1、第二章第二章docin/sundae_mengMenudocin/sundae_mengMenu化工的起源化工的起源 docin/sundae_mengMenu 第一个化工工业产品-化学工业 的起始-以和为代表“化学工程技师社会”(society of chemical engineers)的概念1880英国学者Davis提出,1887在Manchester Technical School开设化工程序操作,即今谓单元操作docin/sundae_mengMenu(1880)英学者戴维斯提出,1887开设化工程序操作(即今日单元操作),(1888)MIT诺顿整理流体输送,吸收,萃取,蒸馏,干燥
2、等,提出单元操作观念(1892)宾大设立四年制化工系宝碱（Procter&Gamble）(1837)超大型日用品厂商 生产销售SKII化妆品,OLAY保养品,帮宝适纸尿裤,飞柔洗发精,好自在卫生棉.市值1392亿美元 娇生(1886)是美国一家护理、个人卫生产品、医疗器材的制造商，成立于1885年，在超过90个国家设有分公司，其产品销售遍及170多个国家。奇异(1892)1908美国化学工程学会docin/sundae_mengMenu宝碱(P&G)宝碱系于1837年由蜡烛制造者William Procter与肥皂制造者James Gamble创办，而成为今日的家用品巨擘宝碱原有16个市值达1
3、0亿美元以上的品牌，并购吉列后将新增5个。其中，宝碱素来在女性个人用品类称冠，拥有如欧蕾、蜜斯佛陀、Always、Cover Girl等品牌1879年，宝碱推出最成功的产品象牙肥皂（化妆用的肥皂）。宝碱收购潘婷（Pantene）洗发乳品牌之后，潘婷成了美国市场上最畅销的洗发乳 2019年，宝碱占有30.6%的洗发乳市场，品牌包括飞柔（Pert Plus）旗下品牌还包括帮宝适尿片docin/sundae_mengMenu最早的概念v1915年美国学者利特尔(A.D.Little)，明确指出:“任何化工生产过程不论规模如何,皆可分解成几个单元操作的过程,例如粉碎、蒸馏、萃取、蒸发、吸收、冷凝、沉降
4、、结晶和过滤等。docin/sundae_mengMenu化学工业产品的工业化造就了化学工程就是单元操作的刻板印象单元程序:归纳氧化,氢化,碱化,氯化,聚合等可行性的化工热力学,探讨反应速率的反应工程化学工程科学的萌芽 自动化的观念和设备:应用数学及仪器控制 docin/sundae_mengMenu化工的发展历程化工的发展历程 化工的基础理论-Bird输送现象(transport phenomenon)P.20高分子材料高分子材料纳入化学工程领域 石化业对环境的污染 化学工程走入了黑暗期(1980石油危机解除)docin/sundae_mengMenu2019年前后化学工程的新解释-分子产品
5、工程(molecular product engineering)概念 P.21 1.将化工理论应用到所有发展性科学 2.化学工程师在制程的重要性转入以产品做为导向全方位工程师 3.从强调如何将实验结果放大(scale up)到工厂的理论，转到如何运到过去化工理论进行缩小(scale down)理论 docin/sundae_mengMenu化工传统产业化工传统产业名称起迄年份(民国)特色草创期232仅肥料及碱氯工业较具规模进口替代期3342第一期经建计划开始，设厂增产以取代进口发展期4356侨外投资兴起，纸业、味精、染整、制药等业蓬勃发展出口扩张期5764一、二轻完成，上、中、下游成一完整体
6、系，带动纺织品出口旺盛成熟期6574三、四轻完成，石化规模达空前高峰转型期7585 下游产业外移产品结构改变，面临量与质的危机蜕变期85迄今传统石化业外移，转型至高科技产业数据源：公元2000年我国化学工业之展望，台经院，78年5月 docin/sundae_mengMenu石油化学工业石油化学工业(petroleum petroleum industryindustry)民生工业之母p.24 开始于1920年 成形于20世纪初期 最早的石油化学工业仅为一种石油工业副产品的利用工业，即利用炼油废气中的乙烯、丙烯以生产环氧乙烷、乙二醇、异丙醇、氯乙烯及丙酮等石油化学品而开始的 docin/sun
7、dae_mengMenu塑料工业塑料工业(plastic plastic industry)industry)二十世纪石化工业最大的成就塑胶特性重量轻、着色性佳、成型容易、电绝缘性好、耐化学药品 docin/sundae_mengMenu塑料工业塑料工业(plastic plastic industry)industry)塑料依其物理与化学性质可分v 热塑性树脂或塑料(thermoplastic resin and plastics)物质被加热至玻璃转移点温度(glass transition temperature)以上，树脂即软化，呈可塑性(plasticity)，冷却后失去可塑性而再变为
8、固态v 热固性树脂或塑料(thermosetting resin and plastics)在塑制前为简单之低分子量化合物，但加热后即起化学变化，在某阶段呈热塑性状态，最后失去其塑性成为不溶不熔融的刚体。其分子互相链接成网状结构(network structure)docin/sundae_mengMenu硅酸盐工业硅酸盐工业 水泥:卜特兰水泥 陶瓷制品:陶瓷器、磁砖、耐火砖、珐琅器等 玻璃及玻璃制品 docin/sundae_mengMenu卜特兰水泥的由来 1824年，一个英国石匠Joseph Aspdin，因他在厨房发明的水泥，获得了专利权。他把石灰石和厨房火炉里的灰土混合后加热并磨成粉
9、，就创造出加水就会变硬的水泥。Aspdin把水泥命名为卜特兰(portland)，是因为它长得像英国海岸外的卜特兰岛上所采来的一块石头。由于这个发明，Aspdin建立起今天卜特兰水泥工业的基础。docin/sundae_mengMenu卜特兰水泥的主要成分是氧化钙和氧化硅，也就是硅酸钙，是一种硅酸盐。用它制成的混凝土，硬化以后，硬度、外观和颜色，都跟当时英国波特兰岛上所产的波特兰石材很相近，所以取名为波特兰水泥（Portland cement）。Aspdin曾用这种水泥建造了英国伦敦泰晤士河的河底隧道。docin/sundae_mengMenu现代化玻璃科技现代化玻璃科技染料敏化太阳能电池装置
10、,是以涂布石墨之导电导电玻璃玻璃为正极 ITO导电玻璃导电玻璃是液晶显示器的上游原料之一，ITO是Indium Tin Oxide的缩写,中文是氧化铟锡。系在原本无法导电导电的母玻璃玻璃(mother glass)基板上,镀上一层可以导电导电的氧化铟锡(indium tin oxide,ITO),从而可以扮演电极。Glass fiber-reinforced plastics docin/sundae_mengMenu纺织工业纺织工业 世界纺织工业可分为四大地区：欧洲为第一，占全球纺织工业百分之三十三，其中以德国、英国、意大利和法国为主，次为美国占百分之三十，俄罗斯第三占百分之十四，远东第四也
11、占百分之十四，以印度和日本为主。docin/sundae_mengMenu纺织工业天然纤维：取自于植物或动物 人造纤维：又称化学纤维，系经化学制造程序人工造成的纤维。可分成四大类：再生纤维、半合成纤维、合成纤维、及无机质纤维等。真正的人造纤维是在1938年美国DuPont公司发明的尼龙66开始。docin/sundae_mengMenu科学家们开始试着利用高分子、纤维等材料，模仿人类的中枢神经或是计算机的自控系统，试图借着智能材料来让纺织品与通讯、信息处理、医疗、侦测等功能做结合。具有压电效应之新型智慧智慧型材料型材料 docin/sundae_mengMenu智能型纺织品机能类型docin/
12、sundae_mengMenu制药工业制药工业 Ehrlich(1845-1915)发现了第一种抗病毒的合成药剂后，化学治疗便成为现代医疗的主角。未来制药工业将与生技(生物芯片)结合成为一股中兴工业，而中药与西药也将互相结合各取所长一同发展。docin/sundae_mengMenu制革工业制革工业 以前制革家都凭着古人累积的经验，艺术的成分大于科学，自从有了温度计、比重计，制革业便逐渐科学化。由于工业仪器的进步，更能有效的控制人造制革的化学反应，加上工业装置的进步，制革业已成为化工产业的一部门。docin/sundae_mengMenu人造皮革(artificial leather)又称合成
13、皮或合成皮革系指外观手感似皮皮革并可代替其使用的塑料制品。通常以织物为底基涂覆由合成树脂添加各种塑料添加剂制成的配混料制成。20 世纪初期用硝酸纤维素溶胶涂覆织物所制成的硝酸纤维素漆布是人造皮革的先驱。30 年代聚氯乙烯工业化生产为人造皮革开辟了新的原料资源促进人造皮革生产的发展。涂覆层原料除聚氯乙烯外还采用聚酰胺聚氨酯聚烯烃等。docin/sundae_mengMenu制纸工业制纸工业 蔡伦是第一个纸的发明者，也是第一个说服汉和帝接受纸类的人。纸的一般定义是：任何一种纤维的物质，利用机器或天然的方法打散其纤维，浸入水中，再用可排水的模子将纤维滤集起来,即成为一张纸。docin/sundae_
14、mengMenu制纸工业制纸工业造纸生产企业分为四种基本类型：一、生产纸浆、纸的制浆造纸综合厂二、主要生产商品纸浆的纸浆厂三、主要以购入纸浆或废纸生产纸的造纸厂四、主要购入纸或纸板生产加工纸的加工纸厂 docin/sundae_mengMenu电子纸所谓的电子纸，与我们常见一般纤维纸不同，是一种包含许多”微小球体”（胶囊）的”导电”高分子”材料，其外表与特征与一般的纸一样，具有柔软度又可重复显示数据。在电子纸技术之中，微小球体的大小代表显示器像素（Pixel）大小，其中微小球体的特色是会受到外在电压的驱动而改变其状态。电子纸导电的特色为可受到外界驱动电压的改变，因此材料需要是电的导体，最后电子
15、纸使用高分子材料是强调其可饶性（flexible）的特色，因此可以像一般纸一样的挠曲。docin/sundae_mengMenu食品工业食品工业 为利用物理、化学或生物学等的工业技术方法，对农产、畜产、水产等原料进行加工以制取食品的工业。在整个工业中，食品工业的产值仅次于机械工业、纺织工业，而居第三位。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势 近年来化工领域的发展走向多元化，举凡新的化工程序工业的反应途径，新的分子结构，如何藉由反应的过程达到能源的节省以及环境的保护，不论是何种领域的发展，无疑的都需要深厚的化学基础才能够克服种种的难题。docin/sundae
16、_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势精密石油化学工业 1.提升能量使效率，降低二氧化碳排放量，减轻温室效应。2.提供更干净的油品，降低油品中硫含量，以抑制酸雨形成，降低苯含量，以减少空气污染物。3.使用特殊的生物技术以改善油品。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势绿色化学绿色化学(green chemistry)是一种对于环境友好的化学制程，希望在提高生产效率或优化产品效果的同时，能够提高资源和能源的利用率，减少有毒物质的使用与废弃，注重可回收与重复使用的设计，减轻对于环境的污染负荷以及对于环境的冲击。docin/sundae_mengMen
17、u化工的未来的趋势化工的未来的趋势绿色化学的基本原则1.提倡在污染源头防止污染产生。2.化学反应的设计应尽可能将所有反应物都转化成产物。3.反应之原料可能改用无毒性或者低毒性物质。4.产物应该是无毒、低毒、对环境亲和的化学品。5.制程能源利用率应达到最高，且制程设计应以常温常压、高安全性为优先考虑。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势环璄永续发展环璄永续发展 随着人类生活水平的提升、大量消耗物资，产生了不少废弃物及影响环境的问题，善于解决问题的化学工程师就从废弃物的减量、再生、及净化等工作发挥了他的专长，使一度曾因污染而濒临死亡的河流及城市天空恢复生气。如
18、此化学工程师不仅在研究领域里找寻控制全球性环境恶化问题的对策，并关心改善工厂四周的邻居、小区、自然环境，对全球生态之净化做了贡献。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势能源技术能源技术 主要洁净能源研究内容如下：1.太阳能与光电发电技术 2.生物能发电技术 3.再生能源发电技术 4.燃料电池发电技术 5.氢能发电技术 docin/sundae_mengMenu生质柴油废食用油的问题到底该如何解决？工研院提出了一套办法，平均每10公吨废食用油可以淬炼出1公吨生质柴油，甚至大幅减少二氧化碳排放量，不仅杜绝黑心油的问题，且更加环保 10吨的废食用油，可以化制成1吨
19、的生质柴油，你相信吗？根据统计，台湾每年消耗废食用油约77万吨，这些废油，不论是被私卖去再炸东西，或做成生质柴油，都有相当大的利润，但是要进入生质柴油化制业，门坎也不低，需要高额且先进的设备。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势燃料电池是利用化学能转化为电能。这和一般火力发电和核能发电等是所不同的是，它具有干净，低污染，无废料，小型，安全。因此更为适用在替代能源方案的使用。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势燃料制程机示意图 docin/sundae_mengMenu日产首先公开混合动力车、新型纯电动车的原型车及新燃料
20、电池盒 日前在东京所举办的先进技术会议中，日产汽车正式公开混成动力及纯电动的原型车，驱动此车的锂电池是由日产与 NEC 共同合资的新公司 AESC(Automotive Energy Supply Corporation)所提供，日产预计此次公开的车型将于 2019 年正式上市。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势 生物技术生物技术(Bio-technology)生物技术(biotechnology)是利用细菌、酵母菌等微生物以及动植物的细胞培养，然后将其代谢机能用以制取特定物质。也就是说，生物技术是一项综合生物化学、微生物学、遗传学、化学工程学等技术的学
21、问，而能够由微生物与细胞培养的过程中得到有用物质。生物技术应用于工业上即是生物工业(bioindustry)，或叫生物技术产业。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势材料科技材料科技 材料在现今的产业中对新技术的研发占有极重要的地位，它是工业之母，是文明先锋，不论是能源、电子、通讯、航天、国防、造船、机械、化工等工业或制造业，如果没有材料研究出来的成果，是无法有所进步的。材料研究的方向，大致可以分为七类：金属材料高温超导体材料陶瓷材料金属、陶瓷复合材料磁性材料防蚀工程与表面处理光电、电子材料docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来
22、的趋势奈米技术奈米技术(nano-technology)奈米是英文nanometer的音译，nanometer是长度的单位，数学符号为nm。奈米科技是运用奈米尺寸特有的现象，同时聚焦于材料和系统，它的结构和组成展现全新而显著的物理、化学及生物特性之现象。奈米科技不仅改变我们制作事物的方法，同时也改变我们所能制作事物的本质，目前被用来制造更多更好的塑料、电子产品、化妆品、涂料、电池、传感器、燃料电池等。docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势电子产业技术电子产业技术 点石成晶 积体电路（IC）的制造 印刷电路板 液晶显示器的制作 光储存材料之制作 发光组件的制作
23、 docin/sundae_mengMenu化工的未来的趋势化工的未来的趋势工业安全与管理工业安全与管理 近年来全世界的化学工厂及化学工程师开始警觉到我们对于维护工厂安全操作的重要责任。因而也就展开许多安全管理与研究发展的工作，以预防化学灾害的发生，达到安全生产操作的境界。docin/sundae_mengMenu结语结语 随着加入WTO后，我国的产业受到了严重的冲击，因此目前发展应以高附加价值及低污染的科技导向，将传统产业科技化，且与电子、光电、通讯结合，并投入大量人力及创意于新产品与技术的开发，减少国外资源的依赖，创造出属于自我的品牌。展望二十一世纪，一方面地球上的能源与资源面临不足的危机
24、，另一方面，由于生物科技的进步，基因的译码与基因工程随之兴起，将开创无限的技术奇迹。然而无论是资源或能源的开发与利用，生物技术产品的制造，化学工程仍将是根本且不可或缺的一环。docin/sundae_mengMenu问答题1.请找三个（以上）化工（应用）产业发展的消息，并加上个人评论；评论内容可自由发挥。原始数据限于近两年发表之消息 4.化工产品用途多，就食衣住行育乐国防，各举五样化工产品？5.列举出那些产品是利用奈米技术制造而成，其有那些优点？docin/sundae_mengMenu问答题6.现今燃料电池在国际研究潮流新起，那究竟化学工程在燃料电池制造中扮演什么角色？它的发展对未来究竟有何影响？11.请问何谓绿色科技，.绿色科技包含那些技术?在列举的项目中其内容为何?docin/sundae_meng
