am928 发表于 2025-4-25 08:25:05

高分子化工生产技术发展史:从尼龙66到腈纶的工业化历程

1937 年聚己二酰己二胺(尼龙 66)合成工艺诞生高分子化工生产技术蓬勃发展,涤纶、维尼纶、腈纶等相继投产。因为有石油化工作为原料保障,人造纤维逐渐占据了天然纤维的大部分市场。1939 年,高压聚乙烯被用于海底电缆及雷达。低压聚乙烯、等规聚丙烯开发成功,为民用塑料开辟了广泛的用途。这是齐格勒、纳塔研制的催化剂为高分子化工作出的极大贡献。这一时期出现了诸如聚四氟乙烯这样耐高温且抗腐蚀的材料。20 世纪 40 年代腈纶、涤纶纤维得以生产。50 年代形成了大规模生产塑料、合成橡胶和合成纤维的产业。人类进入了“三大合成”材料的新时代,推动了工农业生产和科学技术的发展,人类生活水平显著提高。现代化学加工业中,精细化工生产技术在石油化工和高分子化工发展的同时,为了满足人们生活的更高需求,产品呈现出批量小、品种多、性能优良且附加值高的特点,也迅速发展起来了。例如在染料、农药、医药、涂料等行业发展得很迅猛。化学工业的发展重点之一在于进一步对资源进行综合利用,要将能源利用得充分、合理且有效,以提升化工生产的精细化率与绿色化水平。

二十世纪初期,世界化学工业开始发展。中国基础化学工业也随之进入创立时期。以“北范南吴”为代表的民族工业开始生产纯碱、烧碱等化工原料,同时还生产合成氨、硫酸、硝酸、盐酸、漂白粉等化工原料。1949 年前的化学工业有永利碱厂、永利錏厂等。在古代,我国就有铜铸编钟、黑火药、蔡伦造纸等化工生产技术的发展。国营兵工厂会生产硫酸、硝酸以及炸药等产品,并且在玉门建立了石油基地。在抗日战争时期,日本于中国的东北和华北地区构建了一些化工厂与炼油厂,而陕甘宁等根据地也兴办了一批小型的化工企业。因为处于半殖民地半封建社会的状态,所以在这一时期,化学工业的发展较为缓慢,化工科学技术的基础极为薄弱。1949 年到 1978 年的化学工业是我国化工生产技术发展简史的一部分。改革开放后,我国陆续引进了大量先进技术和装置。同时,对原用装置进行技术挖潜以及技术改造,实现了节能减耗。这些举措使得化学工业获得了突飞猛进的发展。1996 年我国的尿素产量在世界上处于首位;1998 年我国的化学纤维产量超过了美国,在世界上位居首位;2007 年我国的乙烯总产量突破了 1000 万吨,并且拥有 18 个规模在 60 万吨以上的乙烯装置。

我国化学加工业目前需优化产业结构,要努力提升产品质量,做好节能减排工作,降低生产成本,强化环境保护,高度关注安全生产,建立现代企业制度,培养大量技术人才,持续走引进、消化、吸收、创新之路,且重点在创新上发力,以努力追赶世界先进水平。化学工业出版社化工基本生产技术的第一章绪论中,总教学目标包含知识目标、能力目标和素质目标。其中知识目标包括:掌握化工基本生产技术的内涵,知晓化学工业的主要原料资源与产品网络,了解现代化生产技术的特点;还要了解化工生产技术的发展简史、本课程的主要内容和学习方法。根据化工生产技术的发展简史,能够正确理解我国化学品生产所具有的优势和存在的不足,从而确定今后从事化工生产技术工作的目标以及努力的方向。3. 具备掌握正确学习方法的能力,熟悉化工生产技术发展的特点,从而成为一名能够适应现代化工发展的人才。

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讲化学工业时,不能忘记范旭东。以范旭东精神来学习化工,并且掌握化工的基本生产技术。本教材的性质、任务、主要内容、教学方法和评价方面:无相关改写内容。

化工基本生产技术将一些具有共性的化工产品的生产方法和过程进行了称呼。内涵包括单元反应技术,如烃类裂解技术、羰基合成技术、氧化技术、聚合技术等;还包括单元操作技术,如流体输送、非均相分离、传热、蒸发、精馏、干燥、吸收技术等。随着科学技术和国民经济的发展,化工生产技术的范围在持续扩大。比如在生产过程中,有过程控制与优化技术、环境与安全控制技术以及节能减排技术等。凡是涉及化工生产的,都能归入化工生产技术的范畴。形成了诸如化工生产自动化技术、化工生产过程模拟技术、化工生产环境治理技术、化工生产安全技术等。通常所说的化工生产技术,主要是指依据化学反应原理和规律来实现化学品生产的工业技术。世界化工生产技术的发展,从生产方法、生产方式、控制技术等方面来看,经历了这样的漫长发展阶段:从手动开始,逐渐发展到自动;从间歇式生产转变为连续式生产;从自动化发展到智能化。

世界化工生产技术发展简史大致可分为三个阶段,分别是古代、近代和现代。远古时期,火的利用具有重要意义,它不仅是人类文明的起点,更是人类化学化工生产史的第一个伟大发现和发明。火第一次让人类能够支配一种自然力,为人类从原始人进化为现代人提供了可能。古代的化学加工业中,最早的化工生产技术是硅酸盐的生产,通过对硅酸盐矿石的加工制成了古代陶器,而现代陶器也是在这一技术基础上发展而来;同时,最早的化工生产技术还包括对石英砂的处理,以此制作出古代意大利玻璃制品和现代玻璃制品;另外,还有金属冶炼技术,比如用孔雀石和木炭进行冶炼,将其加工成饰品,还会加入一些其他物质;此外,还有酿造技术,元代周权的《蒲萄酒》记载了当时的自然发酵法。古代酿酒工艺通过发酵的方式,促使有机物质产生化学变化,以此进行加工。发酵是在微生物所分泌的酶的作用下发生的化学变化。葡萄酒不用酒曲也能够自然地发酵成酒。从西域学来的葡萄酿酒法应该是自然发酵的方法。西方葡萄酒酒窖会进行验酒和品酒等操作。单糖、双糖、多糖是生物界的三大基础物质之一,是动物体获取生命运动所需主要能源的物质。

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单糖包含葡萄糖和果糖。葡萄糖以及果糖,它们是酵母发酵生产酒醋时碳素营养和能量的来源,这二者的含量高低,对酒、醋产量的多少起着决定作用。蔗糖和麦芽糖属于双糖,同样是生产酒、醋的主要中间原料,它们易溶于水,并且是具有甜味的具体物质。在酒精生产过程中,淀粉在淀粉酶的作用下进行水解,接着在麦芽糖酶的作用下生成葡萄糖,葡萄糖最后被酵母中的酒化酶作用,从而产生酒精和二氧化碳。蔗糖是生产白砂糖以及酒精的主要原料,它容易被酵母发酵,一般的酿造厂会利用生产砂糖之后的糖蜜来生产食醋。淀粉和纤维素属于多糖,在植物的块茎中广泛存在,它们是生产酒和醋的主要原料。粮食原料中含有淀粉成分和纤维素成分。淀粉在淀粉水解酶的作用下经水解后,可被酵母发酵成酒;纤维素在纤维素水解酶的作用下经水解后,同样可被酵母发酵成酒,然后由醋酸菌将其氧化成醋。然而,酵母对纤维素的分解力比较差,在酵解之前如果不对纤维素进行水解,纤维素就不能被发酵。因此,在选择原料时要求纤维素含量要适当,不然就会影响酒、醋生产的顺利进行。1740 年,英国的瓦尔德(Wald)在玻璃容器中进行燃烧操作,燃烧的是硫磺和硝石,之后让燃烧后的产物与水发生反应,从而得到了硫酸。1746 年,英国的劳伯克()用铅室取代了玻璃容器,并且在 1749 年建起了工厂,这个工厂是世界上诞生的第一个近代典型化工厂。

1890 年,德国建成了第一座隔膜电解制氯气和烧碱的工厂。近代化学加工业开始发展,随着时间的推进,到了 20 世纪初至 60 至 70 年代,这一时期成为化学加工业真正大规模生产的主要阶段,一些主要领域在此期间得以形成。合成氨和石油化工获得了发展,高分子化工得以开发,精细化工逐渐兴起。生产装置单体系列产量最大化、过程连续化、自动化、智能化。吉化化肥厂 30 万吨合成氨经历了三个阶段。第一阶段是传统型蒸汽转化制氨生产技术;第二阶段发展为低能耗制氨生产技术;第三阶段则是装置单系列产量最大化。合成氨生产技术在现代化学加工业中,从年产 300kt 合成氨厂的氮氢气透平压缩机到合成氨生产主控室,都有体现。1920 年美国新泽西标准石油公司采用了丙烯水合制异丙醇的生产技术,这种生产技术属于现代化学加工业中的石油化工生产技术,它标志着大规模发展石油化工的开端。

1939 年美国标准油公司研发出临氢催化重整技术,此技术成为芳烃的重要来源。1941 年美国建成第一套以炼厂气为原料的管式裂解炉制乙烯的技术装置,让烯烃等基本有机化工原料有了丰富且廉价的来源。因为基本有机原料以及高分子材料单体都以石油化工作为原料,所以人们把乙烯的产量当作衡量有机化工的标志。20 世纪 80 年代,90%多的有机化工产品源自石油化工。像氯乙烯、丙烯晴等,原本是以电石乙炔为原料,后来改成了用氧氯化法生产技术,通过乙烯来生产氯乙烯;用丙烯氨氧化法来生产丙烯腈。 现代化学加工业化学工业出版社
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