廣義化工的概念及范疇課件

廣義化工

的概念及范疇董聲雄福州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院廣義化工

的概念及范疇董聲雄1題西林壁

蘇軾橫看成嶺側(cè)成峰，遠(yuǎn)近高低各不同。不識廬山真面目，只緣身在此山中。

注：西林寺，在江西省的廬山上。這首七絕詩是蘇東坡題在西林寺里的墻壁上的。

題西林壁

蘇軾2“化工”一詞多義

“化工”是一門研究物質(zhì)和能量的傳遞和轉(zhuǎn)化的技術(shù)科學(xué)。一般地說，“化工”是化學(xué)工藝、化學(xué)工業(yè)與化學(xué)工程的簡稱?！盎ぁ币辉~多義

“化工”是一門3

化學(xué)工藝ChemicalTechnology

凡是以化學(xué)方法為主，以改變物質(zhì)組成與物質(zhì)結(jié)構(gòu)合成新物質(zhì)為目的的生產(chǎn)過程和技術(shù)稱為“化學(xué)工藝”。

“化學(xué)工藝”著重解決化工生產(chǎn)的路線與方法?；瘜W(xué)工藝ChemicalTechno4

化學(xué)工業(yè)ChemicalIndustry

“化學(xué)工業(yè)”是化學(xué)加工工業(yè)（ChemicalProcessingIndustry）的簡稱，是運(yùn)用化學(xué)工藝生產(chǎn)化學(xué)品的工廠企業(yè)形成的產(chǎn)業(yè)部類?；瘜W(xué)工業(yè)ChemicalI5

化學(xué)工程ChemicalEngineering

“化學(xué)工程”是研究化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中的共同規(guī)律，用來指導(dǎo)化工裝置的放大、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)操作的科學(xué)。迄今“化學(xué)工程”包括：傳遞過程（“三傳”——流體力學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)）、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、過程工程、過程系統(tǒng)工程5個分支

“化學(xué)工程”的基礎(chǔ)是“單元操作（UnitOperations）”——即所謂的“化工原理”。

“化學(xué)工程”著重解決實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的過程與裝備設(shè)計(jì)及運(yùn)行控制?；瘜W(xué)工程ChemicalEngine6

化工過程ChemicalProcess

“化工過程”是圍繞核心反應(yīng)器組織的，其上游為原料（反應(yīng)物）的前處理，以滿足主要化學(xué)反應(yīng)工藝條件為目標(biāo)；下游為產(chǎn)品（生成物）的后處理，通過分離、純化等手段，以達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)。除主要化學(xué)反應(yīng)器外，化工過程主要由進(jìn)行物理過程的單元操作（輸送、加熱、冷卻、分離等）和進(jìn)行化學(xué)過程的單元過程（化學(xué)法凈化、氧化、加氫、硝化、磺化等）組成，有時也將生化處理引入化工過程，例如脫硫或廢水處理?；み^程ChemicalProc7

“化工”簡史

1920’s

“單元操作”(UnitOperations)——《化工原理》

1960’s

“三傳一反”

“三傳”(Momemtum,Heat,andMassTransfer)

“一反”(ChemicalReactionEngineering)

1980’s—

加上“過程系統(tǒng)工程（PSE,ProcessSystemEngineering）”“化工自動化”以及許多交叉領(lǐng)域的學(xué)科

1990’s—擴(kuò)展為“過程工程（ProcessEngineering）”“化工”簡史

1920’s“單元8

“過程工程”（廣義化學(xué)工程，泛化學(xué)工程）是為過程工業(yè)服務(wù)的學(xué)科，其研究對象是物質(zhì)的化學(xué)與物理轉(zhuǎn)化過程，研究內(nèi)容是物質(zhì)的運(yùn)動、傳遞和化學(xué)反應(yīng)及其相互之間的關(guān)系。

“過程工程”的任務(wù)是：創(chuàng)建高效清潔的工藝、流程和設(shè)備，解決實(shí)驗(yàn)室成果向產(chǎn)業(yè)化過渡中的瓶頸問題。

過程工業(yè)：包括化學(xué)工業(yè)、石油煉制工業(yè)、石化工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、冶金工業(yè)、能源工業(yè)、建材工業(yè)、食品工業(yè)、輕工等產(chǎn)業(yè)，還包括很多高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，如生化、材料、環(huán)境、信息等產(chǎn)業(yè)?！斑^程工程”（廣義化學(xué)工程，泛化學(xué)工程）是為過程9

狹義的化學(xué)工業(yè)包括：

無機(jī)化工：化學(xué)肥料、三酸（硫酸、硝酸、鹽酸）、兩堿（純堿、燒堿）、無機(jī)鹽

基本有機(jī)化工（重有機(jī)合成工業(yè)）：把煤、石油、天然氣、電石、煤焦油、渣油等加工成基本的有機(jī)原料（乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、乙醇、甲醛、乙酸、丙酮、苯酚、苯酐，等等）。

精細(xì)化工：染料、涂料、化學(xué)試劑、助劑、化學(xué)農(nóng)藥、感光材料、磁性記錄材料、等等。

石油化工：合成橡膠、塑料、化學(xué)纖維等等。

高分子化工：有關(guān)聚合物的化工，與前幾類有重疊部分。狹義的化學(xué)工業(yè)包括：

無機(jī)化工：化學(xué)肥料、三酸（10廣義的化學(xué)工業(yè)包括：

生物化工食品化工醫(yī)學(xué)化工制藥化工能源化工（燃料化工）核能化工生態(tài)化工（綠色化工）環(huán)境化工材料化工冶金化工海洋化工微電子化工建材化工農(nóng)林化工水產(chǎn)化工場致化學(xué)工程空間化工……廣義的化學(xué)工業(yè)包括：

生物化工1121世紀(jì)化工發(fā)展方向向?qū)W科深度發(fā)展向新的領(lǐng)域滲透21世紀(jì)化工發(fā)展方向向?qū)W科深度發(fā)展12向?qū)W科深度發(fā)展“化工傳遞過程”的研究發(fā)展：高黏度、非牛頓型流體的傳遞過程；多相流中的傳遞；界面的傳遞；湍流傳遞……“化工熱力學(xué)”的研究發(fā)展：分子熱力學(xué)；熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算機(jī)模擬；熱力學(xué)在生物、材料、能源、環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用……“化工分離過程”的研究發(fā)展：高純材料的制備技術(shù)；膜分離技術(shù)；超臨界流體分離技術(shù)……“化學(xué)反應(yīng)工程”的研究發(fā)展：反應(yīng)與分離過程結(jié)合；聚合反應(yīng)工程；生物反應(yīng)工程；場致反應(yīng)工程……向?qū)W科深度發(fā)展“化工傳遞過程”的研究發(fā)展：高黏度、非牛頓型流13向新的領(lǐng)域滲透生物化工醫(yī)學(xué)化工制藥化工能源化工（燃料化工）生態(tài)化工（綠色化工）環(huán)境化工材料化工海洋化工微電子化工農(nóng)林化工水產(chǎn)化工場致化學(xué)工程空間化工……向新的領(lǐng)域滲透生物化工14化工學(xué)科的基礎(chǔ).數(shù)學(xué)、物理及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ).化學(xué)基礎(chǔ)（無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、生物化學(xué)、催化化學(xué)、界面化學(xué)等）.傳遞過程與單元操作（“三傳”——動量傳遞、熱量傳遞與質(zhì)量傳遞；舊《化工原理》中的單元操作；新的單元操作）.化工熱力學(xué).化工分離（純化）過程.化學(xué)動力學(xué)和反應(yīng)工程.化工工藝學(xué)（各種各樣的工藝）.過程系統(tǒng)工程（過程的分析、綜合、優(yōu)化、控制；