化学对经济发展的作用

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-05
化学工业的发展史

化学加工在形成工业前的历史,可以 从18世纪中叶追溯到远古时期,从那时起人类就能运用化学加工方法制作一些生活必须品,如制陶,酿造等。当时生产规模较小,技术落后,只能算是手工工艺。在这一阶段无机化工已初具规模,有机化工正在形成,高分子化工处于萌芽时期。

18实际中叶,英国发生工业革命,机器的出现促进了纺织工业,纺织物的漂白与染色技术的改进,需要纯碱,氯等无机产品,农业上需要化学肥料,采矿业需要大量炸药,因而使化学工业开始形成,并有一个较大发展。

18世纪40年代,英国一个用铅室法从硫磺和硝石中制造硫酸,此法几乎沿用了100多年。20世纪初,矾催化剂用于接触制硫酸工业化以来,接触法成为硫酸生产的主要方法。1783年,法国N·吕布兰提出了以食盐,煤、石灰石、硫酸等为原料的制碱法,此法综合利用原料,除了生产碱,同时还生产芒硝、硫代硫酸钠、苛性钠、盐酸、漂白粉等,形成了综合生产过程。所用的气体洗涤、固体煅烧、结晶、过滤、干燥等化工单元操作的设计原理沿用至今,成为化工单元操作基础。1861年,比利时索尔维实现了氨碱法制碱的工业化,使制碱生产连续化。由于氨碱法产品纯度高,价格便宜,而且取代了吕布兰法并成为纯碱的主要生产方法。中国著名换学家侯德榜与1938年开始致力于联合制碱法的研究,创造了侯氏制碱法。19世纪末叶出现电解食盐的氯碱工业。这样,整个化学工业的基础——酸、碱的生产已初具规模。

为了适应农业的发展,1841年开始了磷肥生产。1870年后星期了制钾工业。氨是在1754年由普里斯特利加热氯化铵和石灰石时发现,气候通过分析确定了氨的组成,在基础理论研究的基础上,经过100多年的努力,于1913年实现了氨的合成的工业化。1916年实现了氨氧化制取硝酸的过程。合成氨工业的出现,标志着化学工业进入了一个新的阶段,它不仅生产了廉价的氨和硝酸,而且为有机合成工业提供了良好的技术条件。

19世纪中叶,随着炼铁工业的发展和城市对煤气及工业燃料的要求,促进了炼焦工业道贺煤气工业的发展。其后又从炼焦副产品煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、苯酚等化合物。这些物质是有机合成特别是燃料合成的重要原料。19世纪下半叶形成了以煤焦油为主题的有机合成工业,交谈、煤焦油的利用逐步形成了煤化学工业体系。

纺织工业发展起来以后,天然染料便不能满足需要;随着钢铁工业、炼焦工业的发展,副产的煤焦油需要利用。化学家们以有机化学的成就把煤焦油分离为、、、、蒽、菲等。1856年,英国人由合成苯胺紫染料,后经过剖析确定天然茜素的结构为二羟基蒽醌,便以煤焦油中的蒽为原料,经过氧化、取代、水解、重排等反应,仿制了与天然茜素完全相同的产物。同样,制药工业、香料工业也相继合成与天然产物相同的化学品,品种日益增多。1867年,瑞典人发明代那迈特炸药(见),大量用于采掘和军工。

农药使用很早,20世纪40年代,瑞士P·H·米勒发明第一个有机氯农药滴滴涕之后,又开发了一系列有机氯、有机磷杀虫剂,植物性荷尔蒙等,20世纪50年代又制成了氨基甲酸酯类农药如西维因等。这些农药毒性较大,对环境污染严重,因此,又研究开发了高效、低毒、不污染环境的有机杀虫剂,如拟除虫菌酯类、杀菌剂、除草剂及抗生素农药。

1854年,西利曼建立了原油分馏装置,随着汽油及柴油发动机的发明,促进了石油的开采和加工,1923年出现了减压蒸馏,使石油炼制发展成现代的加工工艺路线。

20世纪20年代开始兴起石油化学工业,在20世纪60年代得到了大发展,由此形成了第二次工业革命。许多石油化学品却带了人类日常生活的传统材料,提供了廉价物美的各种物品。在20世纪40年代,催化剂裂化生产 汽油及乳液聚合技术制取丁苯橡胶技术研制成功,推动了石油化工的发展。20世纪50年代,许多由煤化工制取的产品,包括烯烃、芳香烃、氨等都相继转为利用石油、天然气生产。目前已有90%以上的有机化工产品来源于石油、天然气,石油化学工业已成为非常重要的基础工业部门。

当时有机化学品生产还有另一支柱,即乙炔化工。于1895年建立以煤与石灰石为原料,用电热法生产电石(即)的第一个工厂,电石再经水解发生乙炔,以此为起点生产乙醛、醋酸等一系列基本有机原料。20世纪中叶发展后,电石耗能太高,大部分原有乙炔系列产品,改由为原料进行生产。

20世纪30年代,建立了高分子化学体系,高分子材料的化学工业得到迅速发展。1872年,制得了酚醛树脂,1938年,尼龙66实现了工业化生产,其后又相继发明了尼龙6,聚酯纤维。至今,涤纶和晴纶是合成纤维中发展最快,生产量最大的品种。20世纪30年代在美国实现了氯丁橡胶的生产,不久又生产出丁苯橡胶、丁腈橡胶。与此同时,聚氯乙烯、聚苯乙烯、高压聚乙烯、聚四氟乙烯又相继实现了工业化生产,塑料工业得到了迅速发展。至此形成了三大合成材料为主的高分子化学工业体系。专用化学品得到进一步发展,它以很少的用量增进或赋予另一产品以特定功能,获得很高的使用价值。例如食品和饲料添加剂,塑料和橡胶助剂,皮革、造纸、油田等专用化学品,以及胶粘剂、防氧化剂、表面活性剂、水处理剂、催化剂等。以催化剂而言,由于电子显微镜、电子能谱仪等现代化仪器的发展,有助于了解催化机理,因而制备成各种专用催化剂,标志催化剂进入了新阶段。

现代化学工业 20世纪60~70年代以来,化学工业各企业间竞争激烈,一方面由于对反应过程的深入了解,可以使一些传统的基本化工产品的生产装置,日趋大型化,以降低成本。与此同时,由于新技术革命的兴起,对化学工业提出了新的要求,推动了化学工业的技术进步,发展了精细化工、超纯物质、新型结构材料和功能材料从20世纪初至战后的60~70年代,这是化学工业真正成为大规模生产的主要阶段,一些主要领域都是在这一时期形成的。合成氨和石油化工得到了发展,高分子化工进行了开发,精细化工逐渐兴起。这个时期之初,英国G.E.戴维斯和美国的A.D.利特尔等人提出单元操作的概念,奠定了化学工程的基础。它推动了生产技术的发展,无论是装置规模,或产品产量都增长很快。。

近年来,高新技术和新材料发展迅速,如复合材料、信息材料、纳米材料以及高温超导体等的应用,给化学工业提供了更宽广的发展前景。化学工业的产品已深入到我们生活的各个方面,占有极为重要的地位。化学工业是国民经济的支柱产业之一,近年来中国的化学工业发展迅速,1997年增长大10.71%,今后还将优先发展石油化工、精细化工、农用化学品,并会成为人们提供更多的新产品。

对经济的发展起到促进作用,也为人类社会的发展提供保障

重视材料化学工程,突破经济发展瓶颈

主持人:王燕宁(科技日报记者)
徐少亚(通讯员)

嘉宾:徐南平(中国工程院院士、南京工业大学副校长)

陆小华(南京工业大学教授、博士生导师)

5月13日,我国首届全国材料化学工程学术研讨会在南京举行,6位院士、多位973项目学科带头人均出席了会议。期间,我们就这门新学科与国家可持续发展的话题采访了与会专家。

化工与材料学科的交叉渗透已经成为一种潮流

主持人:本次材料化学工程研讨会我注意到这样一个现象:汇集了6位院士和多位973项目首席科学家,而且这些专家分别来自化工、化学、材料三大领域。这样的规模和规格并不多见。

徐南平:的确,本次研讨会是我国首届材料化学工程学术研讨会。材料化学工程在国民经济中扮演着重要角色,随着重要性的日益凸显,我们也不断地面临新问题与新挑战,特别是材料的微结构设计与微结构控制问题,涉及多个学科前沿领域,需要不断的探索与实践,更需要充分的交流与讨论。举办这样一个高规格的研讨会是非常必要的。

主持人:单从字面上理解,材料化学工程像是几个学科的交叉,学科交叉似乎已经成为了一种趋势?

徐南平:对,作为化学工程学科新的发展方向,材料化学工程既是化工与材料学科交叉渗透而衍生的新领域,也是化学工程学科内涵与外延的必然产物,更是可持续发展和科学发展的重大社会需求牵引的结果。化工与材料学科的交叉渗透已经成为一种潮流。国际、国内一些高等学校已经将化工与材料学科纳入同一学院,以利于学科发展和人才培养。

过程工业中的落后制约了我国经济的发展

主持人:在会上,不时听专家们提到“过程工业”,它与我们研讨会的主题有什么样的关系呢?

陆小华:在回答这个问题之前,首先要弄明白过程工业的概念。过程工业是以物质转化过程为特征的工业状态,如用煤来发电,从石油里提炼出化工产品等等。过程工业的发展对加快我国工业化进程、解决我国长期供给短缺问题发挥了关键的作用,成为我国工业的重要组成部分。但我国过程工业的技术与装备十分落后,普遍存在资源浪费、能耗高和污染环境的问题,有的行业资源利用率只有10%,单位产值的能耗是世界平均水平的2-4倍,空气、水和固体废弃物污染严重。三废也是我国环境污染的主要来源,工业排放物超过发达国家10倍,仅水泥工业中CO2的年排放就达7亿吨。我国已成为世界第一资源加工消费大国和世界第二能源耗用大国。因此说,过程工业的落后,使得资源、能源被过度消耗,环境被污染,从而成为制约我国可持续发展的瓶颈所在。

研究材料化学工程可有力解决过程工业中的瓶颈问题

主持人:能源稀缺、环境污染成为制约经济发展的瓶颈,这是很多国家都在研究的问题。

陆小华:对,在本世纪内多数工业中,材料化学工程扮演着战略角色,它在水资源领域,能淡化海水、净化饮用水、优化城市废水;在能源领域,它可以提高天然气、生物质、燃料电池的使用率;在生态环境领域,它作用于CO2控制、除尘、洁净燃烧;在传统工业领域,它与冶金、制药、食品、化工与石化、电子等行业生产过程的关系是密不可分。

用化学工程技术对材料生产过程进行流程和生态产业链优化设计和综合研究、发展基础原材料的绿色制备技术,无疑是缓解我国过程工业的资源、能源、环境瓶颈问题的重要途径之一。例如,我国的高分子产业和化学品的制造基本依赖石油资源,石油资源的短缺已经成为我国经济发展的瓶颈,由生物质大规模制备丙烯酸、对苯二甲酸、聚丙烯酸、聚乙烯等是用可再生资源替代石油资源、减少CO2排放的战略发展方向之一。这种战略的创新体系的建立和工业化应用必将依托过程工程技术,化学工程技术将成为开发石油替代资源的重要支持技术。以新材料为基础发展起来的新型分离技术,如膜分离、吸附分离等,在分离过程中具有节约能源的特征,发展十分迅速,成为分离领域的主要发展方向。采用新材料提高分离与反应过程的效率是提高我国过程工业装备水平的必由之路,由此可见,新材料与化学工程的交叉融合是发展的趋势,也是缓解我国过程工业中的资源、能源、环境瓶颈问题,是我国可持续发展战略的重大需求。

我国在材料化学工程方面研究进展十分迅速

主持人:怪不得徐院士之前特别强调材料化学工程在国民经济中扮演重要角色呢,但是,普通受众对材料化学工程知之甚少,这多少与材料化学工程的地位不太相称。

徐南平:这也是许多搞材料化学工程的人经常面临的尴尬,但是,我国学者在这一领域已经进行了大量的探索性工作,特别是近10年来,材料化学工程已经成为化工与材料领域的亮点之一,获得包括国家技术发明一等奖在内的一系列重大科技成果。

陆小华:我国在这方面的研究进展十分迅速,如清华大学化工系将传统化学工程中的流化床技术用于碳纳米管的规模生产,成本得到大幅度的降低;南京工业大学将化工热力学理论与方法用于新材料生产过程,建立了复杂体系的模拟方法,从而为纳米级钛酸钾晶须的规模化制备奠定了理论基础等。这些研究共同的特征均是将化学工程的方法用于新材料的生产过程,重点解决其过程放大的技术问题,不仅为新材料的生产解决了关健问题,同时也大力推动了化学工程学科的发展,成为我国化学工程领域最重要的进展之一。

材料化学工程研究的主要方向与趋势

主持人:随着科学技术的发展,新能源、新资源、新材料、生物技术等新兴产业有取代传统产业的趋势,而材料化学工程学科所研究的主要方向与趋势是什么呢?

徐南平:材料化学工程领域的发展,不但促进了材料工业的进步,也为化学工程学科的发展开辟了新方向。用化学工程的理论与方法对基础原材料生产过程进行流程和生态产业链的优化设计,以发展绿色制备技术和可再生资源路线;依托新型分离与反应材料,发展以新材料为基础的过程工程与集成技术。这些构成了材料化学工程的主要研究方向。材料化学工程学科研究的目标是达到按应用过程的需要进行材料设计与过程优化的目的,其核心是建立材料结构、性能(应用)与制备(生产)之间的关系,其关键的科学问题是:材料的结构与功能的关系,材料结构与制备过程的关系。

材料化学工程研究任重道远

主持人:既然材料化学工程是发展最快的新的增长点之一,各国在这方面是如何作为的?我国科研院所已经作出了哪些成就?

徐南平:美国、德国等世界发达国家非常重视对化工新材料研制开发的投入,其经费占GDP的比例逐年上升。而日本已经制定了面向新世纪优先发展新材料技术,认为新材料技术是各产业和研究开发活动的基础。发达国家很多大学的化工系已经更名为材料与化工系,其目的就是强调材料学科与化学工程学科的交叉渗透。

以新材料为基础发展化学工程的单元技术是材料化学工程领域的另一方面,我国在这一领域也取得了可喜的进展。南京工业大学致力于发展以陶瓷膜材料为基础的化工新单元技术,不仅在我国率先形成了陶瓷膜新产业,并且以陶瓷膜为基础发展出膜催化反应制备合成气新的技术路线、纳米催化陶瓷膜集成新技术、光催化陶瓷膜反应技术等,并初步建立了面向应用过程的陶瓷膜材料的设计理论,将材料与化学工程学科相互交叉,在学术研究方面形成了特色与优势;北京石油化工科学研究院开发出新型钛硅分子筛和非晶态合金催化材料,通过技术集成与流程综合,有可能形成具有我国自主知识产权的石油化工成套装备与技术。这些研究工作的典型特征均是以材料为基础发展化工技术,由于新材料的应用,新的单元过程、新的工艺技术不断涌现,对于扩大化学工程研究领域、提高化学工程学科水平产生了积极的影响。

可以预见,材料化学工程将成为化学工程学科最为活跃的研究领域,也是能够取得突破性成果的热点研究方向。

化工

教育对经济的促进作用有哪些?
答:教育对经济的促进作用如下:1、劳动力再生产:教育通过提高劳动者的素质和技能水平,使潜在的劳动力转变为现实的劳动力,从而促进经济的发展。劳动者是生产力诸因素中最重要的因素,教育通过提高劳动者素质促进经济发展。2、...

学经济学有什么用
答:学经济学的重要性 学经济学对于推动经济发展、改善人民生活、防范风险、维护社会稳定和增加社会福利等方面具有重要的指导作用;可以促进经济增长和创新;可以提高资源利用效率和效益;可以促进国际贸易和经济合作;可以增强个人理财...

如何充分发挥教育在经济建设中的作用
答:教育经济功能是教育系统对一定社会经济发展所起的作用,主要表现为:1、为经济发展提供各类人力,包括设计人员、技术人员、管理人员以及其他人员;2、提高劳动力的素质(如知识、技能、经验、纪律性等);3、进行科学研究,改进...

发展经济学的重要意义?
答:以满足当前和未来世代的需求。总之,发展经济学对于实现经济增长、减少贫困、优化资源配置、推动可持续发展以及制定有效的经济政策都具有重要意义。它为决策者和研究者提供了理论和实证工具,帮助他们更好地理解和解决经济问题。

科学技术对社会经济发展的影响?
答:科学技术对社会经济发展有巨大的、深刻的、全面的影响。近半个世纪发来,随着科学技术突飞猛进的发展和科技成果的广泛应用,不仅社会生产力以前所未有的速度发展,而且科学技术已渗透到社会生活的各个领域,给社会经济与生活以...

教育对经济的影响有哪些?
答:因此,正确认识教育对经济发展的双重作用并正确处理好教育与经济发展的关系,就显得更为重要。\x0d\x0a\x0d\x0a教育在经济发展中的积极作用缘于人的因素在经济发展中的特殊重要性。教育通过对人的培养、改变、提高而对...

高职教育对地方经济中所起的作用
答:日本在经济高速增长期的60年代,我国在经济起飞的80年代,都制定了大力发展中等职业教育的政策。在我国,普遍认为日本在经济高速增长期职业教育对经济发展发挥了巨大作用,而且这种认识也对我国自80年代开始的教育体制改革,特别是对制定中等职业...

教育有哪些经济功能,你认为应该如何使更好地发展教育的经济功能?
答:教育的经济功能具有重要意义,它不仅能够促进社会经济发展,还能为国家培养人才和增加就业机会。为了更好地发挥教育的经济功能,我认为应该采取以下措施:加大对教育的投入,完善教育体系。政府应该加大对教育的投入,增加教育经费,...

什么是经济学?经济学的作用是什么?
答:经济学:经济学是研究人类经济活动的规律即价值的创造、转化、实现的规律——经济发展规律的理论,分为政治经济学与科学经济学两大类型。政治经济学根据所代表的阶级的利益为了突出某个阶级在经济活动中的地位和作用自发从某个...

学习产业经济学的意义是什么??
答:学习产业经济学的意义主要表现在以下方面:1.有利于统一的经济学体系的建立;2.有利于经济学和管理学的沟通;3.有利于应用经济学的学科建设。4.有利于建立有效的产业组织结构;5.有利于产业结构的优化升级,落实科学发展观;...