高大的反应塔的要害是一纸配方

    “四个尺度上的化学”这个概念，可以从时间和空间的尺度上解读化学在现代社会的地位和状态。

    第一个尺度，时间上是年，空间上是千米。

    现代化的化学工厂占地数（或数十）平方千米，塔楼林立管线纵横，现代化的反应器气势宏伟，每年的生产量以万吨计是小的，以十万吨、百万吨计就算正常，以千万吨计的也不稀奇！占地以千米计，产量以万吨计，时间以年计，这就是现代化学工业的大“尺度”。

    在这个大尺度下，在这个工厂的尺度下，反应器是核心。一般我们把这些反应器称为反应塔，它高高大大的，小的也有几层楼那么高。塔的尺寸（占地和高度）以米计，例如说塔高十几米；产量以日计，例如说日产多少百吨多少千吨，所以反应塔的尺度落在米和日的范围，这是第二个尺度。

    别看这些塔高高大大，管路交叉纵横极其复杂，究其要害之处，其实就是一纸配方！

    反应塔的内部装了些什么呢？这就说来话长了。反应塔有很多种，有蒸馏塔，有冷却塔，有真正的反应塔，最多的是催化反应的反应塔，内部发生各种各样的催化反应，如加氢、氧化、烷基化等等。反应不同，反应塔内部的结构也就不同。反应还有发生的方式问题，有的是气体进料，有的是液体进料；有的塔里有填料，有的没有填料，等等。这是一些非常复杂的工程问题，专业上就叫做化学工程。

    化学发展至今，取得这么大的成就，化学工程功不可没！是化学工程使化学走出实验室实现了工业化。从化学工程的角度看，塔的内部设计都是以毫米计，以分、小时计的，这就是说，在尺寸的度量上尺度是毫米，在时间的度量上尺度是小时或分。这里我们又明确了一个更小一点的尺度。

    如果我们以时间为纵坐标，以长度为横坐标，我们就可以把上面交代的尺度标在坐标上了。沿着长度我们可以看出，随着工厂、反应器走到塔的内部，我们经历了千米、米和毫米的尺度。沿着时间我们可以看出，随着工厂、反应器走到塔的内部，我们经历了年、日和小时（分）的尺度。沿着这两个尺度再往下走，我们进入的是纳米和秒、毫秒、纳秒的尺度，也就是说，以纳米观测长度，以一瞬间的秒和纳秒观测时间。这是一个什么世界呢？这就是真正的化学世界：分子的世界！化学家在这里寻找分子，观察分子，研究分子间的反应，创造新的分子，造福人类。合成氨、青霉素、汽油、柴油的生产奥秘都可以在这里找到。所以说要害之处其实就是一纸配方！

    这四个尺度的化学，也对应着人们对化学不同层次上的理解。对于普通大众，看到的是化学工厂，是化学产品。工厂的工人，关心的是塔的运转和维护，每天关心的是反应塔的工作状态。化学工程师们关心的是反应器的设计，如何实现最有效的能源利用，优化反应条件。而化学科学家们，则专注于研究化学反应的历程，如何透彻地理解化学反应的本质，设计反应历程。

    本文摘自《魅力化学》，寇元主编，北京大学出版社，定价：22.00元
 


　　来源：北京大学出版社