淺析化學工程與工藝

1、    淺析化學工程與工藝    趙冰蕊【摘要】化學工程是化學的一系列生產(chǎn)活動的組成，在化工生產(chǎn)中，為了能夠滿足當前節(jié)能環(huán)保以及節(jié)能減排的主流理念?；どa(chǎn)中，開發(fā)了許多最新的化學工藝以及化學加工技術。從生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)效益的基礎分析，化學生產(chǎn)的工藝應該更加趨于環(huán)境化以及高效化。并且，兩者應該能夠在某一定實現(xiàn)統(tǒng)一。本文通過對化學工程中，化學生產(chǎn)的工藝分析，解讀未來對于化工生產(chǎn)的理念與方式?；瘜W工程與工藝概述化學工程，簡稱化工，是研究以化學工業(yè)為代表的，以及其他過程工業(yè)生產(chǎn)過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規(guī)律，如石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、印

2、染工業(yè)等，并應用這些規(guī)律來解決過程及裝置開發(fā)、設計、操作等問題，它是以數(shù)學及少量的物理觀念為基礎應用于化學工業(yè)上，主要研究大規(guī)模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質，來替生產(chǎn)化學品或是物料工廠提供一個反應流程設計方式。實驗研究、理論分析和科學計算已經(jīng)成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。隨著發(fā)展，后來又發(fā)展出一些新的分支，化學工程領域的分支龐大，可應用在各類化學相關領域的研究及實務上的操作，因應現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，以化工的知識背景為基礎，例如半導體工業(yè)。隨計算機的快速發(fā)展，數(shù)值模擬（cfd）在化工的發(fā)展占據(jù)重要的地位。二、化學工程與工藝專業(yè)簡介1、 化學工程與工藝任務。根據(jù)化學工程與工藝

3、專業(yè)的性質，化學工程與工藝專業(yè)的任務是培養(yǎng)學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識，受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)過程進行模擬優(yōu)化、革新改造，對新過程進行開發(fā)設計和對新產(chǎn)品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多，化學工程與工藝專業(yè)除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外，還應該結合本地區(qū)、本行業(yè)及本校的實際情況，重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用，以便形成不同高校應用化工專業(yè)的特色專業(yè)方向。2、化學工程以及化學工業(yè)的一些特點。以物理學、化學和數(shù)學為基礎，并結合工業(yè)經(jīng)濟基本法則，研究化工單

4、元操作以及有關的流體力學、傳熱和傳質原理、熱力學和化學動力學等在化學工業(yè)上的應用，以指導各種過程及其設備的開發(fā)、改進和發(fā)展屬于化學工程學的內容?；瘜W工程是隨著化學工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展而形成的?；瘜W工程包括過程動態(tài)學及控制、化工系統(tǒng)工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學、化學反應工程等方面?；瘜W反應是化工生產(chǎn)的核心部分，提供過程分析和設計所需的有關基礎數(shù)據(jù)，研究傳遞過程的方向和極限，化工熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎，它決定著產(chǎn)品的收率，對生產(chǎn)成本產(chǎn)生重要影響。對單元操作的研究，可用來指導各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設備的設計；傳遞過程是單元操作和反應工程的共同基礎，化學工業(yè)在新的形勢下要求處于化學

5、核心地位的催化技術和化學工程都必須用跨學科的戰(zhàn)略進行多學科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞，這三種傳遞，實質上就是各種單元操作設備和反應裝置中進行的物理過程。合成化學是化學學科的核心，化學家不僅發(fā)現(xiàn)和合成了眾多天然存在的化合物，同時也創(chuàng)造了大量非天然的化合物，使人類社會所有的化合物達到2230萬個（美國化學文摘1999年12月10日收錄的化合物數(shù)），并且以幾個月就有100萬個的速度發(fā)展，大量新化合物的產(chǎn)生是化學工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的基礎。信息技術及工程技術的進步為設備和工藝創(chuàng)新創(chuàng)造了條件，推動了化工行業(yè)的技術進步。 化學工業(yè)的生產(chǎn)技術和許多深度加工的產(chǎn)品更新?lián)Q代快，要求化學工業(yè)必須不斷發(fā)展和采用先

6、進科學技術，從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。不斷尋求技術上最先進和經(jīng)濟上最合理的方法、原理、流程和設備是化學工業(yè)工藝創(chuàng)新追求的目標。化工新技術開發(fā)程序是一套科學的程序，它是以市場為導向、以創(chuàng)新為宗旨，以工業(yè)化和商業(yè)化為目的的創(chuàng)新過程。世界上經(jīng)濟發(fā)達國家化學工業(yè)的研究開發(fā)費用、科研人員以及專利和文獻的數(shù)量都居各工業(yè)部門的前列。三、化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理分析傳統(tǒng)的化工實驗的數(shù)據(jù)處理是相當復雜的，需要花費大量的人力物力，由于化工實驗需要平行實驗，數(shù)據(jù)處理過程的重復性也非常大。借助matlab軟件的應用，可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當中解脫出來?；嶒灥奶攸c流程較長，規(guī)模較大，數(shù)據(jù)處理也較為復雜。因此

7、依靠計算機處理數(shù)據(jù)會使繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程變得簡單快捷，大大提高工作效率。數(shù)據(jù)處理是每一個化學工程實驗必不可少的步驟，也是至關重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術的可行條件。但是化工實驗數(shù)據(jù)的處理往往并不是那么簡單，它需要通過復雜的數(shù)學計算，若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間，而且化工實驗數(shù)據(jù)的處理量很大、重現(xiàn)性很高，因此應用計算機來處理實驗數(shù)據(jù)可以大大提高工作效率?；瘜W工程與工藝專業(yè)是一個以實驗為基礎的專業(yè)學科。實驗的目的是通過有限的實驗點去尋找某一對象或某一過程中各參數(shù)之間的定量關系，從而揭示某化工過程所遵循的客觀規(guī)律。matlab在化學工程與工藝實驗中的應用進行初步的

8、嘗試。傳統(tǒng)的化工實驗的數(shù)據(jù)處理是相當復雜的，需要花費大量的人力物力，由于化工實驗需要平行實驗，數(shù)據(jù)處理過程的重復性也非常大。而matlab是一個強大的數(shù)學軟件，能夠方便地繪出各種函數(shù)圖形，一方面可以解決符號演算問題，另一方面可以解決數(shù)學中的數(shù)值計算問題。matlab的應用范圍非常廣，包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統(tǒng)設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。它已成為國際控制界的標準計算軟件。借助matlab軟件的應用，可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當中解脫出來，利用matlab軟件編寫一個數(shù)據(jù)處理程序：只需輸入任意一組原始數(shù)據(jù)，就可以把實驗結果，數(shù)據(jù)模型以及作圖一起顯示出來。

9、綜上所述：21世紀世界進入資源、能源短缺的時代，解決由國家提出的節(jié)約資源對保護自然生態(tài)環(huán)境的任務，需要化學與化工學科的共同發(fā)展，社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，我國提出轉變經(jīng)濟發(fā)展模式，為此，化工教育首先要端正學生和家長對化工產(chǎn)生的片面認識。融合從分子水平的化學到大規(guī)模制各工程科學的寬闊視野，現(xiàn)代化學工程教育內容既應跨越和涵蓋整個化學和化工領域，也仍要重視工程教育的特征，強化工程實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生解決復雜問題的能力，完成化學工程教育的歷史任務，探討化工與其他學科的跨學科交叉，并落實到教學實踐中，正確認識化學工程的學科范式和內涵。參考文獻：1房鼎業(yè)，樂清華，李福清主編.化學工程與工藝專業(yè)實驗m.北京：化學工業(yè)出版社，2000.2李麗，王振領編著.matlab工程計算機應用m.北京：人民郵電出版社，2001.3黃華江編著.實用化工計算機模擬matlab在化學工程中的應用m.北京：化學工業(yè)出版社，2004.4姚玉瑛主編.化工原理（新版）（上冊）m.天津：天津大學出版社，2003.5夏淑倩，張金利，傅虹，王保