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化学工业的发展简介

时间:2022-10-30点击次数:80信息来源:


人们很早就尝试了固定空气中的氮,并取得了积极的效果。1905年,电弧工厂在挪威成功运营,1906年在意大利建成了*家生产氰氨化钙的工厂。但当时很难以氮氢为原料直接合成氨。经过150年的*次实验室开发到工业化投产。在物理化学有了巨大的进展之后,质量作用定律、化学平衡原理,化学动力学和催化原理等从各方面为解决合成氨研究指出了途径。合成氨需要高温、高压、高活性催化剂和循环操作。这些条件的确定与平衡常数小的可逆反应、反应物氮的化学惰性有关。同时,该过程不仅要解决净化反应物的过程问题,如去除催化毒物和分离反应产物以回收原料,还要解决耐氢腐蚀钢和高温设备的结构问题,还要确定合理利用热量和原料氢的来源。由此可见,合成氨生产在工业上的实现是化学、材料力学、机械工艺、自动控制工艺等学科知识的结果。随着1916年氨催化氧化硝酸在工业上的实现,合成氨的原料也从半水煤气发展到焦炉气和天然气,并扩展到石脑油和石油馏分。


图3 石化中原油分离示意图

与此同时,其它化工业也发展迅速,尤其是石油炼油和石油化工。1854年西利曼(Sili n)较早的原油分馏装置已经建立,但挥发性油被扔掉,只使用重质馏作为燃料。1883年汽油发动机(戴木拉)Daimler)和 柴油发动机3年(狄塞尔)Diesel)该发明促进了轻和石油开采加工的发明。减压蒸馏发生在1923年,使石油炼制成为现代加工路线。瑞特伍德(Redwood)在1889年提出裂解原理,于1915年实现工业化,1938年出现流动床连续催化裂化,1959年试验成功加氢异构裂化。1919年,丙烯用硫酸水合法生产异丙醇。然后在1922年用氯醇法生产乙二醇。高温裂解制乙烯的工业装置于1923年投入运行。1940年出现并改进了铂重制芳烃的工艺。*批天然气氧化热裂解乙炔工业装置于1951年建成。因此,石化可以提供乙烯、丙烯、乙炔、芳烃等基本有机原料。到20世纪60年代末,世界上80%~90%的有机化工产品来自石油和天然气,石化已成为现代化工的重要基础。


图4 聚甲基丙烯酸甲酯

三大合成材料产业在石化发展的基础上发展迅速。1872年拜尔(Bayer)制备酚醛树脂。1907年贝克兰(Beakeland)产生热熔性和热塑性树脂。威廉斯(Willams)确定为C5H8。1910年海立斯(Harris)提出异戊二烯钠聚合专利。列别捷夫(Леьедеев)丁二烯钠聚合发表。*种合成纤维是1935年卡罗泽斯(Carothers)1938年工业化生产成功的尼龙-66。随后,高聚物产业发展迅速,成为国民经济的重要支柱。


图5 导电聚合物材料制造的产品

在此期间,化工学科逐渐形成。里德尔,1915年(Little)提出单元操作的概念;华尔克(Walker)化学工程教材于1923年编制,化学反应工程于20世纪50年代出现,使化学工艺的发展逐渐从经验放大转向模拟放大,加快了工艺过程的创新。

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