化学工程与化学工艺

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1、化学工程与化学工艺化学工艺12化学工程与化学工艺化学工艺12化学工艺即化工技术或化学生产技术，指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这一转变的全部措施。化学生产过程一般地可概括为三个主要步骤：①原料处理。为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格，依据详细状况，不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化或粉碎（对固体原料）等多种不同的预处理。②化学反应。这是生产的关键步骤。经过预处理的原料，在一定的温度、压力等条件下进行反应，以达到所要求的反应转化率和收率。反应类型是多样的，可以是

2、氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。通过化学反应，获得目的产物或其混合物。③产品精制。将由化学反应得到的混合物进行分别，除去副产物或杂质，以获得符合组成规格的产品。以上每一步都需在特定的设备中，在一定的操作条件下完成所要求的化学的和物理的转变。化学生产技术通常是对一定的产品或原料提出的，例如氯乙烯的生产、甲醇的合成、硫酸的生产、煤气化等。因此，它具有个别生产的特别性；但其内容所涉及的方面一般有：原料和生产方法的选择，流程组织，所用设备（反应器、分别器、热交换器等）的作用，结构和操作，催化剂

3、及其他物料的影响,操作条件的确定,生产掌握，产品规格及副产品的分别和利用，以及安全技术和技术经济等问题。现代化学生产的实现，应用了基础科学理论（化学和物理学等）、化学工程和原理和方法、以及其他有关的工程学科的学问和技术。现代化学生产技术的主要发展趋势是：基础化学工业生产的大型化，原料和副产物的充分利用，新原料路线和新催化剂（包括新反应）的采用，能源消耗的降低，环境污染的防止，生产掌握自动化，生产的最优化等。早期的化学生产以经验为依据，可称为手工艺式的。在生产和科学的长期发展中，化学生产渐渐从手工艺式的

4、生产向以科学理论为基础的现代生产技术转变。但由于化学生产中的物质转化的内容复杂，类型繁多，经验性的生产技术仍旧存在。化学工艺这一名称，从上述发展来看，只宜用于仍主要依据经验进行的化学生产。在高等学校的课程设置中，有工业化学和化学工艺学，两种课程仅在名称上不同，其内容均与上述化学生产技术的一般内容大体相似。化学工程12研究化学工业和其他过程工业(processindustry)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。

5、它们从石油、煤、天然气、盐、石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料动身，借助化学过程或物理过程，转变物质的组成、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别而得到汽油、柴油、煤油等产品。至于其他一些领域,诸如矿石冶炼,燃料燃

6、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、冷却和分别，并且在反应进行过程中，也必伴随有流淌、传热和传质。全部这些过程，都可通过化学工程的研究，熟悉和阐释其规律性，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。上述工业生产的共同特点是，从试验室到工业生产特殊是大规模的生产，都要解决一个装置的放大问题。生产规模扩大和经济效益提高的重

7、要途径是装置的放大，以节约投资，降低消耗，削减占地,节省人力。但是,在大装置上所能达到的某些指标，通常低于小型试验结果，原因是随着装置的放大，物料的流淌、传热、传质等物理过程的因素和条件发生了变化。这种起源于放大过程的效应，长期以来被笼统地称作“放大效应”，它包含了许多已查明或未查明的物理因素（或称工程因素）的影响。化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特殊是在放大中的效应，以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学、化学和数学的原理为基础，广泛应用各种试

8、验手段，与化学工艺相协作，去解决工业生产问题。化学工程包括单元操作、化学反应工程、传递过程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及掌握等方面。单元操作构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程，如流体输送、换热（加热和冷却）、蒸馏、汲取、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究，得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。在20世纪初，对化学工程的熟悉虽只限于单元操作，但却开拓了一个崭新的领