化工发展历程是什么

化工发展历程是什么
化工发展历程是什么

化工发展历程是什么
研究化学工业和其他过程工业 (process industry) 生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科.这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、食品工业、造纸工业等.它们从石油、煤、天然气、盐、石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料出发,借助化学过程或物理过程,改变物质的组成、性质和状态,使之成为多种价值较高的产品,如化肥、汽油、润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料、烧碱、纯碱、水泥、玻璃、钢、铁、铝、纸浆等等.化学过程是指物质发生化学变化的反应过程,如柴油的催化裂化制备高辛烷值汽油是一个化学反应过程.物理过程系指物质不经化学反应而发生的组成、性质、状态、能量变化过程,如原油经过蒸馏的分离而得到汽油、柴油、煤油等产品.至于其他一些领域 , 诸如矿石冶炼 , 燃料燃烧,生物发酵,皮革制造,海水淡化等等,虽然过程的表现形式多种多样,但均可以分解为上述化学过程和物理过程.实际上,化学过程往往和物理过程同时发生.例如催化裂化是一个典型的化学过程,但辅有加热、冷却和分离,并且在反应进行过程中,也必伴随有流动、传热和传质.所有这些过程,都可通过化学工程的研究,认识和阐释其规律性,并使之应用于生产过程和装置的开发、设计、操作,以达到优化和提高效率的目的.
化学工程的研究方法 由于化学工程对象的这些特点,使得解析方法在化学工程研究中往往失效.也从而形成了自己的研究方法（化学工程研究方法）,其中有些方法并非首创,而由别的领域移植而来.
早期的研究方法 化学工程初期的主要方法是经验放大,通过多层次的、逐级扩大的试验,探索放大的规律.这种经验方法耗资大、费时长、效果差,人们一直努力试图摆脱这种处境.但是时至今日,对于一些特别复杂,人们迄今尚知之甚少的过程,还不得不求助于或部分求助于此法.
20 世纪初的研究方法 相当盛行的是相似论和因次分析,其特点是将影响过程的众多变量通过相似变换或因次分析归纳成为数较少的无因次数（无量纲）群形式,然后设计模型试验,求得这些数群的关系.用这两种方法归纳实验结果,甚为有效.
对于反应过程,逐级的经验方法沿用了很长时间.由于不可能在满足几何相似和物理量相似的同时满足化学相似条件,用无因次数群关联实验结果以获得反应过程规律的思路归于无效.
50 年代以后的研究方法 直至 50 年代,才在化学反应工程领域中广泛应用数学模型方法.这一方法的影响波及到化学工程的其他分支,使研究方法出现了一个革新.但即使采用了这个方法 , 实验工作仍占重要地位 , 基础数据要依靠实验测定,模型要通过实验得到鉴别,模型参数要由实验求取,模型可靠性要由实验验证.
各种化学工程研究方法的基础是实验工作,不论采用哪一种研究方法,都应力求使实验工作有效、可靠和简易可行.各种理论、各种方法以及计算机的应用,目的都是为使实验工作更能揭示事物的规律,更为节省时间、人力和费用.在上述方法的应用中,多方面体现了过程分解（将一个复杂过程分解为两个或几个较简单过程）,过程简化（较复杂过程忽略次要因素而以较简单过程简化处理）和过程综合（在分别处理分解了的过程后,再将这些过程综合为一）的思想.
化学工程面临着新的挑战和新的课题,解决这些新课题的过程,必然使化学工程学科得到发展.它的研究范围和应用前景已远远越过了它原有的含义.
化学工程正向两个方向发展：一方面随着学科的成熟,不断向学科的深度发展；另一方面是不断向新的领域渗透,研究和解决新领域中的新问题.
学科的纵深方向 为了深入掌握过程的规律,对化学工程中经常遇到的多相物系、高粘度流体和非牛顿型流体的传递规律进行深入系统研究.这些研究不但有利于解决传统研究领域的问题,也有助于了解诸如人体内血液流动等新兴课题.对反应过程中多重定常稳定态问题的研究,既是反应器设计和操作的需要,也是从另一侧面对非线性系统稳定性问题研究所作的贡献.为了使大型装置的设计更为迅速可靠,研究了各种物系物性参数、热力学参数与热化学参数以及相平衡与化学平衡数据,推动了化工热力学研究进一步与实际的结合.
在研究方法方面,数学模型方法不断完善,与之相配合的是,以统计理论和信息论为基础的实验设计、数据处理、模型的筛选和鉴别以及模型参数估计等方法.为了进行过程的模拟及多方案计算,发展了多种计算机模拟系统,建立了模型库和数据库,并从定态模拟发展到为过程控制所需要的动态模拟.
向新领域的渗透 这是客观需要,也是学科发展的动力.在历史上,化学工程就在各种新过程的开发和优化,在无机化工和石油化工等装置大型化的推动下得到发展,如大型径向固定床反应器和催化裂化用流化床反应器的开发技术.在解决石油加工中多组分反应物系处理方法时,发展了集总动力学处理方法,这一方法反过来又可用于处理生物反应过程.在向材料工业渗透过程中,出现了将化学反应工程原理用于聚合过程的聚合反应工程,对于高粘物系传递特性的研究则有了实际应用的课题.随着生物技术的进展 , 出现了生物化学工程 , 以解决生物反应器和生物制剂分离等问题,如超过滤技术等.能源短缺的情况,使人们重视低温热源的利用,出现了新型换热器.为了保护环境,也为了开发海洋资源,要求研究低浓度混合物的分离技术,于是出现了新的分离?B