化學工程的發(fā)展與展望

1、化學工程的開展與展望化學工程的開展與展望化學工程是將化學過程和物理過程的根底理論研究與工業(yè)化學相結合的學科，不僅是一門具有百年歷史的成熟根底學科，也是充滿朝氣、與時俱進的學科。1化學工程的興起幾千年來過濾、蒸發(fā)、結晶等操作在消費中被廣泛的應用，但在相當長的時期里，這些操作都是規(guī)模很小的手工作業(yè)。化學工程這一學科，是在19世紀后期隨著大規(guī)模制造化學工業(yè)產(chǎn)品的消費過程的開展而誕生的。19世紀70年代，各種根底化學品的消費等都有了相當?shù)囊?guī)模，化學工業(yè)有了許多出色的成就。如索爾維法制堿中所用的純堿碳化塔，高20余米，在其中同時進展化學吸收、結晶、沉降等過程，但是人們還沒有從其中找出共有的規(guī)律。1880

2、年，化學工程第一次被英國學者GergeE.Davis正式提出，1888年，美國麻省理工學院開設了第一個以化學工程命名的課程，標志著化學工程學科的誕生。1915年，本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理美國學者ArthurD.Little提出了單元操作，將各種化學品的工業(yè)消費工藝分解為假設干獨立的物理操作單元，并說明了即使是不同的工藝，只要是一樣操作單元就遵循的一樣原理。1920年，在美國麻省理工學院，化學工程從化學系別離出來，成為一個獨立的系。1923年華克爾、劉易斯和.H.麥克亞共同寫的?化工原理?一書出版，奠定了化學工程作為一門獨立的工程學科的基矗2化學工程的開展2.120世紀前葉，化學工程二級學

3、科應運而生在20世紀前葉，化學工程學科的開展促進了許多化學工藝的問世，如美國用丙烯合成出異丙醇，被譽為是石油化工的開端。這些化學工藝的出現(xiàn)，許多化學工程二級學科應運而生。化學熱力學，化學反響工程，傳遞過程，化工系統(tǒng)工程，化工控制工程等多個二級學科相繼誕生。2.220世紀5060年代，化學工程完成了從單元操作到三傳一反傳遞過程中動量傳遞的理論根底是流體力學，熱量傳遞的理論根底是傳熱學，質(zhì)量傳遞的理論根底是傳質(zhì)學，20世紀5060年代，科學家將數(shù)學和物理的方法引入傳遞過程的研究，使傳遞過程學科有了較大的開展。1957年在第一屆化學反響工程會議上確定了化學反響學科的研究內(nèi)容和范圍，從而確定化學反響工

4、程學科的概念?；瘜W工程完成了從單元操作到三傳一反的過渡。20世紀60年代以后，化學工程的各個主要局部，石油化工，煤化工，有機合成，工業(yè)催化等蓬勃開展，化學工程作為化學工藝和化學工業(yè)的理論指導，化學工藝對化學工程的過程表達，化學工業(yè)對化學工程的廣泛應用，三者互相促進，化學工程到達一個新的高度。2.320世紀末至今，化學工程與新技術學科和計算相結合20世紀末至今，化學工程學科的開展趨勢一是化學工程與新技術學科穿插浸透，形成一些新的邊緣學科，二是與計算機技術的結合，促進化學工程在各領域的開展。2.3.1化學工程與新技術學科穿插浸透化學工程與生物化學、微生物學的結合形成生物工程科學，其中，開展迅速的是

5、發(fā)酵工程、基因工程及細胞工程。假如說抗生素的誕生是生物學的開展，那么抗生素的大量生消費那么是化學工程的功績，化學工程解決了生物學過去用常規(guī)方法不能消費或者消費本錢特別昂貴的藥品的消費技術問題，使胰島素、干擾素等工業(yè)化消費?；瘜W工程與電子學的結合，形成微電子化學工程，如被譽為第四代照明光源的，如今廣泛應用的LED燈，白光LED的實現(xiàn)是用光敷轉化法，LED芯片發(fā)光激發(fā)熒光粉，芯片與熒光粉發(fā)出的光混合形成白光，其中熒光粉的消費是重點?，F(xiàn)有的熒光粉都是通過化學方法制備的，有磷酸鹽、硅酸鹽體系熒光粉。如今充足的LED燈市場是化學工業(yè)制備熒光粉方法的不斷增加的結果，所以說微電子工業(yè)的開展離不開化學工程的進

6、步。2.3.2化學工程與計算機技術結合隨著計算機技術的迅猛開展，化學工程的研究中又增加了計算機模擬的方法，它已經(jīng)逐漸成為化學工程中最富有生命力的研究方法。出現(xiàn)了計算機化工模擬，其中最重要的模擬是流程模擬。流程模擬就是在計算機上進展實際消費過程的模擬，由于這一過程并不涉及到實際裝置的任何管線和設備的布置，物料衡算，能量衡算等這一切由程序完成。流程模擬還可以由計算機完成經(jīng)濟評價，環(huán)境評估和方案優(yōu)化比照，如今較成熟的流程模擬軟件有AspenPlus系統(tǒng)和PRII系統(tǒng)。計算機還在單元模擬，分子模擬，化工圖樣設計，化工計算等方面有重要的應用。分子模擬深化到操作內(nèi)部的傳質(zhì)過程和反響過程，可以到納米級模擬。

7、計算機在化工計算中的應用，進步了工業(yè)的效率，最大的轉變是化學技術以從前的先實驗再計算，開展到如今的先計算模擬再實驗。這些計算機技術的廣泛應用大大促進了化學工程學科的進步。3化學工程的將來展望在將來，化學工程學科將保持它不斷開展的腳步，煥發(fā)新的活力，一方面將推進化學工業(yè)的技術改革，另一方面將繼續(xù)與新技術學科的前沿結合，以推動科學進步和環(huán)境的改善?；瘜W工業(yè)中新方法新技術的開發(fā)和改革都離不開化學工程的理論指導，如許多復雜工藝耗時長，能耗大，不經(jīng)濟，將來將許多工藝逐步向串聯(lián)一步反響改良，變成簡單工藝方便實現(xiàn)，這些自然離不開單元操作，三傳一反，過程控制等化學工程的理論。正如100年前從化學中分裂出了化學

8、工程一樣，今天在化學工程中又將分化出新的學科?；瘜W工程為生命科學的開展奠定了根底，在將來將出現(xiàn)生命化學工程等學科?；瘜W工業(yè)的研究對象從無生命到有生物活力。如人的身體本質(zhì)上相當于一座構造復雜的小型化工廠，許多生理過程可以通過化學工程的原理進展解釋，腸胃消化吸收可用傳質(zhì)原理解釋，近來轟動國際科學界的轉基因動物及細胞工程的一些問題中有待化學工程學科提供理論指導，如外源基因?qū)松w內(nèi)的原理與技術，哺乳動物作為生物反響器的新技術等。化學工業(yè)在促進人類文明進步的同時，也產(chǎn)生了工業(yè)污染和排放，消耗了大量能源與資源。正因為如此，化學工程學科還將在將來環(huán)境保護和改善中發(fā)揮了不可替代的作用。用清潔能源代替如今的不可再生能源，開發(fā)新能源，用化學法處理工業(yè)廢氣，用無毒溶劑代替如今