Star Sports什么是化学工业？化工工业的分类有哪些？什么是化学工业？尽管化学工业可以简单地描述为使用化学和制造化学的工业,但是该定义并不完全令人满意,因为它留下了什么是化学物质的问题.用于统计经济目的的定义因国家/地区而异.还有国际贸易标准分类,在公布的联合国,包括和烟火产品为化学品部的一部分.但是分类不包括人造纤维,尽管这种纤维的原材料制备与任何制造分支一样都是化学的.今天，贤集网小编就带大家来学习一下化学工业星空体育。

　　化学工业的范围在一定程度上取决于习惯而不是逻辑.的通常认为石油工业与化学工业是分开的,因为在19世纪石油工业的早期,原油仅经过简单的蒸馏处理.但是,现代石油工业流程带来了化学变化,其中一些任何定义的现代化炼油厂产品都是化学药品.期限石化用于描述这些化学操作,但是,由于它们通常与初馏在同一工厂进行,因此很难保持石油工业与化学工业之间的区别.

　　从某种意义上讲,金属是化学物质,因为它们是通过化学手段生产的,矿石有时在精炼之前需要采用化学方法进行修整.精炼过程还涉及化学反应.钢,铅,铜和锌之类的金属以合理的纯净形式生产,后来被制成有用的形状.但是,例如,钢铁工业不属于化学工业的一部分.在现代冶金学,例如钛,钽和钨等金属,是通过涉及大量化学技能的工艺生产的,但仍被归类为主要金属.

　　因此,化学工业的界限有些混乱.它的主要原料是化石燃料(煤,天然气和石油),空气,水,盐,石灰石,硫磺或等同物,以及一些特殊产品的特殊原材料,例如磷酸盐和矿物萤石.化学工业将这些原材料转换为初级,次级和第产品,这是基于产品与消费者之间的距离而区分的,初级是最偏远的.就化学工业而言,产品通常是最终产品.化学工业的主要特征是,其产品几乎总是需要进一步加工才能达到最终消费者的水平.

　　因此,自相矛盾的是,化学工业是它自己的最佳客户.一个普通的化工产品在从化工行业进入市场之前,要在工厂之间多次传递.

　　同一产品有很多路线,同一产品有许多用途.最大的用途例如,乙二醇用作汽车防冻剂,但也用作液压制动液.进一步的加工导致许多衍生物被用作纺织,制药和化妆品行业的添加剂.在杀虫剂和杀真菌剂中用作乳化剂;以及用作石油的破乳剂.基本化学物质(例如氯或硫酸)以多种方式使用,以致无法全面列出.

　　由于化学工业内部以及化学工业之间的竞争优势,化学工业在 研究,特别是在高度工业化的国家.用于研究的收入百分比从一个分支到另一个分支有所不同;专门研究大批量产品且已被广泛使用多年的公司,其花费较少,而只有通过深入的研究工作才能满足新领域的竞争.

　　在大多数领域中,美国是最大的化学品生产国.德国,英国,法国,意大利和其他一些欧洲国家也是大型生产国,苏联也是如此.1960年代,日本在某些地区成为非常大的生产国而声望很高.对于一个不发达国家,化学工业的投资占该国总投资的百分比可能在5%到15%之间;对于工业化国家,平均约为6%至8%.对于某些发展中国家,该百分比可能会大幅波动;例如,安装一种肥料 工厂可以在特定国家/地区显着更改百分比.

　　在20世纪初,以煤炭为矿物燃料的经济与以石油为基础的经济存在明显区别.煤炭几乎是芳香烃的独特来源.但是,有两个部队共同努力改变了这一状况.首先,现在也可以从石油中获得芳香族化合物,而实际上所有烃类原料现在几乎可以互换.第二,现代运输技术不仅使石油,原油或精炼各个阶段的海上运输成为可能,而且还可以冷藏和冷凝为液体的天然气通过海上运输.

　　由于将诸如廉价硫酸和昂贵染料或纤维之类的产品混在一起的做法,整个化学工业的统计数据可能会产生误导.某些汇编中包括化妆品和盥洗用品,每磅的价值可能人为地高.来自不同国家的化学工业统计数据可能具有不同的计算基础;实际上,同一国家的基础可能会不时发生变化.造成混乱的另一个原因是,在某些情况下,产品的报价不是产品本身的吨数,而是重要成分含量的吨数.

　　为了简单起见,将依次分别描述化学工业的各个部门,例如重的无机和有机化学物质以及各种最终产品系列,尽管应牢记它们不断相互作用.第一个要讨论的部门是重无机化学品,始于Leblanc工艺在化学工业的历史性开端.但是,术语“重化学工业”和“轻化学工业”并不是完全排他的,因为许多操作都介于这两个类之间.但是,这两个类别的确与其他差异相关.例如,两种植物的外观在特征上是不同的.大型化工厂的特点是,形状和大小不一的大型设备静止不动,彼此独立.较长的蒸馏塔排很突出,但是,由于通常将被处理的物料限制在管道或容器中,因此不会发生明显的活动.很少有人能提供证据.

　　轻化学工业完全不同.它涉及许多中等大小的设备,通常是不锈钢或衬有玻璃或搪瓷的设备.该设备安装在诸如组装轻型机械的建筑物中.在场人员众多.两种类型的工厂都需要大量资金.

　　1775年,法国科学院授予了将盐,氯化钠转化为碳酸钠的实用方法奖,这是制造肥皂和玻璃所需的大量化学物质.弯腰实用化学的外科医生Nicolas Leblanc发明了这种方法.他的赞助人duc dOrléans在1791年为这一过程建立了一家工厂,但工作因法国大而中断.该工艺直到1823年在英国才最终投入工业生产,此后近100年来一直用于制备碳酸钠.

　　Leblanc工艺的第一步是用硫酸处理氯化钠.该处理产生硫酸钠和氯化氢.然后将硫酸钠与石灰石和煤一起加热以生产包含所需碳酸钠的黑灰与硫化钙和一些未反应的煤混合.碳酸钠在水中的溶液将其从黑灰中除去,然后使溶液结晶.从该操作中得出仍用于碳酸钠的纯碱表达.

　　很快发现,当 氯化氢被释放到大气中,严重破坏了大范围的植被.消除污染问题,将溶解的氯化氢转化为元素的方法氯被开发出来.吸收在石灰中的氯用于制造漂白粉,对此有不断增长的需求.

　　因为 黑灰中所含的硫化钙具有令人不快的气味,因此开发了通过回收硫来去除它的方法,从而为工艺的第一部分提供了至少一部分硫酸原料.因此,Leblanc流程从一开始就证明了化学工业开发新工艺和新产品的典型能力,并且通常通过这种能力将负债转化为资产.

　　勒布朗程序最终被 氨水-苏打法(称为苏威法),于1860年代在比利时首次成功实施.在此过程中,将氯化钠作为浓盐水用氨和二氧化碳处理,得到碳酸氢钠和氯化铵.通过加热容易地从碳酸氢盐获得所需的碳酸钠.然后,用石灰处理氯化铵后,得到氯化钙和氨水.因此,原始氯化钠中的氯以氯化钙的形式出现,被大量丢弃(该化合物的少数用途是融化道路和人行道上的雪和冰).如此再生的氨被送回过程的第一部分.几乎所有氨的有效回收对于该方法的经济运行都是必不可少的,在良好运行的过程中氨的损失不超过产品重量的0.1%.

　　在19世纪后期,电力生产的发展使 电化学工业.化学工业的这一无法明确识别的分支包括许多应用,在这些应用中,电解是通过电流将溶液中的化合物分解成其元素而引起的化学变化.电解氯化钠会导致氯和氢氧化钠(如果是氯化钠溶液)或金属钠(如果是氯化钠熔融).氢氧化钠(一种类似于碳酸钠的碱)在某些情况下会与它竞争相同的应用,并且在任何情况下两者都可以通过相当简单的过程相互转化.可以通过两种方法中的任何一种将氯化钠制成碱,两者之间的区别在于,氨水苏打法以氯化钙的形式生成氯,这是一种经济价值很小的化合物,而电解法则生成元素氯. ,在化学工业中几乎有无数用途,包括制造塑料 聚氯乙烯,以最大数量生产的塑料材料.因此,已经取代了Leblanc工艺的氨水苏打工艺已经发现自己已被取代,旧的氨水苏打设备继续非常高效地运行,但是没有建造新的氨水苏打设备.

　　导致Leblanc加工的肥皂和玻璃生产过程中对碳酸钠的需求也导致了碱工业和氯碱工业的诞生,这是化学工业的另一历史性地标(请参阅Chlorine).

　　硫酸是迄今为止化学工业中最大的单一产品.按照勒布朗工艺要求的规模准备腔室工艺可能被认为是后者最重要的长期贡献.

　　当硫在空气中燃烧时, 生成二氧化硫,当与水结合时,生成亚硫酸.形成硫酸,二氧化与结合氧,以形成三氧化物,然后与水合并.在Leblanc工艺运行的早期,开发了一种形成三氧化二的技术,称为腔室工艺.在该技术中,二氧化硫和氧气之间的反应在水和氮氧化物的存在下发生.因为反应相当慢,所以必须提供足够的停留时间以使混合气体反应.这种气态混合物具有很高的腐蚀性,反应必须在铅制的容器中进行.

　　铅是一种难以在建筑中使用的材料,如果不进行特殊处理,该工艺无法提供比约78%更高浓度的酸.因此,室法已被接触法所取代,在接触法中反应是在热反应器中在铂或钒化合物 催化剂上进行的,铂或钒化合物催化剂可提高反应速度而不会发生化学反应.

　　在世界硫酸的大生产中,几乎一半用于硫酸的生产. 过磷酸钙及相关肥料.酸的其他用途非常广泛,以至于几乎无视枚举,主要用途是制造高辛烷值汽油,二氧化钛(一种白色颜料,也用作某些塑料和纸张的填充剂),,人造丝,铀加工和钢的酸洗.

　　由于硫酸对于许多行业都是必不可少的,因此其主要原料至关重要.所需的硫可以从许多来源获得.最初,硫主要来自西西里岛的某些火山岩沉积.到20世纪初,这种来源已经不足,但由于美国南部地下发生的硫而增加了供应.这种硫不是开采出来的,而是通过所谓的Frasch法,其中硫被热水熔化到地下,并将混合物以液态形式带到地面.

　　硫的其他来源包括铁矿石 黄铁矿,一种铁硫化合物,可以燃烧产生二氧化硫和一些天然气,称为含有大量硫化氢的酸性气体.这些金属的矿石中包含某些金属硫化物,例如锌和铜.焙烧这些矿石时,会释放出二氧化硫.硫通常以元素形式运输,而不是以硫酸形式运输.

　　在某些情况下,可以避免硫酸的生产阶段. 硫酸铵(一种肥料)通常是通过使氨与硫酸反应制成的.在世界许多地方,通过将多种无机形式的硫酸钙与氨和水混合,可用于制造硫酸铵.该过程使硫酸钙沉积物中的硫投入使用.由于全世界硫酸钙的沉积量很大,因此开发这种方法将使硫的可用资源几乎无限.

　　硫以较低的百分比存在于 在大多数工业国家中,化石燃料是臭名昭著的空气污染源.从原油中去除硫可以增加硫的供应并减少污染.直接从煤中去除硫的难度较小.

　　二硫化碳是通过碳与硫的反应制得的.碳来自天然气,硫可以元素形式提供,如硫化氢或二氧化硫.二硫化碳的主要用途是制造人造丝和再生纤维素膜.这两种产品的制造量很大,以任何标准来看,二硫化碳都是重化学品.

　　肥料是化学工业最大的市场商品之一.在所有工业化国家中,这是一个非常大的产业,因此对于早日引入发展中国家是非常重要的产业.

　　必须以肥料形式大量添加到土壤中的关键元素是 氮,磷和钾分别以合适的化合物形式存在.这些是主要的肥料元素或大量营养素.钙,镁和硫被认为是次要营养素.有时需要添加它们.仅需痕量就需要大量其他元素.某些土壤可能缺乏硼,铜,锌或钼,因此必须添加非常少量的土壤.然而,作为一项伟大的产业,肥料基于上述三个要素.

　　氮气大量存在于空气中,约占大气的78%.它以氨的形式进入化学工业,是通过固定大气中的氮气产生的,如下所述.对于磷和钾,有必要找到矿物质并将其转化为适合使用的形式.但是,这三个元素不仅用于肥料.它们还有其他用途,并且可以与化学工业的其他方面进行交互,因此构成了非常复杂的画面.图1给出了其中一些交互的示意图.

　　该图最简单的部分是代表钾的部分.钾元素在地壳中的丰度为第七,大约与钠相同,其性质非常相似.尽管海洋中的氯化钠很容易获得钠,但是大部分钾以小比例包含在大量矿物质中,因此无法经济地从中提取钾.19世纪下半叶开始使用钾盐作为肥料时,人们认为德国斯塔斯福特(Stassfurt)的矿床拥有垄断地位,但后来在世界其他地方发现了许多其他可行的钾盐矿床.世界储备已有数千年的历史,在苏联,加拿大(萨斯喀彻温省)和德国(东西方)都有大量的储量.

　　氯化钾是 碳酸钾和一些硝酸钾.这些产品的大约90%用于肥料.对于其他目的,类似的钠盐较为便宜,但对于一些特殊用途,钾具有优势.一些陶瓷用途需要钾,而碳酸氢钾在灭火时比碳酸氢钠更有效.

　　磷呈现出更复杂的图景.除肥料外,它还有许多用途.到目前为止,最大的来源是磷矿石,尽管有些用途是使用磷铁矿,但磷是作为矿渣的副产品而获得的.与钾一样,还有大量的储备.最大的矿床分布在北非(摩洛哥,阿尔及利亚,突尼斯),美国(主要是佛罗里达州)和苏联,但在许多其他国家也有相当大的矿床.

　　磷酸盐岩存在于沉积成因的沉积物中,最初沉积在海床的床上.岩石主要由不溶物组成磷酸三钙以及其他一些物质,包括一些氟.要用作肥料,磷酸盐必须转化为可溶于水的形式,即使只是微溶于水.

　　磷酸(H 3 PO 4)具有三个氢原子,所有这些氢原子均可被金属取代.磷酸三钙(其中所有三个氢原子均被钙替代)必须转变为可溶形式的磷酸一钙,其中仅一个氢原子被钙替代.转化是通过硫酸完成的,硫酸将磷矿转化为过磷酸钙,广泛用作肥料.该操作需要大吨位的硫酸.

　　化肥工业不仅要生产正确的化学品,还要分配适当的材料,以便在正确的时间将正确的材料运到正确的地方.肥料是集中生产的,但必须分布在较大的农业地区.化肥厂通常是大型设施,其特点是存储仓很大.该产品常年生产,但是在将其分发到农田之前的几周内,需要一定的存储空间.

　　过磷酸的重量比原始磷矿石的重量大出所添加硫酸的量.过磷酸钙还具有在制造过程中形成的硫酸钙的自重.可以通过用磷酸代替硫酸(通过硫酸在磷酸盐岩上的硫酸作用而获得,然后分离产物;或者通过电炉来获得)来降低这种自重处理).该过程产生三重过磷酸钙,其中最初在磷矿石中的所有钙均表现为单磷酸钙.肥料的有用含量(以氧化磷的百分比表示)从普通的过磷酸钙的20%增加到三重品种的约45%,从而导致必须分配的物料量减少了两倍以上.给定量的有用氧化物.

　　代替使用硫酸或磷酸来处理磷矿石,可以使用硝酸.其中一种产品,硝酸钙本身就是一种肥料,因此所获得的是多种混合肥料中的一种.可以使用氨代替氨来生成磷酸铵,而不是用钙来中和磷酸,钙仅对自重产生贡献,而氨可以产生磷酸铵,在磷酸铵中两种成分都可以贡献肥料元素.肥料的这种改进正在不断进行.

　　使用了许多其他的磷化合物.一组由磷酸和由其衍生的各种磷酸盐组成.酸本身可用于软饮料中,以使其甜味时具有令人愉悦的口感和营养价值.其他食品应用包括在加工奶酪中使用磷酸二钠;以及发酵粉中的磷酸盐,防火和蒸汽设备中锅炉水的处理.某些磷酸盐的重要用途是用于清洁剂,如下所述.

　　元素磷以多种同素异形形式存在. 白磷被用于啮齿动物的毒药中,并被军方用于产生烟雾.火柴中使用了相对无害的红磷.铁磷是磷与铁的结合物,被用作高强度低合金钢的成分.另外,磷的许多有机化合物具有不同的用途,包括那些作为添加剂用于汽油和润滑油,增塑剂为塑料,否则将是不方便地刚性的,并且在一些情况下,如强大杀虫剂,涉及神经毒物.

　　长期以来,农场肥料为农业提供了足够的氮肥,但在19世纪后期,人们意识到农业已经超过了这种来源.煤碳化后可以得到一定量的硫酸铵,智利发现的大量硝酸钠沉积在一段时间内起到了作用.但是,直到第一次世界大战之前,长期的供应问题才得以解决.德国的Fritz Haber投入商业运营目前原则上使用的氨合成方法.取得这一巨大发展的直接动力是德国需要用于军事的本地氮源.直到今天,氮在肥料和中的使用仍然密切相关.

　　由于空气中的氮含量为78%,因此地球表面每平方英寸的氮含量略高于11磅.但是,氮是一种惰性元素.很难使其与任何其他元素组合.哈伯成功地使氮与通过使用高压,适度高温和催化剂制氢.

　　氨气中的氢气(NH 3)通常是通过分解水(H 2 O)获得的.这个过程需要能源,在某些情况下是由电力提供的,但更多地是由化石燃料提供的.在某些情况下,氢是直接从化石燃料中获得的,而不会分解水.

　　哈伯使用焦炭作为燃料.碳可以燃烧到二氧化碳,或者如果空气供应不足,一氧化碳,通过称为煤气发生反应.气态产物是一氧化碳与最初在空气中的氮的混合物.

　　炽热的焦炭也可以用蒸汽加热,产生一氧化碳和氢气,称为 煤气.也可以进行通过使水气与更多的蒸汽通过催化剂,产生更多的氢和二氧化碳,进行水煤气变换反应.通过将二氧化碳溶解在约十个大气压的压力下而将其除去.如下所述,它也可以直接使用.然后从水气开始,将一定比例的一氧化碳转化为二氧化碳和氢气,有可能以任何比例获得一氧化碳和氢气的混合物.

　　合成气一词已显示为两种产物氨和甲醇的来源.在这两种情况下,合成气并不完全相同,但它们密切相关.上述一氧化碳和氢气的混合物是合成气,是甲醇的来源.但是氨气需要氮气,氮气是通过使其发生水煤气变换反应而从生产气中获得的,从而产生氢气.氨需要更多的氢,这是从获得的水进行水煤气变换的气体.因此,通过适当的混合,可以获得完全正确的组成的氨合成气.

　　上面的描述简化了关于如何从化石燃料中获得氨或甲醇的合成气作为能源的方法,但是它给出了操作的多功能性的想法.在很大程度上取决于所使用的特定燃料,有许多可能的详细变化.自第一次世界大战后不久以来,制氮业一直稳定增长,其最初主要以焦炭为基础,无论是煤还是褐煤(褐煤).石油产品作为化石燃料已逐渐发生了变化.就像化学工业的许多其他分支一样,最新趋势是转向天然气.

　　二氧化碳的合成气的制备过程中除去可引起与氨反应,经常会在相同的植物,以形成尿素,CO(NH 2)2.这是一种极好的肥料,氮含量很高(46.6%),也可用作动物饲料的添加剂,以提供形成肉蛋白质所需的氮.通过与衍生自甲醇的甲醛反应,尿素还用于一系列重要的树脂和塑料.

　　氨可以多种形式用作肥料,范围从土壤表面以下的液态氨,或氨水溶液(也包含其他肥料成分),硝酸铵或其他硝酸产品,其本身源自氨.氨在化学工业中还有其他用途.氨的量小于由使碳酸钠的过程中消耗的氨碱法以前的数量相当可观.在制造人造丝的一种方法中,氨被用作大型商业制冷设施中的制冷剂,并作为方便的便携式氢源.氢气可以压缩成圆柱体,但压缩后会形成液体的氨将更多的氢气填充到相同的容积中.通过加热分解为氢和氮;氮气用于为许多冶金操作提供惰性气氛.

　　到目前为止,化学工业中氨的最重要用途是生产硝酸(HNO 3).氮和氧仅在相当困难的情况下才能彼此直接结合.挪威1920年代和1930年代使用了一种基于这种直接组合但使用大量电能的方法,那里的水力发电很容易获得.在现代条件下,它还没有被证明是经济的.

　　氯的第一个大规模使用是制造用于造纸和棉纺织品的漂白粉.漂白粉后来被液氯代替,液氯也被广泛用作公共供水的杀菌剂.目前,氯的主要用途是制造化合物.由氯直接作用于其他物质制成的重要无机化学物质包括氯化硫,亚硫酰氯,光气,氯化铝,氯化铁(III),氯化钛(IV),氯化锡(IV)和氯酸钾.

　　直接由氯制成的有机化学品包括甲烷的衍生物(氯甲烷,二氯甲烷,氯仿和四氯化碳);氯苯以及邻二氯和对二氯苯; 氯乙烷; 和氯乙烯.

　　在用于生产氯气的几种工艺中,最古老的采用了 盐酸和二氧化锰.该过程效率低下,其商业应用是短暂的.

　　英国化学家于1868年引入的一种工艺 亨利·迪肯(Henry Deacon)是基于大气中的氧气与盐酸的反应而制得的,而盐酸是作为Leblanc生产纯碱的过程的副产品而获得的.当勒布朗进程过时时,执事进程就被废止了.

　　氯碱工业-氯和苛性钠(氢氧化钠)是同时生产的.盐(氯化钠)的电解分解在20世纪已成为氯的主要来源.如前所述,在电解过程的两个重要版本中,盐水是电解质(通过称为离子的带电粒子的运动在其中通过电流),而石墨棒是阳极(正端子).两种方法之间的差异源自铁和汞在将这些金属用作阴极(负极端子)时的独特行为.

　　在盐水中,两种易于化学还原的物质带正电 钠离子和中性 水分子.在可逆阴极上,钠离子的还原所需的电压要比阴极上的高.减少水分子,并施加足够高的电压以减少钠离子,将会减少大量的水,但减少钠离子的数量.在铁阴极表面发生的反应由以下方程式表示:

　　另一方面,在水银阴极上,明显减少的水量需要比在铁阴极上所需的电压高得多的电压.所谓的实际上,过电势是如此之大,以至于可以将电极电压提高到还原钠离子所需的电压,而不会影响水分子.

　　直流电流通过盐水时,电极与电解质接触的表面会发生化学变化.在石墨阳极上,存在于溶解盐中的氯离子通过氧化转化为元素氯,然后通过通风口被带走.根据上面显示的方程,在铁阴极上发生水的还原.除去氢气,而氢氧根离子保留在溶液中.最终结果是消耗了氯离子和水,并产生了氯气,氢气和氢氧根离子.将氯化物完全转化为氢氧化物是不切实际的,但是由于在槽的顶部不断引入盐水,因此在底部取出了几乎等量的盐和苛性钠的溶液.

　　要在这些电解槽中成功生产氯气和苛性钠,就必须将两种产物分开,因为混合后它们会相互反应.通过在电极之间插入隔膜来使氯远离苛性碱:此类电池通常称为隔膜细胞.

　　使用汞电池的总体结果与使用隔膜电池的总体结果相同:氯化钠和水变成氢氧化钠,氯和氢.然而,使用汞电池可以在不存在盐的情况下生成氢氧化钠,因此苛性液体的蒸发产生了完全不含氯化钠的固体氢氧化钠.产品的较高纯度使其对于某些应用,特别是在人造丝的制造中更合乎需要.

　　氟工业与铝的生产密切相关.氧化铝(氧化铝,Al 2 O 3)与以下助熔剂熔合时,可通过电解将其还原为金属铝氟铝酸钠(Na 3 AlF 6),通常称为冰晶石.在开始该过程之后,冰晶石没有大量用完,但是需要少量供应来弥补不可避免的损失.冰晶石是一种稀有矿物,仅在格陵兰才有商业含量.供应有限,它还有其他用途,可用于玻璃,搪瓷和用作树脂粘结砂轮的填料.

　　通过开发合成冰晶石解决了供应问题.然而,对于这种合成,需要氟源.实际上,地壳中的氟比氯要丰富一些,但是大多数氟以很少的量分布在各种岩石中.以工业化学家可用的形式,它比氯稀得多.直到1960年代,几乎唯一的来源是萤石(CaF 2),一种众所周知的矿物,在各种冶金操作中用作助熔剂.它的使用量仍然比以前大,因为用于钢铁制造的工艺,基础氧气工艺和电炉的利用率最高,是早期平底炉的2至3倍.萤石矿物分布广泛,但优质矿石的供应并不多.已经发现有必要利用较低品位的矿石,从而使处理更加昂贵.可以开采的非常大的氟储量约为某些磷酸盐岩中的3%左右.在过去,这种氟含量很少被回收.未来无疑将出现重大逆转.

　　这些无机用途作为助熔剂并用于制造铝,以前几乎构成了整个氟工业.有机氟工业是一个独立的分支,始于1920年代后期,托马斯·米奇利,小,中的美国,含氟制冷剂.刚开始大规模生产的家用冰箱需要一种新的制冷剂.氨是不合适的,因为即使微小的泄漏也会产生难闻的气味,并且分解会释放出有毒的气体.尽管已知许多氟化合物有毒,但Midgley发现其中一些无毒.它们还具有制冷剂所需的物理特性,并且完全无味.

　　其中最常用的是氟利昂12(CCl 2 F 2),二氯二氟甲烷;也使用的是氟利昂22(CHClF 2),氯二氟甲烷.有几种包含碳,氟,氯和有时包括氢的类似化合物.

　　在氟行业的新进展与发展是相连的在第二次世界大战.有必要将一小部分可裂变同位素铀235与其他不可裂变铀同位素分开.这种分离可以通过扩散进行,与六氟化铀(一种气体)一起工作.当时的氟仅在实验室规模较小的情况下生产,并且因其强烈的化学反应性和难于处理而闻名.将溶液于大规模制备单质氟的,这需要开发和引入新的问题,的耐氟材料构造,使这一重要元素普遍可用.现在,氟的生产已成为常规.还开发了其他用途:作为某些火箭推进剂的成分,用于制备极易反应的卤素间化合物,例如 三氟化氯(ClF 3),用于切割钢和制备六氟化硫,六氟化硫是一种非常稳定的气体,已在电气应用中用作绝缘体.

　　不粘锅已被氟碳树脂涂层,其中最著名的是聚四氟乙烯.还有其他几种碳氟化合物和氟化烃树脂.有些在航空工业中具有高度专业化的应用.

　　含氟化合物也用于纺织品处理中.有些是去污剂,使织物易于洗涤.该盐 氟乙酸钠是一种非常强大的灭鼠剂.据报道它可以很好地控制大鼠,但是必须非常小心地使用它.氟化氢钠用作洗衣粉;它也可以去除铁渍而不削弱织物.

　　溴的性质与氟和氯的性质显着不同,而且含量远不如此.于19世纪初发现,其形式是在蒸发海水并提取氯化钠后残留在卤水中的盐(溴化物)形式,后来从德国的 Stassfurt购得,作为生产钾盐和氯化钾的副产品.来自其他盐矿和盐湖.它的主要用途最初是用于医学中的溴化物,但仍是次要用途.随着现代的发展,溴首先具有工业重要性.照相方法,其中光敏材料是在明胶中的溴化银微小颗粒(与氯化银,碘化物或两者兼有)的乳液.

　　四乙基铅是Thomas Midgley在1920年代的另一个发现.长久以来,四乙基铅一直是防止汽油发动机“爆震”的唯一有效手段,现在还补充了四甲基铅(一种类似的化合物).尽管解决了爆震问题,但仍需要一种方法将所有微量铅从发动机气缸中排出.这种去除是通过添加少量的清除剂,二溴乙烷,通常与二氯化乙烯的混合物来实现的.

　　一段时间以来,不断发展的世界汽车工业威胁着从美国大湖区和塞勒斯湖以及含约0.5%溴的死海的盐水中获取溴的稀缺性.为了满足需求,有必要转向海水,其中约含百万分之七十的溴.

　　为了从海水中生产溴,必须处理大量的水.进行操作的首选地点是向海中突出的陆地颈,这样就可以从一侧取水,再将水排到另一侧,从而避免了处理同一水的问题.用少量硫酸使水变成酸性,然后用氯处理,从而从溴化物中释放出溴.

　　空气流以非常稀的溴与空气的混合物的形式除去溴.溴吸收在碳酸钠中,然后用硫酸处理再次释放出浓度更高的溴.

　　到目前为止,所产生的大部分溴已转化为 通过用乙烯处理二溴乙烷.大部分二溴乙烷被用于汽油中作为铅的清除剂.但它也可以用作熏蒸剂,某些口香糖的溶剂以及进一步的合成方法.下一个最重要的溴化合物是甲基溴,用作熏蒸剂,有时用作灭火剂,并用于进一步合成.

　　碘以较小的规模进入化学工业.最大的生产国是日本,碘是从日本获得的海藻.海水仅包含约百万分之0.05的碘,但是某些种类的海藻能够将这种碘浓缩很多倍,因此可以商业化地提取碘.

　　碘化合物最重要的工业用途是在摄影中与溴化银一起使用的少量碘化银.碘也很重要治疗某些甲状腺疾病的药物(尽管这不是大规模使用的药物),并将其添加到普通食盐中以预防此类疾病.它也直接用作消毒剂.碘是一些有用染料的成分.化验师经常在合成和分析中使用碘或碘化合物.结晶碘化银可用于播云.

　　重型化学工业的经典形式是基于无机化学的,它涉及除碳及其化合物以外的所有元素,但正如所看到的,还包括碳酸盐.同样,轻化学工业也使用有机化学,涉及某些碳化合物,例如碳氢化合物,氢和碳的组合.在1960年代后期,短语重有机化学品开始用于诸如苯,苯酚,乙烯和氯乙烯的化合物.苯和苯酚在化学上是相关的,它们还与甲苯和二甲苯有关,它们可以一起被视为有机化学品的芳族基团的一部分,这些芳族化合物最容易定义为具有以下化学性质的化合物:苯.

　　化学上,形成芳族化合物基础的烃苯是六边形结构的碳原子闭环结构,六边形结构的每个角处都有氢原子.因此,苯原子由六个碳(C)原子和六个氢(H)原子组成,化学式为 C 6 H 6.苯长期以来一直是工业化学品.最初是从碳化(加热)煤炭,可产生焦炭,可燃气体和许多副产品,包括苯.碳化产生照明气体的煤炭可以追溯到19世纪初期的英格兰.该方法在某些国家仍在使用,但更多地使用天然气.碳化过程也可用于(略有改动)生产冶金焦炭,这对于制造铁以及因此制造钢铁是必不可少的.然而,碳化过程中苯的供应不足以满足需求.对于每吨碳化的煤,仅获得约2至3磅(0.9至1.35千克)苯.

　　芳烃短缺期间首次成为明显的第一次世界大战,当甲苯对于制造三硝基甲苯或TNT(当时使用的主要)有巨大需求.研究了从石油中提取甲苯的方法.后来,经过二战,苯和所有从它衍生出来的其他芳烃是需要更大数量超过冶金焦可以提供,而目前这些芳烃的更大一部分正在来源于石油.

　　甲苯与苯的区别在于氢原子之一被碳和氢的特殊组合(称为甲基(-CH 3))取代.二甲苯在苯环的不同位置具有两个甲基,因此所有芳族化合物在某种程度上是可互换的.实际上,甲苯的用途之一是通过除去甲基来生产苯.

　　甲苯也用作 溶剂.在描述化学品用途时经常出现的“作为溶剂”一词涵盖了多种应用.溶解的物质通常也是有机物,该过程用于涂料,粘合剂,纺织品,药品,油墨,照相胶片和金属脱脂中.最终用户可以使用的应用程序是干洗(尽管此处使用的溶剂不是甲苯,而是其他碳氢化合物或氯代烃).甲苯还有许多其他用途,例如在下面讨论的聚氨酯塑料和弹性体中.

　　三个异构二甲苯(异构意味着它们具有完全相同的原子数和种类,但排列不同)一起出现,并且是另一个异构体, 乙苯,具有一个乙基(-C 2 H 5)代替苯的氢原子之一.这些异构体很难分离,但是已经研究出许多分离方法.二甲苯名称前的小写字母o-,m-和p-(代表邻位,间位和对位)用于识别三种不同的异构体,它们以两个甲基取代氢原子的方式变化苯邻二甲苯主要用于生产邻苯二甲酸酐,一种重要的中间体,主要导致各种涂料和塑料.异构体中值最低的是间二甲苯,但已用于制造涂料和塑料.对二甲苯可生产聚酯,最终以各种商标名称作为聚酯纤维进入最终消费者.

　　苯本身可能是用途最广泛的工业化学品.图2以轮廓形式显示了其中一些;例如,有几种途径表明苯酚本身是一种重要的工业化学品.在将苯转化为苯所获得的产品时,还需要其他原料.例如,乙烯用于生产苯乙烯,和硫酸的生产苯磺酸.试图显示所有这些将使图2变得过于复杂.然而,氯已显示在多个地方进入.在下面讨论的许多操作中都会遇到氯.

　　图大大简化了.没有显示苯的许多应用.在某些情况下,最终产品的替代起点会侧移苯.例如,为了从苯获得苯乙烯,该路线穿过乙苯.但是发现乙苯与它的异构体二甲苯混合存在;从二甲苯混合物中分离出的乙苯可用于生产苯乙烯.

　　图2示出了合成纤维(两种尼龙);还提到了涂料,塑料和弹性体(具有类似橡胶的性能的合成产品).所有这些组的物质有一个共同点-它们都是聚合物(由较小分子形成的大分子组成的物质),是通过应用快速发展的化学分支(聚合物化学)建立的,该分支成立于1930年代初期.基于聚合物的工业过程和商业产品涵盖在工业聚合物中.

　　由于化学工业的互锁网络,短暂返回原始原料将很有帮助.前面已经描述了有机化学物质的芳族基团.与这些相反的是脂肪族,其中许多非常简单的化学物质具有工业重要性.

　　最简单的有机化学物质是饱和烃甲烷(CH 4),乙烷(C 2 H 6或H 3 C-CH 3),丙烷(H 3 C-CH 2 -CH 3)等.它们可用作燃料,但化学性质相当不活泼,因此为了对其进行处理以产生其他化学物质,它们会通过热处理 “裂解” 以将其转化为不饱和烃.它们含有比饱和烃少的氢,并且含有一个或多个连接碳原子的双价键或三价键.工业上一些最重要的不饱和烃是乙炔(HC≡CH),乙烯(H2 C = CH 2),丙烯(H 3 C-CH = CH 2)和丁二烯(H 2 C = CH-CH = CH 2).图3给出了这些烃的原料概念及其高度简化的示意图.

　　乙烯是最大量的有机化学品之一,可以与乙炔或丙烯一起生产.它产生了大量的产品,其中很多都是大量的.一些更重要的物质被集中在一起放在一个盒子中(图3):乙醛,丙烯腈,乙酸,乙酸酐,这些列表将具有复杂相互关系的物质汇集在一起.如果放大并仔细检查此框,则这些关系将被发现.但是,这些物质通常也可以由乙炔和乙炔也可以由完全不同的来源制得,电石.

　　电石的原料如图3所示为石灰,焦炭和电力.因此,在拥有水力发电但缺乏石油储备的国家中,电石是乙炔的更合适来源.日本最大的乙炔生产国是日本.波兰,苏联和许多其他国家也是著名的生产国.

　　电石被水作用时会生成乙炔.由于乙炔的火焰非常明亮,因此该方法可能规模很小,可以得到适合照明的乙炔.如图3所示,乙炔也被大规模用于化学转化.乙炔也用于氧乙炔焊接,因为当与氧气燃烧时,乙炔会产生极高的温度.

　　乙炔和乙烯一直在竞争化学工业用途.在1950年代,乙炔被广泛用作化学原料,并研究了从烃源中获得乙炔的方法,如图3所示.后来,乙烯通常变得更加经济,并且乙炔作为原料的使用正在减少.但是,作为乙炔原料的碳化钙还有其他用途.当用氮气处理时,它会生成氰氨化钙,可作为肥料和除草剂,同时也可作为生产三聚氰胺的原料,用于制造某些现代塑料(请参见图3左侧)).由乙炔,乙烯和其他不饱和烃制成的其他产品在其主要轮廓中标记,如图3所示,这些方法为各种塑料,弹性和纤维产品提供了多种原材料.

　　丙烯的产量不及乙烯,而是化学用途最广的.它是某些洗涤剂的重要原料.它会生成用于抗爆汽油添加剂的衍生物.它也可以聚合成具有与聚乙烯基本相似用途的产品.当制成纤维时,聚丙烯特别适用于地毯.

　　丁二烯(图3)用于生产塑料和弹性体,这是一组与塑料有关的物质.最初人们认为弹性体是天然的合成替代品橡胶.但是,就像合成替代品经常发生的那样,开发了许多不同的品种.有些实际上在某些方面比天然橡胶好,而另一些在其他方面则更好,因此人们很快意识到,正在开发的产品并不能替代补充品.

　　早在第一次世界大战时,德国就开始对可用于汽车轮胎的合成材料产生兴趣,当时,来自热带橡胶生产国的供应被切断.生产了一种可用于轮胎的合成橡胶,尽管车辆在不运动时必须顶起,以防止在轮胎上形成平坦点.第二次世界大战前不久,德国和美国的大量研究导致了几种弹性体的发展.其中最重要的,也是迄今为止最适合轮胎的,是由75份丁二烯和25份苯乙烯的共聚物制成的.这种合成物最初被称为GR-S(政府橡胶-苯乙烯),但后来被称为SBR -苯乙烯-丁二烯橡胶.它的产量远远超过其他任何合成物.在某些方面,它比天然橡胶好,但在其他方面则差.它通常与其他橡胶混合使用.

　　还显示丙烯腈可与丁二烯共聚(大约三分之一的丙烯腈,三分之二的丁二烯)形成丁腈橡胶(NBR).该合成物具有与其他合成物不同的特性,可用于橡胶软管,储罐衬里,传送带,垫片和电线绝缘.丙烯腈和苯乙烯与丁二烯一起形成三元共聚物,称为ABS,对高强度塑料很有用.

　　丙烯腈包含氮,因此在化学组成上与天然橡胶截然不同,天然橡胶仅包含碳和氢.天然橡胶具有五个碳原子的重复单元.从不饱和烃开始异戊二烯(C 5 H ^ 8),一个聚合物可以与原子中的相同天然橡胶和具有非常相似的性质的空间布置进行.这种聚合物有时被称为合成天然橡胶.另一种烃类弹性体以异丁烯(C 4 H 8)开头,得到丁基,一种具有抗氧性和不透气性的橡胶,广泛用于电缆绝缘和织物涂层.

　　图示出的是乙炔的原料为氯丁二烯(C 4 H ^ 5 Cl)的,它被转换成氯丁橡胶,另一种通用的优异性能的弹性体.还有一些含硫的橡胶状产品,在美国被称为硫醇.含碳,硫和氧的相关基团砜是坚韧的塑料材料.弹性体材料在弹性体(天然和合成橡胶)制品中得到更充分的处理.

　　可以用作塑料或弹性体的大多数上述化学物质也可以制成粘合膜的形式.在工业化程度较高的国家中,对于包装目的,主要用于食品,以及建筑业.电影的要求差异很大.对于许多食品,包装膜必须具有“呼吸”的能力.也就是说,它必须对水蒸气和氧气具有一定的渗透性.可以高渗透性或根本不渗透膜.在某些应用中,薄膜应该是自密封的.膜可以制成任何厚度,出于某些目的,需要极高的韧性.纸或经处理的纸当然已经用于许多这些目的很多年了,但是它具有诸如强度低(特别是在潮湿时)的缺点,并且难以使其透明.玻璃纸于1920年始商业化生产.它的透明性立刻引起了人们的注意,开始了包装材料的一场.

　　玻璃纸是再生纤维素.它类似于粘胶人造丝,只是它被挤压成扁平状,而不是纤维状.它仍然很受欢迎,但是对水和变化的湿度高度敏感.现在,许多其他聚合物对其进行补充并与之竞争.聚乙烯可制得精细,坚韧的薄膜;在用于包装膜的薄型挤出和用于不易碎瓶的较厚产品之间没有明显的区别.薄膜中使用了许多乙烯基产品,如聚苯乙烯,聚酯和尼龙.天然橡胶的化学衍生物氯化橡胶赋予薄膜非凡的可拉伸性.

　　对于可以自立的连贯电影而言,这是一部电影的组成部分之一 油漆.在化学技术出现之前的几天,商业油漆是基于亚麻籽油作为成膜剂的.亚麻子油和颜料形成的混合物太稠,因此通常用松节油.

　　涂料中的稀释剂是变化最小的组分.从松树获得的松节油有时仍用作造纸过程中的副产品.但是,石油馏分同样有效.稀释剂在涂完涂料后不久就完全蒸发.在乳胶漆,涂料本身是微细的水滴状,水更稀.

　　杰出的黑色颜料是被称为炭黑的多功能产品.炭黑是最重要的工业化学产品之一.炭黑被认为是石油化工产品,因为它是由天然气或石油残留物制成的.有几种过程涉及不完全燃烧(燃烧掉碳氢化合物(例如甲烷)的氢,并留下碳)或通过在炉子中施加外部热量,将碳氢化合物分解为氢和碳.

　　炭黑在所有用途中最重要的是用于轮胎的混合橡胶.乘用车的平均轮胎含有约四磅的炭黑.炭黑不仅用作颜料,而且还用于印刷 油墨,该油墨与所施加的涂层几乎没有区别.碳黑在回收新闻纸方面造成了主要困难,因为尚未发现破坏黑墨的实用方法.炭黑专门用于留声机唱片.衍生自乙炔的一种特殊形式的炭黑,主要用于电化学干电池.

　　重要的产物甲醇(图1)是由合成气以一氧化碳和氢气(有时为二氧化碳和氢气)的形式获得的.术语甲醇和甲醇是同义词,前者在英国使用较多,后者在美国 工业界通用.术语木醇,有时采用,是指这种醇以前由所获得的事实蒸馏的木材.

　　甲醇是一种大量的化学物质.大约一半的生产用于制造甲醛(CH 2 O),这是一种具有多种用途的非常活泼的化学物质.少量甲醛通过碳氢化合物的直接氧化来自非甲醇来源.甲醇也进入了各种塑料的生产.产生有用的衍生物,例如氯甲烷,一种墨水和染料的溶剂;并用于甾体和激素药物的纯化.

　　甲醛的最大用途是形成重要的一组塑料,脲醛树脂和酚醛树脂.另外,它在纸和纺织品处理中以及在其他产品的合成中用作杀菌剂和防腐剂.

　　甲醇(CH 3 OH)是最简单的醇.系列的下一个数字,称为乙醇或乙醇(CH 3 CH 2 OH)具有两个碳原子.作为发酵饮料的有效成分,它是最熟悉的,但它也广泛用于工业中.当打算供人食用时,总是通过发酵一些合适的物质来生产乙醇,以形成各种啤酒,葡萄酒或蒸馏酒.对于工业用途,有时是通过发酵从某些廉价的原料(如糖蜜)中制得的,但更常见的是,它是由乙烯通过在催化剂(可能是硫酸或磷酸)的影响下与水结合而制成的.

　　乙醇的主要工业用途是通过氧化将其转化为乙醇 乙醛(CH 3 CHO).乙醇可能在图3中显示为在乙烯与含有乙醛和几种相关化学物质的嵌段之间.在制造各种塑料的过程中,以及在通常的进一步合成中,乙醇还用于制备各种衍生物,例如氯乙烷(用于生产四乙基铅).

　　通常由同一家公司(通常是在同一家工厂)在下一步中使用由乙醇制得的乙醛,因此,乙醇实际上是一次使用的中间体.对于其他用途,通常将乙醇从一台工厂运到另一家工厂.但是,在所有国家/地区,供人类食用的酒精都需缴税,这将使乙醇的成本无法用于任何工业用途.因此,工业酒精是通过添加少量经过精心挑选的物质使其变性,这些物质在味道上非常令人讨厌且难以去除,但不会干扰预期的工业用途.

　　在具有三个碳原子的醇中,存在两种可能的结构或异构体.一个被称为Ñ丙基醇(或1-丙醇),其他 异丙醇(或2-丙醇).

　　不是大量生产的醇1-丙醇主要用于印刷油墨中.另一方面,2-丙醇醇的生产规模为百万吨级.它是由丙烯通过类似于将乙烯转化为乙醇的过程制得的,而通过该过程生产2-丙醇则在1920年始了石化工业.

　　2-丙醇的主要用途是在制备丙酮中,其被广泛用作溶剂,并且在许多有机的制造原料的化合物.少量的2-丙醇可转化为其他化学产品,或用作溶剂,摩擦醇或用作乙醇的变性剂.

　　还生产了碳原子数超过三个的高级醇(即碳原子数超过三个).还应提及二元醇,乙二醇.该化学品大量生产,并通过间接途径由乙烯制成.它的主要用途是用于汽车散热器的防冻混合物.它也用于制动液,并具有许多用于树脂,油漆和以及聚酯纤维制造的衍生物.丙烯的类似反应得到丙二醇,丙二醇的主要用途是作为食品和烟草中的润湿剂.