一、化學工業(yè)發(fā)展概況

　　現(xiàn)代化學工業(yè)始于18世紀的法國，隨后傳人英國。19世紀，以煤為基礎原料的有機化學工業(yè)在德國迅速發(fā)展起來。但那時的煤化學工業(yè)按其規(guī)模并不十分巨大，主要著眼于各種化學產(chǎn)品的開發(fā)。所以當時化工過程開發(fā)主要是由工業(yè)化學家率領，機械工程師參加進行的。技術(shù)人員的專業(yè)也是按其從事的產(chǎn)品生產(chǎn)分類的，如染料、化肥、炸藥等。直到19世紀末，化學工業(yè)萌芽階段的工程問題，都是采用化學(家)加機械(工程師)的方式解決的。

　　現(xiàn)代化學工業(yè)的發(fā)展時期是在美國開始的。19世紀末20世紀初，石油的開采和大規(guī)模石油煉廠的興建為石油化學工業(yè)的發(fā)展和化學工程技術(shù)的產(chǎn)生奠定了基礎。同以煤為基礎原料的煤化學工業(yè)相比，煉油業(yè)的化學背景不那么復雜多樣化，因此有可能也有必要進行工業(yè)過程本身的研究，以適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要。這就是在美國產(chǎn)生以“單元操作”為主要標志的現(xiàn)代化學工業(yè)的背景。

　　1888年，美國麻省理工學院開設了世界上最早的化學工程專業(yè)，接著，賓夕法尼亞大學、土倫大學和密執(zhí)安大學也先后設置了化學工程專業(yè)。這個時期化學工程教育的基本內(nèi)容是工業(yè)化學和機械工程。1915年12月麻省理工學院一個委員會的委員A．D．Little首次正式提出了單元操作的概念。20世紀20年代石油化學工業(yè)的崛起推動了各種單元操作的研究。

　　由于單元操作的發(fā)展，30年代以后，化學機械從純機械時代進入以單元操作為基礎的化工機械時期。40年代，因戰(zhàn)爭需要，三項重大開發(fā)同時在美國出現(xiàn)。這三項重大開發(fā)是，流化床催化裂化制取高級航空燃料油、丁苯橡膠的乳液聚合以及制造首批原子彈的曼哈頓工程。前兩者是用30年代逐級放大的方法完成的，放大比例一般不超過50：1。但是曼哈頓工程由于時間緊迫和放射性的危害，必須采用較高的放大比例，達1000：1或更高一些。這就要求依靠更加堅實的理論基礎，以更加嚴謹?shù)臄?shù)學形式表達單元操作的理論。

　　曼哈頓工程的成功大大促進了單元操作在化學工業(yè)中的應用。50年代中期提出了傳遞過程原理，把化學工業(yè)中的單元操作進一步解析為三種基本操作過程，即動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞以及三者之間的聯(lián)系。同時在反應過程中把化學反應與上述三種傳遞過程一并研究，用數(shù)學模型描述過程。連同電子計算機的應用以及化工系統(tǒng)工程學的興起，使得化學工業(yè)發(fā)展進入更加理性、更加科學化的時期。

　　20世紀60年代初，新型高效催化劑的發(fā)明，新型高級裝置材料的出現(xiàn)，以及大型離心壓縮機的研究成功，開始了化工裝置大型化的進程，把化學工業(yè)推向一個新的高度。此后，化學工業(yè)過程開發(fā)周期已能縮短至4～5年，放大倍數(shù)達500～20000倍。

　　化學工業(yè)過程開發(fā)是指把化學實驗室的研究結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)化生產(chǎn)的全過程。它包括實驗室研究、模試、中試、設計、技術(shù)經(jīng)濟評價和試生產(chǎn)等許多內(nèi)容。過程開發(fā)的核心內(nèi)容是放大。由于化學工程基礎研究的進展和放大經(jīng)驗的積累，特別是化學反應工程理論的迅速發(fā)展，使得過程開發(fā)能夠按照科學的方法進行。中間試驗不再是盲目地、逐級地，而是有目的地進行。化學工業(yè)過程開發(fā)的一個重要進展是，可以用電子計算機進行數(shù)學模擬放大。中間試驗不再像過去那樣只是收集或產(chǎn)生關聯(lián)數(shù)據(jù)的場所，而是檢驗數(shù)學模型和設計計算結(jié)果的場所?，F(xiàn)代化學工業(yè)過程開發(fā)可以概括為：

　　1．利用現(xiàn)有的情報資料、技術(shù)數(shù)據(jù)、同類過程的成熟經(jīng)驗、小試或模試的實驗結(jié)果和化學化工知識，把化學工業(yè)過程抽象為理論模型；

　　2．進行工業(yè)裝置的概念設計，并根據(jù)概念設計相似縮小為中試裝置；

　　3．比較電子計算機的數(shù)學模擬和中試結(jié)果，反復比較，不斷修正數(shù)學模型，使其達到一定精度，用于放大設計。

　　目前化學工業(yè)開發(fā)的趨勢是，不一定進行全流程的中間試驗，對一些非關鍵設備和很有把握的過程不必試驗，有些則可以用計算機在線模擬和控制來代替。

　　現(xiàn)代的技術(shù)進步一日千里。20世紀最后幾十年的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，比過去兩千年的總和還要多。化學工業(yè)也是如此。在這幾十年中，化學工業(yè)在世界范圍取得了長足進展?；瘜W工業(yè)在很大程度上滿足了農(nóng)業(yè)對化肥和農(nóng)藥的需要。隨著化學工業(yè)的發(fā)展，天然纖維已喪失了傳統(tǒng)的主宰地位，人類對纖維的需要有近三分之二是由合成纖維提供的。塑料和合成橡膠滲透到國民經(jīng)濟的所有部門，在材料工業(yè)中已占據(jù)主導地位。醫(yī)藥合成不僅在數(shù)量上而且在品種和質(zhì)量上都有了較大發(fā)展?；瘜W工業(yè)的發(fā)展速度已顯著超過國民經(jīng)濟的平均發(fā)展速度，化工產(chǎn)值在國民生產(chǎn)總值中所占的比例不斷增加，化學工業(yè)已發(fā)展成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。