第一篇：《化學工程與工藝專業英語》課文翻譯

Unit1化學工業的研究和開發

One of the main發達國家化學工業飛速發展的一個重要原因就是它在研究和開發方面的投入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。要強調這里我們所提出的百分數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，企業管理費，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值的產品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進入市場的新產品大為減少，而且在衰退時期研究部門通常是最先被裁減的部門，在研究和開發方面的投資仍然保持在較高的水平。

化學工業technology industry是高技術工業，它需要利用電子學和工程學的最新成果。計算機被廣泛應用，從化工廠的自動控制automatic control，到新化合物結構的分子模擬，再到實驗室分析儀器的控制。

Individual manufacturing一個制造廠的生產量很不一樣，精細化工領域每年只有幾噸，而巨型企業如化肥廠和石油化工廠有可能高達500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因為一個這樣規模的工廠要花費2億5千萬美元，再加上自動控制設備的普遍應用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業而不是勞動力密集型企業。

The major大部分化學公司是真正的跨國公司multinational，他們在世界上的許多國家進行銷售和開發市場，他們在許多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學工業中發展的趨勢。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行擴張。Unit 2工業研究和開發的類型

The applied通常在生產中完成的實用型的或有目的性的研究和開發可以分為好幾類，我們對此加以簡述。它們是：（1）產品開發；（2）工藝開發；（3）工藝改進；（4）應用開發；每一類下還有許多分支。我們對每一類舉一個典型的例子來加以說明。在化學工業的不同部門內每類的工作重點有很大的不同。

(1)產品開發。product development產品開發不僅包括一種新藥的發明和生產，還包括，比如說，給一種汽車發動機提供更長時效的抗氧化添加劑。這種開發的產品已經使（發動機）的服務期限在最近的十年中從3000英里提高到6000、9000現在已提高到12000英里。請注意，大部分的買家所需要的是化工產品能創造出來的效果，亦即某種特殊的用途。，或稱聚四氟乙烯（）被購買是因為它能使炒菜鍋、盆表面不粘，易于清洗。

（3）process improvement工藝改進。工藝改進與正在進行的工藝有關。它可能出現了某個問題使生產停止。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重新開始，因為故障期耗費資財。

然而，更為常見的commonly，工藝改進是為了提高生產過程的利潤。這可以通過很多途徑實現。例如通過優化流程提高產量，引進新的催化劑提高效能，或降低生產過程所需要的能量。可說明后者的一個例子是在生產氨的過程中渦輪壓縮機的引進。這使生產氨的成本（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品質量也會為產品打開新的市場。

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

然而，請注意note，with a plant對于一個已經建好并正在運行的工廠來說，只能做一些有限的改變來達到上述目的。因此，上面所提到的減少廢品的重要性應在新公廠的設計階段加以考慮。近年來另一個當務之急是保護能源及降低能源消耗。

（4）application development應用開發。顯然發掘一個產品新的用處或新的用途能拓寬它的獲利渠道。這不僅能創造更多的收入，而且由于產量的增加使單元生產成本降低，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。

我們已經強調emphasis了化學產品是由于它們的效果，或特殊的用途、用處而得以售出這個事實。這就意味著化工產品公司的技術銷售代表與顧客之間應有密切的聯系。對顧客的技術支持水平往往是贏得銷售的一個重要的因素。進行研究和開發的化學家們為這些應用開發提供了幫助。33的制造就是一個例子。它最開始是用來做含氟氯烴的替代物作冷凍劑的。然而近來發現它還可以用作從植物中萃取出來的天然物質的溶解劑。當它作為制冷劑被制造時，固然沒有預計到這一點，但它顯然也是應用開發的一個例子

（2）工藝開發process development。工藝開發不僅包括為一種全新的產品設計一套制造工藝，還包括為現有的產品設計新的工藝或方案。而要進行后者時可能源于下面的一個或幾個原因：新技術的利用、原材料的獲得或價格發生了變化。氯乙烯單聚物的制造就是這樣的一個例子。它的制造方法隨著經濟、技術和原材料的變化改變了好幾次。另一個刺激因素是需求的顯著增加。因而銷售量對生產流程的經濟效益有很大影響。早期的制造就為此提供了一個很好的例子。

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

Process development for a new product對一個新產品進行開發要考慮產品生產的規模、產生的副產品以及分離/回收，產品所要求的純度。在開發階段利用中試車間（最大容量可達100升）獲得的數據設計實際的制造廠是非常寶貴的，例如石油化工或氨的生產。要先建立一個中試車間，運轉并測試流程以獲得更多的數據。他們需要測試產品的性質，如殺蟲劑，或進行消費評估，如一種新的聚合物。

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

A major part對一個新產品進行工藝開發的一個重要部分是通過設計把廢品減到最低，或盡可能地防止可能的污染，這樣做帶來的經濟利益和對環境的益處是顯而易見的。

Finally it should be noted that最后要注意，工業開發需要包括化學家、化學工程師、電子和機械工程師這樣一支龐大隊伍的協同合作才能取得成功。

。Unit3設計

Based on the experience and data根據在實驗室和中試車間獲得的經驗和數據，一組工程師集中起來設計工業化的車間。化學工程師的職責就是詳細說明所有過程中的流速和條件，設備類型和尺寸，制造材料，流程構造，控制系統，環境保護系統以及其它相關技術參數。這是一個責任重大的工作。

The design stage 設計階段是大把金錢花進去的時候。一個常規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。化學工程師是做出很多決定的人之一。當你身處其位時，你會對自己曾經努力學習而能運用自己的方法和智慧處理這些問題感到欣慰。

設計階段design stage的產物是很多圖紙：

（1）工藝流程圖flow sheets。是顯示所有設備的圖紙。要標出所有的流線和規定的條件（流速、溫度、壓力、構造、粘度、密度等）。

（2）管道及設備圖piping and instrumentation。標明drawings所有設備（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（包括安全閥、安全膜位置和大小、火舌管、安全操作規則）。

（3）儀器設備說明書equipmen specification sheets。詳細說明所有設備準確的空間尺度、操作參數、構造材料、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。這些規格說明書應交給中標的設備制造廠以進行設備生產。

3.建造construction

After the equipment manufactures當設備制造把設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性的任務，尤其對象運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，為大型設備及建筑物打下基礎（比如控制室、流程分析實驗室、維修車間）。

完成了第一步initial activities，就開始安裝設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、管道、測量元件、自動控制閥。控制系統的線路和管道連接在控制室和操作間之間。電線、開關、變換器需裝備在馬達上以驅動泵和壓縮機。生產設備安裝完畢后，化學工程師的職責就是檢查它們是否連接完好，每部分是否正常工作。

對大部分工程師來說這通常是一個令人激動exciting、享受rewarding成功的時候。你將看到自己的創意由圖紙變為現實。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果。你終于站到了發射臺上，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，“運轉階段”就開始了。啟動是工廠的首項任務，是令人興奮的時刻和日夜不停的工作。這是化學工程師最好的學習機會之一。現在你可以了解你的構思和計算究竟有些什么好。參與中試車間和設計工作的工程師通常也是啟動隊伍中的人員。

啟動the startup period can require階段需要幾天或幾個月，根據設計所涉及工藝技術的新穎、流程的復雜程度以及工程的質量而定。中間經常會遇到要求設備完善的問題。這是耗時耗財的階段：僅僅每天從車間出來的廢品會高達數千美金。確實，曾經有些車間因為沒有預計到的問題如控制、腐蝕、雜質或因為經濟方面的問題而從來沒有運轉過。

The engineer 在啟動階段during the startup period，工程師們通常需輪流值班。在很短的時間里有很多的東西需要學習。一旦車間按照設定程序成功運轉，它就轉變為產品的常規生產或制造部門。Unit 4

由碳水化合物得到的有機化學產品（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。淀粉包括植物的結構部分，大量出現在食物中如谷物、水稻和土豆，纖維素是植物細胞壁的主要成分。因此它很廣泛地存在并可以從木柴、棉花中獲得，所以它不但化學品資源很多而且是可再生的。

The majot route從生物質到化學品主要路線是通過發酵過程完成的。然而這些發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（單個或雙糖例如蔗糖）他們是合適的起始物料。

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

Unit 7

1haber合成氨方法

導言。制造NH3所有方法基本上都是habei方法微調版本這個方法是第一次世界大戰在德國的Nerst和Bosch發明的。N2+3H2=2NH3

在原理上講H2和N2反應是簡單的，這是放熱反應，所以平衡點低溫時在反應式的右方。不幸的是自然界給予N2很不容易打開的很強的三鍵，使分子能夠嘲笑熱力學。在科學術語上講，N2在動力學上是惰性的，使反應以合理速度向前進行必須有相當苛刻的反應條件。在自然界中固定氮（固氮意味著極為諷刺地“普遍反應”）主要是閃電。在閃電過程中產生足夠大能量使N2和O2反應生成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發現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。即使有了這樣催化劑還要有極高壓力（早期合成NH3生產過程中要達到600個大氣壓）和溫度（可為400℃）。

壓力推動平衡點向前移動。因為4個原子氣體轉化為2個。可是較高溫度可使平衡點向錯誤方向移動。盡管它們確實可以加快反應，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化率。相對于早起接近理想化工廠，精確的選擇條件須依據其他經濟因素還取決于催化劑的細節，現代化工廠傾向于低壓高溫下工作（將沒轉化物料循環使用）。因為固定資產投資和能量消耗變得越來越重要。

生物學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分子里的催化劑。這種催化劑的詳細結構直到1992年還困擾著化學家們。這種催化劑如何起作用的細節至今還是不知道。

原材料。Haber合成NH3過程需要幾種進料：能量N2和H2。N2很容易從空氣中提取出來，但是H2來源是另外一個問題。原先H2是從煤中獲得，通過蒸汽重整當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生成H2,CO,CO2。現在用天然氣（主要是甲烷）代替，但是來自于原油其它碳氫化合物也可以制造H2。合成氨工廠總是包含產生H的裝置，它直接與合成NH3聯系在一起。

在重整反應之前，含S化合物必須從含H化合物進料中除掉。因為含S化合物會使重整催化劑和Haber催化劑中毒。第一個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反應出去（生成ZnS和

NH3的用途。NH3主要用途并不是為了生產含N化學品，以作為進一步化學應用而是用于化肥，例如尿素、NH4NO3、磷酸鹽。化肥消耗產生NH3的80%。例如，在1991年美國由NH3得到產品，是把谷物發酵成酒類飲料。一直到1950年代還是用糧食發酵這

種普遍生產途徑來生產脫脂肪族化學品。因為所生成的乙醇可以脫氫生成乙烯。乙烯是合成整個范圍內脂肪族化合物的關鍵的中間產物。顯然用這種方法生產的化學品已經下降了。但是用這種方法生產汽車燃料讓人很感興趣。

Disadvantages reflected這種發酵過程反映出來的缺點可分為兩個部分（1）原料（2）發酵過程。原材料費用比原油費用高，因為生物質是一種農業材料。因此相對照，它的生產和收割是非常花費大量勞動力的。而且農作物作為一種固體物料運輸很困難也很貴。發酵相對于石油化工主要缺點首先是發酵花費的時間。發酵過程數量級通常是以天來計算而某些石油化工催化反應僅僅只要幾秒鐘就完成了。第二個是，發酵過程的產品通常是稀釋的水溶液（<10%濃度）。它的分離和提純花費就很高。微生物是一種生態系統，很小的變化在過程條件下是允許的。即便為了增加反應速率，在溫度上一個相對小的增加可能導致微生物的死亡以及終止這個過程。

On the other hand另一方面，發酵方法也有特別好處，它們是非常有選擇行的。因為它所發酵生成的化學品在結構上是很復雜的，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展領域相關聯的是巨大的實際問題。在基因工程里，微生物如細菌是特制的來生產特定的化學品，這樣問題就能夠被克服。那么人們對發酵方法的興趣將會非常大。可是在不久的將來發酵方法看起來不像是生產大噸位化學品，就是需要量比較大的化學品例如乙烯和苯。這是因為反應速度很慢而且十分巨大部分的分離花費。Unit 6

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

H2O）。

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

CH4+H2O→CO+3 H2CH4+2 H2O→CO2+4H2 其它碳氫化合物進行類似反應。在第二步重整反應里，把空氣注入1100℃蒸汽中。除此之外，還有其它的反應發生，空氣中O2和H2反應生成H2O。留下一種混合物，接近于理想化的3：1的H2與N2的反應，且沒有氧化污染。然而進一步反應也是必須的，以便來將大部分CO轉化為H2和CO2通過變換反應進行：CO+H2O→CO2+H2

這個反應是在低溫下進行的，且有2個步驟（400℃下用鐵催化劑，200℃下用銅催化劑）來確保這個反應盡可能的完全反應。

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，例如KOH和/或單乙醇銨。

到這個步驟為止，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)。這個反應操作在大約325℃，還用一種鎳催化劑。

到現在合成氣體混合物已準備好進入Haber反應。

NH3的生產：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的容器中。反應基本方程式：N2+3H2〓2NH3

工業上通過合成NH3實現目標是可以接受的反應速度和反應收率。在不同時期和經濟環境中尋求不同方案的折衷方案。早期合成NH3工廠強調用高壓（來使得在一過性反應器中使收率提高），但許多最為現代化工廠已經接受在低壓下的低得多的單程收率，并且也選擇低溫來節省能量。為了確保在反應器里面最高收率，當反應氣體達到平衡點時合成氣體被冷卻。可以通過使用熱交換器來降低反應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，從而盡可能接近平衡點。因為反應是放熱反應，（在比較高溫度下不利于NH3的合成）所以反應熱量必須小心控制好來獲得好的收率。

Haber反應出料是由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使用。混合氣的分離通常通過冷凝NH3完成（NH3在-40℃時沸騰比其它化合物的揮發性小得多）。大部分為化肥（以百萬噸計）：尿素（4.2）、（NH4）2SO4(2.2)、NH4NH3(2.6)、磷酸氫二銨（13.5）。

NH3化學用途多種多樣。蘇打灰生產過量要用到NH3，但是

他并不出現在最終產品而被循環使用。一個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。許多聚合物中N(例如尼龍或者丙烯酸)可以追蹤到NH3。經常通過腈或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。

第二篇：《化學工程與工藝專業英語》翻譯

Unit 11 Chemical and Process

Thermodynamics

化工熱力學

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

1．熱力學的應用

熱力學有兩個主要的應用，兩者對化學工程師都很重要。

（1）與過程相聯系的熱效應和功效應的計算，以及從過程得到的最大功或驅動過程所需 的最小功的計算。

（2）描述處于平衡的系統的各變量之間的關系的確定。

第一種應用由熱力學這個名詞可聯想到，熱力學表示運動中的熱。直接利用第一和第二定 律可完成許多（熱效應和功效應的）計算。例如：計算壓縮氣體的功，對一個完整過程或某一過程單元的進行能量衡算，確定分離乙醇和水混合物所需的最小功，或者（evaluate）評估一個氨合成工廠的效率。熱力學在特殊體系中的應用，引出了一些有用的函數的定義以及這些函數和其它變量（如壓強、溫度、體積和摩爾分數）關系網絡的確定。實際上，在運用第一、第二定律時，除非用于評價必要的熱力學函數變化已經存在，否則熱力學的第一種應用不可能實現。通過已經建立的關系網絡，從實驗確定的數據可以計算函數變化。除此之外，某一體系中變量的關系網絡，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）中實驗確定的變量得以計算。例如，一種液體的汽化熱，可以通過測量幾個溫度的蒸汽壓和幾個溫度下液相和汽相的密度得以計算；某一化學反應中任一溫度下的可得的最大轉化率，可以通過參與該反應的各物質的熱量法測量加以計算。

2.熱力學的本質

熱力學定律有這經驗的基礎或實驗基礎，但是在描述其應用時，依賴實驗測量顯得很明顯 化學工程與工藝專業英語第十一單元化工熱力學（stand out 突出）。因此，熱力學廣義上可以定義為：拓展我們實驗所得的體系知識的一種手段（方法），或定義為：觀察和關聯一個體系的行為的基本框架。為了理解熱力學，擁有實驗的觀點有必要，因為，如果我們不能對研究的體系或現象做出物理上正確的評價，那么熱力學的方法就無意義。我們應該要經常問問如下問題：怎樣測量這一特殊的變量？怎樣計算以及從哪一類的數據計算一個特殊的函數。由于熱力學的實驗基礎，熱力學處理的是宏觀函數或大量的物質的函數，這與微觀的函數恰恰相反，微觀函數涉及到的是組成物質的原子或分子。宏觀函數要么可以直接測量，要么可以從直接測量的函數計算得到，而不需要借助于某一具體的理論。相反，盡管（while）微觀函數最終是從實驗測量得以確定，但是它們的真實性取決于用于它們計算時的特殊理論的有效性。因此，熱力學的權威性在于：它的結果與物質的理論無關，倍受尊敬，為大家大膽地接受。除了與熱力學結論一致的必然性以外，熱力學有著廣泛的應用性。因此，熱力學形成了許多學科中的工程師和科學家的教育中不可分割的部分。盡管如此，因為每門科學都只局限于（focus on）關于熱力學方面的較少應用，所以其全貌常被低估。實際上，在明顯的（可觀察到）可再現的平衡態中存在的任何體系，都服從與熱力學方法。除了流體、化學反應系統和處于相平衡（化學工程師對這些十分感興趣）之外，熱力學也成功適用于有表面效應的系統、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。通過熱力學，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體系移動的方向以及體系達到的終態，但是不能提供有關到達終態所需要的時間的信息。因此，時間不是熱力學的變量，速度的研究已超出了熱力學的范疇，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的范疇。在這兒，速率的表達式應該在熱力學上是連續的。

熱力學定律建立于實驗和觀測基礎之上的，這些實驗和觀測既不是最重要的，又不復雜。同時，這些定律的本身是用相當普通語言加以描述的。然而，從這一明顯的平淡的開始，發展成為一個很大的結構，這種結構對人類思想歸納力做出了貢獻。這在想象力豐富、嚴肅認真的學生中成功地激發了敬畏（inspire awe），這使得Lewis 和Randall 將熱力學視為科學的權威。因為除了技術上的成功和結構的嚴密性，這個比喻選擇很恰當，我們可觀察到美妙之處（和宏觀體）。因此，毫無疑問，熱力學的研究在學術上有價值的，智力上可以得到激發，同時，對一些人來說，是一種很好的經歷。

3.熱力學定律

第一定律.熱力學第一定律是能量守恒的簡單的一種描述。如圖3-1 所示，穩態時離開一個過程的所有能量的總和必須與所進入該過程的能量總和相等。工程師在設計和操作各種過程 時絕對遵循質量和能量守恒定律。所不幸的是，就其本身而言，當試圖評估過程的效率時，第化學工程與工藝專業英語第十一單元化工熱力學

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，但是事實上，使能量守恒不需要花任何努力— — 能量本身就是守恒的。因為第一定律沒有區分各種各樣能量的形式，所以從第一定律所得到的結論是有限的。由往復泵引入的軸功會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，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，因為各種能量形式有著不同的費用。第二定律第二定律應用于熱轉變為功的循環，有多種不同的描述。至于這一點，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換，總是導致質量上總量的損失。另一種描述為：所有系統都有接近平衡（無序）的趨勢。這些表達方式指出了在表達第二定律時的困難之處。如果不定義另一個專門描述質量或無序的詞語，第二定律的表達就不能令人滿意。這個專用名詞為熵。這個狀態函數對流體、物質或系統中的無序程度進行了定量化。絕對零熵值定義絕對零度時純凈的、晶體固體的狀態。每一個分子都由其他的以相當有序結構的相同的分子所包圍。運動、隨意、污染、不確定性，這一切都增加了混亂度，因此對熵做出了貢獻。相反，不論是透明寶石，還是純凈化學產品，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），有序是有價值的。有序需要付出很高的代價，只有通過做功才得以實現。我們很多工作都花費在家里、車間和環境中創造或恢復有序狀態。環境中較高的熵值是較高的生產費用的具體化表現。每一種生產過程的目的都是，利用將混合物分離為純凈物、減小我們知識的不確定性、或是從原料創造（works of art）藝術品以減小熵值。總之，從將原料轉變為產品的過程中，熵值不斷減小。然而，（inasmuch as）因為隨著系統接近平衡，熵的增加是自發的趨勢，所以減少熵值是艱難的工作（struggle）。生產過程所需熵減的驅動力同時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不斷持續下去，因此這種造成了產品熵的減小。反過來（whereas 而，卻，其實，反過來），熵減存在于原料向產品的轉化過程。燃料、電、空氣以及水向燃燒產品、廢水和無用的熱量的形式的轉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。離開一個過程的所有的物流的熵值的總和，總是超過進入該過程的物流的熵值的總和。如果熵達到平衡，象質量和能量達到平衡一樣，那么該過

程是可逆的，即該過程也會反向移動。可逆過程只是在理論上是可能的，需要動力學平衡維持連續存在，因此可逆過程是不可產生的。而且，如果不化學工程與工藝專業英語第十一單元化工熱力學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，該過程被迫反向進行。實質上，是熵增驅使該過程：是同一種驅動力使水向下流，熱流從熱物質流向冷物質，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威性的影響，但是該定律不能區分能量的質量，也不能解釋為什么觀察不到自發發生的 過程自發地使自身可逆。功可以全部轉化為熱而反向轉換從來不會定量發生，這種反復驗證過的觀測達成了這樣的共識— — 熱是一種低質量的能量。第二定律，深深扎根于熱發動機效率的研究，能分辨能量的質量。通過這一定律，揭示了以前未認可的函數— — 熵的存在，可以看出，該函數確定了自發變化的方向。第二定律并沒有（in no way）減小第一定律的權威性；相反，第二定律拓展和加強了熱力學的權限。第三定律熱力學第三定律規定了熵的絕對零值，描述如下：對于那些處在絕對零度的完美晶體的變化來說，總的熵的變化為零。該定律使用絕對值來描述熵。

Unit 13 Unit Operations in Chemical

Engineering

化學工程中的單元操作

化學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。在設計一個過程中，如果（研究）步驟得到認可，那么所用每一步驟可以分別進行研究。有些步驟為化學反應，而其他步驟為物理變化。化學工程的可變通性（versatility）源于將一復雜過程的分解為單個的物理步驟（叫做單元操作）和化學反應的實踐。化學工程中單元操作的概念基于這種哲學觀點：各種不同順序的步驟可以減少為簡單的操作或反應。不管所處理的物料如何，這些簡單的操作或反應基本原理（fundamentals）是相同的。這一原理，在美國化學工業發展期間先驅者來說是明顯的，首先由A.D.Lttle 于1915 年明確提出：任何化學過程，不管所進行的規模如何，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、結晶、過濾、溶解、電解等等。這些基本單元操作（的數目）為數不多，任何特殊的過程中包含其中的幾種。化學工程的復雜性來自于條件（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行，同時其復雜性來自于限制條件，如由反應物質的物化特征所規定的結構材料和設備的設計。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、傳熱、蒸餾、潤濕、氣體吸收、沉降、分粒、攪拌以及離心得到了認可。近年來，對新技術的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術的采用，引起了分離、處理操作或生產過程步驟上的數量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時不要大的改變。這就是“單元操作”這個術語的基礎，此基礎為我們提供了一系列的技術。1.單元操作的分類

（1）流體流動流體流動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）蒸發這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發性溶劑從不揮發性的溶質（如鹽或其他任何物質）的揮發。（4）干燥在該操作中，揮發性的液體（通常是水）從固體物質中除去。（5）蒸餾蒸餾是這樣一個操作：因為液體混合物的蒸汽壓強的差別，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

通過半透膜向另一種流中的擴散（8）液-液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質通過與該溶液相對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。（10）結晶結晶涉及到的是，通過沉降方法將溶液中的溶質（如一種鹽）從該溶液中加以分離。（11）機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、基本原則或機理。例如，擴散機理或質量傳遞發生于干燥、吸收、蒸餾和結晶中，傳熱存在于干燥、蒸餾、蒸發等等。

2.基本概念

因為單元操作是工程學的一個分支，所以它們同時建立在科學研究和實驗的基礎之上。在設計那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設備時，必須要將理論和實踐結合起來。下面四個概念是基本的（basic），形成了所有操作的計算的基礎。物料衡算如果物質既沒有被創造又沒有被消滅，除了在操作中物質停留和積累以外，那么進入某一操作的所有物料的總質量與離開該操作的所有物料的總質量相等。應用該原理，可以計算出化學反應的收率或工程操作的得率。在連續操作中，操作中通常沒有物料的積累，物料平衡簡單地由所有的進入的物料和所有的離開的物料組成，這種方式與會計所用方法相同。結果必須要達到平衡。只要（as long as）該反應是化學反應，而且不消滅或創造原子，那么將原子作為物料平衡的基礎是正確的，而且常常非常方便。可以整個工廠或某一單元的任何一部分進行物料衡算，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，可以對任何工廠或單元操作進行能量衡算。該原理與物料衡算同樣重要，使用方式相同。重要的是記住，盡管能量可能會轉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。理想接觸（平衡級模型）無論（whenever）所處理的物料在具體條件（如溫度、壓強、化學組成或電勢條件）下接觸時間長短如何，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。在多數情況下，達到平衡條件的速率如此之快或所需時間足夠長，以致每一次接觸都達到了平衡條件。這樣的接觸可視為一種平衡或一種平衡接觸。理想接觸數目的計算是理解這些單元操作時所需的重要的步驟，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）在大多數操作中，要么是因為時間不夠，要么是因為不需要平衡，因此達不到平衡，只要一達到平衡，就不會發生進一步變化，該過程就會停止，但是工程師們必須要使該過程繼續進行。由于這種原因，速率操作，例如能量傳遞速率、質量傳遞速率以及化學反應速率，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動力。速率通常可表示為，與除以阻力的壓降成正比。這種原理在電能中應用，與用于穩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中的速率問題時，主要的困難是對阻力的估計，阻力一般是通過不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經驗關聯式加以計算。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，可以運用到任一速率操作，盡管對于特殊情況的速率可以不同的方式用特殊的系數來表達。

第三篇：《化學工程與工藝專業英語》課文翻譯完

Unit 1

Chemical Industry 化學工業化學工業的起源

盡管化學品的使用可以追溯到古代文明時代，我們所謂的現代化學工業的發展卻是非常近代（才開始的）。可以認為它起源于工業革命其間，大約在1800年，并發展成為為其它工業部門提供化學原料的產業。比如制肥皂所用的堿，棉布生產所用的漂白粉，玻璃制造業所用的硅及Na2CO3.我們會注意到所有這些都是無機物。有機化學工業的開始是在十九世紀六十年代以William Henry Perkin 發現第一種合成染料—苯胺紫并加以開發利用為標志的。20世紀初，德國花費大量資金用于實用化學方面的重點研究，到1914年，德國的化學工業在世界化學產品市場上占有75%的份額。這要歸因于新染料的發現以及硫酸的接觸法生產和氨的哈伯生產工藝的發展。而后者需要較大的技術突破使得化學反應第一次可以在非常高的壓力條件下進行。這方面所取得的成績對德國很有幫助。特別是由于1914年第一次世界大仗的爆發，對以氮為基礎的化合物的需求飛速增長。這種深刻的改變一直持續到戰后（1918-1939）。date bake to/from: 回溯到dated: 過時的，陳舊的stand sb.in good stead: 對。。很有幫助1940年以來，化學工業一直以引人注目的速度飛速發展。盡管這種發展的速度近年來已大大減慢。化學工業的發展由于1950年以來石油化學領域的研究和開發大部分在有機化學方面取得。石油化工在60年代和70年代的迅猛發展主要是由于人們對于合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚脂和環氧樹脂的需求巨大增加。今天的化學工業已經是制造業中有著許多分支的部門，并且在制造業中起著核心的作用。它生產了數千種不同的化學產品，而人們通常只接觸到終端產品或消費品。這些產品被購買是因為他們具有某些性質適合（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。這些化學產品歸根到底是由于它們能產生的作用而被購買的。化學工業的定義

在本世紀初，要定義什么是化學工業是不太困難的，因為那時所生產的化學品是很有限的，而且是非常清楚的化學品，例如，燒堿，硫酸。然而現在有數千種化學產品被生產，從一些原料物質像用于制備許多的半成品的石油，到可以直接作為消費品或很容易轉化為消費品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產過程中哪一個環節不再屬于化學工業的活動范疇。舉一個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活動。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公司完成的話，那它仍然是屬于化學工業呢還是應當歸屬于裝飾工業中去呢？

因此，很明顯，由于化學工業經營的種類很多并在很多領域與其它工業有密切的聯系，所以不能對它下一個簡單的定義。相反的每一個收集和出版制造工業統計數據的官方機構都會對如何屆定哪一類操作為化學工業有自己的定義。當比較來自不同途徑的統計資料時，記住這點是很重要的

1． 對化學工業的需要

化學工業涉及到原材料的轉化，如石油 首先轉化為化學中間體，然后轉化為數量眾多的其它化學產品。這些產品再被用來

生產消費品，這些消費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。在生產過程的每一個階段，都有價值加到產品上面，只要這些附加的價值超過原材料和加工成本之和，這個加工就產生了利潤。而這正是化學工業要達到的目的。

在這樣的一本教科書中提出：“我們需要化學工業嗎？”這樣一個問題是不是有點奇怪呢？然而，先回答下面幾個問題將給我們提供一些信息：（1）化學工業的活動范圍，（2）化學工業對我們日常生活的影響，（3）社會對化學工業的需求有多大。在回答這些問題的時候我們的思路將要考慮化學工業在滿足和改善我們的主要需求方面所做的貢獻。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。化學工業對糧食生產所做的巨大貢獻至少有三個方面。第一，提供大量可以獲得的肥料以補充由于密集耕作被農作物生長時所帶走的營養成分。（主要是氮、磷和鉀）。第二，生產農作物保護產品，如殺蟲劑，它可以顯著減少害蟲所消耗的糧食數量。第三，生產獸藥保護家禽免遭疾病或其它感染的侵害（2）健康。我們都很了解化學工業中制藥這一塊在維護我們的身體健康甚至延長壽命方面所做出的巨大貢獻，例如，用抗生素治療細菌感染，用β-抗血栓降低血壓。衣物。在傳統的衣服面料上，現代合成纖維性質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、可機洗，曬干自挺或免燙，也比天然面料便宜。與此同時，現代合成染料開發和染色技術的改善使得時裝設計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和色素。事實上如果某種顏色沒有現成的，只要這種產品確有市場，就可以很容易地通過對現有的色彩進行結構調整而獲得。這一領域中另一些重要進展是不褪色，即在洗滌衣物時染料不會被洗掉。（4）住所，休閑和旅游。講到住所方面現代合成高聚物的貢獻是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統建筑材料，因為它們更輕，免維護（即它們可以抵抗風化，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。塑料和高聚物的應用對休閑活動有很重要的影響，從體育跑道的全天候人造篷頂，足球和網球的經緯線，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。多年來化學工業對旅游方面所作的貢獻也有很大的提高。一些添加劑如抗氧化劑的開發和發動機油粘度指數改進使汽車日產維修期限從3000英里延長到6000英里再到12000英里。研發工作還改進了潤滑油和油脂的性能，并得到了更好的剎車油。塑料和高聚物對整個汽車業的貢獻的比例是驚人的，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工業在滿足我們的主要需求方面所做的貢獻就可以知道，沒有化工產品人類社會的生活將會多么困難。事實上，一個國家的發展水平可以通過其化學工業的生產水平和精細程度來加以判斷。

2． 化學工業的研究和開發。

發達國家化學工業飛速發展的一個重要原因就是它在研究和開發方面的投入和投資。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。要強調這里我們所提出的百分數不

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，企業管理費，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值的產品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進入市場的新產品大為減少，而且在衰退時期研究部門通常是最先被裁減的部門，在研究和開發方面的投資仍然保持在較高的水平。化學工業是高技術工業，它需要利用電子學和工程學的最新成果。計算機被廣泛應用，從化工廠的自動控制，到新化合物結構的分子模擬，再到實驗室分析儀器的控制。一個制造廠的生產量很不一樣，精細化工領域每年只有幾噸，而巨型企業如化肥廠和石油化工廠有可能高達500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因為一個這樣規模的工廠要花費2億5千萬美元，再加上自動控制設備的普遍應用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業而不是勞動力密集型企業。

大部分化學公司是真正的跨國公司，他們在世界上的許多國家進行銷售和開發市場，他們在許多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學工業中發展的趨勢。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行擴張。

Unit 2 Research and Development 研究和開發，或通常所稱R&D是制造業各個部門都要進行的一項活動。我們馬上可以看到，它的內容變化很大。我們首先了解或先感覺一下這個詞的含義。盡管研究和開發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分開來。簡單說來，研究是產生新思想和新知識的活動，而開發則是把這些思想貫徹到實踐中得到新工藝和新產品的行為。可以用一個例子來描述這一點，預測一個有特殊生物活性的分子結構并合成它可以看成是研究而測試它并把它發展到可以作為一種新藥推向市場這一階段則看作開發部分。

1． 基礎研究和應用研究

在工業上進行研究和開發最主要的原因是經濟利益方面，是為了加強公司的地位，提高公司的利潤。R&D的目的是做出并提供信息和知識以減低不確定性，解決問題，以及向管理層提供更好的數據以便他們能據此做出決定。特別的項目涵蓋很大的活動范圍和時間范圍，從幾個月到20年。我們可以在后面的段落里舉出大量的R&D活動。但是如果我們舉出的點子來源于研究院而不是工業化學家的頭腦，這就是基礎的或探索性的研究

基礎研究通常與大學研究聯系在一起，它可能是由于對其內在的興趣而進行研究并且這種研究能夠拓寬知識范圍，但在現實世界中的直接應用可能性是很小的。請注意，這種以內就在提出和解決問題方面提供了極有價值的訓練，比如，在指導下完成研究工作的學生所接受的研究方法學（的訓練）。而且，從這些工作中產生的“有用的副產品”隨后也能帶來可觀的使用價值。因此，物理學家宣稱要不是量子理論的研究和發展我們可能仍然沒有計算機和核能量。不管怎樣，舉一個特殊的化學方面的例子吧，在各個領域如烴的氧化方面所做的廣泛的研究將為一些特殊的領域如環己烯氧化生成尼龍中間產物提供有用的信息。通過合成可以生產出一些新的、更特殊的試劑以控制特殊的官能團轉換，即發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性研究而后者則包括基礎研究和實用性研究兩部分。所謂“實用性”習慣上是指與在工業實驗室完成的研究聯系在一起的，因為它更具目的性，它是商業行為驅動的結果。然而，請注意。近幾年有很大的變化，大學研究機構正越來越多地轉向工業界尋求研究經費，其結果就是他們的研究工作越來越多地是致力于實用研究。即使這樣，學院工作的重點通常還是在于研究而不是開發。

2．工業研究和開發的類型

通常在生產中完成的實用型的或有目的性的研究和開

發可以分為好幾類，我們對此加以簡述。它們是：（1）產品開發；（2）工藝開發；（3）工藝改進；（4）應用開發；每一類下還有許多分支。我們.對每一類舉一個典型的例子來加以說明。在化學工業的不同部門內每類的工作重點有很大的不同。

(1)產品開發。產品開發不僅包括一種新藥的發明和生產，還包括，比如說，給一種汽車發動機提供更長時效的抗氧化添加劑。這種開發的產品已經使（發動機）的服務期限在最近的十年中從3000英里提高到6000、9000現在已提高到12000英里。請注意，大部分的買家所需要的是化工產品能創造出來的效果，亦即某種特殊的用途。Tdflon，或稱聚四氟乙烯（PTFE）被購買是因為它能使炒菜鍋、盆表面不粘，易于清洗。

（2）工藝開發。工業開發不僅包括為一種全新的產品設計一套制造工藝，還包括為現有的產品設計新的工藝或方案。而要進行后者時可能源于下面的一個或幾個原因：新技術的利用、原材料的獲得或價格發生了變化。氯乙烯單聚物的制造就是這樣的一個例子。它的制造方法隨著經濟、技術和原材料的變化改變了好幾次。另一個刺激因素是需求的顯著增加。因而銷售量對生產流程的經濟效益有很大影響。Penicillin早期的制造就為此提供了一個很好的例子。

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

對一個新產品進行開發要考慮產品生產的規模、產生的副產品以及分離/回收，產品所要求的純度。在開發階段利用中試車間（最大容量可達100升）獲得的數據設計實際的制造廠是非常寶貴的，例如石油化工或氨的生產。要先建立一個中試車間，運轉并測試流程以獲得更多的數據。他們需要測試產品的性質，如殺蟲劑，或進行消費評估，如一種新的聚合物。

注意，副產品對于化學過程的經濟效益也有很大的影響。酚的生產就是一個有代表性的例子。早期的方法，苯磺酸方法，由于它的副產品亞硫酸鈉需求枯竭而變的過時。亞硫酸鈉需回收和

廢臵成為生產過程附加的費用，增加了生產酚的成本。相反，異丙基苯方法，在經濟效益方面優于所有其他方法就在于市場對于它的副產品丙酮的迫切需求。丙酮的銷售所得降低了酚的生產成本。對一個新產品進行工藝開發的一個重要部分是通過設計把廢品減到最低，或盡可能地防止可能的污染，這樣做帶來的經濟利益和對環境的益處是顯而易見的。最后要注意，工業開發需要包括化學家、化學工程師、電子和機械工程師這樣一支龐大隊伍的協同合作才能取得成功。（3）工藝改進。工藝改進與正在進行的工藝有關。它可能出現了某個問題使生產停止。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重新開始，因為故障期耗費資財。down time: 故障期

然而，更為常見的，工藝改進是為了提高生產過程的利潤。這可以通過很多途徑實現。例如通過優化流程提高產量，引進新的催化劑提高效能，或降低生產過程所需要的能量。可說明后者的一個例子是在生產氨的過程中渦輪壓縮機的引進。這使生產氨的成本（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品質量也會為產品打開新的市場。

然而，近年來，最重要的工藝改進行為主要是減少生產過程對環境的影響，亦即防止生產過程所引起的污染。很明顯，有兩個相關連的因素推動這樣做。第一，公眾對化學產品的安全性及其對環境所產生影響的關注以及由此而制訂出來的法律；第二，生產者必須花錢對廢物進行處理以便它能安全地清除，比如說，排放到河水中。顯然這是生產過程的又一筆費用，它將增加所生產化學產品的成本。通過減少廢物數量提高效益其潛能是不言而喻的。然而，請注意，對于一個已經建好并正在運行的工廠來說，只能做一些有限的改變來達到上述目的。因此，上面所提到的減少廢品的重要性應在新公廠的設計階段加以考慮。近年來另一個當務之急是保護能源及降低能源消耗。

（4）應用開發。顯然發掘一個產品新的用處或新的用途能拓寬它的獲利渠道。這不僅能創造更多的收入，而且由于產量的增加使單元生產成本降低，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。

我們已經強調了化學產品是由于它們的效果，或特殊的用途、用處而得以售出這個事實。這就意味著化工產品公司的技術銷售代表與顧客之間應有密切的聯系。對顧客的技術支持水平往往是贏得銷售的一個重要的因素。進行研究和開發的化學家們為這些應用開發提供了幫助。CH3CH3F的制造就是一個例子。它最開始是用來做含氟氯烴的替代物作冷凍劑的。然而近來發現它還可以用作從植物中萃取出來的天然物質的溶解劑。當它作為制冷劑被制造時，固然沒有預計到這一點，但它顯然也是應用開發的一個例子。

3．化工行業中研究與開發活動的變化

化學工業的不同部門所進行的R&D的性質與數量都有很大的變化。與大規模生產的基礎化工產品有關的部門中，化學產品和技術變化都很慢，因為流程已很成熟。R&D經費支出屬于化工行業中低的一端，而且大部分的費用是用于過程改進和廢水處理。無機方面的例子有氨、肥料和氯堿的生產，有機方面的如乙

基本化學品

我們將化學工業部門分成兩類，生產量較大的部門和產量較低的部門。在產量高的部門中，各種化學品的年產量達上萬噸至幾十萬噸。結果這樣所用的工廠專門生產某一個單個產品。這些工廠的連續方式進行操作，自動化程度高（計算機控制）歸類于產量高的部門有硫酸，含磷化合物，含氮化合物，氯堿及其相關化合物，加上石油化學品和商品聚合物（如聚乙烯）（生產部門）。除商品聚合物外，其它的均為重要的中間體，或基本化學品。這些基本化學品是其他許多化學品的生產原料，其他許多基本化學品的需求量很大相反，產量低的部門主要從事精細化學品的生產。單個化學品的年產量只有幾十噸到幾千噸。然而，與高產量的產品相比，這些產品單位重量具有很高的價值。通常，精細化斜坡的生產與間歇方式操作在工廠中，而且這些工廠常進行多種產品的生產。低產量生產部門生產農用化學品，染料，藥品和特種聚合物（如聚醚醚酮）基礎化學品在化學工業中得不到支持，它們不那么引人注意（如藥品），有時候利潤不很高。其利潤來自于經濟盛衰時難以預測的周期。這些基本化學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。即使在化學工業中，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品，其他工業就不復存在。基本化學品處于原料（及那些從地下通過采礦、開采或用泵抽出來的物質）和最終產品的中間位臵。基本化學品的一個顯著的特征就是它們的生產規模，每一種（基本化學品）的生產規模都相當大。圖2-1表示在1993 年美國市場上的25 中化學品。（為了使我們了解化學品的分類與生產量有關。）通常，基本化學品生產于那些年產量上萬噸的工廠。年產量10 萬噸的工廠每小時要生產1.25 噸。基本化學品的另一顯著重要的特征是其價格。大多數價格相當便宜。

基本化學品工業所作的工作（或任務）是找到經濟的途徑將原來轉變為有用的中間體。生產廠家要對它們的產品收取較高的價格幾乎沒有余地，因此，那些最低費用生產產品的廠家可能獲得的利潤最高。這就意味著，廠家就必須不斷準備尋求新的，更經濟的生產和轉變原料的方法。

許多基本化學品為石油精煉的產物，而部分基本化學品工業----硫、氮、磷和氯堿工業是把除C 和H、S 外的元素轉變為化學品。總之，這些產品和石化工業的基本產物兩者結合起來可生產無數重要的化學物質，這些重要的化學物質可作為其余化學工業的原料。基本化學工業現在面臨著其歷史上中最大的挑戰之一，該工業中的產品消費部門---農業以停止增長。同時大大減小了對肥料的需求。西方的農場主生產了大多的食物，政府減小了對農業部門的津貼，結果導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境的關注也減少了對肥料的需求。烯等一些基礎石油化學的中間產物。

不一樣規模生產的是藥品和除草劑。人們付出了巨大而持續的努力以合成能產生所希望的、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。可以想象一些醫藥公司其每年的R&D經費支出高達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品，已收到了來自環境學家的壓力。根據《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾白皮書》，一些產品將受到禁止。而其它的物質，可以受得住環境學家的壓力。基本化學品工業再也不會依靠在需求量方面的長期增長。

為了實現更好的規模經濟和某一特殊產品更好的市場地位，廠家相互交換工廠（車間），該工業注重不斷合并聯合。這使從事某一工業的人員減少，使該工業達到更好的供需平衡和更好的利潤。基本化學品工業正逐漸轉向為其他化學工業服務，而越來越小地為農業服務。

基本化學品受到的壓力是許多大規模過程引起的（覺察得到的）較大的環境污染。盡管許多大廠家的生產效率較高，但是該工業要實現最好的環境標準還有很長的路要走。增加重復利用的驅動力和理想化的無排放的工廠，是影響接下來十年該工業發展的主要因素。

技術的進步不會停止，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最高質量產品的廠家將繁榮昌盛。這需要廠家在技術改進方面保持投資。基本化學品的合成有用的中間體的新穎方法將不斷被人們發現。在基本化學品工業中，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。他們是食物（淀粉，蛋白質）、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）的主要成分。生物高聚物和合成 聚合物之間沒有差別。實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—構成的物質。R 是一種雙官能團的物質（或者二 價自由基），而這兩種官能團是不能分開單獨存在的。在這里 n 代表的是聚合度，DPn。這個定義不包括簡單的有機和無機物質，比如，CH4, NaCl，同時 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，但是能夠蒸發成單體單 元。分子量（嚴格來說是相對分子質量）可以由單體（或重復單元）乘以 n 獲得。于是，CH4 或者 NaCl 的分子量分別為 18 或者 58.5，而一個聚合物的分子量能大于 100。n 的值較小時比如說 2 到 20，當 這種物質叫做低聚物，通常這些低聚物可進一步聚合，成為高聚物。由定義，摩爾高聚物含有 6×1023 個高聚物分子，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。但習慣上，通常 1 克摩爾指重復單元的分子量；這樣 1 克摩爾聚乙烯-(CH2)n-可認為是 14 克（末端基團可以忽略）。一個分子量為 107 的高聚物，若完全展開，其長度約 1mm，直徑約 0.5nm.這相當于約兩公里長的 生的意大利面條。但是，實際上，在大多數高聚物中的鏈決不是完全展開的——一個任意的圈式結 構被采用，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 移由幾個因素來決定，如：(i)溫度(ii)骨架-C-C-C-鏈的化學組成;不管鏈是柔性的或是剛性的(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，可以預測聚

合物的幾乎所有的性質，比如此聚合物是非晶的還是部分晶狀；晶態 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。聚合物的確能對它們制成的化學品產生影響，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的，這就使人們認為塑料是 “沒 什么價值的討厭東西”，但是最近的產品責任法和對塑料優缺點的更深入的了解已經改變了這種狀 況。經濟，即制造聚合物的費用，具有頭等的重要性。這已導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 1 千萬噸的規模生產。價格<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境條件下作金屬的 替代品，或它們可能具有杰出的化學惰性和其它特性,如具有低摩擦系數的聚四氟乙烯。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.價格為（3000 美元-15000 美元）/噸。3.Advanced polymeric Materials 高級聚合材料此種材料有很好的溫度穩定性,當用纖維增強后,即復合材料,它們的強度超過大部分同重量的金屬.它們通常僅僅被少量地使用,常用在一個結構的關鍵部分.它們的價格可能高達 150000 美元 / 噸.4.Making of polymers 聚合物的生產每年生產的聚合物大約有 1 億噸，其規模有年產 24 萬噸的連續單一產品的聚丙烯裝臵，也有一批 制備幾公斤改性復合材料的小型裝臵。產量最高的有 LDPE，HDPE，LLDPE，PP，PVC 和 PS。生產聚合物時最重要的參數是質量控制參數和重現性參數。它們不同于簡單的有機化合物，如丙酮 的生產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 同的級別，如不同的平均分子量，平均分子量分布，支鏈的大小，交聯等，若考慮到共聚物，交替 和嵌段,這些變量還會成倍增加。在聚合過程中許多性質已被固定，不能通過后處理來改變。有時 也進行混合操作來獲得所需的性質，或僅是為了把已形成的不太合指標的聚合物提高級別。: 聚合過程由三個步驟組成：(1)單體制備。在此不作討論，只是強調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，基團清除劑，鏈轉移雜質和鏈聚合催化劑毒物都是非常有影響的2)聚合。如上所述，高聚物的性質的一致性是絕對必要的，這不僅包括分子量等，也包括如聚合 物顆粒的顏色，形狀（如果高聚物沒有造粒或者不是顆粒狀的），殘留催化劑，氣味（尤其是應用 到食物方面）等。聚合操作必須能適應下面的各項變化：(i)Homogeneous or

heterogeneous reactions.（i）均相或非均相反應（ii）在均相系統中，粘度上有大的增加，影響聚合反應動力學，傳熱和混合效果。(iii)大部分鏈增長聚合反應是放熱的，每生產一噸聚合物放出幾百千瓦的熱；此熱量必須除去。因 為大部分聚合反應都是在恒溫下進行。熱量的除去是通過反應器器壁傳熱，反應器結構設計，添加 冷卻劑或利用單體或溶劑的蒸發潛熱來實現的。(iv)分子量與分子量分布，聚合物中支鏈與交聯的控制.聚合過程是分批，半分批還是連續操作會對 這些方面產生影響。聚合過程停留時間分布情況，是窄還是寬，也決定了分子量和分子量分布。作為一般的規律，一旦一個工藝被完善后，如果不是經濟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行的氣相聚合反應，這樣就消除了溶劑的提純，回收，失火危險等。(3)聚合物回收。如果聚合反應不成塊，就需要與溶劑分離。化學品再生的常規的辦法如結晶，精 餾，吸附等在此并不常用，因為聚合物具有象高粘度，在溶劑中溶解度低這樣的性質而且具有粘附 和不揮發性。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的單體的脫揮發組分操作可在擠壓機中造粒時進行。6 Unit 10 What Is Chemical Engineering? 什么是化學工程學

廣義來講，工程學可以定義為對某種工業所用技術和設備的科學表達。例如，機械工程學涉及的是制造機器的工業所用技術和設備。它優先討論的是機械力，這種作用力可以改變所加工對象的外表或物理性質而不改變其化學性質。化學工程學包括原材料的化學過程，以更為復雜的化學和物理化學現象為基礎。

因此，化學工程學是工程學的一個分支，它涉及工業化化學過程中工廠和機器的設計、制造、和操作的研究。

前述化學工程學都是以化學科學為基礎的，如物理化學，化學熱力學和化學動力學。然而這樣做的時候，它并不是僅僅簡單地照搬結論，而是要把這些知識運用于大批量生產的化學加工過程。把化學工程學與純化學區分開來的首要目的是“找到最經濟的生產路線并設計商業化的設備和輔助設備盡可能地適應它。”因此如果沒有與經濟學，物理學，數學，控制論，應用機械以及其它技術的聯系就不能想象化學工程會是什么樣的。

早期的化學工程學以描述性為主。許多早期的有關化學工程的教科書和手冊都是那個時候已知的商品生產過程的百科全書。科學和工業的發展使化學品的制造數量迅速增加。舉例來說，今天石油已經成為八萬多種化學產品生產的原材料。一方面是化學加工工業擴張的要求，另一方面是化學和技術水平的發展為化學工藝建立理論基礎提供了可能。隨著化學加工工業的發展，新的數據，新的關系和新的綜論不斷添加到化學工程學的目錄中。然后又從主干上分出許多的分支，如工藝和工廠設計，自動化，化工工藝模擬和模型，等等。簡要的歷史輪廓

從歷史上來說，化學工程學與化學加工工業密不可分。在早期，化學工程學隨著早期化學產品交易的發展而出現，是應用化學的純描述性的分支。

在歐洲，基礎化學產品的制造出現在15世紀。一些小的、專門的企業開始創立，生產酸、堿、鹽、藥物中間體和一些有機化合物。由于十九世紀英國的學院化學家強調純化學的研究高于應用化學，他們的要成為工業化學家的學生也只是定性和定量分析者。在19世紀80年代以前，德國的化學公司也是這樣。他們愿意聘請那些在大學里進行研究的人作顧問，這些人偶爾為制造的革新提供一些意見。然而到了80年代，工業家們開始認識到要把顧問們在實驗室的準備和合成工作進行放大是一個與實驗室研究截然不同的活動。他們開始把這個放大的問題以及解決的方法交給“化學工程師”—這可能是受到已經進入工廠的機械工程師的表現的啟發。由于機械工程師熟悉所涉及的加工工藝，是維修日益復雜化的工業生產中的蒸氣機和高壓泵的最合適的人選。學院研究中頭和手兩分的現象逐漸消亡。

單元操作。1881年英國曾經準備把化學工業的一個新的協會命名為“化學工程師協會”，這個建議遭到了拒絕。另一方面，由于受到來自工業界日益加重的壓力，大學的課程開始體現出除了培養分析工作者還要培養化學工程師的要求。現在僅僅對現有工業過程進行描述已經不夠了，需要對各種特殊工業進行工藝屬性的分析。這就為引入熱力學及動力學、溶液和相等物理化學新思想提供了空間。

在這個轉變期，一位關鍵的人物是化學顧問George Davis，化學工業協會的首任秘書。1887年Davis那時是Manchester專科學校的一名講師，做了一系列有關化學工程學的講座。他把化學工程學定義為對“大規模化學生產中所應用的機器和工廠”的研究。這們課程包括了大規模工業化操作的工廠的各種類型，如干燥、破碎、蒸餾、發酵、蒸發和結晶。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年化學工程學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的計劃書中，提出了“單元操作”這個概念，這幾乎為二十世紀化學工程學的突出特點做了定性。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過程中受專利權或某個擁有者的保留權所保護的秘密。過去這種泄露已經嚴重限制了制造者對學院研究機構訓練計劃的支持。Davis把化學工業分解為“能獨立進行研究的單個的工序”從而克服了這個困難。并且在大學或專科學校的工廠里用中試車間進行了試驗

他采用了工業顧問公司的理念，經驗傳遞從一個車間到另一個車間，從一個過程到另一個過程。這種方式不包含限于某個給定工廠的利潤的私人的或特殊的知識。單元操作的概念使每一個化學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，學校對松節油制造的特殊性質的研究可以用蒸餾屬性研究來代替。這是一個對許多其它工業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在1920年，剛好是在第一次全球石油危機出現的時候。化學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計了第一座現代煉油廠。石油工業第一次大量聘請化學工程師的繁榮時代開始了。

在單元操作密集繁殖的時代，化學工程學另一些經典的分析手段也開始被引入或廣泛發展。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熱力學的研究。

化學工程師在幫助美國及其盟國贏得第二次世界大戰的勝利中起了關鍵的作用。他們發展了合成橡膠的方法以代替在戰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，把制造過程從實驗室研究一步放大到當時最大規模的工業化工廠，而他們在完善penicillin的生產工藝中也是功不可沒，它挽救了幾十萬受傷士兵的生命。

工程學運動。由于不滿意對工藝設備運行的經驗描述，化學工程師開始從更基礎的角度再審視單元操作。發生在單元操作中的現象可以分解到分子運動水平。這些運動的定量機械模型被建立并用于分析已有的儀器設備。過程和放應器的數學模型也被建立并被應用于資金密集型的美國工業如石油化學工業。與工程學同時發展的是現在的化學工程課程設臵的變化。也許與其它發展相比較，核心課程為化學工程師運用綜合技能解決復雜問題更加提供了信心。核心課程固定了一些基礎科學為背景，包括數學，物理，和化學。這些背景對于從事以化學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.〃多組分體系熱力學及動力學 〃傳輸現象 〃單元操作 〃反應工程 〃過程設計和控制 〃工廠設計和系統工程

這種訓練使化學工程師們成為了在許多學科領域做出了突出貢獻的人，包括在催化學、膠體科學和技術、燃燒、電化學工程、以及聚合物科學和技術方面。Basic Trends In Chemical Engineering 2.化學工程學的基本發展趨勢

未來幾年里，科學的進步，技術的競爭以及經濟的驅動力將為化學工程是什么以及化學工程能做什么打造一個新的模型。化學工程學的焦點一直是改變物體的物理狀態或化學性質的工業過程。化學工程師致力于這些過程的合成、設計、測試放大、操作、控制和優選。他們從事于解決的這些問題，傳統的規模水平和復雜程度可稱之為中等的，這種規模的例子包括有單個過程（單元操作）所使用的反應器和設備以及制造廠里單元操作的組合，未來的研究將在規模上逐漸進行補充。除了中等規模，還有微型的以及更為復雜的系統----巨型的規模。

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

關系。另一些人則從事了解合成的飛機的的性能與機翼所用化學反應器及反應器的設計和對此有影響的復雜流體動力學的研究工作因此，未來的化學工程師們要準備好解決從微型的到巨型的規模范圍內出現的問題。他們要用來自其它學科的新的工具和理念來研究和實踐：分子生物學，化學，固體物理學，材料學和電子工程學。他們還將越來越多地使用計算機、人工智能以及專家系統來解決問題，進行產品和過程設計，生產制造。在這個學科中還有兩個重要的發展是我們前面沒有提到的：化學工程師將越來越多地涉及到對過程設計進行補充的產品設計中。因為產品所表現出來的性能將逐漸與它被加工的途徑掛鉤。傳統概念上產品設計與過程設計之間的區別將變得模糊，不再那么明顯。在已有的和新興的工業中將出現一個特殊的設計競爭，那就是生產有專利權的、有特點的產品以適應嚴格的性能指標。這些產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品所取代。

化學工程師將經常性地介入到多學科領域的研究工程。化學工程師參與跨學科研究與化學科學、特種工業進行合作具有悠久的歷史。隨著工程學與分子科學最緊密地聯系在一起，化學工程學的地位也越來越崇高。因為如化學、分子生物學、生物醫學以及固體物理這樣的科學都是為明天的科學技術提供種子，作為“界面科學”，化學工程學具有光明的未來，它將在多學科領域中搭建科學和工程學之間的橋梁，而在這里將出現新的工業技術。

Unit 12 what do we mean by transport phenomena ? 傳遞現象是工程科學三個典型領域系統性和綜合性研究的總稱：能量或熱量傳遞，質量傳遞或擴散，以及動量傳遞或流體力學。當然，熱量和質量傳遞在流體中經常發生，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的范疇內。由于傳遞現象也包括固體中的熱傳導和擴散，因此，傳遞現象實際上比流體力學的領域更廣。傳遞現象的研究充分利用描述傳熱，傳質，動量傳遞過程的方程間的相似性，這也區別于流體力學。這些類推(通常被這么叫)常常可以與傳遞現象發生的物理機制間的相似性關聯起來。因此，一個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，只需獲得一個傳遞過程的解決方案即可，因為通過改變名稱就可以用來獲得其他任何傳遞過程的解決方案。必須強調,雖然有相似之處,也有傳遞過程之間的差異,尤其重要的是運輸動量(矢量)和熱或質量(標量)然而,系統地研究了相似性傳遞過程之間的相似性,使它更容易識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，我們將同時研究每一種傳遞過程——取代先研究動量傳遞，再傳熱，最后傳質的方法。除了促進理解之外，對于不使用在其他教科書里用到的順序法還有另一個教學的原因：在三個過程中，包含在動量傳遞研究中的概念和方程對初學者來說是最難以理解并使用因為在不具有有關動量傳遞的知識前提下一個人不可能完全理解傳熱和傳質，在順序法的情況下他就被迫先研究最難的課程即動量傳遞另一方面，如果課程同時被研究，通過參照有關傳熱的熟悉課程動量傳遞就變得更

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。我們可以先強調所發生的物理過程而不是數學性步驟和描述例如，我們將先研究一維傳遞現象，因為它在不要求矢量標注下就可以被解決，并且我們常常可以使用普通的微分方程代替難以解決的偏微分方程。加上傳遞現象的許多實際問題可以通過一維模型解決的這樣一個事實，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象？

因為傳遞現象這個學科牽扯到自然界定則，一些人就把它劃分為工程的一個分支正因如此，對于那些關心工廠和設備設計和操作經濟性的工程師而言，十分應該探知在實際中傳遞現象如何起到價值作用。對于那些問題有兩種通用型答案。第一種要求大家認識到傳熱，傳質和動量傳遞發生在許多工程設備中，如熱交換器，壓縮機，核化反應器，增濕器，空氣冷卻器，干燥器，分離器和吸收器。這些傳遞過程也發生在人體內以及大氣中污染物反應和擴散的一些復雜過程中。如果工程師要知道工程設備中正在發生什么并要做出能達到經濟性操作的決策，對主導這些傳遞過程的物理定律有一個認識很重要。第二種答案是工程師需要能夠運用自然定律的知識設計包含這些過程的工藝設備。要做到這點，他們必須能夠預測傳熱，傳質，或動量傳遞速率。例如，考慮一個簡單的熱交換器，也就是一根管道——通過維持壁溫高于流經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，傳熱系數反過來取決于管的大小，流體流速，流體性質等傳統上傳熱系數是在耗費和耗時的實驗室或模范工廠的測量之后獲得并且通過使用一維經驗方程關聯起來經驗方程是適合一定數據范圍的方程，它們不是建立在理論基礎上而且在應用數據的范圍外不能被精確使用。使用在傳遞現象中比較不耗費和通常較為可靠的方法是從以自然定律為基礎的方程中預測傳熱系數。預測的結果將由一個研究工程師通過解一些方程獲得（常常在電腦上）設計工程師再使用由研究工程師獲得的關于傳熱系數的方程要記住無論傳熱系數是怎么得來的設計熱交換器的工作將基本上是一樣的。正因如此，傳遞現象的一些課程只強調傳熱系數的決定而把真正的設計步驟留給單元操作中的一個課程當然，能獲得參數也就是設計中使用的傳熱系數是事實，并正因此，一個傳遞現象課程可被視為一個工程課程或一個科學課程。實際上，在設備設計中有一些情況下設計工程師可能直接使用傳遞現象的方法和方程。一種情況就是設計可以被稱為管道的管式反應器，如，前面所提過的熱交換器，在它里面的液相中發生著一個均相化學反應。流體以一定濃度的反應物流進并以濃度降低的反應物和濃度增加的產物流出反應管。如果反應是放熱的，為了移除化學反應生成的熱量反應器壁通常維持在一個低的溫度。.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，因為反應速率隨溫度升高而增大，在溫度高的中心處的反應速率高于溫度低的管壁處的反應速率結果，反應產物將傾向于在中心線處積累而反應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為了設計反應器我們需要知道在任意給定的管長下產物的平均濃度.由于這個平均濃度是將整

個反應器內每個點的濃度平均起來得到的，實際上我們需要得到反應器內每個點的濃度，也就是說，在每個徑向和橫向位臵。但是為了計算每個點的濃度我們需要知道每個點處的反應速率，而為了計算每個點處的速率我們需要知道溫度和濃度！而且，為了計算溫度我們也要知道每個點處的反應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繁瑣的步驟解決的復雜偏微分方程（通常在電腦上）我們不能通過用于單元操作課程中關于熱交換器的經驗設計步驟來解決這樣一個問題，應該是明顯的。.然而傳遞現象的理論和數學步驟是必不可少的，除非一個人愿意花金錢和時間去建立規模不斷擴大的模范工廠并測出每一個工廠的產率。即便最后的擴大規模是靠不住和不確定的當然，并非今天所有的問題都能通過傳遞現象的方法解決。然而，隨著電腦科技的發展，越來越多的問題通過這些方法正被解決。如果工程學學生要得到一個不過時的教育，他們必須通過理解傳遞現象的方法準備好去充分利用將在未來形成的計算機計算。由于其極大的潛能及當前的實用性，在一個大學生的在校學習生涯中，傳遞現象這門課程或許最終證明是最實用和有用的課程。

Unit 13 Unit Operations in Chemical Engineering

化學工程中的單元操作

化學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。在設計一個過程中，如果（研究）步驟得到認可，那么所用每一步驟可以分別進行研究。有些步驟為化學反應，而其他步驟為物理變化。化學工程的可變通性（versatility）源于將一復雜過程的分解為單個的物理步驟（叫做單元操作）和化學反應的實踐。化學工程中單元操作的概念基于這種哲學觀點：各種不同順序的步驟可以減少為簡單的操作或反應。不管所處理的物料如何，這些簡單的操作或反應基本原理（fundamentals）是相同的。這一原理，在美國化學工業發展期間先驅者來說是明顯的，首先由A.D.Lttle 于1915 年明確提出： 任何化學過程，不管所進行的規模如何，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、結晶、過濾、溶解、電解等等。這些基本單元操作（的數目）為數不多，任何特殊的過程中包含其中的幾種。化學工程的復雜性來自于條件（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行，同時其復雜性來自于限制條件，如由反應物質的物化特征所規定的結構材料和設備的設計。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、傳熱、蒸餾、潤濕、氣體吸收、沉降、分粒、攪拌以及離心得到了認可。近年來，對新技術的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術的采用，引起了分離、處理操作或生產過程步驟上的數量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時不要大的改變。這就是“單元操作”這個術語的基礎，此基礎為我們提供了一系列的技術。1.單元操作的分類

（1）流體流動流體流動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）蒸發這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發性溶劑從不揮發性的溶質（如鹽或其他任何物質）的揮發。（4）干燥在該操作中，揮發性的液體（通常是水）從固體物質中除去。（5）蒸餾蒸餾是這樣一個操作：因為液體混合物的蒸汽壓強的差別，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通過半透膜向另一種流中的擴散。（8）液-液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質通過與該溶液相對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。（10）結晶結晶涉及到的是，通過沉降方法將溶液中的溶質（如一種鹽）從該溶液中加以分離。（11）機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、基本原則或機理。例如，擴 散機理或質量傳遞發生于干燥、吸收、蒸餾和結晶中，傳熱存在于干燥、蒸餾、蒸發等等。2.基本概念因為單元操作是工程學的一個分支，所以它們同時建立在科學研究和實驗的基礎之上。在設計那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設備時，必須要將理論和實踐結合起來。下面四個概念是基本的（basic），形成了所有操作的計算的基礎。物料衡算

如果物質既沒有被創造又沒有被消滅，除了在操作中物質停留和 積累以外，那么進入某一操作的所有物料的總質量與離開該操作的所有物料的總質量相等。應用該原理，可以計算出化學反應的收率或工程操作的得率。在連續操作中，操作中通常沒有物料的積累，物料平衡簡單地由所有的進入的物料和所有的離開的物料組成，這種方式與會計所用方法相同。結果必須要達到平衡。只要（as long as）該反應是化學反應，而且不消滅或創造原子，那么將原子作為物料平衡的基礎是正確的，而且常常非常方便。可以整個工廠或某一單元的任何一部分進行物料衡算，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，可以對任何工廠或單元操作進行能量衡算。該原理與物料衡算同樣重要，使用方式相同。重要的是記住，盡管能量可能會轉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。理想接觸（平衡級模型）無論（whenever）所處理的物料在具體條件（如溫度、壓強、化學組成或電勢條件）下接觸時間長短如何，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。在多數情況下，達到平衡條件的速率如此之快或所需時間足夠長，以致每一次接觸都達到了平衡條件。這樣的接觸可視為一種平衡或一種平衡接觸。理想接觸數目的計算是理解這些單元操作時所需的重要的步驟，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）在大多數操作中，要么是因為時間不夠，要么是因為不需要平衡，因此達不到平衡，只要一達到平衡，就不會發生進一步變化，該過程就會停止，但是工程師們必須要使該過程繼續進行。由于這種原因，速率操作，例如能量

傳遞速率、質量傳遞速率以及化學反應速率，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動力。速率通常可表示為，與除以阻力的壓降成正比。這種原理在電能中應用，與用于穩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中的速率問題時，主要的困難是對阻力的估計，阻力一般是通過不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經驗關聯式加以計算。

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 以運用到任一速率操作，盡管對于特殊情況的速率可以不同的方式用特殊的系數來表達。

Unit 21 Chemical Industry and Environme化學工業與環境

我們怎樣才能減少產生廢物的數量？我們怎樣才能使廢棄物質和商品納入循環使用的程序？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

燃煤發電廠像一些自然過程一樣，也會釋放硫化合物到大氣層中，在那里氧化作用產生硫酸顆粒能反射入射進來的可見太陽輻射。在對流層，化石燃料燃燒所產生的氮氧化物在陽光的影響下與許多有機物分子結合產生都市煙霧。揮發的碳氫化合物異戊二烯，也就是眾所周知的合成橡膠的結構單元，可以在森林中天然產生含氯氟烴。我們所熟悉的CFCs，在汽車空調和家用冰箱里是惰性的，但在中平流層內在紫外線的照射下回發生分解從而對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，但它對所有生命體的生長發育都起了關鍵的保護作用，因為是它吸收了太陽光線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大氣層的改變：酸雨、平流層臭氧空洞、溫室現象，以及大氣的氧化能力增強，前幾代人已經知道，人類的活動會對鄰近的環境造成影響，但意識到像酸雨這樣的效應將由局部擴展到洲際范圍則是慢慢發現的。隨著臭氧空洞問題的出現，考慮到對全球的威脅，我們已真正進入到全球話改變的時代，但是基本的科學論據還沒有完全建立。2．命周期分析產品生命循環周期的每一個階段都會對環境造成影響。從原材料的提取，到加工、制造和運輸的過程，最后到被消耗和丟棄或回收，每一個階段都對工藝學和化學提出了挑戰。重新設計產品和過程以減少對環境的影響需要新的生產原理和在不同的水平層面上理解化學變化，對環境友善的產品要求有新的原料，它們應是可再使用的，可循環的，或者可生物降解的。物質的性質是由其化學組成和結構決定的，要減少廢品和有污染的副產品，就要開發新的化學工藝線路，已開發的化學分離技術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化為無害物質的重金屬污染物則需要把它們固定為惰性物質以便能安全地儲放。還有最后一點，早期的污染殘留物，對環境污染程度尚未很意識到的一些物質要求進一步用化學和生物的修復技術進行處理。了解化學反應的機理可以幫助我們發現以前不知道的環境問題，CFCs對臭氧層造成的威脅能夠正確地預防要得益于大氣化學的基礎研究。由此導致了國際上一致同意逐步取消這些產品的生產。而代之以作用相同但對環境更為友善的其它產品。另一方面，南極上空臭氧空洞的出現使科學家們大

為震驚，隨后才發現了以前所不了解的南極寒冷的平流層內硝酸晶體表面所發生的氯原子的反應。這對我們進一步了解自然界中所發生的化學反應過程是非常重要的。不管這些反應是發生在淡水中，海水中，土壤里，地下環境或是大氣中。

3．對環境影響最小的生產把廢物排放到空氣、水或土壤中不僅對環境造成了直接的影響，還是對自然資源的一個潛在的浪費。早期減少化學過程對環境影響的工作主要集中在工廠廢氣排放如環境之前有害物質的分離，但這種思路只考慮了問題的一半。因為一個理想的化學過程，也就是沒有有害的副產品產生的過程應在一開始就建立好，任何排放物至少應像進入到工廠內的空氣和水一樣干凈。這樣的過程才可以稱是“與環境友善的”。對健康有害影響的關注逐漸升級，人們首先考慮到如何消除或減少工業過程中所用有害化學物質的數量。最好的方法是尋找替代的化學產品，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物質的替代品，那么比較好的戰略思想是開發一種就地生產的工藝，而且只生產當時所需要的那么多的數量。革新的化學方法已開始設計對環境合理的工藝過程，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展使化學反應可以在較低的溫度和壓力下進行。反過來，這種改變又減少了這些過程的能量需求，簡化了制造加工設備對構成材料的選擇，新的催化劑還用于避免生產不希望的副產品。

4.發電廠排放物的控制

通過燃煤、燃油和燃燒天然氣產生能量的設備都會排放出一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物以及許多其它不受歡迎的副產物如灰塵和痕量的汞。現在可以采用一系列不斷發展的技術來減少不希望有的物質的排放以適應國家和地區標準的要求。化學家和化學工程師對工業水平的進步做出了巨大的貢獻。而催化科學為開辟這些前沿領域正在扮演重要的角色同時控制多種污染物是近年來開發先進的催化劑或吸附劑技術的目的。例如，催化方法可以使汽車尾氣中CO氧化的同時，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去除煙道氣中的硫和氮氧化物，而不會產生大量的廢物。

3． 對環境友善的產品

對產品在環境中的變化越來越了解使得科學家們開始設計“綠色”產品。一個重要的例子來自1940-1950s的洗滌劑工業。當時以支鏈烷基苯磺酸鹽為表面活性劑的新產品被引入。這些洗滌劑洗滌效率更高。但其后發現這些物質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。它不能被傳統污水處理廠的細菌所有效地生物降解。經過深入的研究工作了解了生物化學過程使化學家們設計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肥皂中的脂肪酸有相似的分子結構，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。新的生物化學也正在幫助農民減少使用殺蟲劑.例如,棉作物可以通過改變基因而具備對棉螟蛉的抵抗力.天然存在的細菌中一個基因當被轉移到棉作物中時,能夠祖師作物產生一種原來有細菌產生的蛋白質.當螟蛉蟲開始吃作物時,這種蛋白質通過切斷螟蛉的消化過程從而殺死害蟲.6.處理越來越多的環境問題與廢物的排放有關,而一些原材料又存在供給有限的問題.這二者的聯系引起了人們對處理這一課題越來越大的興趣.金屬和大多數紙張的處理從技術上來說是簡單的,這些物質在世界很多地方都已普遍進行了處理.塑料的處理則面臨著較大的技術方面的挑戰.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性質，因而也需要開發不同的處理工藝.一些塑料可以通過簡單地熔化注塑或用合適的溶劑進行分解再重新塑造成新塑料的方法進行處理。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構單元。確實，用這種方法處理軟塑料瓶的計劃正在進行中。化學家和化學工程師們所做的大量的研究工作需要被成功地開發為所需要的處理技術。有時，也需要開發一些全新的聚合材料.它們具有更容易進行處理的分子結構.7.通過分離和轉換減少廢物量把一些需要進行特殊處理的成分從那些可用常規方法處理或處臵的廢物中分離出來需要新的工藝過程。而開發這些過程則需要深入研究以從根本上了解所涉及的化學現象.含金屬離子的酸性廢水.一些工業過程產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環境，所需費用又與處臵廢水所需成本及罰款相差無幾。工業廢水處理。工業廢水中的有害有機物能被熱催化或光催化的過程破壞。一項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，水表現出截然不同的物理和化學性質，它可以溶解并有助于那些在常態下的水中幾乎是惰性的物質發生反應。高輻射的核廢料。如果需要儲藏的核廢料其數量和組成能夠顯著地減少，就可以節省一大筆的費用。這種減少需要用經濟的方法把放射性成分與大量其它與核廢料共存的物質分離開來，這樣有害的化學廢料就可以分別地進行處臵，核廢料的處臵仍將需要今后許多年進行大量的研究和開發工作。膜技術。應用半滲透性薄膜進行分離大有希望獲得成功。這些膜通常是片狀聚合物。能夠讓一些化學物質通過而不讓另一些物質通過。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氣。研究中的難點包括開發化學和物理學方面更有彈性的膜。這樣可以使制造費用不那么貴，并且可以提供更好的分離效率以降低分離成本。生物技術。科學家們已經向自然界尋求幫助戰勝有毒物質。土壤、水和沉積物中的一些微生物能以許多有機化學物質為食。數十年來它們一直被用于傳統的水處理系統。研究者們正通過仔細測量微生物生存的最佳物理、化學和營養條件致力于處理強度更高的對象。他們的工作可能導致設計和生產新一代生物廢水處理設備。近年來的一個很大的進展是生物反應器內微生物的固定。即把微生物固定在反應器內降解廢物。這種固定可以允許有更高的流速。傳統反應器內流速過高會沖走微生物。新的多孔載體的使用也使每個反應器中微生物的數量明顯提高

第四篇：化學工程與工藝專業英語

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.盡管化學品的使用可以追溯到古代文明時代，我們所謂的現代化學工業的發展卻是非常近代（才開始的）。可以認為它起源于工業革命其間，大約在1800年，并發展成為為其它工業部門提供化學原料的產業.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世紀初，德國花費大量資金用于實用化學方面的重點研究，到1914年，德國的化學工業在世界化學產品市場上占有75%的份額。這要歸因于新染料的發現以及硫酸的接觸法生產和氨的哈伯生產工藝的發展。而后者需要較大的技術突破使得化學反應第一次可以在非常高的壓力條件下進行。

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.然而現在有數千種化學產品被生產，從一些原料物質像用于制備許多的半成品的石油，到可以直接作為消費品或很容易轉化為消費品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產過程中哪一個環節不再屬于化學工業的活動范疇.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.化學工業涉及到原材料的轉化，如石油 首先轉化為化學中間體，然后轉化為數量眾多的其它化學產品。這些產品再被用來生產消費品，這些消費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.在傳統的衣服面料上，現代合成纖維性質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

講到住所方面現代合成高聚物的貢獻是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統建筑材料，因為它們更輕，免維護

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.化學工程師經典的角色是把化學家在實驗室里的發現拿來并發展成為能賺錢的商業規模的化學過程。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.化學工業是高技術工業，它需要利用電子學和工程學的最新成果。計算機被廣泛應用，從化工廠的自動控制，到新化合物結構的分子模擬，再到實驗室分析儀器的控制。

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轉，就能獲得性能數據和選定最佳數值以便從經濟學角度對流程進行評價。對生產過程的每一個階段可能獲得的利潤進行評定。如果結果顯示投入的資金不能有足夠的回報，這項計劃將被停止。

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.根據在實驗室和中試車間獲得的經驗和數據，一組工程師集中起來設計工業化的車間。化學工程師的職責就是詳細說明所有過程中的流速和條件，設備類型和尺寸，制造材料，流程構造，控制系統，環境保護系統以及其它相關技術參數。

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.啟動階段需要幾天或幾個月，根據設計所涉及工藝技術的新穎、流程的復雜程度以及工程的質量而定。中間經常會遇到要求設備完善的問題。這是耗時耗財的階段：僅僅每天從車間出來的廢品會高達數千美金。確實，曾經有些車間因為沒有預計到的問題如控制、腐蝕、雜質或因為經濟方面的問題而從來沒有運轉過。

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.化學工程師研究一些方法節省能源，降低原材料消耗、減少不合要求的需進行處理的產品的生產，以降低生產成本。他們還研究一些提高產品質量、減少空氣和水中環境污染的措施。

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.許多化工產品的市場開發需要制造化工產品公司的工程師與使用化工產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如何使用一種化學產品提出建議，或者是生產出一種新的化學產品以解決客戶的某個特殊的困難。

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.化學物質的數量多得驚人，其差異很大：所知道的化學物質的數量就達上千萬種。如此的數量與理論上可能形成的含碳化合物的數量相比，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.因為“無機化學品”這個詞涉及到的是除碳以外所有元素構成的化合物.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.相比于無機化學品來自于眾多不同的資源，商業上的一些重要的有機化合物基本上來源單一。如今，所有有機化合物的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物質的主要途徑是通過發酵過程。然而發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，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），用于生產化學物質時，以水解反應開始，雖然水解反應可以用酸或堿催化，但堿催化效果更好，因為堿催化反應不可逆。堿性條件下的水解反應叫做皂化反應。

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.他采用了工業顧問公司的理念，經驗傳遞從一個車間到另一個車間，從一個過程到另一個過程。這種方式不包含限于某個給定工廠的利潤的私人的或特殊的知識。單元操作的概念使每一個化學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.未來的化學工程師將比任何其他分支的工程師在更為寬廣的規模范圍緊密協作

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

22.Chemical engineers will become more heavily involved in product design as a complement to process design.化學工程師將越來越多地涉及到對過程設計進行補充的產品設計中。

23.Chemical engineers will be frequent participants in multidisciplinary research efforts.化學工程師將經常性地介入到多學科領域的研究工程。

carbonate 碳酸鹽 spectrum 光譜 silica 二氧化硅epoxy 環氧樹脂 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 反應物 distillation 蒸餾 nozzle 噴嘴 compressor 壓縮機 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 聯機 commission 投產，交工式運轉 covalent 共價的 isomerism 同分異構

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 環烷烴 naphtha 揮發油

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 反應器 reactor 放大 scale-up 熱交換器 heat exchanger

創新 innovation 術語 terminology 閥 valve 梯度 gradient 組成 composition 雜質 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：《化學工程與工藝專業英語》翻譯資料電子版

化學工業

1． 化學工業的起源

盡管化學品的使用可以追溯到古代文明時代，我們所謂的現代化學工業的發展卻是非常近代（才開始的）。可以認為它起源于工業革命其間，大約在1800年，并發展成為為其它工業部門提供化學原料的產業。比如制肥皂所用的堿，棉布生產所用的漂白粉，玻璃制造業所用的硅及Na2CO3.我們會注意到所有這些都是無機物。有機化學工業的開始是在十九世紀六十年代以William Henry Perkin 發現第一種合成染料—苯胺紫并加以開發利用為標志的。20世紀初，德國花費大量資金用于實用化學方面的重點研究，到1914年，德國的化學工業在世界化學產品市場上占有75%的份額。這要歸因于新染料的發現以及硫酸的接觸法生產和氨的哈伯生產工藝的發展。而后者需要較大的技術突破使得化學反應第一次可以在非常高的壓力條件下進行。這方面所取得的成績對德國很有幫助。特別是由于1914年第一次世界大仗的爆發，對以氮為基礎的化合物的需求飛速增長。這種深刻的改變一直持續到戰后（1918-1939）。

date bake to/from: 回溯到

dated: 過時的，陳舊的stand sb.in good stead: 對。。很有幫助

1940年以來，化學工業一直以引人注目的速度飛速發展。盡管這種發展的速度近年來已大大減慢。化學工業的發展由于1950年以來石油化學領域的研究和開發大部分在有機化學方面取得。石油化工在60年代和70年代的迅猛發展主要是由于人們對于合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚脂和環氧樹脂的需求巨大增加。

今天的化學工業已經是制造業中有著許多分支的部門，并且在制造業中起著核心的作用。它生產了數千種不同的化學產品，而人們通常只接觸到終端產品或消費品。這些產品被購買是因為他們具有某些性質適合（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。這些化學產品歸根到底是由于它們能產生的作用而被購買的。

1． 化學工業的定義

在本世紀初，要定義什么是化學工業是不太困難的，因為那時所生產的化學品是很有限的，而且是非常清楚的化學品，例如，燒堿，硫酸。然而現在有數千種化學產品被生產，從一些原料物質像用于制備許多的半成品的石油，到可以直接作為消費品或很容易轉化為消費品的商品。困難在于如何決定在一些特殊的生產過程中哪一個環節不再屬于化學工業的活動范疇。舉一個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活動。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公司完成的話，那它仍然是屬于化學工業呢還是應當歸屬于裝飾工業中去呢？

因此，很明顯，由于化學工業經營的種類很多并在很多領域與其它工業有密切的聯系，所以不能對它下一個簡單的定義。相反的每一個收集和出版制造工業統計數據的官方機構都會對如何屆定哪一類操作為化學工業有自己的定義。當比較來自不同途徑的統計資料時，記住這點是很重要的。

1． 對化學工業的需要

化學工業涉及到原材料的轉化，如石油 首先轉化為化學中間體，然后轉化為數量眾多的其它化學產品。這些產品再被用來生產消費品，這些消費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。在生產過程的每一個階段，都有價值加到產品上面，只要這些附加的價值超過原材料和加工成本之和，這個加工就產生了利潤。而這正是化學工業要

達到的目的。

在這樣的一本教科書中提出：“我們需要化學工業嗎？”這樣一個問題是不是有點奇怪呢？然而，先回答下面幾個問題將給我們提供一些信息：（1）化學工業的活動范圍，（2）化學工業對我們日常生活的影響，（3）社會對化學工業的需求有多大。在回答這些問題的時候我們的思路將要考慮化學工業在滿足和改善我們的主要需求方面所做的貢獻。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。化學工業對糧食生產所做的巨大貢獻至少有三個方面。第一，提供大量可以獲得的肥料以補充由于密集耕作被農作物生長時所帶走的營養成分。（主要是氮、磷和鉀）。第二，生產農作物保護產品，如殺蟲劑，它可以顯著減少害蟲所消耗的糧食數量。第三，生產獸藥保護家禽免遭疾病或其它感染的侵害。

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

衣物。在傳統的衣服面料上，現代合成纖維性質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、可機洗，曬干自挺或免燙，也比天然面料便宜。

與此同時，現代合成染料開發和染色技術的改善使得時裝設計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和色素。事實上如果某種顏色沒有現成的，只要這種產品確有市場，就可以很容易地通過對現有的色彩進行結構調整而獲得。

這一領域中另一些重要進展是不褪色，即在洗滌衣物時染料不會被洗掉。

（4）住所，休閑和旅游。講到住所方面現代合成高聚物的貢獻是巨大的。塑料正在取代像木材一類的傳統建筑材料，因為它們更輕，免維護（即它們可以抵抗風化，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。

塑料和高聚物的應用對休閑活動有很重要的影響，從體育跑道的全天候人造篷頂，足球和網球的經緯線，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。

多年來化學工業對旅游方面所作的貢獻也有很大的提高。一些添加劑如抗氧化劑的開發和發動機油粘度指數改進使汽車日產維修期限從3000英里延長到6000英里再到12000英里。研發工作還改進了潤滑油和油脂的性能，并得到了更好的剎車油。塑料和高聚物對整個汽車業的貢獻的比例是驚人的，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工業在滿足我們的主要需求方面所做的貢獻就可以知道，沒有化工產品人類社會的生活將會多么困難。事實上，一個國家的發展水平可以通過其化學工業的生產水平和精細程度來加以判斷。

1． 化學工業的研究和開發。

發達國家化學工業飛速發展的一個重要原因就是它在研究和開發方面的投入和投資。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。要強調這里我們所提出的百分數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，企業

管理費，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值的產品被投放市場，包括一些合成高聚物如尼龍和聚脂，藥品和殺蟲劑。盡管近年來進入市場的新產品大為減少，而且在衰退時期研究部門通常是最先被裁減的部門，在研究和開發方面的投資仍然保持在較高的水平。

化學工業是高技術工業，它需要利用電子學和工程學的最新成果。計算機被廣泛應用，從化工廠的自動控制，到新化合物結構的分子模擬，再到實驗室分析儀器的控制。

一個制造廠的生產量很不一樣，精細化工領域每年只有幾噸，而巨型企業如化肥廠和石油化工廠有可能高達500,000噸。后者需要巨大的資金投入，因為一個這樣規模的工廠要花費2億5千萬美元，再加上自動控制設備的普遍應用，就不難解釋為什么化工廠是資金密集型企業而不是勞動力密集型企業。

大部分化學公司是真正的跨國公司，他們在世界上的許多國家進行銷售和開發市場，他們在許多國家都有制造廠。這種國際間的合作理念，或全球一體化，是化學工業中發展的趨勢。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行擴張。

研究和開發，或通常所稱R&D是制造業各個部門都要進行的一項活動。我們馬上可以看到，它的內容變化很大。我們首先了解或先感覺一下這個詞的含義。盡管研究和開發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分開來。簡單說來，研究是產生新思想和新知識的活動，而開發則是把這些思想貫徹到實踐中得到新工藝和新產品的行為。可以用一個例子來描述這一點，預測一個有特殊生物活性的分子結構并合成它可以看成是研究而測試它并把它發展到可以作為一種新藥推向市場這一階段則看作開發部分。