| 化工 chemical industry Chemical chemical industry | 化學工業（chemical industry）、化學工程（chemical engineering）、化學工藝（chemical techno-logy）都簡稱為化工。化學工業包括石油化工（petrochemicals）, 農業化工（agrochemicals）, 化學醫藥（pharmaceuticals）, 高分子（polymers）, 塗料（paints）, 油脂（oleochemicals）等。它們出現於不同歷史時期，各有不同涵義，卻又關係密切，相互滲透，具有連續性，並在其發展過程中被賦予新的內容。人類早期的生活更多地依賴於對天然物質的直接利用。漸漸地這些物質的固有性能滿足不了人類的需求，於是産生了各種加工技術，有意識有目的地將天然物質轉變為具有多種性能的新物質，並且逐步在工業生産的規模上付諸實現。廣義地說，凡運用化學方法改變物質組成或結構、或合成新物質的，都屬於化學生産技術，也就是化學工藝，所得的産品被稱為化學品或化工産品。早期生産化學品的是手工作坊，後演變為工廠，並逐漸形成一個特定的生産部門，即化學工業。隨着生産力的發展，有些生産部門，如冶金、煉油、造紙、製革等，已作為獨立的生産部門從化學工業中劃分出來。當大規模石油煉製工業和石油化工蓬勃發展之後，以化學、物理學、數學為基礎並結合其他工程技術，研究化工生産過程的共同規律，解决生産規模放大和大型化中出現的諸多工程技術問題的學科化學工程誕生並得到迅速地發展，從而將化學工業生産提高到一個新水平，從經驗的或半經驗的狀態進入到理論和預測的新階段。
人類為了求得生存和發展，不斷地與大自然作鬥爭，逐步地加深了對周圍世界的認識，從而掌握了徵服自然、改造世界的本領。經過漫長的歷史實踐，人類越發善於利用自然條件，並且為自己創造了豐富的物質世界。
古代人們的生活更多地依賴於對天然物質的直接利用，或從中提取所需要的東西。由於這些物質的固有性能滿足不了人們的需求,便産生了各種加工技術,把天然物質轉變成具有多種性能的新物質，並且逐步在工業生産的規模上付諸實現。凡運用化學方法改變物質組成或結構、或合成新物質的，都屬於化學生産技術，也就是化學工藝;所得産品被稱為化學品或化工産品。這樣,許多自然界沒有的物質被源源不斷地創製出來。起初，生産這類産品的是手工作坊,後來演變為工廠,並逐漸形成了一個特定的生産部門，即化學工業。隨着生産力的發展,有些生産部門,如冶金、煉油、造紙、製革等，已作為獨立的生産部門從化學工業中劃分出來。當大規模石油煉製工業和石油化工蓬勃發展之後，以化學、物理學、數學為基礎並結合其他工程技術，研究化工生産過程的共同規律，解决規模放大和大型化中出現的諸多工程技術問題的學科--化學工程進一步完善了。它把化學工業生産提高到一個新水平，從經驗或半經驗狀態進入理論和預測的新階段（見化學工程發展史），使化學工業以其更大規模生産的創造能力，為人類增添大量物質財富，加快了人類社會發展的進程。
在現代漢語中，化學工業、化學工程和化學工藝都簡稱為化工，它們出現於不同歷史時期，各有不同涵義，卻又關係密切，互相滲透。在人們頭腦裏，“化工”這個詞，習慣上已成為一個總的知識門類和事業的代名詞，它在國民經濟和工程技術上所具有的重要意義，引起了人們廣泛的興趣，吸引着成千上萬的人，為之獻出畢生精力。下面簡要地從人類社會生活的各個方面，來說明化工絢麗多彩的內容及其重要貢獻。
精細化工
精細化學工業是生産精細化學品工業的通稱，簡稱“精細化工”。精細化學品的含義，國外迄今仍在討論中。目前，凡具有以下特點的化工産品通稱為精細化學品，即：
1.品種多，更新換代快；
2.産量小，大多以間歇方式生産；
3.具有功能性或最終使用性；
4.許多為復配性産品，配方等技術决定産品性能；
5.産品質量要求高；
6.商品性強，多數以商品名銷售；
7.技術密集高，要求不斷進行新産品的技術開發和應用技術的研究，重視技術服務；
8.設備投資較小；
9.附加價值率高等。
精細化工包括的範圍，各國也不甚一致，大體可歸納為：醫藥、農藥、合成染料、有機顔料、塗料、香料與香精、化妝品與盥洗衛生品、肥皂與合成洗滌劑、表面活性劑、印刷油墨及其助劑、粘接劑、感光材料、磁性材料、催化劑、試劑、水處理劑與高分子絮凝劑、造紙助劑、皮革助劑、合成材料助劑、紡織印染劑及整理劑、食品添加劑、飼料添加劑、動物用藥、油田化學品、石油添加劑及煉製助劑、水泥添加劑、礦物浮選劑、鑄造用化學品、金屬表面處理劑、合成潤滑油與潤滑油添加劑、汽車用化學品、芳香除臭劑、工業防菌防黴劑、電子化學品及材料、功能性高分子材料、生物化工製品等40多個行業和門類。 | 化工與人類文明 Chemical and human civilization | 人類與化工的關係十分密切，在現代生活中，幾乎隨時隨地都離不開化工産品，從衣、食、住、行等物質生活，到文化藝術、娛樂等精神生活，都需要化工産品為之服務。有些化工産品在人類發展歷史中，起着劃時代的重要作用。它們的生産和應用，甚至代表着人類文明的一定歷史階段。
引火熟食是人類有史以來的一個了不起的進步；等到炙製藥物、釀酒製醋、燒陶製磚、煉銅冶鐵、熬油造漆、紡織印染、造紙印刷等化學加工技藝相繼出現的時候，歷史已流逝了幾十萬年。這些技藝的積纍，創造了從古代到中世紀的寶貴遺産，並且也為化學工業的形成，奠定了基礎。（見化學工業發展史）
工業革命的助手 化學工業從它形成之時起，就為各工業部門提供必需的基礎物質。作為各個時期工業革命的助手，正是它所擔負的歷史使命。18～19世紀的産業革命時期，手工業生産轉變為機器生産，蒸汽機發明了，社會化大生産開始了，這正是近代化學工業形成的時候。面臨産業革命的急需，呂布蘭法製純鹼等技術應運而生，這使已有的鉛室法製硫酸也得到發展，解决了紡織、玻璃、肥皂等工業對酸、鹼的需要。同時，隨着煉鐵、煉焦工業的興起，以煤焦油分離出的芳烴和以電石生産的乙炔為基礎的有機化工也得到發展。合成染料、化學合成藥、合成香料等相繼問世，橡膠輪胎、賽璐珞和硝酸纖維素等也投入生産。這樣，早期的化學工業就為紡織工業、交通運輸業、電力工業和機器製造業提供了所必需的原材料和輔助品，促成了産業革命的成功。
20世紀經過兩次世界大戰，一方面石油煉製工業中的催化裂化、催化重整等技術先後出現，使汽、煤、柴油和潤滑油的生産有了大幅度增長，特別是丙烯水合製異丙醇工業化以後，烴類裂解製取乙烯和丙烯等工藝相繼成功，使基本有機化工生産建立在石油化工雄厚的技術基礎之上，從而得以為各工業部門提供大量有機原料、溶劑、助劑等。從此，人們常以烴類裂解生産乙烯的能力，作為一個國傢石油化工生産力發展的標志。另一方面，哈伯-博施法合成氨高壓高溫技術在工業上實現,硝酸投入生産,使大量的硝化物質出現,尤其是使火炸藥工業從黑火藥發展到奧剋托今，炸藥的比能量提高了十幾倍。這不僅解决了戰爭之急需，更重要的是在礦山、鐵路、橋梁等民用爆破工程上,得到了應用。此外,對於核工程中同位素分離和航天事業中火箭推進劑的應用，化工都作出了關鍵性的貢獻。
發展農業的支柱 長期以來，人類的食物和衣着主要依靠農業。而農業自遠古的刀耕火種開始，一直依靠大量人力勞作，受各種自然條件的製約，發展十分緩慢。19世紀,農業機械的運用，逐步改善勞動狀況。然而,在農業生産中，單位面積産量的真正提高，則是施用化肥、農藥以後的事。實踐證明,農業的各項增産措施中,化肥的作用達40％～65％。在石油化工蓬勃發展的基礎上,合成氨和尿素生産大型化，使化肥的産量在化工産品中占據很大比重。1985年世界化肥總産量約達140Mt,成為大宗化工産品之一。近年來，氮、磷、鉀復合肥料和微量元素肥料的開發，進一步滿足了不同土壤結構、不同作物的需求。
早期，人類采用天然動、植物和礦物來防治農作物病蟲害。直到19世紀末，近代化學工業形成以後，采用巴黎緑（砷製劑）殺馬鈴薯甲蟲、波爾多液防治葡萄霜黴病，農業纔開始了化學防治的新時期。20世紀40年代生産了有機氯、有機磷、苯氧乙酸類等殺蟲劑和除草劑，廣泛用於農業、林業、畜牧業和公共衛生。但這一代農藥中有些因高殘留、高毒，造成生態污染，已被許多國傢禁用。近年來，開發了一些高效、低殘留、低毒的新農藥，其中擬除蟲菊酯(除蟲菊是具有除蟲作用的植物)是一種仿生農藥，每畝用量衹幾剋，不污染環境，已經投入工業生産。此外，生物農藥目前在農藥研究中是最活躍的一個領域。
現代農業應用塑料薄膜（如高壓聚乙烯、綫型低密度聚乙烯等），用作地膜覆蓋或溫室育苗，可明顯地提高作物産量，正在進行大面積推廣。
戰勝疾病的武器 醫學和藥物學一直是人類努力探求的領域，在中國最早的藥學著作《神農本草經》（公元1世紀前後編著）中，就記載了365種藥物的性能、製備和配伍。明代李時珍的《本草綱目》中所載藥物已達1892種。這些藥采自天然礦物或動植物，多數須經泡製處理，突出藥性或消除毒性後才能使用。19世紀末至20世紀初,生産出解熱鎮痛藥阿司匹林、抗梅毒藥“606”（砷製劑）、抗瘧藥阿的平等，這些化學合成藥成本低、純度高、不受自然條件的影響，表現出明顯的療效。30年代，人們用化學剖析的方法，鑒定了水果和米糠中維生素的結構，用人工合成的方法,生産出維生素C和維生素B1等,解决了從天然物質中提取維生素産量不夠、質量不穩的矛盾。1935年磺胺藥投産以後，拯救了數以萬計的産褥熱患者。青黴素的發現和投産，在第二次世界大戰中，救治傷病員，收到了驚人效果。鏈黴素以及對氨基水楊酸鈉、雷米封等戰勝了結核菌，結束了一個歷史時期這種蔓延性疾病對人類的威脅。天花、鼠疫、傷寒等，直到19世紀,曾一直是人類無法控製的災害之一,抗病毒疫苗投入工業生産以後，纔基本上消滅了這些傳染病。現在疫苗仍是人類與病毒性疾病鬥爭的有力武器。還有各種臨床化學試劑和各種新藥物劑型不斷涌現，使醫療事業大為改觀，人類的健康有了更可靠的保證。
改善生活的手段 化工嚮人們提供的産品是豐富多彩的，它除了生産大量材料用於製成各種製品為人所用以外，還有用量很少、但效果十分明顯的産品，使人們的生活得到不斷改善。例如：用於食品防腐、調味、強化營養的各種食品添加劑；提高蔬菜、水果産量和保持新鮮程度的植物生長調節劑和保鮮劑；促使肉、蛋豐産的飼料添加劑；生産化妝品和香料、香精的基礎原料和助劑；房屋、傢具和各種工、器具裝飾用的塗料；各種印刷油墨用的顔料；以及洗滌用品用的表面活性劑等等，不勝枚舉。還有電影膠片（感光材料）、錄音(像)磁帶(磁記錄材料)，以及最近推出的激光電視唱片(光盤)等。利用這些傳播聲像的手段,可加強通信聯絡,再現歷史場景，表演精湛藝術。藉助於信息記錄材料，把人們的視野擴展到宇宙空間、海底深處或深入髒腑內部，甚至於解剖原子結構，為提高人類的精神文明，揭開自然界的奧秘，提供了條件。 | 化 工 與 材 料 Chemical and Materials | 上述工農業生産和生活的提高，都離不開材料。據統計，到1984年為止，世界上所具有的化學物質實際約達900萬種,其中約有43萬種在工業發達的國傢中用為材料。材料數量雖多，若按化學組成分類，可以概括為金屬材料、無機非金屬材料和聚合物材料三大類。也有將復合材料列為第四大類，或者把它看作是由三大類中派生出來的一類新材料。一般來說，除金屬是冶金部門生産的産品外，其餘都是化工生産的材料。
無機非金屬材料 分為傳統材料和新型材料兩類。前者主要是硅酸????材料；後者組成多樣，近年來發展很快。
硅酸????材料 指玻璃、陶瓷、水泥和搪瓷等。它們是以含硅酸????類礦石為原料進行生産的，廣泛用作建築材料，也可以作為日用品和工藝美術製品。玻璃和陶瓷雖然性脆易碎是其主要的缺點；但由於原料易得，生産工藝簡單，産品的化學穩定性好，又具有硬度高、耐熱和耐蝕等優點，用途十分廣泛，産量很大，並仍在不斷發展中。
新型無機非金屬材料 主要是特種陶瓷。隨着工農業、軍事工業和科學技術的發展，新型結構陶瓷先後問世。它們是由不同的氧化物、硅化物、碳化物、氮化物、氟化物，硼化物等組成的。主要包括耐高溫材料、電絶緣材料、鐵電材料、壓電材料、半導體陶瓷材料等，用途特殊，産量不大，但價值很高。近來開發了一種陶瓷發動機用於汽車，可使燃氣溫度提高到1400℃以上，對提高效率，節約能源具有重要意義。這些材料的製造工藝的特點是：對原料的純度要求高，成分、顯微結構以及産品表面和界面都需嚴格控製,形狀也細緻而復雜,要求精密加工。此類新型材料是在高水平科學技術基礎上獲得成功的。
聚合物材料 主要包括塑料、化學纖維和橡膠三大類。其中合成材料品種很多，它們是由石油化工生産的單體，經過聚合反應而製成的。有的具有天然材料所達不到的特殊性能,廣泛用於工農業生産與日常生活,所以發展很快。30年代世界聚合物材料的産量還未超過100kt，到80年代即已達到約80Mt,塑料占3/4。由於塑料比金屬輕，所以按體積計，其産量已超過黑色金屬。
塑料 基礎材料是合成樹脂。塑料製品質輕（一般衹有鋼鐵的1/9）,耐腐蝕,耐熱,電絶緣性好，易於加工成型，近幾十年來大量用來代替金屬、玻璃、紙張、木材等。塑料薄膜主要用作包裝材料，在農業上，也被廣泛使用。塑料管大量用作汽車的輸油、輸水管。汽車殼體和零件也用塑料。用聚氯乙烯加工的地板和門窗比用木材加工的耐磨性增加五倍。有機玻璃的密度為普通玻璃的一半，而衝擊強度高達17倍，可用作飛機的風擋玻璃。塑料還大量用於電子和電氣工業，製成電綫、電纜、開關和儀器儀表殼體等。塑料製品可以說已經深入到人們生産和生活的各個角落。還有一些合成樹脂具有特殊的功能，被稱為功能高分子材料，如導電材料、半導體材料、感光樹脂、光導材料和超導材料等，引起人們很大的興趣。
化學纖維 包括人造纖維和合成纖維。人造纖維是以天然纖維為原料經過化學加工而生産的，在20～30年代已經流行，但它的産量受到天然纖維來源的限製。合成纖維製品是在40年代中期出現的，原料來源為豐富的石油化工産品。化學纖維的品種很多，又有長絲、短絲、鬃絲、彈力絲以及各種異形絲。它們分別可以純紡、混紡，因而織物的品種極多，並且生産效率高，不受自然條件的限製，有效地解决了與糧棉爭地的矛盾。生産萬噸化學纖維，可以相當於30萬畝（1畝＝666.6m2）棉田一年生産的棉花;或由250萬衹羊一年剪下的羊毛。到80年代,全世界已有2/3的紡織品是由化學纖維製成的。一些聚合物製成的中空纖維用作分離膜，在海水淡化、氣體分離、超純物質製備以及生物技術等方面，具有重要意義。
橡膠 是一種戰略物資。天然橡膠僅生長於熱帶及亞熱帶地區,不産橡膠的國傢考慮戰時會受到封鎖,都極其重視建立於石油化工基礎上的合成橡膠工業。合成橡膠的品種多，有的品種比天然橡膠具有更好的耐熱、耐寒、耐油等性能。橡膠的最大消耗是做輪胎，此外還用以製作膠管、膠帶、膠鞋以及膠乳製品。橡膠又是各種設備所不可缺少的密封材料。70年代以來，天然橡膠的産量基本穩定在3～3.5Mt，而合成橡膠産量在70年代已達6Mt，80年代增至8Mt，且仍有續增的趨勢。
復合材料 是新型結構材料。其特點是體積比強度、體積比剛度和耐蝕性都超過金屬材料。它由合成樹脂、金屬或陶瓷等基體材料和無機或有機合成纖維等增強材料所組成。基材和增強材料都有多種，因而可以進行有選擇的配合，以製得性能符合要求的各種復合材料。復合材料的出現，使化工材料有了更為廣阔的前景。 | | 能源可以分為一次能源和二次能源。一次能源係指從自然界獲得、而且可以直接應用的熱能或動力，通常包括煤、 石油、 天然氣等化石燃料以及水能、核能等。消耗量十分巨大的世界能源，主要是化石燃料。1985年世界一次能源消費量達10610Mt標準煤,其中石油39.9％、煤29.7％、天然氣21.1％、水電7.7％、核電4.9％；中國一次能源消費量達764Mt標準煤,其中煤75.9％、石油17.1％、水電4.8％、天然氣2.2％。二次能源(除電外)通常是指從一次能源（主要是化石燃料）經過各種化工過程加工製得的、使用價值更高的燃料。例如：由石油煉製獲得的汽油、噴氣燃料、 柴油、 重油等液體燃料，它們廣泛用於汽車、飛機、輪船等，是現代交通運輸和軍事的重要物資；還有煤加工所製成的工業煤氣、民用煤氣等重要的氣體燃料；此外，也包括從煤和油頁岩製取的人造石油。
化工與能源的關係非常密切，還表現在化石燃料及其衍生的産品不僅是能源，而且還是化學工業的重要原料。以石油為基礎，形成了現代化的強大的石油化學工業,生産出成千上萬種石油化工産品。在化工生産中,有些物料既是某種加工過程(如合成氣生産)中的燃料，同時又是原料，兩者合而為一。所以化工生産既是生産二次能源的部門，本身又往往是耗能的大戶。
化石燃料特別是煤的加工和應用常常産生污水、固體廢料和有害的氣體，導致環境的污染。對於污染的防治，也有賴於多種化工技術的應用。
中國的能源生産自1949年以來有了很大的發展，但能源（尤其是石油）仍是製約國民經濟發展的一個重要因素，因此能源的增産和節約有很重要的意義。改進化工生産工藝，減少能耗，既能降低生産成本，提高經濟效益,也有利於能源緊張程度的緩解。這也是近年來,世界各國都很重視的問題。
長遠來看，在全世界範圍內，預計至21世紀上半葉，化石燃料仍將占能源的主要地位。隨着時間的推移，由於化石燃料資源的限製，除上述常規能源外，若幹非常規能源的發展將越來越受到重視。非常規能源指核能和新能源，後者包括太陽能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能、海洋能和生物能（如沼氣）等。在太陽能、核能利用的研究開發和大規模應用的漫長過程中，化學工程和化工生産技術也大有用武之地。 | 化工與其他科學技術 Chemical and other science and technology | 推動化工發展的動力是工農業生産和人民生活對化學品的需要，它所依靠的基礎是化學、 物理學、 數學和各種工程技術。其中與化學的關係尤為密切，化學是化工須臾不能離開的學科。在它們之間，也曾有過“工業化學”、“應用化學”等學科，起過一定的歷史作用。化工基本建設離不開土木工程、電力工程。化工機械的製造離不開機械工程和各種金屬材料,尤其是不銹鋼,乃至特種鋼材。化工機械特別註意的是高溫、高壓下的可靠性，即指係統、設備、元件在規定條件下完成規定功能的概率。現代化工裝置趨於大型化、單係列生産，對於可靠性的研究就顯得格外重要。
化工過程的控製離不開電子學、計算機和自動化，這些理論和儀器儀表，不僅能運用於生産，甚至也能運用於解决發展預測、决策和經營管理等問題。20世紀80年代，新技術革命中蓬勃發展的若幹領域，除前述能源和材料外，微電子技術和生物技術等前沿科學，以自己強大的生命力，對化工提出了更高的要求，從而把化工推嚮前進。
微電子技術 電子計算機、微處理機和信息技術都離不開微電子技術。在微電子技術中，大規模和超大規模集成電路的應用，對化工提出了新的要求。例如超純氣體和純水、電子工業用試劑、光刻膠、液晶以及腐蝕劑、摻雜劑、粘合劑等等。
微電子技術中使用的超純氣體有幾十種，除氧、氫、氮、二氧化碳、氬等常見氣體外，還有硼烷、三氯化硼、二氯硅烷、四氟化碳等自然界不存在的氣體。所用化工産品的純度對半導體成品的影響很大。使用工業氣體時，成品率衹有10％;使用含雜質小於10ppm的氣體和相應的高純化學試劑時，則成品率可提高到70％～80％。以用水而言,集成度為1Mb的集成電路，允許水中微粒的粒徑不大於0.1μm 。為了製得接近理論的純水，生産方法從蒸餾、離子交換發展到70年代的膜分離與離子交換相結合的方法，使純水製備技術達到新的水平。
微電子器件生産的關健在於光刻膠。超大規模集成電路所用的光刻膠是由芳香族疊氮化合物製成的感光樹脂，其優點是分辨率高，去膠容易，圖像清晰。液晶是微電子器件中不可缺少的顯示材料。它是一種有機化合物，由於要求顯示溫度在-20～60℃之間,一般單一液晶都達不到這種要求，須用多種同類型或不同類型的液晶混配使用。
生物技術 微生物是一種活細胞催化劑，在常壓和不高的溫度下通過發酵過程，將原料轉變為産品。多年來，應用這種傳統的生物技術生産了乙醇、丁醇、丙酮、醋酸等産品。近年來研究開發了利用固定化細胞，由丙烯腈生産丙烯酰胺，收率可達99.8％。此外，還可利用酶催化劑，特別是固定化酶，生産有機産品。生物技術用於化工，投資較少，節省能源和原料，污染少，可以製得利用常規方法難以製取的物質，如幹擾素、胰島素、單剋隆抗體等。這些藥物運用重組DNA技術來製備,可望使製藥工業面貌一新。
生物技術對化學工程提出了新的要求，主要是解决適宜於微生物大量培養的生化反應器，滿足復雜生化反應過程的分離技術以及過程控製等。在這方面，目前已形成了新的邊緣學科──生物化學工程，它把化學工程理論，運用於生物催化劑、生化反應工程和新型單元操作的研究開發，做出了許多成績。 | | 化工作為一個知識門類來說，在各個不同的歷史時期，在各種不同目的的要求下，有多種分解或綜合的分類方法。可按照原料來源、産品性質分類，也可按照過程規律、歷史聯繫分類。每種劃分方法都難於嚴格適應。本捲力求減少不必要的交叉，采取綜合分類的方法，設計了從原料出發的燃料化工分支；從産品出發的無機化工、基本有機化工、高分子化工、精細化工等分支；還有從共同的過程規律出發的化學工程分支，以及從歷史發展和橫嚮聯繫出發的綜論分支。燃料化工的原料是石油、天然氣、煤和油頁岩等可燃礦物，所以它又劃分為石油煉製工業、石油化工、天然氣化工、煤化工和頁岩油工業。其中，石油煉製工業是創造産值較高的工業部門，是國傢的重要經濟命脈。天然氣常與石油共生，也常把天然氣化工歸屬於石油化工。在現階段，石油煉製和石油化工是燃料化工的主體。燃料化工生産的産品包括燃料和化工原料，後者主要是有機化工原料（除合成氣也用於生産無機化工産品,如合成氨等外）。所以,石油化工也是基本有機化工的主要組成部分。由石油化工可以生産塑料、 合成橡膠、 合成纖維等三大合成材料，這是高分子化工的主要産品。因此，燃料化工、基本有機化工和高分子化工三者是有機地聯繫在一起的。至於無機化工所采用的原料既有可燃礦物，也有無機礦物。其産品主要有化肥,硫酸、硝酸、磷酸等酸類,純鹼、燒鹼等鹼類，還有無機????，工業氣體和無機非金屬材料等。無機非金屬材料中的硅酸????材料，有時被劃入傳統的建築材料領域。精細化工生産小批量、具有專門功能、主要用於消費的化學品。由於市場需求的發展，有些産品已變成大批量産品，但按習慣，往往仍視作精細化工産品。主要有染料、農藥、醫藥、火炸藥、信息記錄材料、塗料、顔料、膠粘劑、催化劑、各種助劑和化學試劑等。醫藥和火炸藥的生産又往往被分別劃為獨立的工業部門。如果從原料考慮,則精細化工是既有無機的,又有有機的，還有聚合物，是一個着眼於使用功能的綜合部門。在微電子技術、生物技術和新型材料蓬勃發展的新技術革命中，精細化工給化學工業增添了新的活力。
化學工程又分為化工熱力學、傳遞過程、單元操作、化學反應工程和化工係統工程。前兩者是化學工程的理論基礎，單元操作是化學工程最早形成的概念，它把化工生産的物理過程分解為若幹單元，如流體輸送、蒸餾、萃取、換熱、乾燥等。現在這些單元操作不僅在化工生産中起着重要作用，也廣泛用於冶金、輕工、食品、核工業等與化工有共同特點的工業領域。單元操作仍在繼續發展和完善，如近年來發展的顆粒學，作為粉體工程的一種理論，已應用於催化劑粒度設計、高溫氣體除塵、糧食乾燥和輸送。化學反應工程着眼於工業規模的化學反應過程的傳遞和動力學等規律，以解决反應器的設計和放大的問題。至於化工係統工程，則是運用係統工程的理論和方法，來解决化工過程優化問題的邊緣學科。
化工所包含的核心內容基本上都可以歸納在上述六個分支之中，並且綜論也是由這六個分支組成的。但是，這種分類方法並不是完全合理的，如催化劑工業被列入精細化工。雖然理論上講，催化劑具有加快反應速率的專門功能，是不參與反應的少量物質，但在大型化生産的今天,催化劑的産量和裝填量也是相當大的,中國1985年石油煉製催化劑的用量達20kt。而且催化劑的使用範圍遍及燃料、無機、有機、高分子和精細化工等所有領域。這樣的歸屬問題尚有很多。
此外，環境保護既是化工各部門不斷解决的共性問題，也是化工能作出貢獻的領域。18世紀興起的近代化學工業,迄今已有200多年的歷史，創造了無數的化工産品，同時也排放了廢氣、廢液、廢渣，污染了環境。因此，人們要求化學工業在轉化原料為産品時，力求物盡其用，成為無排放工程。國民經濟中其他部門的發展也或多或少造成公害。長此以往，超越大自然環境自淨能力的排放，必將使人類的生活環境日益惡化。因此，有識之士對世界上大氣、水、土壤、生物所受到的污染和破壞，發出了危險警告。為瞭解决污染，保護環境，使自然界的生態平衡走嚮新的和諧一致，化工將成為一支主力軍。 | 化工與互聯網 Chemical and Internet | 隨着中國互聯網的高速發展，中國也隨即涌現了一大批化工網絡服務行業，如中國化工市場七日訊http://www.qrx.cn，中國化工供求網 http://www.chemshows.com ，中國化工産品展銷網 http://www.chemshows.cn，精細化工網 http://www.efinechem.com，中國化工網 http://china.worldchembiz.com ，中國化工網（網盛） http://china.chemnet.com，化工網（慧聰）http://www.chem.hc360.com化工資料下載網 http://www.chemdown.cn等，為中國的化工網絡服務行業發展做出了卓越貢獻，為化工企業創造了巨大價值，是中國化工行業不可或缺的意一隻強大力量，為中國的化工貿易帶來了巨大便利，是科學發展觀的又一最佳體現。
撫今追昔,展望未來,化工將不囿於傳統的範圍，為改造世界作出難以估量的貢獻。
化工對國傢發展非常重要，其中乙烯是衡量工業發展的標準。 | 化工發展史 History of Chemical Development | 自有史以來,化學工業一直是同發展生産力,保障人類社會生活必需品和應付戰爭等過程密不可分的.為了滿足這些方面的需要,它最初是對天然物質進行簡單加工以生産化學品,後來是進行深度加工和仿製,以至創造出自然界根本沒有的産品.它對於歷史上的産業革命和當代的新技術革命等起着重要作用,足以顯示出其在國民經濟中的重要地位.
古代的化學加工 化學加工在形成工業之前的歷史,可以從18世紀中葉追溯到遠古時期,從那時起人類就能運用化學加工方法製作一些生活必需品,如製陶,釀造,染色,冶煉,製漆,造紙以及製造醫藥,火藥和肥皂.
在中國新石器時代的洞穴中就有了殘陶片.公元前50世紀左右仰韶文化時,已有紅陶,灰陶,黑陶,彩陶等出現(見彩圖[中國新石器時期(公元前2500年)燒製的彩陶罐],[隋代(581～618)燒製的三彩陶駱駝],[西漢(公元前 206～公元25年)製作的雲紋漆]" ,[唐代(618～907)越州窯燒製的青瓷水註],[中國古代煉丹白描圖]).在中國浙江河姆渡出土文物中,有同一時期的木胎碗,外塗朱紅色生漆.商代(公元前17～前11世紀)遺址中有漆器破片戰國時代(公元前475～前221)漆器工藝已十分精美.公元前20世紀,夏禹以酒為飲料並用於祭祀.公元前25世紀,埃及用染色物包裹幹屍.在公元前21世紀,中國已進入青銅時代,公元前5世紀,進入鐵器時代,用冶煉之銅,鐵製作武器,耕具,炊具,餐具,樂器,貨幣等.????,早供食用,在公元前11世紀,周朝已設有掌????政之官.公元前7～前6世紀,腓尼基人用山羊脂和草木灰製成肥皂.公元1世紀中國東漢時,造紙工藝已相當完善.
公元前後,中國和歐洲進入煉丹術,煉金術時期.中國由於煉製長生不老藥,而對醫藥進行研究.於秦漢時期完成的最早的藥物專著《神農本草經》,載錄了動,植,礦物藥品365.16世紀,李時珍的《本草綱目》總結了以前藥物之大成,具有很高的學術水平.此外,7～9世紀已有關於三種成分混煉法的記載,並且在宋初時火藥已作為軍用.歐洲自3世紀起迷信煉金術,直至15世紀纔由煉金術漸轉為製藥,史稱15～17世紀為製藥時期.在製藥研究中為了配製藥物,在實驗室製得了一些化學品如硫酸,硝酸,????酸和有機酸.雖未形成工業,但它導致化學品製備方法的發展,為18世紀中葉化學工業的建立,準備了條件.
早期的化學工業 從18世紀中葉至20世紀初是化學工業的初級階段.在這一階段無機化工已初具規模,有機化工正在形成,高分子化工處於萌芽時期.
無機化工 第一個典型的化工廠是在18世紀40年代於英國建立的硫酸廠.先以硫磺為原料,後以黃鐵礦為原料,産品主要用以製硝酸,????酸及藥物,當時産量不大.在産業革命時期,紡織工業發展迅速.它和玻璃,肥皂等工業都大量用鹼,而植物鹼和天然鹼供不應求.1791年在法國科學院懸賞之下,獲取專利,以食????為原料建廠,製得,並且帶動硫酸(原料之一)工業的發展;生産中産生的氯化氫用以製????酸,氯氣,漂白粉等為産業界所急需的物質,純鹼又可苛化為,把原料和副産品都充分利用起來,這是當時化工企業的創舉;用於吸收氯化氫的填充裝置,煅燒原料和半成品的旋轉爐,以及濃縮,結晶,過濾等用的設備,逐漸運用於其他化工企業,為化工單元操作打下了基礎.呂布蘭法於20世紀初逐步被索爾維法(見)取代.19世紀末葉出現電解食????的.這樣,整個化學工業的基礎——酸,鹼的生産已初具規模.
有機化工 紡織工業發展起來以後,天然染料便不能滿足需要;隨着鋼鐵工業,煉焦工業的發展,副産的煤焦油需要利用.化學家們以有機化學的成就把煤焦油分離為,,,,蒽,菲等.1856年,英國人由合成苯胺紫染料,後經過剖析確定天然茜素的結構為二羥基蒽醌,便以煤焦油中的蒽為原料,經過氧化,取代,水解,重排等反應,仿製了與天然茜素完全相同的産物.同樣,製藥工業,香料工業也相繼合成與天然産物相同的化學品,品種日益增多.1867年,瑞典人發明代那邁特炸藥(見),大量用於采掘和軍工.
當時有機化學品生産還有另一支柱,即乙炔化工.於1895年建立以煤與石灰石為原料,用電熱法生産電石(即)的第一個工廠,電石再經水解發生乙炔,以此為起點生産乙醛,醋酸等一係列基本有機原料.20世紀中葉發展後,電石耗能太高,大部分原有乙炔係列産品,改由為原料進行生産.
高分子材料 受熱發粘,受冷變硬.1839年美國用硫磺及加熱天然橡膠,使其交聯成彈性體,應用於輪胎及其他橡膠製品,用途甚廣,這是高分子化工的萌芽時期.1869年,美國用樟腦增塑硝酸纖維素製成塑料,很有使用價值.1891年在法國貝桑鬆建成第一個人造絲廠.1909年,美國製成,俗稱電木粉,為第一個,廣泛用於電器絶緣材料.
這些萌芽産品,在品種,産量,質量等方面都遠不能滿足社會的要求.所以,上述基礎有機化學品的生産和高分子材料生産,在建立起石油化工以後,都獲得很大發展.
化學工業的大發展時期 從20世紀初至戰後的60～70年代,這是化學工業真正成為大規模生産的主要階段,一些主要領域都是在這一時期形成的.和石油化工得到了發展,進行了開發,逐漸興起.這個時期之初,英國和美國的等人提出的概念,奠定了化學工程的基礎.它推動了生産技術的發展,無論是裝置規模,或産品産量都增長很快.
合成氨工業 20世紀初期異軍突起,用物理化學的反應平衡理論,提出氮氣和氫氣直接合成氨的催化方法,以及原料氣與産品分離後,經補充再循環的設想,進一步解决了設備問題.因而使德國能在第一次世界大戰時建立第一個由氨生産的工廠,以應戰爭之需.合成氨原用焦炭為原料,40年代以後改為石油或天然氣,使化學工業與石油工業兩大部門更密切地聯繫起來,合理地利用原料和能量.
石油化工 1920年美國用生産,這是大規模發展石油化工的開端.1939年美國標準油公司開發了臨氫催化重整過程,這成為芳烴的重要來源.1941年美國建成第一套以為原料用製乙烯的裝置.在第二次世界大戰以後,由於化工産品市場不斷擴大,石油可提供大量廉價有機化工原料,同時由於化工生産技術的發展,逐步形成石油化工.甚至不産石油的地區,如西歐,日本等也以原油為原料,發展石油化工.同一原料或同一産品,各化工企業卻有不同的工藝路綫或不同催化劑.由於基本有機原料及高分子材料單體都以石油化工為原料,所以人們以乙烯的産量作為衡量有機化工的標志.80年代,90%以上的有機化工産品,來自石油化工.例如,等,過去以電石乙炔為原料,這時改用氧氯化法以乙烯生産氯乙烯,用丙烯氨氧化(見)法以生産丙烯腈.1951年,以天然氣為原料,用蒸汽轉化法得到一氧化碳及氫,使得到重視,目前用於生産,,個別地區用生産.
高分子化工 高分子材料在戰時用於軍事,戰後轉為民用,獲得極大的發展,成為新的材料工業.作為戰略物質的天然橡膠産於熱帶,受阻於海運,各國皆研究.1937年德國法本公司開發獲得成功.以後各國又陸續開發了順丁,丁基,氯丁,丁腈,異戊,乙丙等多種合成橡膠,各有不同的特性和用途.方面,1937年美國 成功地合成尼竜 66(見),用熔融法紡絲,因其有較好的強度,用作降落傘及輪胎用.以後滌綸,維尼綸,腈綸等陸續投産,也因為有石油化工為其原料保證,逐漸占有天然纖維和人造纖維大部分市場.塑料方面,繼酚醛樹脂後,又生産了,醇酸樹脂等熱固性樹脂.30年代後,品種不斷出現,如迄今仍為塑料中的大品種,為當時優異的絶緣材料,1939年高壓用於海底電纜及雷達,低壓聚乙烯,等規聚丙烯的開發成功,為民用塑料開闢廣泛的用途,這是齊格勒-納塔催化劑為高分子化工所作出的一個極大貢獻.這一時期還出現耐高溫,抗腐蝕的材料,如,,其中聚四氟乙烯有塑料王之稱.第二次世界大戰後,一些也陸續用於汽車工業,還作為建築材料,包裝材料等,並逐漸成為塑料的大品種.
精細化工 在方面,發明了活性染料,使染料與纖維以化學鍵相結合.合成纖維及其混紡織物需要新型染料,如用於滌綸的,用於腈綸的,用於滌棉混紡的活性分散染料.此外,還有用於激光,液晶,顯微技術等特殊染料.在方面,40年代瑞士P.H.米勒發明第一個有機氯農藥之後,又開發一係列有機氯,有機磷,後者具有胃殺,觸殺,內吸等特殊作用.嗣後則要求高效低毒或無殘毒的農藥,如仿生合成的類.60年代,,發展極快,出現了一些性能很好的品種,如吡啶類除草劑,苯並咪唑殺菌劑等.此外,還有抗生素農藥(見),如中國1976年研製成的井岡黴素用於抗水稻紋枯病.醫藥方面,在1910年法國製成606砷製劑(根治梅素的特效藥),又在結構上改進製成914,30年代的類化合物,甾族化合物等都是從結構上改進,發揮出特效作用.1928年,英國發現,開闢了抗菌素藥物的新領域.以後研究成功治療生理上疾病的藥物,如治心血管病,精神病等的藥物,以及避孕藥.此外,還有一些專用診斷藥物問世.擺脫天然油漆的傳統,改用,如醇酸樹脂,,丙烯酸樹脂等,以適應汽車工業等高級塗飾的需要.第二次世界大戰後,丁苯膠乳製成水性塗料,成為建築塗料的大品種.采用高壓無空氣噴塗,靜電噴塗,電泳塗裝,陰極電沉積塗裝,光固化等新技術(見),可節省勞力和材料,並從而發展了相應的塗料品種.
現代化學工業 20世紀60～70年代以來,化學工業各企業間競爭激烈,一方面由於對反應過程的深入瞭解,可以使一些傳統的基本化工産品的生産裝置,日趨大型化,以降低成本.與此同時,由於新技術革命的興起,對化學工業提出了新的要求,推動了化學工業的技術進步,發展了精細化工,超純物質,新型結構材料和功能材料.
規模大型化 1963年,美國凱洛格公司設計建設第一套日産540t(即600sh.t)合成氨單係列裝置,是化工生産裝置大型化的標志.從70年代起,合成氨單係列生産能力已發展到日産 900～1350t,80 年代出現了日産1800～2700t合成氨的設計,其噸氨總能量消耗大幅度下降.乙烯單係列生産規模,從50年代年産50kt發展到70年代年産100～300kt,80年代初新建的乙烯裝置最大生産能力達年産 680kt.由於冶金工業提供了耐高溫的管材,因之毫秒裂解爐得以實現,從而提高了烯烴收率,降低了能耗.其他化工生産裝置如硫酸,燒鹼,基本有機原料,合成材料等均嚮大型化發展.這樣,減少了對環境的污染,提高了長期運行的可靠性,促進了安全,環保的預測和防護技術的迅速發展.
信息技術用化學品 60年代以來,大規模集成電路和電子工業迅速發展,所需電子計算機的器件材料和信息記錄材料得到發展.60年代以後,多晶硅和單晶硅的産量以每年20%的速度增長.80年代周期表中～V族的二元化合物已用於電子器件隨着半導體器件的發展,氣態源如磷化氫 (PH)等日趨重要.在大規模集成電路製備過程中,需用多種,其雜質含量小於1ppm,對水分及塵埃含量也有嚴格要求.大規模集成電路的另一種基材為,其質量和穩定性直接影響其集成度和成品率.此外,對基質材料,密封材料,焊劑等也有嚴格要求.1963年,荷蘭菲利浦公司研製盒式錄音成功後,日益普及.它不僅用於音頻記錄,視頻記錄等,更重要的是用於計算器作為外存儲器及內存儲器,有磁帶,磁盤,磁鼓,磁泡,磁卡等多種類型.為重要的信息材料,不僅用於光纖通信,且在工業上,醫療上作為內窺鏡材料.
高性能合成材料 60年代已開始用(俗稱尼竜),聚縮醛類(如),,以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 ()等為結構材料.它們具有高強度,耐衝擊,耐磨,抗化學腐蝕,耐熱性好,電性能優良等特點,並且自重輕,易成型,廣泛用於汽車,電器,建築材料,包裝等方面.60年代以後,又出現,,,等.尤其是為耐高溫,耐高真空,自潤滑材料,可用於航天器.其纖維可做航天服以抗輻射.聚苯並噻唑和聚苯並咪唑為耐高溫樹脂,耐熱性高,可作燒蝕材料,用於火箭.共聚,共混和復合使結構材料改性,例如多元醇預聚物與經催化反應,為尼竜聚醚嵌段共聚物,具有高衝擊強度和耐熱性能,用於農業和建築機械.另一種是以纖維增強樹脂的高分子復合材料.所用樹脂主要為環氧樹脂,不飽和聚酯,聚酰胺聚酰亞胺等所用為玻璃纖維,或(常用丙烯腈基或瀝青基).這些復合材料比重輕,比強高,韌性好,特別適用於航天,航空及其他交通運輸工具的結構件,以代替金屬,節省能量.和含氟材料也發展迅速,由於它們具有突出的耐高低溫性能,優良電性能,耐老化,耐輻射,廣泛用於電子與電器工業,原子能工業和航天工業.又由於它們具有生理相容性,可作人造器官和生物醫療器材.
能源材料和節能材料 50年代原子能工業開始發展,要求化工企業生産重水,吸收中子材料和傳熱材料以滿足需要.航天事業需要高能.固體推進劑由膠粘劑,增塑劑,氧化劑和添加劑所組成.液體高能燃料有液氫,煤油,偏二甲肼,無水肼等,氧化劑有液氧,發煙硝酸,四氧化二氮.這些産品都有嚴格的性能要求,已形成一個專門的生産行業.為了滿足節能和環保的要求,1960年美國試製成可以實用的膜,以淡化,處理工業污水,以後又擴展用於醫藥,食品工業.但這種膜易於生物降解,也易水解,使用壽命短.1970年,開發了芳香族聚酰胺反滲透膜,它能夠抗生物降解,但不能抗遊離氯.1977年,改進後的復合膜用於海水淡化,每立方米淡水僅耗電23.7～28.4MJ此外,還開發了和用膜等.聚碸中空纖維氣體分離膜,用於合成氨尾氣的氫氮分離及其他多種氣體分離.這種技術比其他工業分離方法可以節能.精細以其硬度見長,用作切削工具.1971年,美國福特汽車公司及威斯汀豪斯電氣公司以β-氮化硅 (β-SiN)為燃汽透平的結構材料,運行溫度曾高達1370℃,提高功效,節省燃料,減少污染,為良好的節能材料,但經10年試驗,仍存在不少問題,尚須進一步改進.現主要用作陶瓷發動機,透平葉片,導電陶瓷,人造骨等.陶瓷的主要物係有氧化物係,如氧化鋁(AlO),氧化鋯(ZrO)等,和非氧化物係,如碳化物(SiC),氮化物(BN),氮化硅(SiN)等.80年代,為改進陶瓷的脆性,又在開發硅碳纖維增強陶瓷.
專用化學品得到進一步發展,它以很少的用量增進或賦予另一産品以特定功能,獲得很高的使用價值.例如食品和飼料添加劑,塑料和橡膠助劑,皮革,造紙,油田等專用化學品,以及膠粘劑,防氧化劑,表面活性劑,水處理劑,催化劑等.以催化劑而言,由於電子顯微鏡,電子能譜儀等現代化儀器的發展,有助於瞭解催化機理,因而製備成各種專用催化劑,標志催化劑進入了新階段. | | - : Wuxi China Petroleum Chemical industry, China Petroleum Chemical industry, chemical technology
- n.: chemical industry, chemical engineering, the operations of nature in producing changes, Nature's work, operations of Nature
| | - n. industrie chimique
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