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化學工程翻譯服務

研究化學工業和其他過程工業 (process industry) 生產中所進行的化學過程和物理過程共同規律的一門工程學科。這些工業包括石油煉制工業、冶金工業、建筑材料工業、食品工業、造紙工業等。它們從石油、煤、天然氣、鹽、石灰石、其他礦石和糧食、木材、水、空氣等基本的原料出發,借助化學過程或物理過程,改變物質的組成、性質和狀態,使之成為多種價值較高的產品,如化肥、汽油、潤滑油、合成纖維、合成橡膠、塑料、燒堿、純堿、水泥、玻璃、鋼、鐵、鋁、紙漿等等;瘜W過程是指物質發生化學變化的反應過程,如柴油的催化裂化制備高辛烷值汽油是一個化學反應過程。物理過程系指物質不經化學反應而發生的組成、性質、狀態、能量變化過程,如原油經過蒸餾的分離而得到汽油、柴油、煤油等產品。至于其他一些領域 , 諸如礦石冶煉 , 燃料燃燒,生物發酵,皮革制造,海水淡化等等,雖然過程的表現形式多種多樣,但均可以分解為上述化學過程和物理過程。實際上,化學過程往往和物理過程同時發生。例如催化裂化是一個典型的化學過程,但輔有加熱、冷卻和分離,并且在反應進行過程中,也必伴隨有流動、傳熱和傳質。所有這些過程,都可通過化學工程的研究,認識和闡釋其規律性,并使之應用于生產過程和裝置的開發、設計、操作,以達到優化和提高效率的目的。   

上述工業生產的共同特點是,從實驗室到工業生產特別是大規模的生產,都要解決一個裝置的放大問題。生產規模擴大和經濟效益提高的重要途徑是裝置的放大,以節省投資,降低消耗,減少占地 , 節約人力。但是 , 在大裝置上所能達到的某些指標,通常低于小型試驗結果,原因是隨著裝置的放大,物料的流動、傳熱、傳質等物理過程的因素和條件發生了變化。這種起源于放大過程的效應,長期以來被籠統地稱作“放大效應”,它包含了很多已查明或未查明的物理因素(或稱工程因素)的影響;瘜W工程的一個重要任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應,特別是在放大中的效應,以解決關于過程開發、裝置設計和操作的理論和方法等問題。它以物理學、化學和數學的原理為基礎,廣泛應用各種實驗手段,與化學工藝相配合,去解決工業生產問題! 

化學工程包括單元操作、化學反應工程、傳遞過程、化工熱力學、化工系統工程、過程動態學及控制等方面。

隨著生產規模的擴大和資源、能源的大量耗用,使得早先并不顯得很重要的問題逐漸突出起來。例如能量利用問題,設計和操作優化問題,在大型生產中都十分重要。由于化工過程中,各個過程單元相互影響,相互制約,因此很有必要將化工過程看作一個綜合系統,并建立起整體優化的概念。于是系統工程這一學科在化學工程中得到了迅速的發展,也取得了明顯的效果,形成了化工系統工程。它是系統工程方法與單元操作和化學反應工程這兩個學科分支相結合的產物。為了保持操作的合理和優化,過程動態特性和控制方法也是化學工程的重要內容。

現代工業生產的規模常要求一套裝置的年產量達數十萬噸或更高。這些裝置必然面臨大量的工程問題,而且指標稍有下降,就會帶來很大的經濟損失?茖W技術的進步,時時刻刻在創造新的產品和新的工藝。但這些新的產品必須借助工程的手段才能實現工業生產,新的工藝要有經濟和技術的合理性才能取代原有工藝。   

上述裝置大型化和新產品、新工藝工業化的問題都屬于化學工程的研究范圍;瘜W工程在國民經濟中的重要作用是十分明顯的。例如將大量煙氣中硫、氮氧化物等有害組分脫除后再排放,在實驗室達到要求后,進而要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,著眼點與實驗室研究很不相同。又如化工生產中 , 要求十分純凈的產品作為原料 , 如高分子化工中常要求聚合前單體的雜質含量是在百萬分之幾 (ppm) 數量級。對于實驗室工作來說 , 這一點并不一定困難,而且小實驗也不要求提純的經濟指標。但是要求大型生產裝置在低消耗和設備簡易可行的條件下做到這一點 , 卻是一個完全不同的課題。這種課題的解決 , 有賴于單元操作的研究。假使在實驗反應器中確定了優選的溫度、濃度和反應時間,獲得了滿意的效果。而在放大過程中,由于流動的不均勻性,物料在反應器中的停留時間(反應時間)出現不均勻,偏離了優選的反應時間。由于反應熱效應,大裝置中因傳熱的限制而出現的溫度不均勻,使反應溫度偏離了優選溫度。溫度的不均勻必然導致濃度的不均勻。這些效應引起大裝置中效率下降,產品成本提高,甚至可能因此失去工業價值而不宜用于生產。這個例子說明化學反應工程研究的作用和意義。


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