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摘要:近代的化学工业是广泛应用现代化学理论和化工技术基础上发展起来的一种知识密集型工业,它与科学技术和经济发展密切相关。化学领域的科学成就是化学工业不断创新的前提和条件。本文对化学工程与工艺特点进行一个分析。
关键词:化学工程;发展;应对策略
1化学工程的发展
1.120世纪前叶,化学工程二级学科应运而生
在20世纪前叶,化学工程学科的发展促进了许多化学工艺的问世,如美国用丙烯合成出异丙醇,被誉为是石油化工的开端。这些化学工艺的出现,许多化学工程二级学科应运而生。化学热力学,化学反应工程,传递过程,化工系统工程,化工控制工程等多个二级学科相继诞生。
1.220世纪50~60年代,化学工程完成了从单元操作到三传一反
传递过程中动量传递的理论基础是流体力学,热量传递的理论基础是传热学,质量传递的理论基础是传质学,20世纪50~60年代,科学家将数学和物理的方法引入传递过程的研究,使传递过程学科有了较大的发展。1957年在第一届化学反应工程会议上确定了化学反应学科的研究内容和范围,从而确定化学反应工程学科的概念。化学工程完成了从单元操作到三传一反的过渡。
20世纪60年代以后,化学工程的各个主要部分,石油化工,煤化工,有机合成,工业催化等蓬勃发展,化学工程作为化学工艺和化学工业的理论指导,化学工艺对化学工程的过程体现,化学工业对化学工程的广泛应用,三者相互促进,化学工程达到一个新的高度。
1.320世纪末至今,化学工程与新技术学科和计算相结合
20世纪末至今,化学工程学科的发展趋势一是化学工程与新技术学科交叉渗透,形成一些新的边缘学科,二是与计算机技术的结合,促进化学工程在各领域的发展。
(1)化学工程与新技术学科交叉渗透
化学工程与生物化学、微生物学的结合形成生物工程科学,其中,发展迅速的是发酵工程、基因工程及细胞工程。如果说抗生素的诞生是生物学的发展,那么抗生素的大量生生产则是化学工程的功劳,化学工程解决了生物学过去用常规方法不能生产或者生产成本特别昂贵的药品的生产技术问题,使胰岛素、干扰素等工业化生产。
化学工程与电子学的结合,形成微电子化学工程,如被誉为第四代照明光源的,现在广泛应用的LED灯,白光LED的实现是用光敷转化法,LED芯片发光激发荧光粉,芯片与荧光粉发出的光混合形成白光,其中荧光粉的生产是重点。现有的荧光粉都是通过化学方法制备的,有磷酸盐、硅酸盐体系荧光粉。现在充足的LED灯市场是化学工业制备荧光粉方法的不断增加的结果,所以说微电子工业的发展离不开化学工程的进步。
(2)化学工程与计算机技术结合
随着计算机技术的迅猛发展,化学工程的研究中又增加了计算机模拟的方法,它已经逐渐成为化学工程中最富有生命力的研究方法。出现了计算机化工模拟,其中最重要的模拟是流程模拟。流程模拟就是在计算机上进行实际生产过程的模拟,由于这一过程并不涉及到实际装置的任何管线和设备的布置,物料衡算,能量衡算等这一切由程序完成。流程模拟还可以由计算机完成经济评价,环境评估和方案优化对比,现在较成熟的流程模拟软件有Aspen Plus系统和PROII系统。
计算机还在单元模拟,分子模拟,化工图样设计,化工计算等方面有重要的应用。分子模拟深入到操作内部的传质过程和反应过程,可以到纳米级模拟。计算机在化工计算中的应用,提高了工业的效率,最大的转变是化学技术以从前的先实验再计算,发展到如今的先计算模拟再实验。这些计算机技术的广泛应用大大促进了化学工程学科的进步。
2化学工程技术发展应对策略
2.1培养更多专业人才
我国大部分高校都设有化工工程与工业专业,而且生源呈现出逐年增长的趋势,可以向社会输送大量的专业性人才,根据市场调查显示,基本都实现了顺利就业。主要是因为毕业生具有扎实的理论基础,能够有效的处理实际中的问题,自身的综合能力比较强,这符合用人单位的要求。以往很多企业由于缺乏全面型的人才,导致发展停滞不前,现在每年都会有充足的人才,给发展注入了活力,从而加快了步伐。另外专业课程的设置更加细化,学生能够掌握某一项的内容,有利于一专多能人才的培养。通过开展实际活动让学生走到工作岗位上,熟悉即将面临的工作环境,真正的做到学以致用,为适应社会打下坚实的基础。
2.2扶持化工工程与工艺走向绿色发展
传统的化学工业会造成严重的环境污染,已经影响到人们的日常生活,所以绿色发展道路是必然的选择。化工工程与工艺最大的优势就是清洁环保,不会对外在环境带来破坏,实现人与自然的和谐共生,有利于长远的发展。在原料选取方面进行改变,保证不会带来消极的影响及浪费,降低工作现场对人身体的危害。另外产品方面要体现出绿色的理念,在使用的时候不会有任何其他影响,同时具备可回收利用的功能,发挥出有限资源的最大作用。显而易见,化工工程与工艺的发展前景非常好,但实现过程是非常困难的,只有坚持不懈才能达到预期的目标。要坚持绿色发展理念,保护我们赖以生存的环境,实现长期有效的发展。
2.3尽快开发新能源、新材料
进入21世纪以来,人们开始重视新能源的开发,这符合时代发展的潮流。新材料一般具有节能环保的特点,一定程度上减少了能源的耗费,降低了成本的投入,从而提升整体的经济效益。例如太阳能是取之不竭、用之不尽的,采用先进的技术对其进行转化,已经出现的太阳能电池、太阳能汽车、家用太阳能等,这样都是很好的运用体现,满足生产生活的需要,减少了现有资源的使用压力。要树立起创新意识,在探索的过程中发现新的事物,发掘出其具有的价值。当然新能源开发并不是一蹴而就的,需要一个漫长的过程,不断攻克技术上的难关,才能研制出新材料,所以要加大对其的投入力度,让新能源为社会发展做出贡献。
2.4实现化学工程与工艺的自动控制和管理
将化学工程与工艺和信息技术结合起来,对化学工程与工艺技术进行自动控制和管理,降低岗位员工的劳动强度,减少人为控制的误差,达到化工生产的智能化管理目标。为了提高化工生产的效率,对化工生产过程进行实时监测和管理,优选自动化的仪器和仪表。
2.5加快改造和完善化学工程与工艺流程
通过对化工生产流程的分析,掌握化工生产的规律,采取必要的节能降耗的技术措施,优化化工生产的工艺流程。通过对工艺流程的改造,不断完善有毒有害物质的处理流程,使化工生产进出口的物质,不具有污染性,达到安全环保的标准。
3结束语
21世纪世界进入资源、能源短缺的时代,解决由国家提出的节约资源对保护自然生态环境的任务,需要化学与化工学科的共同发展,社会经济的可持续发展,我国提出转变经济发展模式,为此,化工教育首先要端正学生和家长对化工产生的片面认识。融合从分子水平的化学到大规模制各工程科学的宽阔视野,现代化学工程教育内容既应跨越和涵盖整个化学和化工领域,也仍要重视工程教育的特征,强化工程实践环节,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,探讨化工与其他学科的跨学科交叉,并落实到教学实践中,正确认识化学工程的学科范式和内涵。
参考文献
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