化工的发展进展

第一章、化工的发展历程回顾

近代化学工业的兴起（1）

随着产业革命在西欧开始，首先无机化学工业开始形成及发展。

1740年英国人Wald制得硫酸；1749年Roeback在英国建立了用铅宝法生产硫酸的工厂（第一个化工工业产品），标志着世界第一个典型的化工厂的诞生，是近代化学工业的开始。1771年吕布兰获取以食盐为原料制的纯碱，副产氧化氢至盐酸、氧气、漂白粉等，纯碱又可经苛化生成烧碱。

18世纪后期，炼铁用焦碳量大大增加，使煤化工产生。

1763年在英国产生了蜂窝式煤气炉，提供了大量焦碳。

1792年开始用煤生产民用煤气。

近代化学工业的兴起（2）-煤化工的发展

1812年，欧洲干馏煤气用于街道照明。

1816年，美国煤干馏法生产煤气。

1825年，英国人从煤焦油中分离出苯、甲苯、萘等。

19世界中叶，欧洲已有许多国家建立了炼焦厂，德国成功建立了有化学品回收装置的炼焦炉，由煤焦油中提取了大量的芳烃，作为医药、农药、染料等工业的原料。

近代化学工业的兴起（3）-三大化工材料工业的开始

1839年，美国人固特异用硫磺硫化天然橡胶，应用于轮胎及其他橡胶制品-第一个人工加工的高分子橡胶产品。

1872年，美国开始生产赛璐珞，被认为是第一个天然加工高分子的塑料产品-开创了塑料工业。

1891年，在法国建立了人造纤维（硝酸酯纤维）工厂，其产品质量差，易燃，虽未能大量发展，但仍被认为是化学纤维工业的开始。

近代化学工业的兴起（4）-炼油工业开始

1854年，美国建立最早的原油分馏装置。

1860年，在美国第一个炼油厂是炼油工业。

19世纪后期，在世界已建设了许多炼油厂或炼油装置，主要生产照明用的煤油，而汽油及重质油还是用处不大的“副产”，直到80年代，电灯的发明大大减少了煤油的重要性、汽油和柴油因汽车工业的发展而成为主要炼油产品。

近代化学工业的兴起（5）-传统与化学制药及染料工业等

19世纪初至60年代，科学家先后从传统的药用植物中分离得到纯的化学成分。

1846年，硝化棉、硝化甘油问世，1862年瑞典人诺贝尔开设了第一个硝化甘油工厂，1863年发明了TNT。

1856年，第一个染料问世，次年设厂生产，至世纪末已有很多种染料被发明，并被投入使用。

近代化学工业的兴起-总结

19世纪化学工业发展，虽有高分子、染料、医药等工业发展，但其规模尚小，影响远不如无机化学工业，后者在90年代隔膜电解食盐水工业化，已形成一个完整的酸、碱、氯体系。

炼油虽已有一定规模，但还只是用于燃料和润滑油，基本上未与化工联系。

现代化学工业的兴起

19世纪末，由于化学品大规模生产的需要而形成化学工程与技术学科。

1901年，英国G..E.Davis提出单元操作概念，即典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题归纳为各单元操作吗，这是化工学科的早期标志。

1902年美国《化学与冶金》工程杂志创刊，不久改名为《化学工程》杂志。

1908年6月，正式成立了美国化学工程学会，化学工程这一新的学科和专业正式诞生。1920年MIT成立了第一个化工系，W.K.刘易斯任系主任。

20世纪初的一大突破是合成氨的生产，1912年，在德国建成世界上第一座日产30吨的合成氨装置，成为化学工业发展史上的一个里程碑。1913年德国哈勃法合成氨投产后，1916年又实现了氨氧化制取硝酸。

20世纪30年代左右，催化裂化工艺的出现，开创了炼油工业的新的历史时期，使化学工业获得第二次突破性的发展。

1923年，美国联合谈化学公司在查尔顿建立了第一个以乙烷和丙烷裂解生产乙烯的石油化工厂，打开了乙烯为原料的石油化工生产的序幕，随后出现了以乙烯、丙烯、甲苯等为原料加工一系列下游产品。

1928年，青霉素的发现，开辟了抗生素药物的新领域。

1928年生产量脲醛树脂，美国法本公司生产苯乙烯和聚氯乙烯，美国制造出有机玻璃，英国卜内门公司用高压气象本体法生产低密度聚乙烯。20世纪30年代末，塑料品种已比较齐全。

20世纪30年代开始合成橡胶的工业化生产。1931年美国杜邦公司生产了氯丁橡胶。1935年德国法本公司生产定丁腈橡胶，1937年德国又建成了丁苯橡胶装置。

1939年美国杜邦公司实现了聚酰胺-66纤维的工业化生产。1941年、1946年德国分别进行聚酰胺-6纤维、聚氨乙烯纤维的工业化生产。20世纪50年代以后，聚乙烯醇纤维等合成纤维相继工业化。

20世纪20年代兴起、60年代大大发展的石油化学工业，由此形成了第二次工业革命。

20世纪60年代，“三传一反”（动量传递、热量传递、质量传递和化学反应工程）概念的提出，开辟了化学工程发展过程的第二个历程。20世纪60年代末，计算机的迅速发展和普及，给化学工程学科的发展注入了新的活力。

20世纪60年代，化学工业更重视规模的大型化。1963年美国凯洛格公司设计建设第一套日产540t合成氨单系列装置，是化学工业生产装置大型化的标志。现代石油化工装置越来越大型化。

1990年提出生态化工（Eco-Chemical Engineering），按生态系统的规律来搞化工，重视污染与环境问题。

中国近代化学工业发展很晚

1876年，在天津建成中国第一座铅宝法硫酸厂，可以作为中国近代化学工业的开始。

1889年，在唐山建成中国第一座水泥厂。

1905年，在陕西延长兴办了中国第一座石油开采和炼制企业，1907年开钻出油。

第二章、我国化工面临的挑战

我国原油一次加工能力约为5亿吨/年，居世界第2；乙烯生产能力为1500吨/年，居世界前

三位，仅能满足国内乙烯当量需求一半左右；合成橡胶第2，合成纤维第1.。

原油对外依存度高达50%，预计到2020年进口依存度将高达60%~70%。

煤炭的利用仍然是以一次能源燃烧利用为主、化工利用仅限于以煤制气生产合成氨和甲醇，占煤炭总消费不足15%，且产品附加值较低，能耗高，污染大。

天然气的大规模化工利用，主要是合成氨和甲醇，占天然气消费的40%。

面临的挑战：

装置规模小；能耗大，消耗速度快；资源和能源匮乏；产品单一；环境污染大

第三章、化工持续发展推动力

推动力之一：技术适应资源结构变化

重质油、高硫油的加工技术。

天然气加工技术。

煤的转化技术：围绕先进的煤直接燃烧发电技术（如超临界发电），重点研究先进燃烧器，煤中多种污染物的燃前、燃中和燃后脱除，煤中无机组分的优化利用等关键问题，以煤的多联产过程为框架，重点解决煤炭气化、液化、化学品制备、污染物脱除，制氢和CO2封存等过程中的关键问题。

农林废弃物再资源化技术：纤维发酵、沼气、生物质的裂解气化等。

高硅铝矿等贫矿的转化技术。

共生矿的冶炼技术：V-Ti-Fe矿、共生稀土矿等。

推动力之二：技术适应节能要求

节能新过程的研究与开发、节能新工艺。

《循环经济促进法》

推动力之三：技术适应环保要求

第一层次：污染治理，达标排放；

第二层次：循环利用，微排放、零排放；

第三层次：“源头”治理，清洁工艺；

第四层次：“生态化工”，化学品“生命周期”与自然生态循环相协调；

第五层次：生态工业园区建立，多种化学品生产过程之间耦合，与自然生态相协调。

第四章、绿色化工

绿色化工又称清洁生产或环境友好技术，它是在绿色化学基础上开发的从源头上阻止环境污染的化工技术。

使用无毒无害原料和溶剂。

环境友好的产品。

提高反应产品的专一性、反应的选择性和收率。

“原子节约”工艺：原子利用率=目的产物的分子量/所有产物分子量的总和。

绿色工艺：改变工艺条件或设计新的合成路线实现绿色用超临界流体技术、高能辐射技术、仿酶催化技术、基因技术等实现绿色。