chǎn)氨的過程中渦輪壓縮機(jī)的引進(jìn)。這使生產(chǎn)氨的成本（主要是電）從每噸6.66美元下降到0.56美元。通過工藝的改善提高產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)為產(chǎn)品打開新的市場。

然而，近年來in rencent years，最重要的工藝改進(jìn)行為主要是減少生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的影響，亦即防止生產(chǎn)過程所引起的污染。很明顯，有兩個(gè)相關(guān)連的因素推動(dòng)這樣做。第一，公眾對(duì)化學(xué)產(chǎn)品的安全性及其對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生影響的關(guān)注以及由此而制訂出來的法律；第二，生產(chǎn)者必須花錢對(duì)廢物進(jìn)行處理以便它能安全地清除，比如說，排放到河水中。顯然這是生產(chǎn)過程的又一筆費(fèi)用，它將增加所生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的成本。通過減少廢物數(shù)量提高效益其潛能是不言而喻的。

然而，請(qǐng)注意note，with a plant對(duì)于一個(gè)已經(jīng)建好并正在運(yùn)行的工廠來說，只能做一些有限的改變來達(dá)到上述目的。因此，上面所提到的減少廢品的重要性應(yīng)在新公廠的設(shè)計(jì)階段加以考慮。近年來另一個(gè)當(dāng)務(wù)之急是保護(hù)能源及降低能源消耗。

（4）application development應(yīng)用開發(fā)。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。這不僅能創(chuàng)造更多的收入，而且由于產(chǎn)量的增加使單元生產(chǎn)成本降低，從而使利潤提高。舉例來說，早期是用來制造唱片和塑料雨衣的，后來的用途擴(kuò)展到塑料薄膜，特別是工程上所使用的管子和排水槽。

我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)emphasis了化學(xué)產(chǎn)品是由于它們的效果，或特殊的用途、用處而得以售出這個(gè)事實(shí)。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。對(duì)顧客的技術(shù)支持水平往往是贏得銷售的一個(gè)重要的因素。進(jìn)行研究和開發(fā)的化學(xué)家們?yōu)檫@些應(yīng)用開發(fā)提供了幫助。33的制造就是一個(gè)例子。它最開始是用來做含氟氯烴的替代物作冷凍劑的。然而近來發(fā)現(xiàn)它還可以用作從植物中萃取出來的天然物質(zhì)的溶解劑。當(dāng)它作為制冷劑被制造時(shí)，固然沒有預(yù)計(jì)到這一點(diǎn)，但它顯然也是應(yīng)用開發(fā)的一個(gè)例子

（2）工藝開發(fā)process development。工藝開發(fā)不僅包括為一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一套制造工藝，還包括為現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)新的工藝或方案。而要進(jìn)行后者時(shí)可能源于下面的一個(gè)或幾個(gè)原因：新技術(shù)的利用、原材料的獲得或價(jià)格發(fā)生了變化。氯乙烯單聚物的制造就是這樣的一個(gè)例子。它的制造方法隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和原材料的變化改變了好幾次。另一個(gè)刺激因素是需求的顯著增加。因而銷售量對(duì)生產(chǎn)流程的經(jīng)濟(jì)效益有很大影響。早期的制造就為此提供了一個(gè)很好的例子。

The ability of能預(yù)防戰(zhàn)爭中因傷口感染引發(fā)的敗血癥，因而在第二次世界大戰(zhàn)（1939-1945）中，pencillin的需求量非常大，需要大量生產(chǎn)。而在那時(shí)，只能用在瓶裝牛奶表面發(fā)酵的方法小量的生產(chǎn)。英國和美國投入了巨大的人力物力聯(lián)合進(jìn)行研制和開發(fā)，對(duì)生產(chǎn)流程做出了兩個(gè)重大的改進(jìn)。首先用一個(gè)不同的菌株—黃霉菌代替普通的青霉，它的產(chǎn)量要比后者高得多。第二個(gè)重大的流程開發(fā)是引進(jìn)了深層發(fā)酵過程。只要在培養(yǎng)液中持續(xù)通入大量純化空氣，發(fā)酵就能在所有部位進(jìn)行。這使生產(chǎn)能力大大地增加，達(dá)到現(xiàn)代容量超過5000升的不銹鋼發(fā)酵器。而在第一次世界大戰(zhàn)中，死于傷口感染的士兵比直接死于戰(zhàn)場上的人還要多。注意到這一點(diǎn)不能不讓我們心存感激。

Process development for a new product對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)要考慮產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)模、產(chǎn)生的副產(chǎn)品以及分離/回收，產(chǎn)品所要求的純度。在開發(fā)階段利用中試車間（最大容量可達(dá)100升）獲得的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際的制造廠是非常寶貴的，例如石油化工或氨的生產(chǎn)。要先建立一個(gè)中試車間，運(yùn)轉(zhuǎn)并測試流程以獲得更多的數(shù)據(jù)。他們需要測試產(chǎn)品的性質(zhì)，如殺蟲劑，或進(jìn)行消費(fèi)評(píng)估，如一種新的聚合物。

Note that by-products注意，副產(chǎn)品對(duì)于化學(xué)過程的經(jīng)濟(jì)效益也有很大的影響。酚的生產(chǎn)就是一個(gè)有代表性的例子。早期的方法，苯磺酸方法，由于它的副產(chǎn)品亞硫酸鈉需求枯竭而變的過時(shí)。亞硫酸鈉需回收和廢置成為生產(chǎn)過程附加的費(fèi)用，增加了生產(chǎn)酚的成本。相反，異丙基苯方法，在經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)于所有其他方法就在于市場對(duì)于它的副產(chǎn)品丙酮的迫切需求。丙酮的銷售所得降低了酚的生產(chǎn)成本。

A major part對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行工藝開發(fā)的一個(gè)重要部分是通過設(shè)計(jì)把廢品減到最低，或盡可能地防止可能的污染，這樣做帶來的經(jīng)濟(jì)利益和對(duì)環(huán)境的益處是顯而易見的。

Finally it should be noted that最后要注意，工業(yè)開發(fā)需要包括化學(xué)家、化學(xué)工程師、電子和機(jī)械工程師這樣一支龐大隊(duì)伍的協(xié)同合作才能取得成功。

。Unit3設(shè)計(jì)

Based on the experience and data根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室和中試車間獲得的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，一組工程師集中起來設(shè)計(jì)工業(yè)化的車間。化學(xué)工程師的職責(zé)就是詳細(xì)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(hù)系統(tǒng)以及其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。這是一個(gè)責(zé)任重大的工作。

The design stage 設(shè)計(jì)階段是大把金錢花進(jìn)去的時(shí)候。一個(gè)常規(guī)的化工流程可能需要五千萬到一億美元的資金投入，有許多的事情要做?；瘜W(xué)工程師是做出很多決定的人之一。當(dāng)你身處其位時(shí)，你會(huì)對(duì)自己曾經(jīng)努力學(xué)習(xí)而能運(yùn)用自己的方法和智慧處理這些問題感到欣慰。

設(shè)計(jì)階段design stage的產(chǎn)物是很多圖紙：

（1）工藝流程圖flow sheets。是顯示所有設(shè)備的圖紙。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）。

（2）管道及設(shè)備圖piping and instrumentation。標(biāo)明drawings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）。

（3）儀器設(shè)備說明書equipmen specification sheets。詳細(xì)說明所有設(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。這些規(guī)格說明書應(yīng)交給中標(biāo)的設(shè)備制造廠以進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)。

3.建造construction

After the equipment manufactures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說）。建造階段要把所有的部件裝配成完整的工廠，首先要做的就是在地面打洞并傾入混凝土，為大型設(shè)備及建筑物打下基礎(chǔ)（比如控制室、流程分析實(shí)驗(yàn)室、維修車間）。

完成了第一步initial activities，就開始安裝設(shè)備的主要部分以及鋼鐵上層建筑。要裝配熱交換器、泵、壓縮機(jī)、管道、測量元件、自動(dòng)控制閥?？刂葡到y(tǒng)的線路和管道連接在控制室和操作間之間。電線、開關(guān)、變換器需裝備在馬達(dá)上以驅(qū)動(dòng)泵和壓縮機(jī)。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。

對(duì)大部分工程師來說這通常是一個(gè)令人激動(dòng)exciting、享受rewarding成功的時(shí)候。你將看到自己的創(chuàng)意由圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。鋼鐵和混凝土代替了示意圖和表格。建筑是許多人多年辛勞的結(jié)果。你終于站到了發(fā)射臺(tái)上，工廠將要起飛還是最后失敗。揭曉的那一刻即將到來。

測試check-out phase階段一旦完成，“運(yùn)轉(zhuǎn)階段”就開始了。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。這是化學(xué)工程師最好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)之一。現(xiàn)在你可以了解你的構(gòu)思和計(jì)算究竟有些什么好。參與中試車間和設(shè)計(jì)工作的工程師通常也是啟動(dòng)隊(duì)伍中的人員。

啟動(dòng)the startup period can require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。中間經(jīng)常會(huì)遇到要求設(shè)備完善的問題。這是耗時(shí)耗財(cái)?shù)碾A段：僅僅每天從車間出來的廢品會(huì)高達(dá)數(shù)千美金。確實(shí)，曾經(jīng)有些車間因?yàn)闆]有預(yù)計(jì)到的問題如控制、腐蝕、雜質(zhì)或因?yàn)榻?jīng)濟(jì)方面的問題而從來沒有運(yùn)轉(zhuǎn)過。

The engineer 在啟動(dòng)階段during the startup period，工程師們通常需輪流值班。在很短的時(shí)間里有很多的東西需要學(xué)習(xí)。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。Unit 4

由碳水化合物得到的有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品（生物量）。

The main constituents of plants植物主要組成部分是碳水化合物，它包含了植物的主要成分。他們是像纖維素、淀粉之類的聚多糖。淀粉包括植物的結(jié)構(gòu)部分，大量出現(xiàn)在食物中如谷物、水稻和土豆，纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。因此它很廣泛地存在并可以從木柴、棉花中獲得，所以它不但化學(xué)品資源很多而且是可再生的。

The majot route從生物質(zhì)到化學(xué)品主要路線是通過發(fā)酵過程完成的。然而這些發(fā)酵過程不能夠利用像纖維素淀粉這樣聚合多糖。因此后者必須先受到酸的或酶的水解生成單糖（單個(gè)或雙糖例如蔗糖）他們是合適的起始物料。

Fermentation processes utilize發(fā)酵過程是利用單細(xì)胞微生物：典型有酵母、真菌、細(xì)菌或者霉菌來生成特定化學(xué)品。在家用情況下某些發(fā)酵過程的使用已經(jīng)有了幾千年歷史了。最著名的例子

Unit 7

1haber合成氨方法

導(dǎo)言。制造NH3所有方法基本上都是habei方法微調(diào)版本這個(gè)方法是第一次世界大戰(zhàn)在德國的Nerst和Bosch發(fā)明的。N2+3H2=2NH3

在原理上講H2和N2反應(yīng)是簡單的，這是放熱反應(yīng)，所以平衡點(diǎn)低溫時(shí)在反應(yīng)式的右方。不幸的是自然界給予N2很不容易打開的很強(qiáng)的三鍵，使分子能夠嘲笑熱力學(xué)。在科學(xué)術(shù)語上講，N2在動(dòng)力學(xué)上是惰性的，使反應(yīng)以合理速度向前進(jìn)行必須有相當(dāng)苛刻的反應(yīng)條件。在自然界中固定氮（固氮意味著極為諷刺地“普遍反應(yīng)”）主要是閃電。在閃電過程中產(chǎn)生足夠大能量使N2和O2反應(yīng)生成N的氧化物。

在化工廠里要得到NH3的可觀的收率，我們需要催化劑。Haber發(fā)現(xiàn)就是許多含鐵的化合物是可行的催化劑，這為他贏得了諾貝爾獎(jiǎng)。即使有了這樣催化劑還要有極高壓力（早期合成NH3生產(chǎn)過程中要達(dá)到600個(gè)大氣壓）和溫度（可為400℃）。

壓力推動(dòng)平衡點(diǎn)向前移動(dòng)。因?yàn)?個(gè)原子氣體轉(zhuǎn)化為2個(gè)?？墒禽^高溫度可使平衡點(diǎn)向錯(cuò)誤方向移動(dòng)。盡管它們確實(shí)可以加快反應(yīng)，其選擇條件必須是一種折衷也就是在合理的速度下給出可接受的轉(zhuǎn)化率。相對(duì)于早起接近理想化工廠，精確的選擇條件須依據(jù)其他經(jīng)濟(jì)因素還取決于催化劑的細(xì)節(jié)，現(xiàn)代化工廠傾向于低壓高溫下工作（將沒轉(zhuǎn)化物料循環(huán)使用）。因?yàn)楣潭ㄙY產(chǎn)投資和能量消耗變得越來越重要。

生物學(xué)固氮也算用一種催化劑。這是種含有鉬（或釩）和鐵原子嵌在很大的蛋白質(zhì)分子里的催化劑。這種催化劑的詳細(xì)結(jié)構(gòu)直到1992年還困擾著化學(xué)家們。這種催化劑如何起作用的細(xì)節(jié)至今還是不知道。

原材料。Haber合成NH3過程需要幾種進(jìn)料：能量N2和H2。N2很容易從空氣中提取出來，但是H2來源是另外一個(gè)問題。原先H2是從煤中獲得，通過蒸汽重整當(dāng)中以焦炭作為原材料（基本上是一種碳的資源）2.提取的蒸汽與碳反應(yīng)生成H2,CO,CO2?，F(xiàn)在用天然氣（主要是甲烷）代替，但是來自于原油其它碳?xì)浠衔镆部梢灾圃霩2。合成氨工廠總是包含產(chǎn)生H的裝置，它直接與合成NH3聯(lián)系在一起。

在重整反應(yīng)之前，含S化合物必須從含H化合物進(jìn)料中除掉。因?yàn)楹琒化合物會(huì)使重整催化劑和Haber催化劑中毒。第一個(gè)脫硫步驟包含一種鈷—鉬催化劑。這種催化劑能夠氫化所有含S化合物生成H2S。生成的H2S可與ZnO反應(yīng)出去（生成ZnS和

NH3的用途。NH3主要用途并不是為了生產(chǎn)含N化學(xué)品，以作為進(jìn)一步化學(xué)應(yīng)用而是用于化肥，例如尿素、NH4NO3、磷酸鹽。化肥消耗產(chǎn)生NH3的80%。例如，在1991年美國由NH3得到產(chǎn)品，是把谷物發(fā)酵成酒類飲料。一直到1950年代還是用糧食發(fā)酵這

種普遍生產(chǎn)途徑來生產(chǎn)脫脂肪族化學(xué)品。因?yàn)樗傻囊掖伎梢悦摎渖梢蚁Ｒ蚁┦呛铣烧麄€(gè)范圍內(nèi)脂肪族化合物的關(guān)鍵的中間產(chǎn)物。顯然用這種方法生產(chǎn)的化學(xué)品已經(jīng)下降了。但是用這種方法生產(chǎn)汽車燃料讓人很感興趣。

Disadvantages reflected這種發(fā)酵過程反映出來的缺點(diǎn)可分為兩個(gè)部分（1）原料（2）發(fā)酵過程。原材料費(fèi)用比原油費(fèi)用高，因?yàn)樯镔|(zhì)是一種農(nóng)業(yè)材料。因此相對(duì)照，它的生產(chǎn)和收割是非?；ㄙM(fèi)大量勞動(dòng)力的。而且農(nóng)作物作為一種固體物料運(yùn)輸很困難也很貴。發(fā)酵相對(duì)于石油化工主要缺點(diǎn)首先是發(fā)酵花費(fèi)的時(shí)間。發(fā)酵過程數(shù)量級(jí)通常是以天來計(jì)算而某些石油化工催化反應(yīng)僅僅只要幾秒鐘就完成了。第二個(gè)是，發(fā)酵過程的產(chǎn)品通常是稀釋的水溶液（<10%濃度）。它的分離和提純花費(fèi)就很高。微生物是一種生態(tài)系統(tǒng)，很小的變化在過程條件下是允許的。即便為了增加反應(yīng)速率，在溫度上一個(gè)相對(duì)小的增加可能導(dǎo)致微生物的死亡以及終止這個(gè)過程。

On the other hand另一方面，發(fā)酵方法也有特別好處，它們是非常有選擇行的。因?yàn)樗l(fā)酵生成的化學(xué)品在結(jié)構(gòu)上是很復(fù)雜的，要想合成它是極為困難的和//或者需要多步驟合成，但是用發(fā)酵就很容易制成。最明顯的例子是這種不同抗生素，例如，青霉素、頭孢霉素、鏈霉素。

Provided that the immense practical只要與基因工程快速發(fā)展領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)的是巨大的實(shí)際問題。在基因工程里，微生物如細(xì)菌是特制的來生產(chǎn)特定的化學(xué)品，這樣問題就能夠被克服。那么人們對(duì)發(fā)酵方法的興趣將會(huì)非常大?？墒窃诓痪玫膶戆l(fā)酵方法看起來不像是生產(chǎn)大噸位化學(xué)品，就是需要量比較大的化學(xué)品例如乙烯和苯。這是因?yàn)榉磻?yīng)速度很慢而且十分巨大部分的分離花費(fèi)。Unit 6

石灰工藝大約40%的產(chǎn)量進(jìn)入鋼鐵制造業(yè)，在鋼鐵制造業(yè)中石灰產(chǎn)品用于存在于鐵礦石中耐熱的sio2反應(yīng)，生成流動(dòng)的渣浮在表面上，這樣就很容易與液態(tài)金屬分開。少量但很重要的石灰石的用途用于化學(xué)產(chǎn)品的制造，污染控制和水處理。其中從石灰石中最重要產(chǎn)品是蘇打灰。

H2O）。

主要的重整反應(yīng)是典型的如下反應(yīng)（重整反應(yīng)是從鎳基為催化劑在150℃下面發(fā)生的）：

CH4+H2O→CO+3 H2CH4+2 H2O→CO2+4H2 其它碳?xì)浠衔镞M(jìn)行類似反應(yīng)。在第二步重整反應(yīng)里，把空氣注入1100℃蒸汽中。除此之外，還有其它的反應(yīng)發(fā)生，空氣中O2和H2反應(yīng)生成H2O。留下一種混合物，接近于理想化的3：1的H2與N2的反應(yīng)，且沒有氧化污染。然而進(jìn)一步反應(yīng)也是必須的，以便來將大部分CO轉(zhuǎn)化為H2和CO2通過變換反應(yīng)進(jìn)行：CO+H2O→CO2+H2

這個(gè)反應(yīng)是在低溫下進(jìn)行的，且有2個(gè)步驟（400℃下用鐵催化劑，200℃下用銅催化劑）來確保這個(gè)反應(yīng)盡可能的完全反應(yīng)。

下一步，CO2必須從混合氣體中除掉。要除掉CO2需通過將酸性氣體通入堿性溶液反應(yīng)，例如KOH和/或單乙醇銨。

到這個(gè)步驟為止，仍然有大多CO來污染氫氮混合物氣體（CO能使Haber催化劑中毒）需要另一個(gè)步驟，將CO量降低到ppm水平。此步驟稱為甲烷化，包含CO和H2生成CH4(與有些重整步驟相反)。這個(gè)反應(yīng)操作在大約325℃，還用一種鎳催化劑。

到現(xiàn)在合成氣體混合物已準(zhǔn)備好進(jìn)入Haber反應(yīng)。

NH3的生產(chǎn)：各種不同類型合成NH3工廠的共同特征是合成氣體混合物被加熱壓縮并被送到含有催化劑反應(yīng)的容器中。反應(yīng)基本方程式：N2+3H2〓2NH3

工業(yè)上通過合成NH3實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是可以接受的反應(yīng)速度和反應(yīng)收率。在不同時(shí)期和經(jīng)濟(jì)環(huán)境中尋求不同方案的折衷方案。早期合成NH3工廠強(qiáng)調(diào)用高壓（來使得在一過性反應(yīng)器中使收率提高），但許多最為現(xiàn)代化工廠已經(jīng)接受在低壓下的低得多的單程收率，并且也選擇低溫來節(jié)省能量。為了確保在反應(yīng)器里面最高收率，當(dāng)反應(yīng)氣體達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)合成氣體被冷卻?？梢酝ㄟ^使用熱交換器來降低反應(yīng)器溫度或者在合適處注入冷氣。這種做法的作用是為了冷卻反應(yīng)，從而盡可能接近平衡點(diǎn)。因?yàn)榉磻?yīng)是放熱反應(yīng)，（在比較高溫度下不利于NH3的合成）所以反應(yīng)熱量必須小心控制好來獲得好的收率。

Haber反應(yīng)出料是由NH3和混合氣體組成的，所以下一步是需要分開兩者以便混合氣體也循環(huán)使用?；旌蠚獾姆蛛x通常通過冷凝NH3完成（NH3在-40℃時(shí)沸騰比其它化合物的揮發(fā)性小得多）。大部分為化肥（以百萬噸計(jì)）：尿素（4.2）、（NH4）2SO4(2.2)、NH4NH3(2.6)、磷酸氫二銨（13.5）。

NH3化學(xué)用途多種多樣。蘇打灰生產(chǎn)過量要用到NH3，但是

他并不出現(xiàn)在最終產(chǎn)品而被循環(huán)使用。一個(gè)廣泛地過程直接用到NH3，包括氰化物，含有N的芳香類化合物，例如嘧啶的生產(chǎn)。許多聚合物中N(例如尼龍或者丙烯酸)可以追蹤到NH3。經(jīng)常通過腈或HCN。大部分其它過程用HNO3或鹽來作為N來源。NH4NO3作為一種富含N的肥料，也作為一種大包炸藥原料。

第三篇：《化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語》翻譯

Unit 11 Chemical and Process

Thermodynamics

化工熱力學(xué)

在投入大量的時(shí)間和精力去研究一個(gè)學(xué)科時(shí)，有理由去問一下以下兩個(gè)問題：該學(xué)科是什 么？（研究）它有何用途？關(guān)于熱力學(xué)，雖然第二個(gè)問題更容易回答，但回答第一個(gè)問題有必要對(duì)該學(xué)科較深入的理解。（盡管）許多專家或?qū)W者贊同熱力學(xué)的簡單而準(zhǔn)確的定義的觀點(diǎn)（看法）值得懷疑，但是還是有必要確定它的定義。然而，在討論熱力學(xué)的應(yīng)用之后，就可以很容易完成其定義

1．熱力學(xué)的應(yīng)用

熱力學(xué)有兩個(gè)主要的應(yīng)用，兩者對(duì)化學(xué)工程師都很重要。

（1）與過程相聯(lián)系的熱效應(yīng)和功效應(yīng)的計(jì)算，以及從過程得到的最大功或驅(qū)動(dòng)過程所需 的最小功的計(jì)算。

（2）描述處于平衡的系統(tǒng)的各變量之間的關(guān)系的確定。

第一種應(yīng)用由熱力學(xué)這個(gè)名詞可聯(lián)想到，熱力學(xué)表示運(yùn)動(dòng)中的熱。直接利用第一和第二定 律可完成許多（熱效應(yīng)和功效應(yīng)的）計(jì)算。例如：計(jì)算壓縮氣體的功，對(duì)一個(gè)完整過程或某一過程單元的進(jìn)行能量衡算，確定分離乙醇和水混合物所需的最小功，或者（evaluate）評(píng)估一個(gè)氨合成工廠的效率。熱力學(xué)在特殊體系中的應(yīng)用，引出了一些有用的函數(shù)的定義以及這些函數(shù)和其它變量（如壓強(qiáng)、溫度、體積和摩爾分?jǐn)?shù)）關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的確定。實(shí)際上，在運(yùn)用第一、第二定律時(shí)，除非用于評(píng)價(jià)必要的熱力學(xué)函數(shù)變化已經(jīng)存在，否則熱力學(xué)的第一種應(yīng)用不可能實(shí)現(xiàn)。通過已經(jīng)建立的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，從實(shí)驗(yàn)確定的數(shù)據(jù)可以計(jì)算函數(shù)變化。除此之外，某一體系中變量的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可讓那些未知的或者那些難以從變量（這些變量容易得到或較易測量）中實(shí)驗(yàn)確定的變量得以計(jì)算。例如，一種液體的汽化熱，可以通過測量幾個(gè)溫度的蒸汽壓和幾個(gè)溫度下液相和汽相的密度得以計(jì)算；某一化學(xué)反應(yīng)中任一溫度下的可得的最大轉(zhuǎn)化率，可以通過參與該反應(yīng)的各物質(zhì)的熱量法測量加以計(jì)算。

2.熱力學(xué)的本質(zhì)

熱力學(xué)定律有這經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)或?qū)嶒?yàn)基礎(chǔ)，但是在描述其應(yīng)用時(shí)，依賴實(shí)驗(yàn)測量顯得很明顯 化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學(xué)（stand out 突出）。因此，熱力學(xué)廣義上可以定義為：拓展我們實(shí)驗(yàn)所得的體系知識(shí)的一種手段（方法），或定義為：觀察和關(guān)聯(lián)一個(gè)體系的行為的基本框架。為了理解熱力學(xué)，擁有實(shí)驗(yàn)的觀點(diǎn)有必要，因?yàn)椋绻覀儾荒軐?duì)研究的體系或現(xiàn)象做出物理上正確的評(píng)價(jià)，那么熱力學(xué)的方法就無意義。我們應(yīng)該要經(jīng)常問問如下問題：怎樣測量這一特殊的變量？怎樣計(jì)算以及從哪一類的數(shù)據(jù)計(jì)算一個(gè)特殊的函數(shù)。由于熱力學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，熱力學(xué)處理的是宏觀函數(shù)或大量的物質(zhì)的函數(shù)，這與微觀的函數(shù)恰恰相反，微觀函數(shù)涉及到的是組成物質(zhì)的原子或分子。宏觀函數(shù)要么可以直接測量，要么可以從直接測量的函數(shù)計(jì)算得到，而不需要借助于某一具體的理論。相反，盡管（while）微觀函數(shù)最終是從實(shí)驗(yàn)測量得以確定，但是它們的真實(shí)性取決于用于它們計(jì)算時(shí)的特殊理論的有效性。因此，熱力學(xué)的權(quán)威性在于：它的結(jié)果與物質(zhì)的理論無關(guān)，倍受尊敬，為大家大膽地接受。除了與熱力學(xué)結(jié)論一致的必然性以外，熱力學(xué)有著廣泛的應(yīng)用性。因此，熱力學(xué)形成了許多學(xué)科中的工程師和科學(xué)家的教育中不可分割的部分。盡管如此，因?yàn)槊块T科學(xué)都只局限于（focus on）關(guān)于熱力學(xué)方面的較少應(yīng)用，所以其全貌常被低估。實(shí)際上，在明顯的（可觀察到）可再現(xiàn)的平衡態(tài)中存在的任何體系，都服從與熱力學(xué)方法。除了流體、化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和處于相平衡（化學(xué)工程師對(duì)這些十分感興趣）之外，熱力學(xué)也成功適用于有表面效應(yīng)的系統(tǒng)、受壓力的固體以及處于重力場、離心力場、磁場和電場的物質(zhì)。通過熱力學(xué)，1

可以被確定用于定義和確定平衡的位能，并將之定量化。位能也可以確定一個(gè)體系移動(dòng)的方向以及體系達(dá)到的終態(tài)，但是不能提供有關(guān)到達(dá)終態(tài)所需要的時(shí)間的信息。因此，時(shí)間不是熱力學(xué)的變量，速度的研究已超出了熱力學(xué)的范疇，或者除了體系接近平衡的極限以外，速率的研究屬于熱力學(xué)的范疇。在這兒，速率的表達(dá)式應(yīng)該在熱力學(xué)上是連續(xù)的。

熱力學(xué)定律建立于實(shí)驗(yàn)和觀測基礎(chǔ)之上的，這些實(shí)驗(yàn)和觀測既不是最重要的，又不復(fù)雜。同時(shí)，這些定律的本身是用相當(dāng)普通語言加以描述的。然而，從這一明顯的平淡的開始，發(fā)展成為一個(gè)很大的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)人類思想歸納力做出了貢獻(xiàn)。這在想象力豐富、嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)生中成功地激發(fā)了敬畏（inspire awe），這使得Lewis 和Randall 將熱力學(xué)視為科學(xué)的權(quán)威。因?yàn)槌思夹g(shù)上的成功和結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性，這個(gè)比喻選擇很恰當(dāng)，我們可觀察到美妙之處（和宏觀體）。因此，毫無疑問，熱力學(xué)的研究在學(xué)術(shù)上有價(jià)值的，智力上可以得到激發(fā)，同時(shí)，對(duì)一些人來說，是一種很好的經(jīng)歷。

3.熱力學(xué)定律

第一定律.熱力學(xué)第一定律是能量守恒的簡單的一種描述。如圖3-1 所示，穩(wěn)態(tài)時(shí)離開一個(gè)過程的所有能量的總和必須與所進(jìn)入該過程的能量總和相等。工程師在設(shè)計(jì)和操作各種過程 時(shí)絕對(duì)遵循質(zhì)量和能量守恒定律。所不幸的是，就其本身而言，當(dāng)試圖評(píng)估過程的效率時(shí)，第化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學(xué)

一定律引起混淆不清。人們將能量守恒視為一種重要的努力成果，但是事實(shí)上，使能量守恒不需要花任何努力— — 能量本身就是守恒的。因?yàn)榈谝欢蓻]有區(qū)分各種各樣能量的形式，所以從第一定律所得到的結(jié)論是有限的。由往復(fù)泵引入的軸功會(huì)以熱量流向冷凝器的形式離開蒸餾塔，與在再沸器引入的熱一樣容易。在試圖確定過程的效率時(shí)，一些工程師總掉入將各種形式的能量一起處理的陷阱。這種做法明顯是不合理，因?yàn)楦鞣N能量形式有著不同的費(fèi)用。第二定律第二定律應(yīng)用于熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ难h(huán)，有多種不同的描述。至于這一點(diǎn)，一種更

加普通的描述是需要的：從一種形式的能量到另一種形式的能量的轉(zhuǎn)換，總是導(dǎo)致質(zhì)量上總量的損失。另一種描述為：所有系統(tǒng)都有接近平衡（無序）的趨勢。這些表達(dá)方式指出了在表達(dá)第二定律時(shí)的困難之處。如果不定義另一個(gè)專門描述質(zhì)量或無序的詞語，第二定律的表達(dá)就不能令人滿意。這個(gè)專用名詞為熵。這個(gè)狀態(tài)函數(shù)對(duì)流體、物質(zhì)或系統(tǒng)中的無序程度進(jìn)行了定量化。絕對(duì)零熵值定義絕對(duì)零度時(shí)純凈的、晶體固體的狀態(tài)。每一個(gè)分子都由其他的以相當(dāng)有序結(jié)構(gòu)的相同的分子所包圍。運(yùn)動(dòng)、隨意、污染、不確定性，這一切都增加了混亂度，因此對(duì)熵做出了貢獻(xiàn)。相反，不論是透明寶石，還是純凈化學(xué)產(chǎn)品，還是清潔的生活空間，還是新鮮的空氣和水，（都是屬于有序狀態(tài)），有序是有價(jià)值的。有序需要付出很高的代價(jià)，只有通過做功才得以實(shí)現(xiàn)。我們很多工作都花費(fèi)在家里、車間和環(huán)境中創(chuàng)造或恢復(fù)有序狀態(tài)。環(huán)境中較高的熵值是較高的生產(chǎn)費(fèi)用的具體化表現(xiàn)。每一種生產(chǎn)過程的目的都是，利用將混合物分離為純凈物、減小我們知識(shí)的不確定性、或是從原料創(chuàng)造（works of art）藝術(shù)品以減小熵值?？傊?，從將原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程中，熵值不斷減小。然而，（inasmuch as）因?yàn)殡S著系統(tǒng)接近平衡，熵的增加是自發(fā)的趨勢，所以減少熵值是艱難的工作（struggle）。生產(chǎn)過程所需熵減的驅(qū)動(dòng)力同時(shí)伴隨著宇宙其余部分熵的劇增。一般說來，這種熵的增加在同一工廠內(nèi)不斷持續(xù)下去，因此這種造成了產(chǎn)品熵的減小。反過來（whereas 而，卻，其實(shí)，反過來），熵減存在于原料向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化過程。燃料、電、空氣以及水向燃燒產(chǎn)品、廢水和無用的熱量的形式的轉(zhuǎn)化可表示熵值的大大增加。正象圖3-1 中中間部分描述為第一定律一樣，圖中的底線部分描述了第二定律。離開一個(gè)過程的所有的物流的熵值的總和，總是超過進(jìn)入該過程的物流的熵值的總和。如果熵達(dá)到平衡，象質(zhì)量和能量達(dá)到平衡一樣，那么該過

程是可逆的，即該過程也會(huì)反向移動(dòng)?？赡孢^程只是在理論上是可能的，需要?jiǎng)恿W(xué)平衡維持連續(xù)存在，因此可逆過程是不可產(chǎn)生的。而且，如果不化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學(xué)4平衡（過程）倒過來，即如果有凈熵的減少，那么所有的箭頭也要反向，該過程被迫反向進(jìn)行。實(shí)質(zhì)上，是熵增驅(qū)使該過程：是同一種驅(qū)動(dòng)力使水向下流，熱流從熱物質(zhì)流向冷物質(zhì)，使玻璃打碎，金屬腐蝕。簡而言之，所有事物都同它們周圍的環(huán)境接近平衡。第一定律，需要能量守恒，所有形式能量變化有著相同的重要性。盡管所有過程都受第一定律權(quán)威性的影響，但是該定律不能區(qū)分能量的質(zhì)量，也不能解釋為什么觀察不到自發(fā)發(fā)生的 過程自發(fā)地使自身可逆。功可以全部轉(zhuǎn)化為熱而反向轉(zhuǎn)換從來不會(huì)定量發(fā)生，這種反復(fù)驗(yàn)證過的觀測達(dá)成了這樣的共識(shí)— — 熱是一種低質(zhì)量的能量。第二定律，深深扎根于熱發(fā)動(dòng)機(jī)效率的研究，能分辨能量的質(zhì)量。通過這一定律，揭示了以前未認(rèn)可的函數(shù)— — 熵的存在，可以看出，該函數(shù)確定了自發(fā)變化的方向。第二定律并沒有（in no way）減小第一定律的權(quán)威性；相反，第二定律拓展和加強(qiáng)了熱力學(xué)的權(quán)限。第三定律熱力學(xué)第三定律規(guī)定了熵的絕對(duì)零值，描述如下：對(duì)于那些處在絕對(duì)零度的完美晶體的變化來說，總的熵的變化為零。該定律使用絕對(duì)值來描述熵。

Unit 13 Unit Operations in Chemical

Engineering

化學(xué)工程中的單元操作

化學(xué)工程由不同順序的步驟組成，這些步驟的原理與被操作的物料以及該特殊體系的其他特征無關(guān)。在設(shè)計(jì)一個(gè)過程中，如果（研究）步驟得到認(rèn)可，那么所用每一步驟可以分別進(jìn)行研究。有些步驟為化學(xué)反應(yīng)，而其他步驟為物理變化?；瘜W(xué)工程的可變通性（versatility）源于將一復(fù)雜過程的分解為單個(gè)的物理步驟（叫做單元操作）和化學(xué)反應(yīng)的實(shí)踐?；瘜W(xué)工程中單元操作的概念基于這種哲學(xué)觀點(diǎn)：各種不同順序的步驟可以減少為簡單的操作或反應(yīng)。不管所處理的物料如何，這些簡單的操作或反應(yīng)基本原理（fundamentals）是相同的。這一原理，在美國化學(xué)工業(yè)發(fā)展期間先驅(qū)者來說是明顯的，首先由A.D.Lttle 于1915 年明確提出：任何化學(xué)過程，不管所進(jìn)行的規(guī)模如何，均可分解為（be resolvedinto）一系列的相同的單元操作，如：粉碎、混合、加熱、烘烤、吸收、壓縮、沉淀、結(jié)晶、過濾、溶解、電解等等。這些基本單元操作（的數(shù)目）為數(shù)不多，任何特殊的過程中包含其中的幾種?；瘜W(xué)工程的復(fù)雜性來自于條件（溫度、壓力等等）的多樣性，在這些條件下，單元操作以不同的過程進(jìn)行，同時(shí)其復(fù)雜性來自于限制條件，如由反應(yīng)物質(zhì)的物化特征所規(guī)定的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)備的設(shè)計(jì)。最初列出的單元操作，引用的是上述的十二種操作，不是所有的操作都可視為單元操作。從那時(shí)起，確定了其他單元操作，過去確定的速度適中，但是近來速度加快。流體流動(dòng)、傳熱、蒸餾、潤濕、氣體吸收、沉降、分粒、攪拌以及離心得到了認(rèn)可。近年來，對(duì)新技術(shù)的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術(shù)的采用，引起了分離、處理操作或生產(chǎn)過程步驟上的數(shù)量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時(shí)不要大的改變。這就是“單元操作”這個(gè)術(shù)語的基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)為我們提供了一系列的技術(shù)。1.單元操作的分類

（1）流體流動(dòng)流體流動(dòng)所涉及到的是確定任何流體的從一位置到另一位置的流動(dòng)或輸送的原理。（2）傳熱該單元操作涉及到（deal with）原理為：支配熱量和能量從一位置到另一位置的積累和傳遞。（3）蒸發(fā)這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發(fā)性溶劑從不揮發(fā)性的溶質(zhì)（如鹽或其他任何物質(zhì)）的揮發(fā)。（4）干燥在該操作中，揮發(fā)性的液體（通常是水）從固體物質(zhì)中除去。（5）蒸餾蒸餾是這樣一個(gè)操作：因?yàn)橐后w混合物的蒸汽壓強(qiáng)的差別，利用沸騰可將其中的各組分加以分離。（6）吸收在該操作中，一種氣流經(jīng)過一種液體處理后，其中一種組分得以除去。（7）膜分離該操作涉及到液體或氣體中的一種溶質(zhì)

通過半透膜向另一種流中的擴(kuò)散（8）液-液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質(zhì)通過與該溶液相對(duì)不互溶的另一種液體溶劑相接觸而加以分離。（9）液-固浸取在該操作所涉及的是，用一種液體處理一種細(xì)小可分固體，該液體能溶解這種固體，從而除去該固體中所含的溶質(zhì)。（10）結(jié)晶結(jié)晶涉及到的是，通過沉降方法將溶液中的溶質(zhì)（如一種鹽）從該溶液中加以分離。（11）機(jī)械物理分離這些分離方法包括，利用物理方法分離固體、液體、或氣體。這些物理方法，如過濾、沉降、粒分，通常歸為分離單元操作。許多單元操作有著相同的基本原理、基本原則或機(jī)理。例如，擴(kuò)散機(jī)理或質(zhì)量傳遞發(fā)生于干燥、吸收、蒸餾和結(jié)晶中，傳熱存在于干燥、蒸餾、蒸發(fā)等等。

2.基本概念

因?yàn)閱卧僮魇枪こ虒W(xué)的一個(gè)分支，所以它們同時(shí)建立在科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。在設(shè)計(jì)那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設(shè)備時(shí)，必須要將理論和實(shí)踐結(jié)合起來。下面四個(gè)概念是基本的（basic），形成了所有操作的計(jì)算的基礎(chǔ)。物料衡算如果物質(zhì)既沒有被創(chuàng)造又沒有被消滅，除了在操作中物質(zhì)停留和積累以外，那么進(jìn)入某一操作的所有物料的總質(zhì)量與離開該操作的所有物料的總質(zhì)量相等。應(yīng)用該原理，可以計(jì)算出化學(xué)反應(yīng)的收率或工程操作的得率。在連續(xù)操作中，操作中通常沒有物料的積累，物料平衡簡單地由所有的進(jìn)入的物料和所有的離開的物料組成，這種方式與會(huì)計(jì)所用方法相同。結(jié)果必須要達(dá)到平衡。只要（as long as）該反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，而且不消滅或創(chuàng)造原子，那么將原子作為物料平衡的基礎(chǔ)是正確的，而且常常非常方便?？梢哉麄€(gè)工廠或某一單元的任何一部分進(jìn)行物料衡算，這取決于所研究的問題。能量恒算相似地，要確定操作一操作所需的能量或維持所需的操作條件時(shí)，可以對(duì)任何工廠或單元操作進(jìn)行能量衡算。該原理與物料衡算同樣重要，使用方式相同。重要的是記住，盡管能量可能會(huì)轉(zhuǎn)換為另一種等量形式，但是要把各種形式的所有的能量包括在內(nèi)。理想接觸（平衡級(jí)模型）無論（whenever）所處理的物料在具體條件（如溫度、壓強(qiáng)、化學(xué)組成或電勢條件）下接觸時(shí)間長短如何，這些物料都有接近一定的平衡條件的趨勢，該平衡由具體的條件確定。在多數(shù)情況下，達(dá)到平衡條件的速率如此之快或所需時(shí)間足夠長，以致每一次接觸都達(dá)到了平衡條件。這樣的接觸可視為一種平衡或一種平衡接觸。理想接觸數(shù)目的計(jì)算是理解這些單元操作時(shí)所需的重要的步驟，這些單元操作涉及到物料從一相到另一相的傳遞，如浸取、萃取、吸收和溶解。操作速率（傳遞速率模型）在大多數(shù)操作中，要么是因?yàn)闀r(shí)間不夠，要么是因?yàn)椴恍枰胶?，因此達(dá)不到平衡，只要一達(dá)到平衡，就不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步變化，該過程就會(huì)停止，但是工程師們必須要使該過程繼續(xù)進(jìn)行。由于這種原因，速率操作，例如能量傳遞速率、質(zhì)量傳遞速率以及化學(xué)反應(yīng)速率，是極其重要而有趣的。在所有的情況中，速率和方向決定于位能的差異或驅(qū)動(dòng)力。速率通?？杀硎緸?，與除以阻力的壓降成正比。這種原理在電能中應(yīng)用，與用于穩(wěn)定或直流電流的歐姆定律相似。用這種簡單的概念解決傳熱或傳質(zhì)中的速率問題時(shí)，主要的困難是對(duì)阻力的估計(jì)，阻力一般是通過不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式加以計(jì)算。速率直接地決定于壓降，間接地決定于阻力的這種基本概念，可以運(yùn)用到任一速率操作，盡管對(duì)于特殊情況的速率可以不同的方式用特殊的系數(shù)來表達(dá)。

第四篇：化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語

1.Although the use of chemicals dates back to the ancient civilizations, the evolution of what we know as the modern chemical industry started much more recently.It may be considered to have begun during the Industrial Revolution, about 1800, and developed to provide chemicals roe use by other industries.盡管化學(xué)品的使用可以追溯到古代文明時(shí)代，我們所謂的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展卻是非常近代（才開始的）?？梢哉J(rèn)為它起源于工業(yè)革命其間，大約在1800年，并發(fā)展成為為其它工業(yè)部門提供化學(xué)原料的產(chǎn)業(yè).2.At the start of the twentieth century the emphasis on research on the applied aspects of chemistry in Germany had paid off handsomely, and by 1914 had resulted in the German chemical industry having 75% of the world market in chemicals.This was based on the discovery of new dyestuffs plus the development of both the contact process for sulphuric acid and the Haber process for ammonia.The later required a major technological breakthrough that of being able to carry out chemical reactions under conditions of very high pressure for the first time.20世紀(jì)初，德國花費(fèi)大量資金用于實(shí)用化學(xué)方面的重點(diǎn)研究，到1914年，德國的化學(xué)工業(yè)在世界化學(xué)產(chǎn)品市場上占有75%的份額。這要?dú)w因于新染料的發(fā)現(xiàn)以及硫酸的接觸法生產(chǎn)和氨的哈伯生產(chǎn)工藝的發(fā)展。而后者需要較大的技術(shù)突破使得化學(xué)反應(yīng)第一次可以在非常高的壓力條件下進(jìn)行。

3.At present, however, many intermediates to products produced, from raw materials like crude oil through(in some cases)many intermediates to products which may be used directly as consumer goods, or readily converted into them.The difficulty cones in deciding at which point in this sequence the particular operation ceases to be part of the chemical industry’s sphere of activities.然而現(xiàn)在有數(shù)千種化學(xué)產(chǎn)品被生產(chǎn)，從一些原料物質(zhì)像用于制備許多的半成品的石油，到可以直接作為消費(fèi)品或很容易轉(zhuǎn)化為消費(fèi)品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產(chǎn)過程中哪一個(gè)環(huán)節(jié)不再屬于化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范疇.4.The chemical industry is concerned with converting raw materials, such as crude oil, firstly into chemical intermediates and then into a tremendous variety of other chemicals.These are then used to produce consumer products, which make our lives more comfortable or, in some cases such as pharmaceutical produces, help to maintain our well-being or even life itself.化學(xué)工業(yè)涉及到原材料的轉(zhuǎn)化，如石油 首先轉(zhuǎn)化為化學(xué)中間體，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的其它化學(xué)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品再被用來生產(chǎn)消費(fèi)品，這些消費(fèi)品可以使我們的生活更為舒適或者作藥物維持人類的健康或生命。

5.The improvement in properties of modern synthetic fibers over the traditional clothing materials has been quite remarkable.在傳統(tǒng)的衣服面料上，現(xiàn)代合成纖維性質(zhì)的改善也是非常顯著的。

6.In terms of shelter the contribution of modern synthetic polymers has been substantial.Plastics are tending to replace traditional building materials like wood because they are lighter, maintenance-free

講到住所方面現(xiàn)代合成高聚物的貢獻(xiàn)是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統(tǒng)建筑材料，因?yàn)樗鼈兏p，免維護(hù)

7.The classical role of the chemical engineer is to take the discoveries made by the chemist in the laboratory and develop them into money--making, commercial-scale chemical processes.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)拿來并發(fā)展成為能賺錢的商業(yè)規(guī)模的化學(xué)過程。1

8.The chemical industry is a very high technology industry which takes full advantage of the latest advances in electronics and engineering.Computers are very widely used for all sorts of applications, from automatic control of chemical plants, to molecular modeling of structures of new compounds, to the control of analytical instruments in the laboratory.化學(xué)工業(yè)是高技術(shù)工業(yè)，它需要利用電子學(xué)和工程學(xué)的最新成果。計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用，從化工廠的自動(dòng)控制，到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬，再到實(shí)驗(yàn)室分析儀器的控制。

9.Once the pilot plant is operational, performance and optimization data can be obtained in order to evaluate the process from an economic point of view.The profitability is assessed at each stage of the development of the process.If it appears that not enough money will be made to justify the capital investment, the project will be stopped.中試車間一旦開始運(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)。對(duì)生產(chǎn)過程的每一個(gè)階段可能獲得的利潤進(jìn)行評(píng)定。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。

10.Based on the experience and data obtained in the laboratory and the pilot plant, a team of engineers is assembled to design the commercial plant.The chemical engineer’s job is to specify all process flow rates and conditions, equipment types and sizes, materials of construction, process configurations, control systems, safety systems, environmental protection systems, and other relevant specifications.根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室和中試車間獲得的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，一組工程師集中起來設(shè)計(jì)工業(yè)化的車間?；瘜W(xué)工程師的職責(zé)就是詳細(xì)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(hù)系統(tǒng)以及其它相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

11.The startup period can require a few days or a few moths, depending on the newness of the technology, the complexity of the process, and quality of the engineering that has gone into the design.Problems are frequently encountered that require equipment modifications.This is time consuming and expensive: just the lost production from a plant can amount to thousands of dollars per day.Indeed, there have been some plants that have never operated, because of unexpected problems with control, corrosion, or impurities, or because of economic problems.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。中間經(jīng)常會(huì)遇到要求設(shè)備完善的問題。這是耗時(shí)耗財(cái)?shù)碾A段：僅僅每天從車間出來的廢品會(huì)高達(dá)數(shù)千美金。確實(shí)，曾經(jīng)有些車間因?yàn)闆]有預(yù)計(jì)到的問題如控制、腐蝕、雜質(zhì)或因?yàn)榻?jīng)濟(jì)方面的問題而從來沒有運(yùn)轉(zhuǎn)過。

12.Chemical engineers study ways to reduce operating costs by saving energy, cutting raw material consumption, and reducing production of off-specification products that require reprocessing.They study ways to improve product quality and reduce environmental pollution of both air and water.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(jìn)行處理的產(chǎn)品的生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。他們還研究一些提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少空氣和水中環(huán)境污染的措施。

13.The marketing of many chemicals requires a considerable amount of interaction between engineers in the company producing the chemical and engineers in the company using the chemical.This interaction can take the form of advising on how to use a chemical or developing a new chemical in order to solve a specific problem of a customer.許多化工產(chǎn)品的市場開發(fā)需要制造化工產(chǎn)品公司的工程師與使用化工產(chǎn)品公司的工程師密切合作。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。

14.The number and diversity of chemical compounds is remarkable: over ten million are now known.Even this vase number pales into insignificance when compared to the number of carbon compounds which is theoretically possible.化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量多得驚人，其差異很大：所知道的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量就達(dá)上千萬種。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。

15.Since the term “inorganic chemical” covers compounds of all the elements other than carbon, the diversity of origins is not surprising.Some of the more important sources are metallic ores, and salt or brine.In all these cases at least two different elements are combine together chemically in the form of a stable compound.因?yàn)椤盁o機(jī)化學(xué)品”這個(gè)詞涉及到的是除碳以外所有元素構(gòu)成的化合物.其來源的多樣性并不很大。一些較重要的來源是金屬礦以及鹽和海水。在這些情況下，至少兩種不同的元素化合以一種穩(wěn)定的化合物在一起。

16.In contrast to inorganic chemicals which, as we have already seen,are derived pfom many different sources, the multitude of commercially important organic compounds are essentially derived from a single source.Nowadays in excess of 99% of all organic chemicals is obtained from crue oil and natural gas via petrochemical processes.相比于無機(jī)化學(xué)品來自于眾多不同的資源，商業(yè)上的一些重要的有機(jī)化合物基本上來源單一。如今，所有有機(jī)化合物的99%以上，可以通過石化工藝過程從原油和天然氣得到.17.The major route form biomass to chemicals is via fermentation processes.However these processes cannot utillize polysaccharides like cellulose and starch, and so the latter must first be subjected to acidic or enzymic hydrolysis to from the simpler sugars which are suitable starting materials.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。然而發(fā)酵過程不能利用多糖，因此，淀粉必須先受到酸性或酶水解反應(yīng)，生成更簡單的糖類，是合適的起始原料。

18.Being esters, the use of lipids for chemicals production starts with hydrolysis.Although this can be either acid-or alkali-catalyzed, the latter is preferred since it is an irreversiblereaction, and under these conditions the process is known as saponification.類脂屬于脂類（物質(zhì)），用于生產(chǎn)化學(xué)物質(zhì)時(shí)，以水解反應(yīng)開始，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)。

19.In effect he applied the ethics of industrial consultancy by which experience was transmitted “from plant to plant and from process to process in such a way which did not compromise the private or specific knowledge which contributed to a given plant’s profitability”.The concept of unit operations held that any chemical manufacturing process could be resolved into a coordinated series of operations such as pulverizing, drying, roasting, electrolyzing, and so on.他采用了工業(yè)顧問公司的理念，經(jīng)驗(yàn)傳遞從一個(gè)車間到另一個(gè)車間，從一個(gè)過程到另一個(gè)過程。這種方式不包含限于某個(gè)給定工廠的利潤的私人的或特殊的知識(shí)。單元操作的概念使每一個(gè)化學(xué)制造過程都能分解為一系列的操作步驟，如研末、干燥、烤干、電解等等。

20.Chemical engineers of the future will be integrating a wider range of scales than any other branch of engineering.未來的化學(xué)工程師將比任何其他分支的工程師在更為寬廣的規(guī)模范圍緊密協(xié)作

21.Thus, future chemical and engineers will conceive and rigorously solve problems on a continuum of scales ranging from microscale.因此，未來的化學(xué)工程師們要準(zhǔn)備好解決從微型的到巨型的規(guī)模范圍內(nèi)出現(xiàn)的問題。

22.Chemical engineers will become more heavily involved in product design as a complement to process design.化學(xué)工程師將越來越多地涉及到對(duì)過程設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。

23.Chemical engineers will be frequent participants in multidisciplinary research efforts.化學(xué)工程師將經(jīng)常性地介入到多學(xué)科領(lǐng)域的研究工程。

carbonate 碳酸鹽 spectrum 光譜 silica 二氧化硅epoxy 環(huán)氧樹脂 vinyl 乙烯基 acetate 醋酸鹽 pharmaceutical 藥物 polypropylene 聚丙烯 formaldehyde 甲醛 ammonium 銨基polyester 聚酯 the lion’s share 較大部分

reactant 反應(yīng)物 distillation 蒸餾 nozzle 噴嘴 compressor 壓縮機(jī) pilot-plant 中試裝置 specification 說明書 flow sheet 工藝流程圖

corrosion 腐蝕 sensor 傳感器 atrophy 退化，衰退 on-line 聯(lián)機(jī) commission 投產(chǎn)，交工式運(yùn)轉(zhuǎn) covalent 共價(jià)的 isomerism 同分異構(gòu)

froth flotation 泡沫浮選 borate 硼酸鹽（酯）fluoride 氟化物 amino 氨基的 hydrolysis 水解 nap h the ne 環(huán)烷烴 naphtha 揮發(fā)油

鈉 sodium 鉀 potassium 磷 phosphorus 氨 ammonia 聚合物 polymer 粘度 viscosity 聚乙烯 polyethylene 氯化物 chloride

烴 hydrocarbon 催化劑 catalyst 煉油廠 refinery 添加劑 additive 間歇的 batch 反應(yīng)器 reactor 放大 scale-up 熱交換器 heat exchanger

創(chuàng)新 innovation 術(shù)語 terminology 閥 valve 梯度 gradient 組成 composition 雜質(zhì) impurity 模擬 simulate 氫氧化物 hydroxide 酯 ester 脂肪族的 aliphatic 不飽和的 unsaturated

芳香族的 aromatic 甲烷 methane 烯烴 olefin 烷烴 alkaneenzymic 酶 xylene 二甲苯

第五篇：《化學(xué)工程與工藝專業(yè)英語》翻譯資料電子版

化學(xué)工業(yè)

1． 化學(xué)工業(yè)的起源

盡管化學(xué)品的使用可以追溯到古代文明時(shí)代，我們所謂的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展卻是非常近代（才開始的）?？梢哉J(rèn)為它起源于工業(yè)革命其間，大約在1800年，并發(fā)展成為為其它工業(yè)部門提供化學(xué)原料的產(chǎn)業(yè)。比如制肥皂所用的堿，棉布生產(chǎn)所用的漂白粉，玻璃制造業(yè)所用的硅及Na2CO3.我們會(huì)注意到所有這些都是無機(jī)物。有機(jī)化學(xué)工業(yè)的開始是在十九世紀(jì)六十年代以William Henry Perkin 發(fā)現(xiàn)第一種合成染料—苯胺紫并加以開發(fā)利用為標(biāo)志的。20世紀(jì)初，德國花費(fèi)大量資金用于實(shí)用化學(xué)方面的重點(diǎn)研究，到1914年，德國的化學(xué)工業(yè)在世界化學(xué)產(chǎn)品市場上占有75%的份額。這要?dú)w因于新染料的發(fā)現(xiàn)以及硫酸的接觸法生產(chǎn)和氨的哈伯生產(chǎn)工藝的發(fā)展。而后者需要較大的技術(shù)突破使得化學(xué)反應(yīng)第一次可以在非常高的壓力條件下進(jìn)行。這方面所取得的成績對(duì)德國很有幫助。特別是由于1914年第一次世界大仗的爆發(fā)，對(duì)以氮為基礎(chǔ)的化合物的需求飛速增長。這種深刻的改變一直持續(xù)到戰(zhàn)后（1918-1939）。

date bake to/from: 回溯到

dated: 過時(shí)的，陳舊的stand sb.in good stead: 對(duì)。。很有幫助

1940年以來，化學(xué)工業(yè)一直以引人注目的速度飛速發(fā)展。盡管這種發(fā)展的速度近年來已大大減慢。化學(xué)工業(yè)的發(fā)展由于1950年以來石油化學(xué)領(lǐng)域的研究和開發(fā)大部分在有機(jī)化學(xué)方面取得。石油化工在60年代和70年代的迅猛發(fā)展主要是由于人們對(duì)于合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚脂和環(huán)氧樹脂的需求巨大增加。

今天的化學(xué)工業(yè)已經(jīng)是制造業(yè)中有著許多分支的部門，并且在制造業(yè)中起著核心的作用。它生產(chǎn)了數(shù)千種不同的化學(xué)產(chǎn)品，而人們通常只接觸到終端產(chǎn)品或消費(fèi)品。這些產(chǎn)品被購買是因?yàn)樗麄兙哂心承┬再|(zhì)適合（人們）的一些特別的用途，例如，用于盆的不粘涂層或一種殺蟲劑。這些化學(xué)產(chǎn)品歸根到底是由于它們能產(chǎn)生的作用而被購買的。

1． 化學(xué)工業(yè)的定義

在本世紀(jì)初，要定義什么是化學(xué)工業(yè)是不太困難的，因?yàn)槟菚r(shí)所生產(chǎn)的化學(xué)品是很有限的，而且是非常清楚的化學(xué)品，例如，燒堿，硫酸。然而現(xiàn)在有數(shù)千種化學(xué)產(chǎn)品被生產(chǎn)，從一些原料物質(zhì)像用于制備許多的半成品的石油，到可以直接作為消費(fèi)品或很容易轉(zhuǎn)化為消費(fèi)品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產(chǎn)過程中哪一個(gè)環(huán)節(jié)不再屬于化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范疇。舉一個(gè)特殊的例子來描述一下這種困境。乳劑漆含有聚氯乙烯/聚醋酸乙烯。顯然，氯乙烯（或醋酸乙烯）的合成以及聚合是化學(xué)活動(dòng)。然而，如果這種漆，包括高聚物，它的配制和混合是由一家制造配料的跨國化學(xué)公司完成的話，那它仍然是屬于化學(xué)工業(yè)呢還是應(yīng)當(dāng)歸屬于裝飾工業(yè)中去呢？

因此，很明顯，由于化學(xué)工業(yè)經(jīng)營的種類很多并在很多領(lǐng)域與其它工業(yè)有密切的聯(lián)系，所以不能對(duì)它下一個(gè)簡單的定義。相反的每一個(gè)收集和出版制造工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的官方機(jī)構(gòu)都會(huì)對(duì)如何屆定哪一類操作為化學(xué)工業(yè)有自己的定義。當(dāng)比較來自不同途徑的統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，記住這點(diǎn)是很重要的。

1． 對(duì)化學(xué)工業(yè)的需要

化學(xué)工業(yè)涉及到原材料的轉(zhuǎn)化，如石油 首先轉(zhuǎn)化為化學(xué)中間體，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的其它化學(xué)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品再被用來生產(chǎn)消費(fèi)品，這些消費(fèi)品可以使我們的生活更為舒適或者作藥物維持人類的健康或生命。在生產(chǎn)過程的每一個(gè)階段，都有價(jià)值加到產(chǎn)品上面，只要這些附加的價(jià)值超過原材料和加工成本之和，這個(gè)加工就產(chǎn)生了利潤。而這正是化學(xué)工業(yè)要

達(dá)到的目的。

在這樣的一本教科書中提出：“我們需要化學(xué)工業(yè)嗎？”這樣一個(gè)問題是不是有點(diǎn)奇怪呢？然而，先回答下面幾個(gè)問題將給我們提供一些信息：（1）化學(xué)工業(yè)的活動(dòng)范圍，（2）化學(xué)工業(yè)對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?，?）社會(huì)對(duì)化學(xué)工業(yè)的需求有多大。在回答這些問題的時(shí)候我們的思路將要考慮化學(xué)工業(yè)在滿足和改善我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)。是些什么需求呢？很顯然，食物和健康是放在第一位的。其它我們要考慮的按順序是衣物、住所、休閑和旅行。

(1)食物。化學(xué)工業(yè)對(duì)糧食生產(chǎn)所做的巨大貢獻(xiàn)至少有三個(gè)方面。第一，提供大量可以獲得的肥料以補(bǔ)充由于密集耕作被農(nóng)作物生長時(shí)所帶走的營養(yǎng)成分。（主要是氮、磷和鉀）。第二，生產(chǎn)農(nóng)作物保護(hù)產(chǎn)品，如殺蟲劑，它可以顯著減少害蟲所消耗的糧食數(shù)量。第三，生產(chǎn)獸藥保護(hù)家禽免遭疾病或其它感染的侵害。

（2）健康。我們都很了解化學(xué)工業(yè)中制藥這一塊在維護(hù)我們的身體健康甚至延長壽命方面所做出的巨大貢獻(xiàn)，例如，用抗生素治療細(xì)菌感染，用β-抗血栓降低血壓。

衣物。在傳統(tǒng)的衣服面料上，現(xiàn)代合成纖維性質(zhì)的改善也是非常顯著的。用聚脂如滌綸或聚酰胺如尼龍所制作的T恤、上衣、襯衫抗皺、可機(jī)洗，曬干自挺或免燙，也比天然面料便宜。

與此同時(shí)，現(xiàn)代合成染料開發(fā)和染色技術(shù)的改善使得時(shí)裝設(shè)計(jì)師們有大量的色彩可以利用。的確他們幾乎利用了可見光譜中所有的色調(diào)和色素。事實(shí)上如果某種顏色沒有現(xiàn)成的，只要這種產(chǎn)品確有市場，就可以很容易地通過對(duì)現(xiàn)有的色彩進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整而獲得。

這一領(lǐng)域中另一些重要進(jìn)展是不褪色，即在洗滌衣物時(shí)染料不會(huì)被洗掉。

（4）住所，休閑和旅游。講到住所方面現(xiàn)代合成高聚物的貢獻(xiàn)是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統(tǒng)建筑材料，因?yàn)樗鼈兏p，免維護(hù)（即它們可以抵抗風(fēng)化，不需油漆）。另一些高聚物，比如，脲甲醛和聚脲，是非常重要的絕緣材料可以減少熱量損失因而減少能量損耗。

塑料和高聚物的應(yīng)用對(duì)休閑活動(dòng)有很重要的影響，從體育跑道的全天候人造篷頂，足球和網(wǎng)球的經(jīng)緯線，到球拍的尼龍線還有高爾夫球的元件，還有制造足球的合成材料。

多年來化學(xué)工業(yè)對(duì)旅游方面所作的貢獻(xiàn)也有很大的提高。一些添加劑如抗氧化劑的開發(fā)和發(fā)動(dòng)機(jī)油粘度指數(shù)改進(jìn)使汽車日產(chǎn)維修期限從3000英里延長到6000英里再到12000英里。研發(fā)工作還改進(jìn)了潤滑油和油脂的性能，并得到了更好的剎車油。塑料和高聚物對(duì)整個(gè)汽車業(yè)的貢獻(xiàn)的比例是驚人的，源于這些材料—擋板，輪胎，坐墊和涂層等等—超過40%。

很顯然簡單地看一下化學(xué)工業(yè)在滿足我們的主要需求方面所做的貢獻(xiàn)就可以知道，沒有化工產(chǎn)品人類社會(huì)的生活將會(huì)多么困難。事實(shí)上，一個(gè)國家的發(fā)展水平可以通過其化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)水平和精細(xì)程度來加以判斷。

1． 化學(xué)工業(yè)的研究和開發(fā)。

發(fā)達(dá)國家化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展的一個(gè)重要原因就是它在研究和開發(fā)方面的投入和投資。通常是銷售收入的5%，而研究密集型分支如制藥，投入則加倍。要強(qiáng)調(diào)這里我們所提出的百分?jǐn)?shù)不是指利潤而是指銷售收入，也就是說全部回收的錢，其中包括要付出原材料費(fèi)，企業(yè)

管理費(fèi)，員工工資等等。過去這筆巨大的投資支付得很好，使得許多有用的和有價(jià)值的產(chǎn)品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進(jìn)入市場的新產(chǎn)品大為減少，而且在衰退時(shí)期研究部門通常是最先被裁減的部門，在研究和開發(fā)方面的投資仍然保持在較高的水平。

化學(xué)工業(yè)是高技術(shù)工業(yè)，它需要利用電子學(xué)和工程學(xué)的最新成果。計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用，從化工廠的自動(dòng)控制，到新化合物結(jié)構(gòu)的分子模擬，再到實(shí)驗(yàn)室分析儀器的控制。

一個(gè)制造廠的生產(chǎn)量很不一樣，精細(xì)化工領(lǐng)域每年只有幾噸，而巨型企業(yè)如化肥廠和石油化工廠有可能高達(dá)500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因?yàn)橐粋€(gè)這樣規(guī)模的工廠要花費(fèi)2億5千萬美元，再加上自動(dòng)控制設(shè)備的普遍應(yīng)用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業(yè)而不是勞動(dòng)力密集型企業(yè)。

大部分化學(xué)公司是真正的跨國公司，他們?cè)谑澜缟系脑S多國家進(jìn)行銷售和開發(fā)市場，他們?cè)谠S多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學(xué)工業(yè)中發(fā)展的趨勢。大公司通過在別的國家建造制造廠或者是收購已有的工廠進(jìn)行擴(kuò)張。

研究和開發(fā)，或通常所稱R&D是制造業(yè)各個(gè)部門都要進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)。我們馬上可以看到，它的內(nèi)容變化很大。我們首先了解或先感覺一下這個(gè)詞的含義。盡管研究和開發(fā)的定義總是分得不很清楚，而且有許多重疊的部分，我們還是要試著把它們區(qū)分開來。簡單說來，研究是產(chǎn)生新思想和新知識(shí)的活動(dòng)，而開發(fā)則是把這些思想貫徹到實(shí)踐中得到新工藝和新產(chǎn)品的行為?？梢杂靡粋€(gè)例子來描述這一點(diǎn)，預(yù)測一個(gè)有特殊生物活性的分子結(jié)構(gòu)并合成它可以看成是研究而測試它并把它發(fā)展到可以作為一種新藥推向市場這一階段則看作開發(fā)部分。