浅析化学工程与工艺

任其帅

【关键词】化学工业;化学工程与技术;创新技术

1化学工程和工艺概述

化学工程，简称化学工程，是研究化学工业和其他过程工业生产过程中化学和物理过程的一般原理和规律，如炼油工业、冶金工业、食品工业、印染工业、，并根据数学和少量物理概念，应用这些定律来解决工艺和设备开发问题、设计和操作，应用于化学工业，主要研究材料的化学成分和机械物理性质的大规模变化，为化工或材料工厂的生产提供反应过程设计方法。实验研究、理论分析和科学计算已成为当代化学研究中不可缺少的三种手段。

起初，化学工程的研究领域仅仅是化学单元的运行，例如输运现象（这是化学工程中“单元运行”的理论基础）和化学热力学输运现象。随着发展，后来又出现了一些新的分支。化学工程领域的分支非常庞大，可以应用于各种化学相关领域的研究和实际操作。根据现代工业发展的要求，它是以半导体等化工行业的知识背景为基础的。随着计算机的快速发展，数值模拟在化学工业的发展中发挥着重要作用。

2化学工程与技术简介

2.1化学工程和工艺任务

根据化学工程与技术专业的性质，化学工程与技术专业的任务是培养和学习化学工程与化学技术的基本理论和基本知识，并接受化学与化学实验技能、工程实践、，计算机应用、科学研究和工程设计方法具有模拟、优化、创新和改造现有企业生产过程、开发和设计新工艺、开发新产品的基本能力。由于化学工程涉及多个学科和领域，化学工程与技术不仅可以让学生学习一般应用化学工程的基本知识和技能，还可以结合本地区的现状，关注化学工程在一个或多个领域的具体应用，形成各校特色的应用化学工程专业方向。

2.2化学工程和化学工业的某些特征

以物理、化学和数学为基础，结合工业经济的基本原理，研究化工装置的运行以及相关流体力学原理、传热传质、热力学和化学动力学在化工中的应用，以指导发展，是化学工程的内容，各种工艺和设备的改进和开发。化学工程是随着化学工业大规模生产的发展而形成的。化学工程包括过程动力学与控制、化学系统工程、转移过程、单元操作、化学热力学、化学反应工程等。化学反应是化学生产的核心部分。它提供了过程分析和设计所需的相关基础数据，并研究了转移过程的方向和限制。化学热力学是单元操作和反应工程的理论基础。它决定产品的产量，并对生产成本产生重大影响。对装置运行的研究可以用来指导各种产品的生产和化工设备的设计;在新的形势下，化学工业要求作为化学核心的催化技术和化学工程以跨学科的策略进行多学科研究。动量传递、热传递和质量传递本质上是在各种操作设备和反应装置中进行的物理过程。

信息技术和工程技术的进步，为设备和工艺创新创造了条件，促进了化学工业的技术进步。化工制造技术和许多深加工产品的快速更新，要求化工行業不断发展和采用先进的科学技术，以提高生产效率和经济效益。不断寻求最先进、经济合理的方法、原理、工艺和设备是化学工业工艺创新的目标。开发新化学技术的程序是一套科学的程序。它是一个以市场为导向、以创新为目标、以工业化和商业化为目标的创新过程。全世界经济发达国家化学工业的研发成本、科研人员数量、专利和文件数量都处于所有工业部门的前列。

3化工数据处理与分析及工艺实验

传统化学实验的数据处理非常复杂，需要大量的人力物力。由于化学实验需要平行实验，数据处理过程的重复性也非常大。随着MATLAB软件的应用，人们可以从大量的数据处理中解脱出来。

化工与技术专业实验是预先了解、学习和掌握化工与技术科学实验研究方法的重要实践环节。化学实验具有过程长、规模大、数据处理复杂等特点。因此，依靠计算机来处理数据将使复杂的数据处理过程简单快捷，并将大大提高工作效率。在任何化学工程实验中，数据处理都是至关重要的一步。通过实验，可以建立工艺模型，分析工艺技术可达到的条件。然而，处理实验化学数据往往不是那么简单。它需要复杂的数学计算。如果只靠人工计算，需要很长时间。此外，实验化学数据的处理能力非常大，重现性非常高。因此，应用计算机处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与技术是一门以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点，找出物体或过程参数之间的定量关系，从而揭示化学过程遵循的客观规律。

MATLAB在化工和过程实验中的应用是一种初步尝试。传统化学实验的数据处理非常复杂，需要大量的人力物力。由于化学实验需要平行实验，数据处理过程的重复性也非常大。Matlab是一个功能强大的数学软件，可以方便地绘制各种图形函数;一方面可以解决符号计算问题，另一方面可以解决数学中的数值计算问题。MATLAB有着广泛的应用，包括信号和图像处理、通信、控制系统设计、测试和测量、金融建模和分析、计算生物学和许多其他应用领域。它已成为国际控制领域的标准计算软件。随着MATLAB软件的应用，人们可以从大量的数据处理中解脱出来。使用MATLAB软件编写数据处理程序：只需输入任何原始数据集，即可同时查看实验结果、数据模型和图纸。

结束语：

21世纪，世界进入了资源和能源稀缺的时代。解决国家提出的节约资源、保护生态自然环境的任务，要求化学化工共同发展，社会经济可持续发展。中国提出改变经济发展模式。因此，化学教育首先应该纠正学生和家长对化学工业的片面理解。结合从分子化学到大规模成型的工程科学的广阔视野，现代化学工程教育的内容不仅要覆盖化学和化学工程的整个领域，还要注意工程教育的特点，加强工程实践环节，培养学生解决复杂问题的能力，完成化学工程教育的历史任务，探索化学工程与其他学科的交叉，并在教学实践中实施，正确理解化学工程学科范式和内涵。

参考文献：

[1]黄华江编著.实用化工计算机模拟———MATLAB在化学工程中的应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]李丽，王振领编著.MATLAB工程计算机应用[M].北京：人民邮电出版社，2001.