化工反应工程的进展与前沿

环境化学工程的现状及发展

摘要：随着国家对环境污染问题的重视和公众环境保护意识的提高, 跨世纪的环境化学任重道远。无论是控制或防治环境污染和生态恶化, 还是从改善环境质量、保护人体健康、促进国民经济的持续发展等各个方面, 环境化学都可以发挥重要作用。本文探讨了环境化学工程的现状及发展。

关键词：环境化学工程；现状；发展

中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：

化学工程随化学工业的发展而发生并演变, 反过来又推动化学工业的发展。在过去的一百年, 化学工业与化学工程技术历经了孕育、诞生、发展, 直至形成今天庞大产业的过程。它每年为社会提供数以亿吨计的千百万种合成产品, 是我们衣、食、住、行须臾难以离开的物质基础, 为社会繁荣作出了巨大的贡献。

一、环境化学工程的现状

20 世纪60 年代和70 年代初期, 工业发达国家经济发展迅猛,

增长速度较快。但由于忽视对环境污染的控制与治理, 致使环境污染问题日趋严重, 公害事件不断发生, 社会反应强烈, 引起了各国政府的关注, 采取了各种环境保护措施和对策, 加强环境管理,

制订各种环境保护法规和法律, 规定污染物排放标准, 增加环境保护投资, 以控制污染, 改善环境。

这些措施虽然在局部地区或一定时期内起到一定的作用, 但却

未从根本上消除或减少污染的增长, 不能适应经济发展和人类进步的要求。

1979 年在日内瓦召开的 环境保护领域内进行国际合作的全欧高级会议上, 通过了《关于少废无废技术( 工艺) 和废物利用宣言》， 指出：“无废技术是使社会和自然取得和谐关系的战略方向和重要手段”。欧洲共同体委员会在一篇报告中对“清洁工艺“下的定义为： 清洁工艺就是以最合理地使用原料和能源来生产产品的一种技术, 同时在生产过程和成品的使用过程中, 减少排入环境中的可产生污染的废水和废物量。在法国, 根据《预防优于治理》这一原则, 几乎所有经过改造的、产生较少废物的生产工艺, 或所有对废物进行循环利用的生产工艺, 都被称为“清洁工艺”或“对环境有益的工艺”、“ 对环境安全而合理的工艺”等。1984 年联合国欧洲经济委员会在原苏联召开的国际会议上, 对无废工艺作了进一步的解释：无废工艺乃是这样一种生产产品的方法( 流程、企业、地区、生产综合体) , 借助这种方法，所有的原料和能源在原凋资源- 生产- 消费-二次原料资源的循环中得到最合理的综合利用。同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能。有的学者认为，无废工艺的概念应当包括无害、节能、省地、复用、闭路等内涵。从技术上讲是一种具体技术。

化学工程技术发展趋势研究

绿色化学是指对环境不会造成污染的,有利于保护环境的化学工程.绿色化学简单说就是采用化学的技术和方法来减少或消除那些对人类有害的、妨碍社区安全的、对生态环境会产生不利影响的原料或溶剂等.绿色化学是将污染从源头进行消除的工程,因此很彻底,这主要包括原子经济性和高选择性的反应,生产出对环境有利的材料,并且回收废物循环利用的一门科学技术.

从广义上说,分离强化首先是对设备的强化,然后是对生产工艺的强化,综合起来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果,有利于实现可持续发展,这也是化工分离技术的主要趋势之一.古老的化工分离技术原理:利用沸点的不同,将不同的组分从分离塔里分离出来.随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术,具有广阔的发展前景,但是这些在应用中同样也存在着很多问题,那就是:此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少,没有在理论上充分说明和指导,对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究.随着信息技术的不断进步,分离技术也不断得到改善,取得了长足的进步,逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上,例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面,这些都是信息技术发生功效的主要分离技术,再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平.对分子的设计加速了可以加速分离,因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义.信息技术的引进有利于新的分离过程的深入,提高工作效率.

传热过程的一些新的研究进展和方向

1微细尺度传热学研究进展

微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律,现在在传热学中已经自成一个分支,发展前景广阔.当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立,但是由于尺度的微细,原来的假设的影响因素也会相对的发生变化,这就导致了流动和传入规律发生着惟妙惟肖的变化.目前,微米、纳米科学已经取得长足的进步,受到人们的广泛关注,诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的.其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果.

“化学工程与技术”学科的现状和发展趋势

“化学工程与技术”是一门研究以化学工业为代表的各类过程工业中有关化学过程与物理过程基本规律应用技术学科。它融合了化学工程、化学工艺、生物化工、应用化学和工业催化等工程和工艺学科以及相关的工程技术。本学科以过程工业为背景和研究对象，学科内容体现与应用并重，包括基础理论、基本方法和基本实验技术，产品研制、工艺开发、过程设计、系统模拟与优化和操作控制等。

本学科共设五个二级学科：化学工程、化学工艺、生物化工、应用化学和工业催化。化学工程研究各类化学过程和物理过程的一般原理、共性规律、工程基础和应用技术。化学工艺研究化学品的精化机理、生产原理、产品开发、工艺实施、过程设计和优化。生物化工研究有生物体或生物活性物质参与的过程的基本原理和工程技术问题。应用化学研究精细化学品、专用化学品、功能材料及器件等的制备原理和工艺技术。工业催化研究催化剂和催化反应过程的理论基础及其设计、开发和工业应用。这五个二级学科以实验为基石，计算机为重要研究手段，重视实验室结果的工业转化。它们各有侧重，互有交叉，共同形成了一个相互依赖、相互支持的学科体系。除作为主要基础的数学、物理学、化学、生物学和计算机科学外，近年来本学科还与控制工程等学科有着愈来愈密切的联系。

本学科是从19世纪末由于化学品大规模生产的需要而形成和发展的。当时，为了化工生产的高效和大型化，根据典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题，形成了单元操作的概念，这是化学工程学科的早期标志。化学反应理论和单元操作原理共同促进了应用化学和化学工艺学科的迅速发展，工业催化学科也应运而生。第二次世界大战时期，以抗生素的发酵和大规模生产技术开发为标志的生物化工学科也开始形成。五十年代后发展的传递过程原理和化学反应工程使化学工程学科上升到了新的阶段。迅速发展的计算机科学使化学工程从早期的以经验归纳法为主的研究方法，逐步进展到以数学模型法为主。化学工程为化学工艺、生物化工、应用化学和工业催化等学科提供了解决工程问题的基础。化学工艺、生物化工、应用化学和工业催化等在自身发展的同时，特别表现出与化学工程的交叉和融合，既利用化学工程的理论和方法，发展和充实各种技术，又从工艺创新和技术进步方面丰富和完善化学工程学科。

《化学工程进展》

课程考查

专业：化学工程与工艺2010级

班级： 工艺四班

学号：20100380427

姓名：张珊

日期：2013年11月

低温水煤气变换反应

作者:张珊

摘要:低温水煤气变换催化剂是近年来催化剂领域研究的一个热点问题。本文介绍了各类低变催化剂，着重介绍了铜基催化剂和金催化剂，也介绍了数种新型的催化剂，描述了国内外低变催化剂的现状以及未来主要发展方向和前景。

Abstract:The low-temperature Water- Gas Shift Reaction is a hot issue, in recent year .

This wok describes thevarious types of lowtemperature shift catalyst, highlighting the

copper-basedcatalysts andgold catalysts, also introducedseveralnewcatalysts, described

thesituationat home and abroadas well aslow-temperature shiftcatalystmain development

directionandfutureprospects

关键词:水煤气变换，变换催化剂

前言:

1.水煤气变换反应( Water- Gas Shift Reaction, 简称WGSR) 的工业应用已有90 多年历史,

广泛应用于以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工业，可以廉价地制造合成气。在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应中大量CO 的去除。近年来，由于以纯氢为燃料的车载质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术的兴起，使得这一经典反应再次引起研究者的关注。此外，随着人类社会、交通运输以及现代工业的迅速发展，大量有毒物质被排入空气中，造成了严重的大气污染并严重的危害了人类的的正常生活及身体健康，同时也给人类赖以生存的环境造成了极大的伤害，如何消除和减少所存在的有害物质，使我们面临的的一个重要研究课题。其中CO是一种无色、无味、无刺激性的有毒气体，在空气中不易与其他物质反应，故可在大气中停留两三年，是一种重要的环境污染物，其中一半以上的CO废气来自机动车辆排放的尾气，其余主要来自煤等燃料的不完全燃烧。因此水煤气反应用于汽车尾气的净化将能显著减少CO污染。水煤气变换反应被用于汽车尾气净化处理过程中的三效催化剂，不仅能有效促进CO的消除，而且生成的H2也有利于出去尾气中的氮的氧化物。因此，基于水煤气变换反应在车载燃料电池上净化原料气的应用前景以及在尾气污染物消除过程中的重要性，近年来有关新型水煤气变换催化剂的研究再次引起国内外研究者的极大兴趣。