...工程发展过程中遇到的挑战有哪些?它的发展趋势又是怎样
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发布时间：2024-09-25 23:00
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时间：2024-10-03 03:22
化学工程随着大规模化学工业的兴起而诞生并不断发展。1887年，戴维斯在英国曼彻斯特工学院进行了关于化学工程的系列讲座，但由于当时缺乏足够的数据和对过程开发的深入理解，戴维斯未能对化工操作进行定量分析。
1888年，美国麻省理工学院在诺顿的领导下，成立了应用化学工程教育研究小组，并在同年12月决定开设化学工程课程，这是世界上首次将“化学工程”纳入课程体系。
自20世纪50年代起，随着高速电子计算机的应用，解决了以往无法解决的复杂工程计算问题。这使得将化学反应规律与生产规模装置中的传递过程规律结合起来进行分析和处理成为可能。1957年，在荷兰阿姆斯特丹举行的第一次欧洲化学反应工程会议上，正式提出了“化学反应工程”的概念。至此，“三传一反”成为了化学工程的核心内容。
60年代后期，传递过程原理和化学反应工程的进步，以及计算机在化学工程中的应用，为解决过程的最优规则、最优设计、最优控制及最优操作提供了有力工具，促成了“化工系统工程”的诞生。
70年代，随着电子计算机的进一步发展，化学工程基础理论的成熟和数学模型化方法的广泛应用，化工系统工程得到了显著发展。
1983年，在美国化学工程师学会（AlchE）第75周年年会上，化学工程被定义为“经济地开发利用物质和能量的方法为人类造福的工学”，展示了化学工程广阔的领域和应用前景。
二、化学工程面临的挑战
自80年代以来，高技术的发展极为迅速，高技术产品的生产依赖于最新的科学技术。与传统化工产品相比，高技术化工产品生产具有以下特点：产品竞争依靠质量和特性，而非价格和用途；生产工艺趋向小型化，而非大型化；生产装置需要有变换产品的灵活性，而非仅生产单一产品；生产高性能专用材料，而非日常用材料；使用复杂数学模型描述生产过程，而非简单数学模型模拟。由于高技术化工的发展，智力的竞争，经济的推动，化学工程面临着新的挑战，需要解决新的化工科学技术问题。这些问题主要包括：
1. 在生物技术领域，需要测定酶、蛋白质及细胞系统的物化数据，开发细胞内部反应数学模型；研究生物表面及界面现象，如抗体抗原内部反应、细胞蛋白合成、神经脉冲传递、离子选择性传递等；发展高效生物加工技术，如新型生物反应器、生物传感器及控制系统、生物产品的高纯分离及净化等。
2. 在新材料领域，应用表面科学技术，研究微结构材料的分子结构与性质之间的关系；研究原料选用及材料加工与微结构之间的关系；研究材料表面及界面上的物理化学现象；用化学法而非机械法制造复杂材料系统。
3. 在新能源领域，研究先进的煤转化为气体及液体的技术，掌握由合成气直接制取基础有机化学品的新技术；开发石油炼制新原料，更好地利用页岩油、重质原油及高硫高氮原油；研究核能、氢能、太阳能、地热能、生物能及城市废物能源；研究各种高效的节能新技术。
4. 在计算技术方面，研究计算机处理复杂数学问题及求解详细模型的方法，从分子规模到装置规模模拟过程物理及过程化学，建立过程现象的数学模型，更多地依靠计算理论预测而非经验来设计、控制及优化工艺过程及设备。对化工微型装置、单元操作及生产装置进行可靠模拟，提高工程放大能力，减少模拟放大步骤，直接进行生产装置设计，节省建造中试装置及进行试验的时间及费用。
5. 在环保技术方面，将环境比作巨大的反应器，模拟各种人工及自然环境过程，建立包含复杂化学现象及物理现象的数学模型；研究包括传递现象及化学反应的地下水分布状态；研究消除废物污染方法的过程特征，包括热分解法、生物法及催化法等。
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时间：2024-10-03 03:22
化学工程随着大规模化学工业的兴起而诞生并不断发展。1887年，戴维斯在英国曼彻斯特工学院进行了关于化学工程的系列讲座，但由于当时缺乏足够的数据和对过程开发的深入理解，戴维斯未能对化工操作进行定量分析。
1888年，美国麻省理工学院在诺顿的领导下，成立了应用化学工程教育研究小组，并在同年12月决定开设化学工程课程，这是世界上首次将“化学工程”纳入课程体系。
自20世纪50年代起，随着高速电子计算机的应用，解决了以往无法解决的复杂工程计算问题。这使得将化学反应规律与生产规模装置中的传递过程规律结合起来进行分析和处理成为可能。1957年，在荷兰阿姆斯特丹举行的第一次欧洲化学反应工程会议上，正式提出了“化学反应工程”的概念。至此，“三传一反”成为了化学工程的核心内容。
60年代后期，传递过程原理和化学反应工程的进步，以及计算机在化学工程中的应用，为解决过程的最优规则、最优设计、最优控制及最优操作提供了有力工具，促成了“化工系统工程”的诞生。
70年代，随着电子计算机的进一步发展，化学工程基础理论的成熟和数学模型化方法的广泛应用，化工系统工程得到了显著发展。
1983年，在美国化学工程师学会（AlchE）第75周年年会上，化学工程被定义为“经济地开发利用物质和能量的方法为人类造福的工学”，展示了化学工程广阔的领域和应用前景。
二、化学工程面临的挑战
自80年代以来，高技术的发展极为迅速，高技术产品的生产依赖于最新的科学技术。与传统化工产品相比，高技术化工产品生产具有以下特点：产品竞争依靠质量和特性，而非价格和用途；生产工艺趋向小型化，而非大型化；生产装置需要有变换产品的灵活性，而非仅生产单一产品；生产高性能专用材料，而非日常用材料；使用复杂数学模型描述生产过程，而非简单数学模型模拟。由于高技术化工的发展，智力的竞争，经济的推动，化学工程面临着新的挑战，需要解决新的化工科学技术问题。这些问题主要包括：
1. 在生物技术领域，需要测定酶、蛋白质及细胞系统的物化数据，开发细胞内部反应数学模型；研究生物表面及界面现象，如抗体抗原内部反应、细胞蛋白合成、神经脉冲传递、离子选择性传递等；发展高效生物加工技术，如新型生物反应器、生物传感器及控制系统、生物产品的高纯分离及净化等。
2. 在新材料领域，应用表面科学技术，研究微结构材料的分子结构与性质之间的关系；研究原料选用及材料加工与微结构之间的关系；研究材料表面及界面上的物理化学现象；用化学法而非机械法制造复杂材料系统。
3. 在新能源领域，研究先进的煤转化为气体及液体的技术，掌握由合成气直接制取基础有机化学品的新技术；开发石油炼制新原料，更好地利用页岩油、重质原油及高硫高氮原油；研究核能、氢能、太阳能、地热能、生物能及城市废物能源；研究各种高效的节能新技术。
4. 在计算技术方面，研究计算机处理复杂数学问题及求解详细模型的方法，从分子规模到装置规模模拟过程物理及过程化学，建立过程现象的数学模型，更多地依靠计算理论预测而非经验来设计、控制及优化工艺过程及设备。对化工微型装置、单元操作及生产装置进行可靠模拟，提高工程放大能力，减少模拟放大步骤，直接进行生产装置设计，节省建造中试装置及进行试验的时间及费用。
5. 在环保技术方面，将环境比作巨大的反应器，模拟各种人工及自然环境过程，建立包含复杂化学现象及物理现象的数学模型；研究包括传递现象及化学反应的地下水分布状态；研究消除废物污染方法的过程特征，包括热分解法、生物法及催化法等。
