•(1888)MIT諾頓整理流體輸送,吸收,萃取,蒸餾,乾燥等, 提出單元操作觀念
•(1892)賓大設立四年制化工系
•寶鹼（Procter & Gamble） (1837) 超大型日用品廠商 生產銷售SKII
化妝品, OLAY保養品,幫寶適紙尿褲,飛柔洗髮精, 好自在衛生棉.市值1392億 美元
•嬌生(1886)是美國一家護理、個人衛生產品、醫療器材的製造商，成
化工的历史与发展
第二章 化工的歷史與發展
• 2.1 化 工 的 起 源 • 2.2 化 工 的 發 展 歷 程 • 2.3 化 工 傳 統 產 業 • 2.4 化 工 的 未 來 的 趨 勢 • 2.5 結 語
化工的起源
• 化工或化學的始祖:亞里斯多德 (Aristotle, 西元前384-322年) or 老子?
➢單元程序:歸納氧化,氫化,鹼化,氯化,聚合 等
➢可行性的化工熱力學, 探討反應速率的反 應工程
•「化學工程科學」的萌芽
➢「自動化」的觀念和設備:應用數學及儀 器控制
化工的發展歷程
• 化工的基礎理論 --Bird輸送現象 (transport phenomenon) P.20 •『高分子材料』納入化學工程領 域 • 石化業對環境的污染
矽酸鹽工業
•水泥:卜特蘭水泥 •陶瓷製品:陶瓷器、磁磚、耐火磚、 琺瑯器等 •玻璃及玻璃製品
卜特蘭水泥的由來
• 1824年，一個英國石匠Joseph Aspdin，因他在廚房
發明的水泥，獲得了專利權。他把石灰石和廚房火 爐裡的灰土混合後加熱並磨成粉，就創造出加水就 會變硬的水泥。Aspdin把水泥命名為卜特蘭(portland) ，是因為它長得像英國海岸外的卜特蘭島上所採來 的一塊石頭。由於這個發明，Aspdin建立起今天卜特 蘭水泥工業的基礎。
•最早的單元操作(unit operation)概念
❖1915年美國學者利特爾(A.D.Little)， 明確指出 : “任何化工生產過程不論規 模如何,皆可分解成幾個單元操作的過 程,例如粉碎、蒸餾、萃取、蒸發、吸 收、冷凝、沉降、結晶和過濾等。
•化學工業產品的工業化
➢造就了「化學工程就是單元操作」的刻 板印象
(glass transition temperature)以上，樹脂即軟化，呈可塑 性(plasticity)，冷卻後失去可塑性而再變為固態
❖ 熱固性樹脂或塑膠 (thermosetting resin and
plastics) 在塑製前為簡單之低分子量化合
物，但加熱後即起化學變化，在某階段呈熱塑性 狀態，最後失去其塑性成為不溶不熔融的剛體。
智慧型紡織品機能類型
製藥工業
•Ehrlich(1845-1915)發現了第一種抗病毒的 合成藥劑後，化學治療便成為現代醫療 的主角。 •未來製藥工業將與生技(生物晶片)結合 成為一股中興工業，而中藥與西藥也將 互相結合各取所長一同發展 。
製革工業
•以前製革家都憑著古人累積的經驗 ，藝術的成分大於科學，自從有了溫 度計、比重計，製革業便逐漸科學化 。 •由於工業儀器的進步，更能有效的 控制人造製革的化學反應，加上工業 裝置的進步，製革業已成為化工產業
紡織工業
•世界紡織工業可分為四大地區： 歐洲為第一，佔全球紡織工業
百分之三十三，其中以德國、英國 、義大利和法國為主，次為美國佔 百分之三十，俄羅斯第三佔百分之 十四，遠東第四也佔百分之十四， 以印度和日本為主。
紡織工業
•天然纖維：取自於植物或動物
•人造纖維：又稱化學纖維，係經化學
製
造程序人工造成的纖維。
➢ 化學工程走入了黑暗期 (1980石油危機解除)
•1995年前後化學工程的新解釋--「分 子產品工程」(molecular product engineering)概念 P.21
– 將化工理論應用到所有發展性科 學
– 化學工程師在製程的重要性轉入 以產品做為導向全方位工程師
– 從强調如何將實驗結果放大(scale up)到工廠的理論，轉到如何運到過去化 工理論進行縮小(scale down)理論
製紙工業
•蔡倫是第一個紙的發明者 ，也是第 一個說服漢和帝接受紙類的人 。 •紙的一般定義是：任何一種纖維的 物質，利用機器或天然的方法打散其 纖維，浸入水中，再用可排水的模子 將纖維濾集起來,即成為一張紙。
製紙工業
•造紙生產企業分為四種基本類型：
一、生產紙漿、紙的製漿造紙綜 合廠
二、主要生產商品紙漿的紙漿廠 三、主要以購入紙漿或廢紙生產 紙的造紙廠 四、主要購入紙或紙板生產加工
化工的未來的趨勢
•能源技術
主要潔淨能源研究內容如下：
•
太陽能與光電發電技術
•
生物能發電技術
•
再生能源發電技術
•
燃料電池發電技術
•
氫能發電技術
化工的未來的趨勢
•燃料電池是利用化學能轉化為電能。 這和一般火力發電和核能發電等是所不 同的是，它具有乾淨，低污染，無廢料 ，小型，安全。因此更為適用在替代能 源方案的使用。
• 化學工業 的起始---以德國和英國為代 表
• “化學工程技師社會”(society of chemical engineers)的概念1880英國學者Davis提出, 1887在
Manchester Technical School開設化工程序操作, 即今謂 單元操作
•(1880)英學者戴維斯提出,1887開設化工程序操作(即今 日單元操作) ,
•人造皮革 (artificial leather) 又稱「合成皮」或 「合成皮革」係指外觀﹑手感似皮皮革並可 代替其使用的塑料製品。通常以織物為底基 ﹐塗覆由合成樹脂添加各種塑膠添加劑製成 的配混料製成。 •20 世紀初期﹐用硝酸纖維素溶膠塗覆織物所 製成的硝酸纖維素漆布是人造皮革的先驅。 30 年代﹐聚氯乙烯工業化生產為人造皮革開 闢了新的原料資源﹐促進人造皮革生產的發 展。 •塗覆層原料除聚氯乙烯外﹐還採用聚醯胺﹑ 聚氨酯﹑聚烯烴等。
電子紙
•所謂的電子紙，與我們常見一般纖維紙不同 ，是一種包含許多”微小球體”（膠囊）的”導 電””高分子”材料，其外表與特徵與一般的紙 一樣，具有柔軟度又可重複顯示資料。 •在電子紙技術之中，微小球體的大小代表顯 示器像素（Pixel）大小，其中微小球體的特 色是會受到外在電壓的驅動而改變其狀態。 •電子紙導電的特色為可受到外界驅動電壓的 改變，因此材料需要是電的導體，最後電子 紙使用高分子材料是強調其可饒性（flexible） 的特色，因此可以像一般紙一樣的撓曲。
立於1885年，在超過90個國家設有分公司，其產品銷售遍及170多個國家。
•奇異(1892)
•1908美國化學工程學會
寶鹼(P&G)
•寶鹼係於1837年由蠟燭製造者William Procter與肥皂製造者James Gamble創辦，而成為今日的家用品巨擘 • 寶鹼原有16個市值達10億美元以上的品牌，併購吉列後將新增 5個。其中，寶鹼素來在女性個人用品類稱冠，擁有如歐蕾、蜜 斯佛陀、Always、Cover Girl等品牌 • 1879年，「寶鹼」推出最成功的產品「象牙肥皂」（化妝用的 肥皂）。 • 寶鹼收購「潘婷」（Pantene）洗髮乳品牌之後，「潘婷」成了 美國市場上最暢銷的洗髮乳 • 1998年，寶鹼占有30.6%的洗髮乳市場，品牌包括「飛柔」（ Pert Plus） • 旗下品牌還包括幫寶適尿片
化工傳統產業
•表2.1化學工業之發展與特色
： 名稱 起迄年份(民國)
特色
草創期
2~32
僅肥料及鹼氯工業較具規模
進口替代 期
33~42
第一期經建計劃開始，設廠增產以取代進口
發展期
43~56
僑外投資興起，紙業、味精、染整、製藥等業蓬勃發展
出口擴張 期
成熟期
57~64 65~74
一、二輕完成，上、中、下游成一完整體系，帶動紡織品 出口旺盛
•染料敏化太陽能電池裝置,是以塗布石墨之導 電玻璃為正極 •ITO導電玻璃是液晶顯示器的上游原料之一 ，ITO是Indium Tin Oxide的縮寫,中文是氧化銦 錫。係在原本無法導電的母玻璃(mother glass) 基板上,鍍上一層可以導電的氧化銦錫(indium tin oxide,ITO),從而可以扮演電極。 •Glass fiber-reinforced plastics
食品工業
•為利用物理、化學或生物學等的工 業技術方法，對農產、畜產、水產 等原料進行加工以製取食品的工業 。
•在整個工業中，食品工業的產值僅 次於機械工業、紡織工業，而居第 三位。
化工的未來的趨勢
•近年來化工領域的發展走向多元化， 舉凡新的化工程序工業的反應途徑， 新的分子結構，如何藉由反應的過程 達到能源的節省以及環境的保護，不 論是何種領域的發展，無疑的都需要 深厚的化學基礎才能夠克服種種的難 題。
•卜特蘭水泥的主要成分是氧化鈣和氧化矽， 也就是矽酸鈣，是一種矽酸鹽。用它製成的 混凝土，硬化以後，硬度、外觀和顏色，都 跟當時英國波特蘭島上所產的波特蘭石材很 相近，所以取名為「波特蘭水泥」（Portland cement）。Aspdin曾用這種水泥建造了英國倫 敦泰晤士河的河底隧道。
現代化玻璃科技
化工的未來的趨勢
•綠色化學的基本原則
–
提倡在污染源頭防止污染產生。
–
化學反應的設計應儘可能將所有反應物都
轉化成產物。
–
反應之原料可能改用無毒性或者低毒性物
質。
–
產物應該是無毒、低毒、對環境親和的化
學品。
–
製程能源利用率應達到最高，且製程設計
化工的未來的趨勢
•環璄永續發展
隨著人類生活水準的提升、大量消耗物資，產生 了不少廢棄物及影響環境的問題，善於解決問題的 化學工程師就從廢棄物的減量、再生、及淨化等工 作發揮了他的專長，使一度曾因污染而瀕臨死亡的 河流及城市天空恢復生氣。如此化學工程師不僅在 研究領域裡找尋控制全球性環境惡化問題的對策， 並關心改善工廠四週的鄰居、社區、自然環境，對 全球生態之淨化做了貢獻。