淺析化學工程與工藝

任其帥

【關鍵詞】化學工業;化學工程與技術;創新技術

1化學工程和工藝概述

化學工程，簡稱化學工程，是研究化學工業和其他過程工業生產過程中化學和物理過程的一般原理和規律，如煉油工業、冶金工業、食品工業、印染工業、，并根據數學和少量物理概念，應用這些定律來解決工藝和設備開發問題、設計和操作，應用于化學工業，主要研究材料的化學成分和機械物理性質的大規模變化，為化工或材料工廠的生產提供反應過程設計方法。實驗研究、理論分析和科學計算已成為當代化學研究中不可缺少的三種手段。

起初，化學工程的研究領域僅僅是化學單元的運行，例如輸運現象（這是化學工程中“單元運行”的理論基礎）和化學熱力學輸運現象。隨著發展，后來又出現了一些新的分支?；瘜W工程領域的分支非常龐大，可以應用于各種化學相關領域的研究和實際操作。根據現代工業發展的要求，它是以半導體等化工行業的知識背景為基礎的。隨著計算機的快速發展，數值模擬在化學工業的發展中發揮著重要作用。

2化學工程與技術簡介

2.1化學工程和工藝任務

根據化學工程與技術專業的性質，化學工程與技術專業的任務是培養和學習化學工程與化學技術的基本理論和基本知識，并接受化學與化學實驗技能、工程實踐、，計算機應用、科學研究和工程設計方法具有模擬、優化、創新和改造現有企業生產過程、開發和設計新工藝、開發新產品的基本能力。由于化學工程涉及多個學科和領域，化學工程與技術不僅可以讓學生學習一般應用化學工程的基本知識和技能，還可以結合本地區的現狀，關注化學工程在一個或多個領域的具體應用，形成各校特色的應用化學工程專業方向。

2.2化學工程和化學工業的某些特征

以物理、化學和數學為基礎，結合工業經濟的基本原理，研究化工裝置的運行以及相關流體力學原理、傳熱傳質、熱力學和化學動力學在化工中的應用，以指導發展，是化學工程的內容，各種工藝和設備的改進和開發?；瘜W工程是隨著化學工業大規模生產的發展而形成的。化學工程包括過程動力學與控制、化學系統工程、轉移過程、單元操作、化學熱力學、化學反應工程等?；瘜W反應是化學生產的核心部分。它提供了過程分析和設計所需的相關基礎數據，并研究了轉移過程的方向和限制?；瘜W熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎。它決定產品的產量，并對生產成本產生重大影響。對裝置運行的研究可以用來指導各種產品的生產和化工設備的設計;在新的形勢下，化學工業要求作為化學核心的催化技術和化學工程以跨學科的策略進行多學科研究。動量傳遞、熱傳遞和質量傳遞本質上是在各種操作設備和反應裝置中進行的物理過程。

信息技術和工程技術的進步，為設備和工藝創新創造了條件，促進了化學工業的技術進步?；ぶ圃旒夹g和許多深加工產品的快速更新，要求化工行業不斷發展和采用先進的科學技術，以提高生產效率和經濟效益。不斷尋求最先進、經濟合理的方法、原理、工藝和設備是化學工業工藝創新的目標。開發新化學技術的程序是一套科學的程序。它是一個以市場為導向、以創新為目標、以工業化和商業化為目標的創新過程。全世界經濟發達國家化學工業的研發成本、科研人員數量、專利和文件數量都處于所有工業部門的前列。

3化工數據處理與分析及工藝實驗

傳統化學實驗的數據處理非常復雜，需要大量的人力物力。由于化學實驗需要平行實驗，數據處理過程的重復性也非常大。隨著MATLAB軟件的應用，人們可以從大量的數據處理中解脫出來。

化工與技術專業實驗是預先了解、學習和掌握化工與技術科學實驗研究方法的重要實踐環節。化學實驗具有過程長、規模大、數據處理復雜等特點。因此，依靠計算機來處理數據將使復雜的數據處理過程簡單快捷，并將大大提高工作效率。在任何化學工程實驗中，數據處理都是至關重要的一步。通過實驗，可以建立工藝模型，分析工藝技術可達到的條件。然而，處理實驗化學數據往往不是那么簡單。它需要復雜的數學計算。如果只靠人工計算，需要很長時間。此外，實驗化學數據的處理能力非常大，重現性非常高。因此，應用計算機處理實驗數據可以大大提高工作效率。化學工程與技術是一門以實驗為基礎的專業學科。實驗的目的是通過有限的實驗點，找出物體或過程參數之間的定量關系，從而揭示化學過程遵循的客觀規律。

MATLAB在化工和過程實驗中的應用是一種初步嘗試。傳統化學實驗的數據處理非常復雜，需要大量的人力物力。由于化學實驗需要平行實驗，數據處理過程的重復性也非常大。Matlab是一個功能強大的數學軟件，可以方便地繪制各種圖形函數;一方面可以解決符號計算問題，另一方面可以解決數學中的數值計算問題。MATLAB有著廣泛的應用，包括信號和圖像處理、通信、控制系統設計、測試和測量、金融建模和分析、計算生物學和許多其他應用領域。它已成為國際控制領域的標準計算軟件。隨著MATLAB軟件的應用，人們可以從大量的數據處理中解脫出來。使用MATLAB軟件編寫數據處理程序：只需輸入任何原始數據集，即可同時查看實驗結果、數據模型和圖紙。

結束語：

21世紀，世界進入了資源和能源稀缺的時代。解決國家提出的節約資源、保護生態自然環境的任務，要求化學化工共同發展，社會經濟可持續發展。中國提出改變經濟發展模式。因此，化學教育首先應該糾正學生和家長對化學工業的片面理解。結合從分子化學到大規模成型的工程科學的廣闊視野，現代化學工程教育的內容不僅要覆蓋化學和化學工程的整個領域，還要注意工程教育的特點，加強工程實踐環節，培養學生解決復雜問題的能力，完成化學工程教育的歷史任務，探索化學工程與其他學科的交叉，并在教學實踐中實施，正確理解化學工程學科范式和內涵。

參考文獻：

[1]黃華江編著.實用化工計算機模擬———MATLAB在化學工程中的應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2]李麗，王振領編著.MATLAB工程計算機應用[M].北京：人民郵電出版社，2001.