第一篇：《化學工程與工藝專業(yè)英語》翻譯

Unit 11 Chemical and Process

Thermodynamics

化工熱力學

在投入大量的時間和精力去研究一個學科時，有理由去問一下以下兩個問題：該學科是什 么？（研究）它有何用途？關(guān)于熱力學，雖然第二個問題更容易回答，但回答第一個問題有必要對該學科較深入的理解。（盡管）許多專家或?qū)W者贊同熱力學的簡單而準確的定義的觀點（看法）值得懷疑，但是還是有必要確定它的定義。然而，在討論熱力學的應用之后，就可以很容易完成其定義

1．熱力學的應用

熱力學有兩個主要的應用，兩者對化學工程師都很重要。

（1）與過程相聯(lián)系的熱效應和功效應的計算，以及從過程得到的最大功或驅(qū)動過程所需 的最小功的計算。

（2）描述處于平衡的系統(tǒng)的各變量之間的關(guān)系的確定。

第一種應用由熱力學這個名詞可聯(lián)想到，熱力學表示運動中的熱。直接利用第一和第二定 律可完成許多（熱效應和功效應的）計算。例如：計算壓縮氣體的功，對一個完整過程或某一過程單元的進行能量衡算，確定分離乙醇和水混合物所需的最小功，或者（evaluate）評估一個氨合成工廠的效率。熱力學在特殊體系中的應用，引出了一些有用的函數(shù)的定義以及這些函數(shù)和其它變量（如壓強、溫度、體積和摩爾分數(shù)）關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的確定。實際上，在運用第一、第二定律時，除非用于評價必要的熱力學函數(shù)變化已經(jīng)存在，否則熱力學的第一種應用不可能實現(xiàn)。通過已經(jīng)建立的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，從實驗確定的數(shù)據(jù)可以計算函數(shù)變化。除此之外，某一體系中變量的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可讓那些未知的或者那些難以從變量（這些變量容易得到或較易測量）中實驗確定的變量得以計算。例如，一種液體的汽化熱，可以通過測量幾個溫度的蒸汽壓和幾個溫度下液相和汽相的密度得以計算；某一化學反應中任一溫度下的可得的最大轉(zhuǎn)化率，可以通過參與該反應的各物質(zhì)的熱量法測量加以計算。

2.熱力學的本質(zhì)

熱力學定律有這經(jīng)驗的基礎(chǔ)或?qū)嶒灮A(chǔ)，但是在描述其應用時，依賴實驗測量顯得很明顯 化學工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學（stand out 突出）。因此，熱力學廣義上可以定義為：拓展我們實驗所得的體系知識的一種手段（方法），或定義為：觀察和關(guān)聯(lián)一個體系的行為的基本框架。為了理解熱力學，擁有實驗的觀點有必要，因為，如果我們不能對研究的體系或現(xiàn)象做出物理上正確的評價，那么熱力學的方法就無意義。我們應該要經(jīng)常問問如下問題：怎樣測量這一特殊的變量？怎樣計算以及從哪一類的數(shù)據(jù)計算一個特殊的函數(shù)。由于熱力學的實驗基礎(chǔ)，熱力學處理的是宏觀函數(shù)或大量的物質(zhì)的函數(shù)，這與微觀的函數(shù)恰恰相反，微觀函數(shù)涉及到的是組成物質(zhì)的原子或分子。宏觀函數(shù)要么可以直接測量，要么可以從直接測量的函數(shù)計算得到，而不需要借助于某一具體的理論。相反，盡管（while）微觀函數(shù)最終是從實驗測量得以確定，但是它們的真實性取決于用于它們計算時的特殊理論的有效性。因此，熱力學的權(quán)威性在于：它的結(jié)果與物質(zhì)的理論無關(guān)，倍受尊敬，為大家大膽地接受。除了與熱力學結(jié)論一致的必然性以外，熱力學有著廣泛的應用性。因此，熱力學形成了許多學科中的工程師和科學家的教育中不可分割的部分。盡管如此，因為每門科學都只局限于（focus on）關(guān)于熱力學方面的較少應用，所以其全貌常被低估。實際上，在明顯的（可觀察到）可再現(xiàn)的平衡態(tài)中存在的任何體系，都服從與熱力學方法。除了流體、化學反應系統(tǒng)和處于相平衡（化學工程師對這些十分感興趣）之外，熱力學也成功適用于有表面效應的系統(tǒng)、受壓力的固體以及處于重力場、離心力場、磁場和電場的物質(zhì)。通過熱力學，1

可以被確定用于定義和確定平衡的位能，并將之定量化。位能也可以確定一個體系移動的方向以及體系達到的終態(tài)，但是不能提供有關(guān)到達終態(tài)所需要的時間的信息。因此，時間不是熱力學的變量，速度的研究已超出了熱力學的范疇，或者除了體系接近平衡的極限以外，速率的研究屬于熱力學的范疇。在這兒，速率的表達式應該在熱力學上是連續(xù)的。

熱力學定律建立于實驗和觀測基礎(chǔ)之上的，這些實驗和觀測既不是最重要的，又不復雜。同時，這些定律的本身是用相當普通語言加以描述的。然而，從這一明顯的平淡的開始，發(fā)展成為一個很大的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對人類思想歸納力做出了貢獻。這在想象力豐富、嚴肅認真的學生中成功地激發(fā)了敬畏（inspire awe），這使得Lewis 和Randall 將熱力學視為科學的權(quán)威。因為除了技術(shù)上的成功和結(jié)構(gòu)的嚴密性，這個比喻選擇很恰當，我們可觀察到美妙之處（和宏觀體）。因此，毫無疑問，熱力學的研究在學術(shù)上有價值的，智力上可以得到激發(fā)，同時，對一些人來說，是一種很好的經(jīng)歷。

3.熱力學定律

第一定律.熱力學第一定律是能量守恒的簡單的一種描述。如圖3-1 所示，穩(wěn)態(tài)時離開一個過程的所有能量的總和必須與所進入該過程的能量總和相等。工程師在設(shè)計和操作各種過程 時絕對遵循質(zhì)量和能量守恒定律。所不幸的是，就其本身而言，當試圖評估過程的效率時，第化學工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學

一定律引起混淆不清。人們將能量守恒視為一種重要的努力成果，但是事實上，使能量守恒不需要花任何努力— — 能量本身就是守恒的。因為第一定律沒有區(qū)分各種各樣能量的形式，所以從第一定律所得到的結(jié)論是有限的。由往復泵引入的軸功會以熱量流向冷凝器的形式離開蒸餾塔，與在再沸器引入的熱一樣容易。在試圖確定過程的效率時，一些工程師總掉入將各種形式的能量一起處理的陷阱。這種做法明顯是不合理，因為各種能量形式有著不同的費用。第二定律第二定律應用于熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ难h(huán)，有多種不同的描述。至于這一點，一種更

加普通的描述是需要的：從一種形式的能量到另一種形式的能量的轉(zhuǎn)換，總是導致質(zhì)量上總量的損失。另一種描述為：所有系統(tǒng)都有接近平衡（無序）的趨勢。這些表達方式指出了在表達第二定律時的困難之處。如果不定義另一個專門描述質(zhì)量或無序的詞語，第二定律的表達就不能令人滿意。這個專用名詞為熵。這個狀態(tài)函數(shù)對流體、物質(zhì)或系統(tǒng)中的無序程度進行了定量化。絕對零熵值定義絕對零度時純凈的、晶體固體的狀態(tài)。每一個分子都由其他的以相當有序結(jié)構(gòu)的相同的分子所包圍。運動、隨意、污染、不確定性，這一切都增加了混亂度，因此對熵做出了貢獻。相反，不論是透明寶石，還是純凈化學產(chǎn)品，還是清潔的生活空間，還是新鮮的空氣和水，（都是屬于有序狀態(tài)），有序是有價值的。有序需要付出很高的代價，只有通過做功才得以實現(xiàn)。我們很多工作都花費在家里、車間和環(huán)境中創(chuàng)造或恢復有序狀態(tài)。環(huán)境中較高的熵值是較高的生產(chǎn)費用的具體化表現(xiàn)。每一種生產(chǎn)過程的目的都是，利用將混合物分離為純凈物、減小我們知識的不確定性、或是從原料創(chuàng)造（works of art）藝術(shù)品以減小熵值?？傊?，從將原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程中，熵值不斷減小。然而，（inasmuch as）因為隨著系統(tǒng)接近平衡，熵的增加是自發(fā)的趨勢，所以減少熵值是艱難的工作（struggle）。生產(chǎn)過程所需熵減的驅(qū)動力同時伴隨著宇宙其余部分熵的劇增。一般說來，這種熵的增加在同一工廠內(nèi)不斷持續(xù)下去，因此這種造成了產(chǎn)品熵的減小。反過來（whereas 而，卻，其實，反過來），熵減存在于原料向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化過程。燃料、電、空氣以及水向燃燒產(chǎn)品、廢水和無用的熱量的形式的轉(zhuǎn)化可表示熵值的大大增加。正象圖3-1 中中間部分描述為第一定律一樣，圖中的底線部分描述了第二定律。離開一個過程的所有的物流的熵值的總和，總是超過進入該過程的物流的熵值的總和。如果熵達到平衡，象質(zhì)量和能量達到平衡一樣，那么該過

程是可逆的，即該過程也會反向移動?？赡孢^程只是在理論上是可能的，需要動力學平衡維持連續(xù)存在，因此可逆過程是不可產(chǎn)生的。而且，如果不化學工程與工藝專業(yè)英語第十一單元化工熱力學4平衡（過程）倒過來，即如果有凈熵的減少，那么所有的箭頭也要反向，該過程被迫反向進行。實質(zhì)上，是熵增驅(qū)使該過程：是同一種驅(qū)動力使水向下流，熱流從熱物質(zhì)流向冷物質(zhì)，使玻璃打碎，金屬腐蝕。簡而言之，所有事物都同它們周圍的環(huán)境接近平衡。第一定律，需要能量守恒，所有形式能量變化有著相同的重要性。盡管所有過程都受第一定律權(quán)威性的影響，但是該定律不能區(qū)分能量的質(zhì)量，也不能解釋為什么觀察不到自發(fā)發(fā)生的 過程自發(fā)地使自身可逆。功可以全部轉(zhuǎn)化為熱而反向轉(zhuǎn)換從來不會定量發(fā)生，這種反復驗證過的觀測達成了這樣的共識— — 熱是一種低質(zhì)量的能量。第二定律，深深扎根于熱發(fā)動機效率的研究，能分辨能量的質(zhì)量。通過這一定律，揭示了以前未認可的函數(shù)— — 熵的存在，可以看出，該函數(shù)確定了自發(fā)變化的方向。第二定律并沒有（in no way）減小第一定律的權(quán)威性；相反，第二定律拓展和加強了熱力學的權(quán)限。第三定律熱力學第三定律規(guī)定了熵的絕對零值，描述如下：對于那些處在絕對零度的完美晶體的變化來說，總的熵的變化為零。該定律使用絕對值來描述熵。

Unit 13 Unit Operations in Chemical

Engineering

化學工程中的單元操作

化學工程由不同順序的步驟組成，這些步驟的原理與被操作的物料以及該特殊體系的其他特征無關(guān)。在設(shè)計一個過程中，如果（研究）步驟得到認可，那么所用每一步驟可以分別進行研究。有些步驟為化學反應，而其他步驟為物理變化?；瘜W工程的可變通性（versatility）源于將一復雜過程的分解為單個的物理步驟（叫做單元操作）和化學反應的實踐。化學工程中單元操作的概念基于這種哲學觀點：各種不同順序的步驟可以減少為簡單的操作或反應。不管所處理的物料如何，這些簡單的操作或反應基本原理（fundamentals）是相同的。這一原理，在美國化學工業(yè)發(fā)展期間先驅(qū)者來說是明顯的，首先由A.D.Lttle 于1915 年明確提出：任何化學過程，不管所進行的規(guī)模如何，均可分解為（be resolvedinto）一系列的相同的單元操作，如：粉碎、混合、加熱、烘烤、吸收、壓縮、沉淀、結(jié)晶、過濾、溶解、電解等等。這些基本單元操作（的數(shù)目）為數(shù)不多，任何特殊的過程中包含其中的幾種。化學工程的復雜性來自于條件（溫度、壓力等等）的多樣性，在這些條件下，單元操作以不同的過程進行，同時其復雜性來自于限制條件，如由反應物質(zhì)的物化特征所規(guī)定的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)備的設(shè)計。最初列出的單元操作，引用的是上述的十二種操作，不是所有的操作都可視為單元操作。從那時起，確定了其他單元操作，過去確定的速度適中，但是近來速度加快。流體流動、傳熱、蒸餾、潤濕、氣體吸收、沉降、分粒、攪拌以及離心得到了認可。近年來，對新技術(shù)的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術(shù)的采用，引起了分離、處理操作或生產(chǎn)過程步驟上的數(shù)量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時不要大的改變。這就是“單元操作”這個術(shù)語的基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)為我們提供了一系列的技術(shù)。1.單元操作的分類

（1）流體流動流體流動所涉及到的是確定任何流體的從一位置到另一位置的流動或輸送的原理。（2）傳熱該單元操作涉及到（deal with）原理為：支配熱量和能量從一位置到另一位置的積累和傳遞。（3）蒸發(fā)這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發(fā)性溶劑從不揮發(fā)性的溶質(zhì)（如鹽或其他任何物質(zhì)）的揮發(fā)。（4）干燥在該操作中，揮發(fā)性的液體（通常是水）從固體物質(zhì)中除去。（5）蒸餾蒸餾是這樣一個操作：因為液體混合物的蒸汽壓強的差別，利用沸騰可將其中的各組分加以分離。（6）吸收在該操作中，一種氣流經(jīng)過一種液體處理后，其中一種組分得以除去。（7）膜分離該操作涉及到液體或氣體中的一種溶質(zhì)

通過半透膜向另一種流中的擴散（8）液-液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質(zhì)通過與該溶液相對不互溶的另一種液體溶劑相接觸而加以分離。（9）液-固浸取在該操作所涉及的是，用一種液體處理一種細小可分固體，該液體能溶解這種固體，從而除去該固體中所含的溶質(zhì)。（10）結(jié)晶結(jié)晶涉及到的是，通過沉降方法將溶液中的溶質(zhì)（如一種鹽）從該溶液中加以分離。（11）機械物理分離這些分離方法包括，利用物理方法分離固體、液體、或氣體。這些物理方法，如過濾、沉降、粒分，通常歸為分離單元操作。許多單元操作有著相同的基本原理、基本原則或機理。例如，擴散機理或質(zhì)量傳遞發(fā)生于干燥、吸收、蒸餾和結(jié)晶中，傳熱存在于干燥、蒸餾、蒸發(fā)等等。

2.基本概念

因為單元操作是工程學的一個分支，所以它們同時建立在科學研究和實驗的基礎(chǔ)之上。在設(shè)計那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設(shè)備時，必須要將理論和實踐結(jié)合起來。下面四個概念是基本的（basic），形成了所有操作的計算的基礎(chǔ)。物料衡算如果物質(zhì)既沒有被創(chuàng)造又沒有被消滅，除了在操作中物質(zhì)停留和積累以外，那么進入某一操作的所有物料的總質(zhì)量與離開該操作的所有物料的總質(zhì)量相等。應用該原理，可以計算出化學反應的收率或工程操作的得率。在連續(xù)操作中，操作中通常沒有物料的積累，物料平衡簡單地由所有的進入的物料和所有的離開的物料組成，這種方式與會計所用方法相同。結(jié)果必須要達到平衡。只要（as long as）該反應是化學反應，而且不消滅或創(chuàng)造原子，那么將原子作為物料平衡的基礎(chǔ)是正確的，而且常常非常方便?？梢哉麄€工廠或某一單元的任何一部分進行物料衡算，這取決于所研究的問題。能量恒算相似地，要確定操作一操作所需的能量或維持所需的操作條件時，可以對任何工廠或單元操作進行能量衡算。該原理與物料衡算同樣重要，使用方式相同。重要的是記住，盡管能量可能會轉(zhuǎn)換為另一種等量形式，但是要把各種形式的所有的能量包括在內(nèi)。理想接觸（平衡級模型）無論（whenever）所處理的物料在具體條件（如溫度、壓強、化學組成或電勢條件）下接觸時間長短如何，這些物料都有接近一定的平衡條件的趨勢，該平衡由具體的條件確定。在多數(shù)情況下，達到平衡條件的速率如此之快或所需時間足夠長，以致每一次接觸都達到了平衡條件。這樣的接觸可視為一種平衡或一種平衡接觸。理想接觸數(shù)目的計算是理解這些單元操作時所需的重要的步驟，這些單元操作涉及到物料從一相到另一相的傳遞，如浸取、萃取、吸收和溶解。操作速率（傳遞速率模型）在大多數(shù)操作中，要么是因為時間不夠，要么是因為不需要平衡，因此達不到平衡，只要一達到平衡，就不會發(fā)生進一步變化，該過程就會停止，但是工程師們必須要使該過程繼續(xù)進行。由于這種原因，速率操作，例如能量傳遞速率、質(zhì)量傳遞速率以及化學反應速率，是極其重要而有趣的。在所有的情況中，速率和方向決定于位能的差異或驅(qū)動力。速率通?？杀硎緸椋c除以阻力的壓降成正比。這種原理在電能中應用，與用于穩(wěn)定或直流電流的歐姆定律相似。用這種簡單的概念解決傳熱或傳質(zhì)中的速率問題時，主要的困難是對阻力的估計，阻力一般是通過不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式加以計算。速率直接地決定于壓降，間接地決定于阻力的這種基本概念，可以運用到任一速率操作，盡管對于特殊情況的速率可以不同的方式用特殊的系數(shù)來表達。

第二篇：化學工程與工藝專業(yè)英語翻譯16—20單元

單元化工建模

在閱讀本單元之前，試著回答下面的問題：

1.在化工中建模和經(jīng)驗方法的主要特征是什么？

2.你能列舉出一個結(jié)合建模和模擬方法的一些優(yōu)點嗎？ 3.你能指出建模過程的主要階段嗎？

4.你知道在過程控制中有多少基本概念嗎？

與描述化學過程現(xiàn)象純粹的經(jīng)驗方法相比，建模方法試圖用已建立好的理論描述性能。當用數(shù)學語言描述時，這些理論描述了過程的工作模型。在執(zhí)行一個建模設(shè)計時，設(shè)計者需要考慮過程所有重要參數(shù)的特性、它們對過程的影響以及每個參數(shù)如何能夠用定量的公式定義，也就是說，模擬者必須確定重要的變量和它們各自的作用，實際上可能對整個過程有強烈的相互影響。這樣，既然必須嚴格地評估所有相關(guān)的理論，這個模型的作用就是為了對過程進行更好的理解。而且，用數(shù)學方程表達理論的工作也是促進基本概念用明顯的公式表達的一個非常積極的因素。

一旦公式化，模型可以求解，利用該模型預測的行為可以與實驗數(shù)據(jù)相比較。性能上的任何差別然后可以用來進一步重新定義或精修模型，直至獲得好的一致性。模型一旦建立，它以合理的置信度被用來預測在不同的過程條件下的性能，用于過程設(shè)計、優(yōu)化和控制。當然，為了建立或檢驗模型，需要輸入工廠或?qū)嶒灁?shù)據(jù)。但是相比經(jīng)驗方法，所需的數(shù)據(jù)量大大減少了。

模擬和經(jīng)驗方法的比較列在下面。

經(jīng)驗方法.測定所有工廠操作條件下的生產(chǎn)率，建立相關(guān)聯(lián)系。

優(yōu)點：需要較少的思考。

缺點：需要許多實驗。

模擬方法.建立模型，設(shè)計實驗確定模型的參數(shù)。把實驗測量和模型進行比較。采用模型進行理性設(shè)計、控制和優(yōu)化。

優(yōu)點：需要較少的實驗，獲得更重要的信息。

缺點：開發(fā)模型需要時間 1.建模方法的一般性質(zhì)（通用特性）

在開發(fā)任何模型時一個重要的階段是建立合適的質(zhì)量和能量平衡方程。還必須加上能夠代表體系性能變化、相平衡和應用控制的合適的化學反應速率、傳熱和傳質(zhì)速率動力學方程。這些關(guān)系式組合起來為定量描述過程提供了一個基礎(chǔ)，并構(gòu)成了基本的數(shù)學模型。得到的模型從包括一個相對少的方程的簡單情況到非常復雜的模型。然而，模型越復雜，找到增加參數(shù)值的困難越大。因此，建模的一個技巧是獲得能夠代表實際過程的可能的最簡單的模型。

過程模型的一個基本的應用是通過對重要的過程變量設(shè)置數(shù)值，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，進而表征該過程。該模型也可以用合適的數(shù)學數(shù)據(jù)值和模擬預測進行求解，并與實際的結(jié)果相比較。這個過程被稱為模擬，即證實模型以及合適的參數(shù)值是正確的。然而，模擬也可以預測的方式用于測試變化條件下的可能行為，并進行過優(yōu)化，獲得高級的控制策略。

應用模型和模擬組合方法具有如下優(yōu)點：

（1）模型增進理解.在構(gòu)建數(shù)學模型時，模擬者需要詳細地考慮復雜的因果順序以及涉及到過程中的復雜的相互關(guān)系。把模型預測和實際行為進行比較通?？梢源龠M對過程的進一步理解，簡言之，就是不得不考慮模型可能出錯的方式。

（2）模型幫助實驗設(shè)計.實驗以模型進行適當測試的方式設(shè)計是很重要的。通常模型本身將表明需要某些特定參數(shù)，否則它們可能被忽略。相反地，對模型的靈敏性測試可能表明某些參數(shù)可能是可忽略的，因此在模型中可以被忽略。

（3）模型可預測設(shè)計與控制.一旦模型被建立，模型能夠預測不同過程條件下，在實驗上難于達到的性能。模型也可用于相對復雜的控制系統(tǒng)，通?？梢孕纬煽刂扑惴ǖ囊粋€整體部分?；跀?shù)學和知識的模型可以用于設(shè)計和優(yōu)化新的過程。

（4）模型可用于培訓和教學.反應器操作的許多重要的方面可以用簡單的模型模擬。這包括過程的開始、關(guān)閉、進料策略、動力學測試、熱效應和控制。這些效應可以用計算機容易地演示，但是在實際中進行演示通常是困難和昂貴的。

（5）模型可以用于過程優(yōu)化.優(yōu)化通常涉及到兩個或多個變量的影響，其中一個通常直接與利潤相聯(lián)系，而另一個與費用相聯(lián)系。

2.一般的建模程序

建模的一個更重要的特點是為了在模型預測結(jié)果和真實工廠數(shù)據(jù)之間獲得一致，需要對基本理論（物理模型）和數(shù)學方程進行頻繁鑒定，使其能夠代表物理模型，即數(shù)學模型。

如圖4-1所示，顯示了模擬過程中的幾個相關(guān)階段

（1）第一包括對問題、研究目標和對象進行適當?shù)亩x。所有相關(guān)的理論必須結(jié)合實際的經(jīng)驗進行評估，可能需要開發(fā)、考察可選的物理模型。

（2）可用的理論然后必須用數(shù)學術(shù)語公式化。大多數(shù)反應器操作包括許多不同的變量（反應物和產(chǎn)物的濃度、溫度、反應物消耗的速率、產(chǎn)品形成和熱量產(chǎn)生），許多變量隨時間發(fā)生變化（間歇、半間歇操作）。由于這些原因，數(shù)學模型將通常由許多微分方程構(gòu)成。

（3）已經(jīng)開發(fā)了一個模型，然后必須求解這些方程?；は到y(tǒng)的數(shù)學模型通常非常復雜，是高度非線性的，因此不能獲得其分析解。因此必須使用數(shù)值求解方法。

數(shù)值模擬語言主要基于使用數(shù)值積分方法，可特別用于同時存在微分方程組的求解過程。

（3）已經(jīng)開發(fā)了一個模型，然后必須求解這些方程?；は到y(tǒng)的數(shù)學模型通常非常復雜，是高度非線性的，因此不能獲得其分析解。因此必須使用數(shù)值求解方法。

數(shù)值模擬語言主要基于使用數(shù)值積分方法，可特別用于同時存在微分方程組的求解過程。

現(xiàn)在可提供許多快速有效的數(shù)值積分規(guī)則，以至許多數(shù)值模擬語言能夠替代積分程序。在該語言結(jié)構(gòu)中的分類算法能夠編寫非常簡單的程序，幾乎與初始構(gòu)建基本模型方程的方式一一對應。得到的模擬程序非常容易理解和編寫。另一個主要的優(yōu)點是便于輸出結(jié)果，是一些可以用非常簡單的程序命令獲得的表格和圖形方式。

4）計算機預測的有效性必須進行檢驗，步驟（1）到（3）通常將需要間隔一段時間進行修正。結(jié)果的有效性取決于理論的正確選擇（物理和數(shù)學模型）、正確識別模型參數(shù)的能力和數(shù)值求解方法的準確性。

在許多情況中，我們不能完全理解系統(tǒng)，這樣留下了很多不確定性。相關(guān)的理論也可能非常難于應用。然后在這些情況下，通常需要作簡化假設(shè)，接下來可以去掉或優(yōu)化這些假設(shè)，并獲得較好的接受。這些都必須注意和判斷以便于模型不要變得過于復雜、不要用不可測量的參數(shù)定義。通常缺少一致性可能是由于參數(shù)值的選擇不正確，可能甚至得到與模擬過程中觀察到的非常相反的變化趨勢。很明顯，這些模型響應的參數(shù)是非常敏感的，需要非常小心的選擇或確定。

應該注意的是：由于有時數(shù)據(jù)與過程只是定性一致可能足夠了，模型不必與數(shù)據(jù)有精確的一致。

Unit 19 過程設(shè)計簡介

在閱讀本單元之前，試著回答如下問題： 可持續(xù)工業(yè)活動的含義？ 化學過程設(shè)計怎么開始？

在一個過程設(shè)計中包含哪些過程文件？ 你能解釋一下成功擴大規(guī)模的概念嗎？

化工的目的并不是為了制備化合物，而是為了賺錢。但是，可持續(xù)工業(yè)活動必須保證工業(yè)生產(chǎn)和生活良好的生態(tài)性，而利潤則作為可持續(xù)工業(yè)活動的重要一部分。也就是說化工過程的廢物必須達到實際和經(jīng)濟上的最小化。由于廢物處理過程很大程度上并不是為了解決這個問題，而是簡單地把廢物從一個地方挪到另外一個地方，因此，這些依賴的廢物處理方法通常并不適當?？沙掷m(xù)工業(yè)生產(chǎn)還意味著能源消耗也必須達到實際和經(jīng)濟上的最小化。并且不論是對操作人還是社會來說，化工都不能表現(xiàn)出明顯的短期或者長期危險。

當進行一個化學過程設(shè)計時，對一個化工過程來說，有一個獨特的結(jié)構(gòu)層次是很有作用的。首先進行反應器的設(shè)計。反應器的設(shè)計支配著分離和循環(huán)過程。反應器設(shè)計和分離過程共同支配著熱交換網(wǎng)絡(luò)的加熱和冷卻職責。它們并不能通過熱回收滿足，表明需要其他一些外部的設(shè)備。該體系的洋蔥狀層結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.3所示。

根據(jù)這個體系，在設(shè)計的最后階段，經(jīng)常要考慮的是安全、健康和環(huán)境。對于純粹由設(shè)計過程原因引起的早期決定經(jīng)常導致安全、健康和環(huán)境問題，并且還需要復雜的解決辦法，因此這個方法留下了很多需要解決的問題。隨著設(shè)計進行，這個也最好考慮一下。

需要使用有毒材料，或者用量較少，或者在惰性材料中稀釋時，這樣的設(shè)計過程必須安全，并且不需要復雜的安全系統(tǒng)。廢棄物較少的系統(tǒng)將不需要復雜的處理系統(tǒng)。隨著設(shè)計進行和每一層設(shè)計過程增加，這些都必須考慮到。

1.體系

（1）反應器的選擇。通常設(shè)計過程最首要的就是要確定反應器類型和操作條件。在選擇反應器時，最重要的是原材料的效率（考慮材料結(jié)構(gòu)、安全等）。整個過程中，原材料費用也是最重要的。任何原材料的無效使用都可能造成廢物蒸汽，從而變成環(huán)境問題。

反應器的設(shè)計和流程圖的剩余部分密切相關(guān)。因此，隨著設(shè)計過程進行，必須回到反應器對照一下。

2）分離器的選擇。對于非均相混合物來說，需要通過分離過程才能達到相分離的目的。在任何均相分離進行之前，這樣的分離過程必須進行。相分離一般比較簡單，需要在首先進行。

蒸餾是目前分離均相液體混合物最常用的方法。在設(shè)計早期階段，為了優(yōu)化壓力、回流比、或者蒸餾時的進料條件，不需要很多嘗試。一旦隨后考慮整個過程的熱量時，最優(yōu)值將會發(fā)生變化。

分離低分子量物質(zhì)時，另一個常用來代替蒸餾的方法是吸收。液體流速、溫度和壓力是需要設(shè)置的重要變量，在這個階段也沒有必要嘗試去計算出最優(yōu)值。

（3）反應-分離系統(tǒng)的合成。很多化工過程中，物質(zhì)的循環(huán)是一個重要特征。在反應器設(shè)計中，過量反應物、稀釋劑或加熱載體的使用對流程圖中的循環(huán)結(jié)構(gòu)具有很重要的影響。有時不需要的副產(chǎn)品進行循環(huán)可以在源頭阻止其形成。

（4）蒸餾排序。除非有限制條件能夠嚴格阻止熱量聚集，簡單蒸餾塔的排序能按照如下兩步進行：（i）最好是確定少的非集成順序；（ii）研究熱量集成。在許多情況下，沒有必要同時解決這些問題。與簡單的塔器排序相比，復雜的塔器安排可以提供很大的節(jié)約能量的潛力。

（5）熱交換網(wǎng)絡(luò)和使用目標。已經(jīng)建立洋蔥模型的兩個內(nèi)部層次（反應-分離和循環(huán)）之后，物質(zhì)和能量平衡就知道了。這就需要根據(jù)熱回收問題對冷熱蒸汽進行定義了。

能量目標可以直接通過物質(zhì)和能量守恒進行計算。為了獲得能量費用，沒有必要設(shè)計一個熱交換網(wǎng)絡(luò)。另一個情況可以通過把熱和能量方程聯(lián)立，通過重要的復雜的曲線可以方便快速獲得。

總的熱交換面積、操作單元數(shù)量、管板熱交換器的板數(shù)也必須進行設(shè)定。考慮混合材料的構(gòu)造，壓力等級和設(shè)備類型，這樣可以確立總的資本費用。進而在設(shè)計做出之前，可以對能量和資本消耗進行最優(yōu)化設(shè)計。

一旦這個設(shè)計確定好了前兩個層面之后（即反應器和分離器），那么該設(shè)計總的費用（反應器、分離器、熱交換器和設(shè)備）就是總的反應器和分離器的總費用（精確估計）加上熱交換網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的總費用。

（6）經(jīng)濟權(quán)衡。反應器和其他部分的相關(guān)性非常重要。反應器的轉(zhuǎn)化率是很重要的一個優(yōu)化變量，因為它很容易通過整個過程來影響大多數(shù)操作。并且，當循環(huán)過程中存在惰性物質(zhì)時，惰性物質(zhì)的濃度則是另一個重要的優(yōu)化變量，同樣也對整個操作過程造成影響。

進行優(yōu)化時，必須考慮熱交換網(wǎng)絡(luò)的能量和資本費用目標。由于反應器轉(zhuǎn)化率和循環(huán)惰性物質(zhì)濃度的變化改變了過程的物質(zhì)和能量平衡，并改變了熱回收問題，因此，這是進行這些優(yōu)化過程的唯一的實際方法。實際上，物質(zhì)和能量守恒中的每一個變化，需要一個不同的熱交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。為每一套反應器轉(zhuǎn)化率和循環(huán)惰性物質(zhì)濃度的變化提供一個新的熱交換網(wǎng)絡(luò)是不現(xiàn)實的。另一方面，相比之下熱交換網(wǎng)絡(luò)的能量和資本費用目標更容易產(chǎn)生。

（7）廢水處理 在考慮安全和健康的同時，整個設(shè)計過程中的廢棄物最少化也是應該考慮和強調(diào)的。但是，不可避免地，也會有一些廢棄物。在設(shè)計完成前，廢棄物的處理（處置）也必須考慮。如果廢棄物的處理特別有問題的話，這就可能需要一些基本設(shè)計變化去減少或改變廢棄物的本質(zhì)。

（8）為改善熱整合而改變工藝。過程廢棄物最少化后，通過直接改變設(shè)計過程，在能量目標允許減少的條件下，能量費用和效用浪費必須進一步減少。

在這個階段，蒸餾塔的順序也必須重新改動，并考慮引入復雜結(jié)構(gòu)的可能性。初步分餾塔（有無熱電偶）也可以用來替代直接或間接蒸餾塔。作為選擇，直接蒸餾塔也可以被側(cè)線精餾塔替代，而間接蒸餾塔被側(cè)線汽提塔替代。

9）熱交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 已經(jīng)開發(fā)了上述相關(guān)內(nèi)容之后，物質(zhì)和能量平衡已經(jīng)固定。對熱交換網(wǎng)絡(luò)有貢獻的冷熱蒸汽就需要進行定義了。剩下的工作就是設(shè)計熱交換網(wǎng)絡(luò)。

夾點設(shè)計方法是一個逐步方法，隨著設(shè)計進行，設(shè)計師可以進行操作。對于很多復雜的設(shè)計來說，尤其是那些有很多限制條件的，譬如混合設(shè)備等，則應該使用基于可縮小最優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。

2.最終設(shè)計和計劃文件（項目文檔）

盡管設(shè)計順序遵循圖1所示的洋蔥模式，但是設(shè)計很少僅通過單一途徑獲得成功的結(jié)果。經(jīng)常在兩個方向反復進行。

內(nèi)部層面獲得的決定是在不完整信息的基礎(chǔ)上獲得的。當更多圖片出現(xiàn)時，在外部層面上將會對設(shè)計增加更多細節(jié)。然后需要重新決定，即回到內(nèi)部層面等。

當流程圖嚴格定義時，詳細過程（管道和儀表圖）和設(shè)備的機械設(shè)計才能進行。之后增加控制系統(tǒng)，并進行危險程度和可操作性研究。

化學工程的設(shè)計和工程學需要許多專家的共同合作。有效的合作取決于有效的溝通。并且所有的設(shè)計單位都要有正式的處理項目信息和文件的相關(guān)程序。項目文檔包括：（1）設(shè)計小組和政府部門、設(shè)備供應商、現(xiàn)場人員、客戶保持聯(lián)系。（2）計算單：設(shè)計計算、成本計算和計算機打印輸出。（3）繪圖：流程圖、管道和儀表圖、布局圖、總設(shè)計圖、設(shè)備細節(jié)、管道圖、建筑圖和設(shè)計圖。（4）特殊設(shè)備圖：比如熱交換器和泵。（5）購買順序：報價和發(fā)貨。

為了交叉引用、文件歸檔和數(shù)據(jù)檢索，所有的文件必須分配一個代碼。3.過程手冊

過程設(shè)計組經(jīng)常需要準備過程手冊用于描述過程和設(shè)計基礎(chǔ)。結(jié)合流程圖，他們?yōu)檫^程提供了一個完整的技術(shù)描述。

操作手冊對過程和設(shè)備的操作提供了詳細的指導說明。這些一般都是操作公司個人制作的。但是也可能作為合同包的一部分為經(jīng)驗較少的客戶提供。操作手冊也能為操作者提供指導并進行培訓，并用于制作正式工廠的操作指導。

20單元

幾年以前，誰會想到一架飛機可以繞地球航行而中途不需要著陸或添加燃料？而在1986年新型的飛機航海者就做到了這一點。航海者具備長途飛行能力的秘密就在于幾年前還沒有出現(xiàn)的先進的材料。其機身大部分是由強度大、質(zhì)量輕的聚合纖維用耐久的、高強度的粘合劑組裝而成的。而發(fā)動機潤滑油是合成的多組分液體，可維持很長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)的潤滑性。這些特殊材料具有科學家和工程師們?yōu)闈M足現(xiàn)代社會的需求所發(fā)明的先進技術(shù)。

如運輸、通訊、電子、能量轉(zhuǎn)換這些工業(yè)的未來多依賴新的、先進的材料以及生產(chǎn)中所需要的加工技術(shù)。近年來，在我們了解了如何把一些特殊的具有高性能的物質(zhì)融入原材料，并且怎樣最好地在復雜設(shè)計中使用這些材料后，這方面已有了很大的發(fā)展。

材料科學和工程的革命為化學工程師帶來了機會，也帶來了挑戰(zhàn)?；瘜W工程師憑借他們在化學、物理和數(shù)學方面的知識基礎(chǔ)以及他們對傳輸現(xiàn)象、動力學、反應工程和過程設(shè)計的了解，能夠創(chuàng)造性地解決現(xiàn)代材料技術(shù)中的問題。

但是他們一定要擯棄掉傳統(tǒng)職業(yè)理念中“考慮大的”這個習慣，要有效地投入現(xiàn)代材料科學和工程中必須要學會“從小處思考”。在制造現(xiàn)代先進材料時的關(guān)鍵現(xiàn)象是發(fā)生在分子級和微觀的水平。如果化學工程師要為這些新材料設(shè)計新產(chǎn)品和工藝就必須了解并且學會控制這些現(xiàn)象。在下面選擇介紹的幾種材料領(lǐng)域里我們將敘述這種困難的挑戰(zhàn)。

1．聚合物

現(xiàn)代聚合物科學的時代屬于化學工程師。這些年來，聚合物化學家創(chuàng)造了大量的高分子和聚合物。然而了解這些高分子是怎樣被合成并加工以最大限度地具備理論性質(zhì)仍然是研究的前沿領(lǐng)域。

一直到最近才開發(fā)了現(xiàn)代儀器幫助我們了解高分子之間、高分子與固體粒子、有機和無機纖維與其它界面之間的相互作用。化學工程師正使用這些工具探索高分子的微型動力學現(xiàn)象，他們利用從這些技術(shù)中獲得的知識，正在處理高分子間的反應以開發(fā)先進的工藝并制造新的材料

通過化學加工控制材料微型結(jié)構(gòu)的能力可用現(xiàn)代高強度聚合纖維進行描述。一些聚合纖維的強度-質(zhì)量比比鋼鐵高一個數(shù)量級。它的自由取向是由所選擇的加工條件以及芳香族聚酰胺的高度剛性的線性分子結(jié)構(gòu)所決定的。在紡絲時，液相中的定向部分是圍繞纖維軸方向排列而使得纖維具有高強度和高硬度，各向異性的紡絲纖維的概念則在新聚合物如聚苯并噻唑、聚乙烯的溶解和熔融方面都有了延伸。超高強度的聚乙烯纖維是通過凍膠紡絲的方法制備的。同樣的，控制聚合物的分子取向以生產(chǎn)高強度產(chǎn)品也可以通過其它的工藝途徑，如在極其精確的條件下進行纖維拉伸而完成。

.除了這些可以得到具有特別高性能的材料的加工過程，化學工程師們還設(shè)計一些新的工藝過程以生產(chǎn)低成本的聚合物。

2．聚合復合材料

復合材料包括在一個聚合物母體上嵌入或粘合上高強度或高模數(shù)纖維。這些纖維可能是短的、長的或連續(xù)的。它們可能是隨意取向的而使復合材料在所有方向上都具有較大的強度或硬度，也可能沿某個特殊方向取向而使復合材料的高性能優(yōu)先沿著某個軸線表現(xiàn)出來。后者是根據(jù)一向微結(jié)構(gòu)加固的原理，通過不連貫的、拉伸支撐電纜線或電纜條達到目的。

要得到在多個方向上具有優(yōu)良性能的材料，可以通過改變角度粘結(jié)各向異性的復合片得到合成板。另一方面，兩向強化的材料可以通過把高性能的纖維編織成一個平面，面上有足夠的粘結(jié)力而使加固結(jié)構(gòu)表現(xiàn)得就像聯(lián)結(jié)起來的網(wǎng)或桁架

你可以想象，化學工程師和紡織工程師之間的學術(shù)合作將有利于選擇經(jīng)線、緯線和高強度纖維的編織方法，以得到高選擇性能分布的桁架型的復合材料。

第一代聚合合成材料（如玻璃纖維）使用熱固性環(huán)氧樹脂聚合物。它是用任意取向的短玻璃纖維進行強化的。環(huán)氧樹脂填充在一個模型中被塑化成永久的形狀而得到輕質(zhì)的、強度適當?shù)哪Ｖ扑苣z?，F(xiàn)代復合材料是用手工把編織好的玻璃纖維放到模具或預型件中，然后用樹脂灌注，固化成型后制得的。這些復合材料最先是使用在某些型號的軍用飛機上。因為比較輕的機身使飛行巡航范圍增大。今天，飛機和航空飛船的大部分部件都是這樣制造的，而且汽車也正在加入到這個行列?，F(xiàn)代復合材料正被應用于小汽車和載重卡車的車身面板、車棚、后行李箱蓋、管道、驅(qū)動軸和燃料罐。

在這些應用中，復合材料表現(xiàn)出比金屬更好的強度-質(zhì)量比和更優(yōu)良的抗腐蝕性。例如，一種聚合復合材料制成的汽車車棚比用鋁質(zhì)的輕一點，比鋼鐵的輕兩倍，但這種方法所需能量比鋼鐵的低一點，比鋁的低20%。模塑和刀具加工的成本也比較低，使模型的改變可以更快而適應新設(shè)計的要求。

這些復合材料表現(xiàn)出來的機械強度主要是由強化玻璃纖維決定的，盡管結(jié)構(gòu)缺陷會使強度減弱。工程學研究正提供重要的信息說明材料結(jié)構(gòu)是如何受到玻璃樹脂的界面性質(zhì)、構(gòu)造空隙和類似缺陷的影響以及這些微缺陷是如何擴散產(chǎn)生構(gòu)造裂縫的。這些復合材料以及從對它們的研究中獲得的信息使人類進入到生產(chǎn)第二代聚合復合材料的階段，即以高強度纖維如芳香族聚酰胺為基礎(chǔ)的復合材料。

3．現(xiàn)代陶瓷

對大多數(shù)人來說，“陶瓷”這個詞會讓人聯(lián)想到瓷器、陶器、磚、瓦這些東西?，F(xiàn)代陶瓷以它們的組成、加工過程和微細結(jié)構(gòu)區(qū)別于這些傳統(tǒng)的陶瓷。例如：

·傳統(tǒng)的陶瓷是用天然的原料如粘土或硅石制成的。現(xiàn)代陶瓷則要求非常純的人造原料如碳化硅、氮化硅、氧化鋯或氧化鋁，可能還要滲入一些復雜的添加劑來產(chǎn)生特殊的微結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)陶瓷是先在陶工輪上或粉漿澆注成型，然后在窯里燒結(jié)定型?，F(xiàn)代陶瓷是用更為復雜的工藝過程如高溫靜壓成型法來定型的。

·傳統(tǒng)陶瓷的微結(jié)構(gòu)容易形成在光學顯微鏡下就可以看見的裂痕。而現(xiàn)代陶瓷的微結(jié)構(gòu)則要均勻得多，一般要在5萬倍或更大倍數(shù)的電子顯微鏡下才能檢查出瑕疵來。

現(xiàn)代陶瓷的應用范圍更為廣泛。在很多情況下，現(xiàn)代陶瓷并未直接成為最終產(chǎn)品，而是組合在一些復雜的系統(tǒng)中成為優(yōu)良性能的關(guān)鍵部分?，F(xiàn)代陶瓷的商業(yè)應用可以在切削工具、發(fā)動機噴嘴、渦輪和渦輪增壓器的元件、太空艙的瓦面、儲藏原子和化學廢物的圓柱體、氣體和石油鉆探閥、電動極板和防護罩以及腐蝕性液體中的電極等等方面看見。

4．陶瓷合成材料

像聚合復合材料一樣，陶瓷復合材料也包括在連續(xù)的基質(zhì)上嵌入高強度或高模數(shù)的纖維。纖維可以是碳化硅或氧化鋁以“晶須”的形式出現(xiàn)，然后生長為單個晶體。這與同樣的物質(zhì)直接嵌入在大塊陶瓷上相比較所產(chǎn)生裂紋較少。陶瓷復合體上的纖維可以阻礙裂紋的擴散。正在生長的裂紋會向纖維處偏移或使纖維脫離基質(zhì)。這兩個過程都要吸收能量，從而減慢了裂紋的擴散。

陶瓷復合材料的強度、硬度和韌性主要取決于強化纖維，但是基質(zhì)也會對這些性質(zhì)產(chǎn)生影響。復合材料的導熱和導電性能受基質(zhì)傳導系數(shù)的影響很大。纖維和基質(zhì)之間的相互作用對復合材料機械性能的影響也很大，并可通過纖維表面纖維和基質(zhì)間的化學兼容性進行調(diào)整，這兩種物質(zhì)粘合在一起的前提就是基質(zhì)以流體形態(tài)存在時能潤濕纖維。兩種組分間形成了化學鍵。與現(xiàn)代陶瓷的產(chǎn)生一樣，化學反應在陶瓷復合材料的加工制造中也充當了關(guān)鍵的角色。這些復合材料要求無瑕疵的陶瓷纖維、纖維和母體間有最適當?shù)淖饔昧?，這才能在使用中展現(xiàn)所預想的機械性能。在實際的制造過程中設(shè)計這樣的化學反應要求化學工程師具備專業(yè)的知識。

5.復合液體

最后一類重要的復合材料是復合液體。復合液體是高結(jié)構(gòu)液體，以懸浮液、表面活性劑、液晶相或其它大分子與固體微?；蛞旱谓M成。許多復合液體對現(xiàn)代工業(yè)和社會都是必不可少的，因為它們表現(xiàn)出來的性質(zhì)對一些特殊用途是非常重要的。

這些用途包括潤滑劑、水力牽引液體以及油田鉆井泥漿，油漆、涂料和粘合劑也可能是合成液體。確實，在任何情況下，如果好的液體狀態(tài)對某種傳遞和反應是重要的，那么合成液體就是有價值的。

化學工程師長期涉足材料科學和工程學研究工作。隨著新材料的開發(fā)，其性質(zhì)越來越依賴微結(jié)構(gòu)和加工過程，研究程度也將深入?；瘜W工程師將探索微結(jié)構(gòu)的本質(zhì)—它是如何在材料中形成的，哪些因素可以用來控制它。他們將采用新的方式把傳統(tǒng)的分離開來的材料合成和材料加工融合起來。他們還將用新方法解決構(gòu)造的問題，修復復雜的材料系統(tǒng)。

第三篇：化學工程與工藝專業(yè)概論

化學工程與工藝專業(yè)認識及發(fā)展趨向

姓名 郭曉娜

專業(yè) 化學工程與工藝

班級 工藝（定單）2009

摘要：介紹自己對化學工程與工藝這一專業(yè)的認識，學習過程中的體會；在大致了解了本專業(yè)的基礎(chǔ)上，淺談自己對本專業(yè)的發(fā)展情況的看法。

前言：近年來，隨著科技的不斷進步，各行各業(yè)都顯示出勃勃生機，而與人們生活息息相關(guān)的化學工業(yè)更是顯示出支柱產(chǎn)業(yè)的地位。走進化工天的，一切都充滿了新奇，原來社會的絢麗多彩源于此?；瘜W工程與工藝，將發(fā)揮越來越重要的角色，發(fā)展前景無限廣闊。其中，能源化工和精細化工更為值得期待。

一、專業(yè)了解

化學工程與工藝專業(yè)，具有兩大特色：一是工程特色顯著，對化學反應、化工單元操作、化工過程與設(shè)備、工藝過程系統(tǒng)模擬優(yōu)化等知識貫穿結(jié)合，；二是專業(yè)口徑寬、覆蓋面廣，能夠開拓學生從事科學研究、產(chǎn)品開發(fā)的能力，在精細化學品、涂料及應用、高分子化工與工藝等方面更有研發(fā)和應用能力?；谝陨蟽牲c，本專業(yè)學生能在化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、軍工、冶金、汽車、機電等眾多工業(yè)領(lǐng)域施展才華。主要學習化學基礎(chǔ)、化工單元操作、化學反應工程、化工工藝與過程、化工優(yōu)化與模擬等化工基本原理、研究方法和管理知識，受到化學與實驗技能、工程制圖能力、工藝設(shè)計方法、電子與電工技術(shù)、計算機應用、外語能力、科學研究方法的基本訓練。初步掌握一門外語，能比較順利的閱讀本專業(yè)的外文書刊，具有聽、說、寫的基礎(chǔ)。

化學工程與工藝又分為以下幾個研究方向： 1.化工工藝方向

培養(yǎng)目標：通過學習基礎(chǔ)化學、化工單元操作、化工熱力學、化學反應工程、化學分離工程及化工工藝學等課程的基本理論和工程實踐知識，初步掌握化工生產(chǎn)的基本原理、生產(chǎn)工藝過程與設(shè)備的基礎(chǔ)理論、基本知識和設(shè)計方法。本專業(yè)畢業(yè)生具有對化工新產(chǎn)品、新工藝、新設(shè)備、新拄術(shù)研究和開發(fā)的初步的能力；具有對化工生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟分析與生產(chǎn)管理的能力。

主要課程：無機化學、有機化學、物理化學、化工工藝學、工業(yè)催化反應工程、化工儀表、分離工程等。

就業(yè)范圍：可從事化工生產(chǎn)過程運行、研究、開發(fā)、設(shè)計和管理工作。適合于化工廠、化肥廠、焦化廠、煤氣廠、制藥廠等化工企業(yè)的技術(shù)和管理工作，也適應于化工研究和設(shè)計單位的開發(fā)設(shè)計工作。

2、工業(yè)分析方向

培養(yǎng)目標：掌握化學分析與現(xiàn)代儀器材分析基本原理的技術(shù)，從事各工業(yè)部門開發(fā)與研究的高級工程技術(shù)人才。通過本科四年學習，使學生獲得無機化學、分析化學、有機化，掌握化學分析與現(xiàn)代分析儀器的理論、操作方法、分析技能與各個領(lǐng)域的發(fā)展趨向，具有選擇擬定和改進分析方案，研究有關(guān)工業(yè)分析方面問題的能力。

主要課程：無機化學、化學分析、有機化學、物理化學、結(jié)構(gòu)化學、計算機語言、電化學分析、發(fā)射光譜及原子吸收光譜分析、氣液相色譜分析、有機分析、可見紫外及紅外分光光度分析、核磁的質(zhì)譜分析。

就業(yè)范圍：可以在化工、煤炭能源轉(zhuǎn)化、冶金、垃質(zhì)礦物、環(huán)保、輕工、食品、建材及商檢等部門的大中型實驗室、研究所從事開發(fā)研究及教育管理等工作。

3、精細化工方向

培養(yǎng)目標：培養(yǎng)能從事精細化工產(chǎn)品合成、生產(chǎn)、工藝設(shè)計及研制開發(fā)的高級工程技術(shù)人才。精細化工包括：合成洗滌劑、表面活性劑、助劑、染料、顏料、涂料、香精、色素、合成藥物、食品添加劑方面。

主要課程：化學、波昔分析、精細有機合成單元反應、精細化學晶化學、表面活性劑化學及工藝學等。

業(yè)務(wù)能力：掌握無機化學、有機化學、物理化學、化學單元操作和化學反應工程的基本理論；掌握精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)知識；具有精細化工產(chǎn)品的研制和開發(fā)的能力；掌握精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，具有工藝設(shè)計、設(shè)備計點、技術(shù)改造和管理的初步能力。

4、高分子化工方向

培養(yǎng)目標：主要學習從單元合成高聚物的基本理論和生產(chǎn)工藝及設(shè)備。高聚物包括合成橡膠、合成樹J旨、合成纖維、塑料以及油漆、涂料、粘合劑等產(chǎn)品。還學習高聚物成型加工課程，以適應加工部門的需要。本專業(yè)主要培養(yǎng)從事高分子合成和高分子材料的研究、開發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)的高級工程技術(shù)人才。

主要課程：有機化學、物理化學、化工原理、化工機械、商分子化學、高分子物理學、高聚物合成工藝學、高囊物成型加工、算法語盲、企業(yè)管理、技術(shù)經(jīng)濟等。就業(yè)范圍：可從事有關(guān)高聚物合成的生產(chǎn)、設(shè)計科研部門和高聚物加工部門{塑料、纖維生產(chǎn)工廠及研究部門)以及有關(guān)應用單位工作。5．能源化工方向

此方向主要研究以煤、石油氣、天然氣等為原料經(jīng)過化學化工過程實現(xiàn)綜合利用的工業(yè)。包括有機化工、無機化工產(chǎn)品的分離與合成，生產(chǎn)的基本原理、方法和工藝過程。以及相應的潔凈生產(chǎn)技術(shù)。進行新工藝、新設(shè)備和新產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)以及能源清潔利用的研究，以維持整個社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展的要求。

畢業(yè)生適用方向： 化工、冶金、煤炭、電力、建材、城建、環(huán)保等所屬公司、工廠、設(shè)計院和研究院從事工藝及過程開發(fā)、工程設(shè)計、新產(chǎn)品研制及技術(shù)改造和生產(chǎn)管理等技術(shù)性工作； 高等院校從事化學工程與工藝的教學和科研工作； 從事有關(guān)化工經(jīng)貿(mào)與管理工作。

二、精細化工和能源化工的發(fā)展前景更為廣闊。

最新報道，2011亞洲石油和化工科技大會在天津召開。就在這次天津舉行的亞洲石化科技大會上，中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會會長李勇武表示，中國石油和化學工業(yè)在“十一五”期間發(fā)展迅速，多種石化產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界前列，2010年全行業(yè)實現(xiàn)總產(chǎn)值8.88萬億元。到“十二五”末時，這一數(shù)字有望增至15萬億元。

據(jù)了解，“十一五”期間，中國石化產(chǎn)業(yè)在面臨國際金融危機背景下，成績顯著。李勇武說，2010年，全行業(yè)實現(xiàn)總產(chǎn)值比2005年時增加了1.6倍。多種石化產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界前列，其中原油產(chǎn)量達到2.03億噸，原油加工量4.2億噸，乙烯產(chǎn)量1419萬噸。

行業(yè)技術(shù)方面，“十一五”期間，全行業(yè)在新型煤化工技術(shù)、石油勘探開發(fā)技術(shù)、催化新技術(shù)、新型環(huán)保與節(jié)能技術(shù)等重大關(guān)鍵技術(shù)方面取得一系列突破性成果。五年來，行業(yè)進出口額增加13倍，2010年時達到45878億美元，累計引進外資42718億元。

李勇武透露，由中國石化聯(lián)合會組織編制的我國石化產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃，即將在5月底出臺。

綜合國內(nèi)外精細化工發(fā)展現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)，我國精細化工產(chǎn)業(yè)，市場廣闊，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

據(jù)統(tǒng)計全球500強中有17家化工企業(yè)，其中前幾位是美國杜邦公司、德國巴斯夫公司、赫斯特公司和拜爾公司，美國的道公司以及瑞士的汽巴—嘉基公司等。它們都有百余年的歷史，在20世紀70年代以前都大力發(fā)展石油化工，后來逐漸轉(zhuǎn)向精細化工。德國是發(fā)展精細化工最早的國家。它們從煤化工起家，在20世紀50年代以前，以煤化工為原料的占80%左右，但由于煤化工的工藝路線和效益不佳，1970年起以石油為原料的化工產(chǎn)品比例猛增到80 % 以上。我們國家自80年代確定精細化工為重點發(fā)展目標以來，在政策上予以傾斜，發(fā)展較為迅速?！鞍宋濉逼陂g已建成精細化工技術(shù)開發(fā)中心10個，年生產(chǎn)能力超過800萬噸，產(chǎn)品品種約萬種，年產(chǎn)值達900億元，已打下了一定的基礎(chǔ)。20世紀末精細化工率達到35%。這與國外發(fā)達國家相比差距較大。他們僅就電子工業(yè)一項就需精細化學品1.6萬種，彩電需7000多種，國內(nèi)產(chǎn)品配套率都不到20%，其余靠進口。其它在織物整理劑、皮革涂飾劑等方面更為短缺。另外從我國精細化工產(chǎn)品的質(zhì)量、品種、技術(shù)水平、設(shè)備和經(jīng)驗來看，都不能滿足許多行業(yè)的需求。結(jié)論：化學工程與工藝專業(yè)前途廣闊，我們要繼續(xù)努力，有計劃有目標的培養(yǎng)自己，培養(yǎng)設(shè)計、優(yōu)化與管理能力，具有從事科學研究、產(chǎn)品開發(fā)的能力，更有研發(fā)和應用能力。精細化工與能源化工值得期待。

參考文獻

1.《化學工程與工藝專業(yè)認識的探索與實踐》 赫文秀 王亞雄

《化工時刊》 第24卷第3期

2.《國內(nèi)外能源發(fā)展與陜北能源化工基地建設(shè)》 陜北專論 李樹元 3.報道《2010年全行業(yè)實現(xiàn)總產(chǎn)值8.88萬億元》 《廣州日報》 4．《國內(nèi)外精細化工的發(fā)展現(xiàn)狀》 中國能源信息網(wǎng)

第四篇：化學工程與工藝專業(yè)英語詞匯

專業(yè)英語

Unit1 Chemical Industry

1.英譯漢

Carbonate碳酸根 ypropylene聚乙烯epoxy環(huán)氧樹脂 vinyl乙烯基 acetate乙酸根 pharmaceutical醫(yī)藥的 spectrum光譜formaldehyde甲醛Silica二氧化硅 ammonium銨根polyester聚酯 the lion’s share大部分

Antiknock防爆的alkylation烷基化 finishing精加工 desalt脫鹽 differentiate區(qū)別區(qū)diesel oil柴油 lubricating oil潤

滑油 precursor 產(chǎn)物母體 Stripper解吸塔carbonium碳正離子radical原子團predominate占優(yōu)勢 degradation降解heterocyclic雜環(huán)stationary固定的 In situ就地原地 在現(xiàn)場

Cybernetics控制論encyclopedia百科全書ethics倫理觀accessory附件shortcut近路捷徑coordinate協(xié)調(diào)的expert system 專家系統(tǒng)Artifical intelligence人工智能generalization規(guī)則proprietary專利的interfacial 界面的 off-the-shelf 成品的(be)gongd for對..有作用authenticity可靠性centrifugal離心力的potential勢能shaft軸condenser冷凝器

reboiler再沸器Diminish減少buoyancy浮力agitator攪拌器simultaneously同時地magnitude數(shù)量級大小Btu=british thermal unit英熱量單位Heretofore迄今為止 validity有效性

Dimensional因次的 維數(shù)的humidifier增濕器nozzle噴嘴 onset開始發(fā)動 conduit導管輸送管adhere粘附附finite有限的 lateral橫向的水平的Transition過渡段轉(zhuǎn)變shed light on闡明把..弄明白flask燒瓶長頸瓶viscous粘的2.漢譯英

3.鈉sodium鉀potassium 氨ammonia聚合物polymer聚乙烯polyethylene氯化物chloride 粘度viscosity烴hydrocarbon

催化劑catalyst煉油廠 refinery添加劑 additives

管式的tubular加氫裂解hydrocracking異構(gòu)化isomerization組成constiuent熱解pyrolysis 腐蝕corrosion殘余物residue

液化石油氣LPG=iquefied petroleum gas脫氫dehydrogenation芳構(gòu)化aromatization專利patent參數(shù)parameter 降解degradation定性地qualitatively定量地quantitatively選擇性selectivity

熱力學thermodynamics 動力學dynamics力學mechanics 水力學hydraulics 積分integral微分differential化學計量stoichiometry動量momentum有幫助的helpful膠體 colloid連續(xù)介質(zhì)continuum 定性的 qualitative

焓enthalpy 熵entropy 宏觀的macroscopic微觀的microscopic 通量flux湍流的turbulent自發(fā)的spontaneous

可逆的reversible傳導conduction對流convection擴散diffuse 絕熱地adiabatically橫截面cross section 漩渦 eddy 無因次的 dimensionless 回流reflux

矢量vector 標量scalar 相似性similarity類似analogy 剪應力shear stress界面張力interfacial tension 脈動fluctuation臨界速度critical velocity層流laminar flow湍流turbulence 勢流potential flow錯流cross-current

第五篇：專業(yè)介紹-化學工程與工藝專業(yè)

化學工程與工藝專業(yè)

本專業(yè)培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，掌握化工生產(chǎn)過程與設(shè)備的基本原理、研究方法和管理知識，具備從事化工生產(chǎn)、研究、設(shè)計、開發(fā)和管理的工作能力，能在化工、煉油、能源、醫(yī)藥、生化、食品、環(huán)保、軍工等領(lǐng)域，從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)和科學研究等方面工作，基礎(chǔ)扎實、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神、綜合素質(zhì)高的應用型高級專門人才。

本專業(yè)的培養(yǎng)特色在于專業(yè)方向為化學工程與工藝方向，重點為無機化工、有機化工（石油化工）產(chǎn)品的生產(chǎn)原理及工藝技術(shù)，面向整個化工及相關(guān)行業(yè)、面向現(xiàn)代化化工生產(chǎn)。

本專業(yè)的學生主要學習的課程有：無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)、工程制圖、電工技術(shù)基礎(chǔ)、化工儀表及自動化。主要的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課有：化工熱力學、化學反應工程、化工分離工程、石油加工工藝學、化工工藝學、化工工藝設(shè)計、化工過程開發(fā)、精細化學品合成工藝、化工傳遞過程、工業(yè)催化等。另外還進行了化學與化工實驗技能（包括無機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗、有機化學實驗、化工原理實驗、化工專業(yè)綜合實驗等）、工程實踐能力（電工技能操作、金工實習、生產(chǎn)實習等）、計算機運用能力（化工模擬仿真、化工CAD、化工計算軟件應用等）、科學研究與工程設(shè)計技能（畢業(yè)設(shè)計、論文工作，做科研助手，參加創(chuàng)新杯、挑戰(zhàn)杯大賽等）大量培訓。

學生畢業(yè)后就業(yè)范圍廣、適應能力強，可服務(wù)于有機化工、無機化工、石油化工、高分子化工、天然氣化工、煤化工、生物化工、軍工和醫(yī)藥等企事業(yè)單位、高科技公司、高等院校、設(shè)計院和研究所等部門。