chemistry 3 化学工程

　　化学是我们研究物质的一种方式，而使用这些知识的过程，就是化学工程。化学工程不仅包括化学药品，也包括开发和设计制造化学品的工厂和工艺。在美国独立战争时期，化学工程得到了非官方的启动。在战争期间，美国殖民地和欧洲之间开展了贸易封锁，法国尤其受到这些封锁的影响。因为美国在那里获得了碳酸钠的供应，也被称为苏打灰，当时，苏打灰可以制作一大堆东西，从烹饪到玻璃和纸张，再到肥皂，由于法国无法从正常贸易路线获得碳酸钠，法国皇家艺术学院于1775年向任何可以用氯化钠制造碳酸钠的人提供奖励。15年时间过去了，一位名叫尼古拉斯-路布兰的法国化学家和医生终于做到了这一点。他的方法，现在成为路布兰制碱法：首先用硫酸加热氯化钠生成硫酸钠，这被称为盐饼；然后将盐饼与碎石灰石和煤混合并烧制，这留下了碳酸钠和硫化钙的组合，也称为黑灰。最后一步是将碳酸钠与黑灰分离，用水洗涤，然后蒸发，我们将这种提取的过程称为浸滤。路布兰工艺成为现代化学制造的先驱，为未来的化学工程师铺平了道路。
　　到1791年，路布兰在圣丹尼斯开设了一家小工厂，并开始大规模生产纯碱。但在法国大革命期间，他的工厂很快被革命者接管，他的商业机密也被公布。虽然这个过程本身具有革命性，但对环境来说却是非常糟糕的。它产生大量的废物，闻起来相当腐烂。由于化学过程通常会产生令人讨厌的副产品。政府通常可以通过污染立法，特别是在大城市和水体周围。但这些都没有阻止化学工业的发展。
　　19世纪后期，英国化学家乔治戴维斯担任“碱法”检查员。这是针对路布兰流程的早期环境立法。该法案要求苏打制造商减少它们释放到大气中的盐酸气体量。
大约在1887年，戴维斯在曼彻斯特理工学院进行了一系列讲座，他的会谈构成了《化学工程手册》的基础。戴维斯的工作独特性体现在它组织了许多行业常见的基本操作，如运输液体和气体或蒸馏。在美国，他的工作有助于激发新的化学过程思维方式，并引发了全国各大学化学工程学位的创建。植根于戴维斯的教程，大家与之合作以帮助开发新产品，以及通过教育培训其他的化学工程师。在20世纪之交，汽车开始成为现代生活的常规部分。很快化学工程师通过制造汽油在使用中发挥了重要作用。钻头已经找到了原油，但这不是汽油。石油需要凝练，所以我们需要炼油厂，这些炼油厂基本都是巨型化工厂。化学工程师通过引入裂解等方法改进了制造汽油的过程，其中重烃分子通过热和压力分解成较轻的分子；他们还实施了聚合过程，其中丙烯和丁烯结合成原始分子量的两到三倍的分子。随着这些改进，汽油变得更加经济可行，这使得汽油及拥有汽车的成本开始下降。现在，像这样大规模化学生产需要大量的规划。因此，随着化工厂的发展，化学工程的很大一部分成为我们所谓的“单元操作”。这是1915年由美国人奥瑟-D-里特首次引入的，他将化学工厂的各个部分分解为单个单元。使化学品从一端流向另一端，运输所需的管道（pipe）是一个单元；而需要泵（pump）来驱动流量，这是另一个单元；需要刺激反应，用到反应堆（reactor）；将化学品混合在一起，使用搅拌机（mixer）；尝试蒸馏塔或反渗透膜（distribution columns），所有这些都是化学单元。它们突出了化学工程师需要了解的关键理论，以保持工厂运行。将流程视为一个整体非常重要，但是，当我们进入制造阶段时，将化工厂分解为单元操作同样重要。所有这些单元操作都建立在如动力传递传质和热力学等基本原理的基础之上。然后，他们可以在制造化学品方面变得更有创意，他们不再需要为相同的有限目的使用相同的设备，相反，他们可以设计使用他们的工具和机器的新方法。这使得化学工程成为最广泛的工程领域之一。
　　在20世纪70年代，这个领域比现在要窄的多。当时，大约80%的化学工程师毕业在化学加工工业和政府工作；到2000年，80%已经下降到约50%，其中一个原因是生物技术的出现。生物技术工程重点关注研究和开发，将技术应用于生物系统和生物体。一旦我们知道生物过程如何以及为什么起作用，我们就能找到改变，适应和控制它们的方法，以使我们的生活更美好。以类似的方式，制药和医疗保健公司在扩大化学工程师的工作方面也发挥了重要作用，每天都会制造和改进新的药物。化学工程师也在研究如何最好地将这些药物输送到我们体内，有些人可能最好注射，如胰岛素或肾上腺素，而其他人可以喷雾形式，如吸入器。很多化学工程也涉及到我们吃的许多食物，我们不得不弄清楚从玉米中获取玉米糖浆和制造人造甜味剂等黑暗魔法；也发现了乳制品和植物来制作素食和素食肉类；这对于食物过敏和饮食限制的人来说都是奇迹。在化学工程领域，人们也越来越关注环境和可持续能源，我们既要保留已有的东西，又要找到不会耗尽电力的能源。因此，与化学工程密切相关的一个来源是生物质（biomass）：来自植物和动物的可再生有机质，范围从木材和剩余作物到垃圾和粪肥。截止2016年，生物质燃料提供美国使用的一次能源约5%，化学工程师在确定什么可以用作生物质，以及如何最好地分解它以从中获取能量方面起着重要作用。化学工程的所有这些发展都将真正为我们制造精彩的新产品和知识，无论它是什么。我们可以改进已经存在的东西，或者创造一些真正具有革命性的东西。当你是一个创造者时，可能性是无穷无尽的~

 

—— 完 ——

转载于:https://www.cnblogs.com/bbcfive/p/11386407.html