化学工程与工艺专业简介
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化学工程与工艺专业培养方案一、专业简介化学工程与工艺是一门综合性的工程学科,旨在培养掌握化学基础知识和工程实践技能的专业人才。
该专业涵盖了化学、物理、材料、生物、环境等多个学科,培养学生具备在化工领域从事设计、研发、生产以及管理等工作的能力。
二、培养目标1. 培养学生具备扎实的理论基础,熟悉化学工程与工艺领域相关知识和技术;2. 培养学生具备创新能力和问题解决能力,能够开展科学研究和工程实践;3. 培养学生具备工程实践能力,能够在化工企业从事工程设计、设备运行、技术管理等工作;4. 培养学生具备高度的责任感和职业道德素养,能够适应快速发展的化工行业需求。
三、课程设置1. 基础课程- 高等数学- 大学物理- 有机化学- 环境科学与工程- 无机化学- 物理化学- 材料科学与工程2. 专业核心课程- 化工原理- 化工流程与设备- 化工热力学- 化工反应工程- 化工分离工程- 化学过程控制3. 选修课程- 化工安全与环境- 生物化工工程- 环境工程与设计- 石油化工工程- 能源与化工四、实践教学1. 实验课通过化工实验课程,培养学生的实验操作能力、观察分析能力以及问题解决能力,使他们能够熟练运用仪器设备进行实验研究。
2. 实习实训组织学生进行暑期实习和校外实训,使他们能够接触真实的工程环境,了解工作流程和技术操作,并提升自己的工程实践能力。
3. 工程设计开设化工工程设计课程,引导学生进行工程设计项目,培养学生的团队协作能力和创新能力,让他们能够独立承担一个化工工程项目的设计和管理。
五、实践教学基地1. 实验室学校配备有现代化的化学工程与工艺实验室,提供给学生进行实验研究和工程训练的场所和设备。
2. 实习基地学校与众多化工企业合作,为学生提供实习机会,让他们能够在实际工作中学习到更多的知识和技能。
六、就业前景化学工程与工艺专业的毕业生可以在化工企业、石油化工公司、制药企业、环境工程公司等工作岗位就业。
他们可以从事化工生产、质量检验、技术研发、流程设计、项目管理等多个方面的工作。
化学工程与工艺专业探索化学工程与工艺是一门应用学科,它涉及到化学原理及工程技术的综合应用。
学习化学工程与工艺专业需要具备扎实的化学基础知识和工程实践能力,以便能够将理论知识应用到实际工程中。
本文将从专业背景介绍、学习内容、就业前景等方面探索化学工程与工艺专业。
一、专业背景介绍化学工程与工艺是化学工程学科下的一个专业,它主要研究化学过程的设计、开发和优化,涵盖了化学原理与工程技术的广泛应用。
化学工程与工艺专业培养具备解决化学工业过程中工艺与装备问题的专业人才,他们能够负责从实验室到工厂的转化,将化学实验室中的研究成果转化为实际工业产品。
二、学习内容1.化学基础知识学习化学工程与工艺专业首先需要掌握扎实的化学基础知识,包括有机化学、无机化学、物理化学等等。
只有掌握了这些基础知识,才能更好地理解化学工程与工艺过程中涉及到的化学反应机制和物质性质。
2.工程实践能力除了化学基础知识外,学习化学工程与工艺专业还需要具备工程实践能力。
这包括化工设备的设计、化学反应过程的控制、生产工艺的优化等等。
学生在校期间通常需要参与一些化工实验和工程项目的实践,以锻炼自己的实践操作能力和解决问题的能力。
3.专业选修课程除了必修课程外,学习化学工程与工艺专业还可以选择一些专业选修课程,以拓宽自己的知识面。
比如可以选择学习过程控制、化工传输现象、化工装备与设计等相关课程,以适应不同领域的需求。
三、就业前景化学工程与工艺专业的毕业生就业前景较为广阔。
他们可以在化工、制药、精细化工等行业从事工艺设计、生产管理、过程控制等工作。
目前化学工程与工艺专业的需求量较大,所以毕业生的就业率相对较高。
同时,随着社会的发展,对环保与能源方面的要求日益提高,化学工程与工艺专业的应用前景也将越来越广阔。
除了就业外,学习化学工程与工艺专业的学生还可以选择攻读硕士、博士学位,以深入研究该领域的专业问题。
在高等院校、科研院所和大型企业等领域,他们可以从事教学科研工作,推动化学工程与工艺领域的发展。
化学工程与工艺专业解析, 报考指南及就业方向当我第一遍读一本好书的时候,我仿佛觉得找到了一个挚友;当我再一次读这本书的时候,仿佛又和老挚友重逢。
我们要把读书当作一种乐趣,并自觉把读书和学习结合起来,做到博览、精思、熟读,更好地指导自己的学习,让自己不断成长。
让我们一起到一起学习吧!今日为大家解读化学工程与工艺中文名:化学工程与工艺修学年限:4年授予学位:工学学士一级学科:工科化学工程与工艺专业造就具备化学工程与化学工艺方面的学问,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学探究等方面工作的工程技术人才。
该专业具有两大特色,一是工程特色显著,对化学反响、化工单元操作、化工过程与设备、工艺过程系统模拟优化等学问贯穿结合,使学生具有设计、优化与管理实力;二是专业口径宽、覆盖面广,使学生具有从事科学探究、产品开发的实力,在精细化学品、涂料及应用、高分子化工与工艺等方面更有研发和应用实力。
造就要求:该专业学生主要学习化学工程学与化学工艺学等方面的根本理论和根本学问,受到化学与化工试验技能、工程实践、计算机应用、科学探究与工程设计方法的根本训练.具有对现有企业的生产过程进展模拟优化、革新改造,对新过程进展开发设计和对新产品进展研制的根本实力。
毕业生应获得以下几方面的学问和实力:1、驾驭化学工程、化学工艺、应用化学等学科的根本理论、根本学问;2、驾驭化工装置工艺与设备设计方法,驾驭化工过程模拟优化方法;3、具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进展探究、开发和设计的初步实力;4、熟识国家对于化工生产、设计、探究与开发、环境爱护等方面的方针、政策和法规;5、了解化学工程学的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的开展动态;6、驾驭文献检索、资料查询的根本方法,具有必须的科学探究和实际工作实力。
主要课程主干学科:化学、化学工程与技术。
主要课程:物理化学、化工原理、化学反响工程和一门必选的专业方向课程。
化学工程与工艺专业介绍及就业前景分析化学工程与工艺专业是应用化学和化工原理进行工程化设计与研究的学科,培养具备化学工程和工艺技术应用能力的工程技术人才。
本文将介绍化学工程与工艺专业的相关知识,并对其就业前景进行分析。
一、专业概述化学工程与工艺专业是以化学和化工原理为基础,结合工程技术与管理经验,以化学工艺过程的研究与开发为核心,培养能够从事化学工程与工艺设计、优化与研发,以及工艺装备运行与控制等工作的专门人才。
主要涉及化学反应过程、传热传质、反应工程、化学工艺原理与工程热力学等方面的知识。
二、专业课程化学工程与工艺专业的课程设置主要包括基础化学、基础工程学、化工原理、化学反应工程、传热传质、工程热力学、化学工艺与设计等核心课程。
在这些课程的学习中,学生将掌握相关的理论知识和实践技能,培养分析问题和解决问题的能力。
三、就业前景分析1.化工行业就业前景广阔化工行业是国民经济重要支柱产业之一,化学工程与工艺专业毕业生在该行业的需求量大,就业前景广阔。
毕业生可以在石油、化工、化纤、电子、生物制药等各个领域就业,从事工艺工程师、技术员、工程管理师、产品研发员等工作。
2.绿色化学和节能减排将成为发展趋势随着社会对环境保护的重视程度不断提高,绿色化学和节能减排成为化学工程与工艺专业毕业生的主要就业方向之一。
在绿色化学领域,毕业生可以从事新能源开发利用、低碳绿色化工技术研发等相关工作;在节能减排领域,可以参与工艺流程优化,提高能源利用效率,降低环境污染等方面的工作。
3.国际交流与合作的需求增加随着经济全球化的推进,越来越多的企业和科研机构需要化学工程与工艺专业的毕业生参与国际交流与合作项目。
毕业生有机会参与国际合作项目,与国外专家进行学术交流,提高自身的专业水平和综合素质。
4.高薪待遇和晋升空间化学工程与工艺专业是高薪职业之一。
据统计,该专业的毕业生年薪普遍较高,尤其是在石油、石化等行业,薪资更是可观。
随着工作经验的积累和技术能力的提高,毕业生有望获得更多的晋升机会和高薪职位。
化学工程与工艺专业解析化学工程与工艺是一门围绕着化学变化、工业生产过程开展的高端技术和学科。
它主要关注化学变化、工艺化过程以及工程经济学等学科领域,与此同时也广泛地渗透到了化学工艺的制备、清洗、过滤、传热、传质、搅拌、燃烧等多个操作方面。
近年来,在全球性的产业和技术发展浪潮中,化工工艺已经发生了巨大的变化。
很多新的科技手段和高端技术已经不可避免地融入到了化工工艺领域,推动了工业及行业的长足进步。
本文将为大家详细介绍化学工程与工艺专业的报考指南及就业方向。
报考指南专业发展概述化学工程与工艺这一专业的诞生时始于20世纪初期,它便立足于化学制品、农业化学及化工工艺等领域。
在现今的高科技创新和工业革命的背景下,化工工艺在这些领域发挥的作用也变得越来越明显。
在大学里学习化学工程和工艺专业,则是对这一行业从事者不二的选择。
报考条件在国内,就读化学工程与工艺专业的本科生需要有985或211大学的录取资质,而此外他们还需要对基础科学学科(如数学、物理、化学等)有一定的了解,并且对化学实验操作也应有基本掌握。
此外,在有些大学,也需要从事者具备某一领域的专业知识(如物理化学、有机、无机、分析等),以及厚实的工程技术学科知识。
考虑到专业发展的受限性和实践性,所以该专业面向报考者也会考虑对他们的化学、数学科目成绩YHB进行评定标准。
报考高校在中国,拥有化学工程与工艺本科专业的高校有很多,其中不乏985或211院校,包括清华大学、北京大学、浙江大学、华东理工大学、东南大学等。
这些大学的化学工程与工艺专业均有其独特的特点和优势,学生在报考时可以根据自己的实际情况选择适合自己的大学。
培养目标化学工程与工艺专业需要从事者学习相关学科的理论知识,并进一步熟悉工业化工生产流程以及专业知识及实践技能。
从事者不仅拥有一定的工程技术及科学素养,同时也希望添加学生从分析、研究、合成、设计等多个方面培养出来的实践能力。
通过提高学生的实践能力,学生们可以更好地适应该行业的要求,将化学、工程学、生产制造等领域的知识整合起来,从而更好地解决工业生产中遇到的问题,并进一步提升生产效率及工程流程及安全等多个方面。
化学工程与工艺
一、专业简介
1.专业初识
化学工程与工艺专业是研究过程技术的基本规律,并运用这些规律建立和解决与研究、设计和生产等有关的基本理论和基本方法的工程技术专业,是现代科学技术中发展最迅速、应用最广泛的专业之一。
本专业主要研究有机化工新产品、新工艺、新设备、新技术的开发、设计与放大以及原料的合理充分和深度加工等,它包括化学工程、化学工艺、高分子科学与工程、催化科学与工程、精细化工、电化学工程、化工信息技术、环境化学工程等方向。
2.学业导航
本专业学生主要学习化学工程学与化学工艺等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练,具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。
主干学科:化学、化学工程与技术。
主要课程:物理化学、化工原理、化学反应工程和一门必选的专业方向课程。
3.发展前景
近年来,化工和材料在理论、实践两方面不断革新与发展,特别是计算机和现代仪器的运用,使其不断开拓出新的领域。
化学工程与工艺是现代科学技术中发展最迅速、应用最广泛的学科之一。
二、人才塑造
1.考生潜质
对化学感兴趣,关注化学发展新成果,喜欢上化学课,喜欢观察化学反应现象,喜欢进化学实验室,对化学反应原理感兴趣等等。
2.学成之后
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面知识的专门人才。
3.职场纵横
本专业毕业生既能在高校和科研部门从事教学科研工作,又能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。
化学工程与工艺的专业描述化学工程与工艺,听起来好像是个非常复杂且高深的专业,但其实也可以非常有趣,尤其是如果你对“怎么把大自然的东西变得更有用”这个问题感兴趣的话。
想象一下,我们每天用的那些塑料袋、手机、电池、甚至是你喝的饮料、吃的食物,背后都离不开化学工程师的辛勤工作。
没错,就是这些看起来高大上的“化学魔法”师,日常里在各种工厂、实验室里把一堆看似普通的原料,变成我们生活中不可或缺的东西。
而这背后,有一个专业就叫“化学工程与工艺”。
这个专业啊,听名字就知道,涉及到的东西可多了。
你说是化学吧,不完全是;说是工程嘛,又不全对。
它就是把化学的原理和工程技术结合起来,做什么?把化学反应的东西带到实际生活中去。
举个简单的例子,化肥的生产。
你肯定知道,农田里要用化肥来让庄稼长得更好。
那化肥怎么来的?不就是在大工厂里,把氮、磷、钾这些原料混合、加热、反应出来的吗?这背后就有一个化学工程师在“指挥”,不断优化反应过程,控制温度、压力、反应时间等等,确保最后出来的化肥又多又好。
说白了,化学工程与工艺的核心任务就是让化学反应从实验室小瓶子里跑出来,走进大厂房,批量生产。
其实它和“厨师”有点像,但这个厨师做的不是菜,而是“工业菜”。
不仅要考虑味道(就是效果),还得管温度、时间、各种配料,甚至还得防止“爆锅”。
这些操作不能像做饭一样凭感觉,得有科学依据、严密计算,毕竟一旦出了错,后果可不是“烧焦”那么简单。
不仅仅是化肥,像是石油精炼、天然气处理、冶金、甚至是食品加工,这些看似不相关的行业,其实都有化学工程师在背后操盘。
想象一下,那个成天在大厂里转来转去,身上总有股化学药品味的工程师,天天和设备打交道,拿着各种计算公式和控制参数,好像永远在解不完的数学题。
你可能觉得很枯燥,但其实这些反应、公式背后隐藏着的,却是极大的挑战和乐趣。
你可能会问:这专业到底适合什么人学呢?要是你对化学有兴趣,那肯定没问题。
喜欢动手实验、弄明白原理、设计流程,甚至看着一堆小分子如何跳舞、如何反应,那你就已经在路上了。
化学工程与工艺专业学什么简介化学工程与工艺是一门应用化学的学科,主要研究化学过程的设计、开发和优化,以及化学产品的生产与加工技术。
该专业培养工程技术人才,使他们具备化学领域的专业知识和实践能力,能够在化工企业、工程项目和科研机构等工作岗位上从事化学工程与工艺的相关工作。
学科内容化学工程与工艺专业的学科内容主要包括以下几个方面:1. 基础化学知识化学工程与工艺专业首先要掌握化学的基础知识,包括无机化学、有机化学、物理化学等。
学习基础化学知识可以帮助学生理解化学反应过程、了解物质的性质和相互作用,为后续的专业学习打下基础。
2. 化工原理化工原理是化学工程与工艺专业的核心内容之一,主要是研究化学过程的基本原理和规律。
学习化工原理可以帮助学生理解化学反应动力学、质量传递、热力学等基本概念和原理,为设计和优化化学工艺提供理论依据。
3. 化工设备与技术化工设备与技术是化学工程与工艺专业的实践应用部分,主要包括反应器、蒸馏塔、萃取塔等化工设备以及相关的操作和控制技术。
学习化工设备与技术可以使学生了解化工过程的实际操作和控制方法,为工程实践和生产实际提供基础支持。
4. 化工安全与环保化工安全与环保是化学工程与工艺专业的重要组成部分,涉及化工过程中的安全生产和环境保护。
学习化工安全与环保可以使学生了解化工过程中的安全问题和环境污染防治措施,具备进行化工生产和工程设计时的安全意识和环保意识。
5. 实践能力培养化学工程与工艺专业强调实践能力的培养,学生需要通过实验、实习、工程项目等实践活动来提高自己的实际操作和问题解决能力。
通过实践能力培养,学生可以更好地理解和应用所学的专业知识,为毕业后的工作做好准备。
就业方向化学工程与工艺专业毕业生主要可以在以下领域就业:1.化工企业:在化工企业从事化工生产、工艺改进和工艺控制等工作。
2.科研机构:在科研机构从事化学工程与工艺的研究和开发工作。
3.设计院所:在化工设计院所从事工程设计和工艺优化工作。
化学工程与工艺专业简介化学工程与工艺专业是一门综合性的工程学科,它将化学、物理和数学等基础理论与工程实践相结合,旨在培养具备化学工程与工艺设计、开发与控制等方面知识与能力的专业人才。
本文将对化学工程与工艺专业进行详细介绍。
化学工程与工艺专业主要研究化学工程的基本理论和技术方法,以及化工原料、化工产品和化工过程的设计、开发、生产和优化等方面的知识和技能。
它是一门涉及面广、应用范围广泛的学科,与化学、材料科学、环境科学、能源科学等学科有着密切的联系。
在化学工程与工艺专业的学习中,学生将学习化学、物理、数学、机械、材料等基础学科的理论知识,同时还将学习化学反应工程、传质与分离工程、流体力学、传热学、控制工程等专业核心课程。
这些课程将为学生提供从事化学工程与工艺设计、开发与控制等方面工作所需要的理论基础和实践技能。
在化学工程与工艺专业的学习过程中,学生将会进行大量的实验和实践操作。
他们将学习如何进行化工原料的选择、化工产品的设计和化工过程的优化。
他们将学习如何运用化学工程原理和技术手段来解决实际工程问题,如生产过程中的安全问题、环境污染问题、能源消耗问题等。
毕业后,化学工程与工艺专业的毕业生可以在化工企业、制药企业、石油化工企业、环保企业等各个领域从事化学工程与工艺设计、开发与控制等方面的工作。
他们可以参与新产品的研发和生产,可以进行工艺流程的优化和改进,可以负责工艺设备的选型和运行维护,还可以参与生产过程的安全控制和环境保护等工作。
化学工程与工艺专业的毕业生具备较强的工程实践能力和创新能力。
他们既可以在工程技术岗位上从事实际操作和管理工作,也可以在科研院所、高校等科研机构从事科研和教学工作。
他们还可以通过不断学习和进修,提升自己的专业水平,从而在职业发展中取得更大的成就。
化学工程与工艺专业是一门理论与实践相结合的综合性工程学科,它旨在培养具备化学工程与工艺设计、开发与控制等方面知识与能力的专业人才。
该专业的毕业生将具备较强的工程实践能力和创新能力,可以在各个领域从事化学工程与工艺相关的工作。
化学工程与工艺专业简介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。
②化学反应。
③产品精制。
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殊性;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、分离器、热交换器等)的作用,结构和操作,催化剂及其他物料的影响,操作条件的确定,生产控制,产品规格及副产品的分离和利用,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知识和技术。
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,生产控制自动化,生产的最优化等。
在生产和科学的长期发展中,化学生产逐渐从手工艺式的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然存在。
化学工艺这一名称,从上述发展来看,只宜用于仍主要根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。
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。
上述工业生产的共同特点是,从实验室到工业生产特别是大规模的生产,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要途径是装置的放大,以节省投资,降低消耗,减少占地, 节约人力。
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,物料的流动、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”,它包含了很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,特别是在放大中的效应,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,广泛应用各种实验手段,与化学工艺相配合,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、过程动态学及控制等方面。
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、吸收、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,对化学工程的认识虽只限于单元操作,但却开拓了一个崭新的领域和出现了一些从事崭新职业的化学工程师。
这些化学工程师不同于以往的化工生产工作者,他们经历过化学工程这一专门学科的训练,故有能力使化工生产过程和设备设计、制造和操作控制更为合理。
直到今天,各个单元操作的研究还是有着极为重要的理论意义和应用价值,而且是为了适应新的技术要求,一些新的单元操作不断出现并逐步充实进来。
化学学习考研复试调剂,提供免费真题笔记课件教材等,为化学工作者提供学习和科研、工作等的网络交流平台化学反应工程化学反应是化工生产的核心部分,它决定着产品的收率,对生产成本有着重要影响。
尽管如此,在早期因其复杂性而阻碍了对它的系统研究。
直到20 世纪中叶,在单元操作和传递过程研究成果的基础上,在各种反应过程中,如氧化、还原、硝化、磺化等发现了若干具有共性的问题,如反应器内的返混、反应相内传质和传热、反应相外传质和传热、反应器的稳定性等。
对于这些问题的研究,以及它们对反应动力学的各种效应的研究,构成了一个新的学科分支即化学反应工程,从而使化学工程的内容和方法得到了充实和发展。
传递过程是单元操作和反应工程的共同基础。
在各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程不外乎三种传递:动量传递、热量传递和质量传递。
例如,以动量传递为基础的流体输送、反应器中的气流分布;以热量传递为基础的换热操作, 聚合釜中聚合热的移出; 以质量传递为基础的吸收操作,反应物和产物在催化剂内部的扩散等。
有些过程有两种或两种以上的传递现象同时存在,如气体增减湿等。
作为化学工程的学科分支,传递过程着重研究上述三种传递的速率及相互关系,连贯起一些本质类同但表现形式各异的现象。
化工热力学也是单元操作和反应工程的理论基础,研究传递过程的方向和极限,提供过程分析和设计所需的有关基础数据。
因此,化学工程的学科分支也可以分两个层次:单元操作和反应工程较多地直接面向工业实际,传递过程和化工热力学较多地从基础研究角度,支持前两个分支。
通过这两个层次使理论和实际得以密切结合。
随着生产规模的扩大和资源、能源的大量耗用,使得早先并不显得很重要的问题逐渐突出起来。
例如能量利用问题,设计和操作优化问题,在大型生产中都十分重要。
由于化工过程中,各个过程单元相互影响,相互制约,因此很有必要将化工过程看作一个综合系统,并建立起整体优化的概念。
于是系统工程这一学科在化学工程中得到了迅速的发展,也取得了明显的效果,形成了化工系统工程。
它是系统工程方法与单元操作和化学反应工程这两个学科分支相结合的产物。
为了保持操作的合理和优化,过程动态特性和控制方法也是化学工程的重要内容。
化学工程的研究对象通常是非常复杂的,主要表现在:①过程本身的复杂性:既有化学的,又有物理的,并且两者时常同时发生, 相互影响。
②物系的复杂性: 既有流体(气体和液体),又有固体,时常多相共存。
流体性质可有大幅度变化,如低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等。
有时,在过程进行中有物性显著改变,如聚合过程中反应物系从低粘度向高粘度的转变。
③物系流动时边界的复杂性:由于设备(如塔板、搅拌桨、档板等)的几何形状是多变的,填充物(如催化剂、填料等)的外形也是多变的,使流动边界复杂且难以确定和描述。
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。
A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。
,试现代工业生产的规模常要求一套装置的年产量达数十万吨或更高。
这些装置必然面临大量的工程问题,而且指标稍有下降,就会带来很大的经济损失。
科学技术的进步,时时刻刻在创造新的产品和新的工艺。
但这些新的产品必须借助工程的手段才能实现工业生产,新的工艺要有经济和技术的合理性才能取代原有工艺。
上述装置大型化和新产品、新工艺工业化的问题都属于化学工程的研究范围。
化学工程在国民经济中的重要作用是十分明显的。
例如将大量烟气中硫、氮氧化物等有害组分脱除后再排放,在实验室达到要求后,进而要在工业规模中实现大量烟气的净化,就必须考虑大规模净化的经济性和可行性,着眼点与实验室研究很不相同。
又如化工生产中, 要求十分纯净的产品作为原料, 如高分子化工中常要求聚合前单体的杂质含量是在百万分之几(ppm) 数量级。
对于实验室工作来说, 这一点并不一定困难,而且小实验也不要求提纯的经济指标。
但是要求大型生产装置在低消耗和设备简易可行的条件下做到这一点, 却是一个完全不同的课题。
这种课题的解决, 有赖于单元操作的研究。
假使在实验反应器中确定了优选的温度、浓度和反应时间,获得了满意的效果。
而在放大过程中,由于流动的不均匀性,物料在反应器中的停留时间(反应时间)出现不均匀,偏离了优选的反应时间。
由于反应热效应,大装置中因传热的限制而出现的温度不均匀,使反应温度偏离了优选温度。
温度的不均匀必然导致浓度的不均匀。