導(dǎo)語：如何才能寫好一篇煤氣化技術(shù)的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：煤 化工 能源 發(fā)展

我國快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在很大程度上依賴于能源，雖然我國的石油儲量較豐富，但是為部分周邊國家所窺視，甚至是公然盜取，我國石油開采技術(shù)也稍顯落后，不能快速的進(jìn)行深海開采，這就使我國的石油面臨緊缺的危險(xiǎn)。日益上漲的油價(jià)便是最好的佐證。如果不能找到適當(dāng)?shù)哪茉刺娲罚覈慕?jīng)濟(jì)發(fā)展勢必深受影響。能替代石油的能源在目前來看只有兩種：煤和可燃冰。可燃冰的儲量是不存在爭議性的，然而可燃冰在現(xiàn)階段還處于試驗(yàn)階段，開采技術(shù)尚未解決，使用技術(shù)的研究更是沒有開展，可見可燃冰只能作為未來的主要能源，短期內(nèi)沒法替代石油。而我國是煤儲量相對于石油儲量豐富，開采技術(shù)和使用技術(shù)都比較發(fā)達(dá)，可以作為主要能源從石油到可燃冰的中間替代品。

我國既是煤炭資源的生產(chǎn)大國也是煤炭資源的消耗大國，對于煤炭資源的合理、高效、經(jīng)濟(jì)的利用具有很重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。煤化工是以煤為基本原理，經(jīng)焦化、氣化、液化以及化學(xué)合成等技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為氣體或者液體以及其他化學(xué)生產(chǎn)的過程。未來我國的煤化工將向煤新型材料和煤制油和煤制天然氣等新型清潔能源方面發(fā)展。

一、煤化工技術(shù)的現(xiàn)狀

世界進(jìn)入能源緊缺時代后，各國競相加快提高能源利用率。由于儲量等原因，對煤化工技術(shù)的研究已經(jīng)成為了主要研究方向，煤化工技術(shù)主要指以下幾個方面：

1.煤液化

煤炭液化技術(shù)包括煤炭的直接液化和間接液化。對于煤炭的液化技術(shù)，我國尚處于初級階段，但是其液化產(chǎn)品豐富，市場潛力巨大，煤化工技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。直接液化法是指在一定溫度壓強(qiáng)條件下，直接從液化煤中提前液態(tài)產(chǎn)品的技術(shù)。我國煤炭階級液化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到了突破性發(fā)展，相關(guān)單位已經(jīng)開始建設(shè)投產(chǎn)。煤間接液化法是指先在一定條件下對煤氣化生產(chǎn)合成氣，然后在一定溫度壓強(qiáng)和相應(yīng)的催化劑作用下將合成氣轉(zhuǎn)化為其他液態(tài)產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)相較于直接液化法稍顯落后。但是其發(fā)展空間仍然寬廣。我國也將加快煤的直接液化法和間接液化法的研究步伐，使煤的液化技術(shù)趨于成熟。

2.煤焦化

煤焦化技術(shù)相對于其他技術(shù)更加成熟，其主要研究方向是從煤中提取冶金用的焦炭以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品。煤炭焦化技術(shù)是在隔絕空氣的條件下，在焦?fàn)t中對煉焦煤進(jìn)行加熱，生產(chǎn)焦炭、干餾煤氣、煤焦油以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品的技術(shù)。煤焦化技術(shù)在化學(xué)化工中占有重要比重，如干餾煤是生產(chǎn)甲醇、合成氨的主要原料；焦炭用于高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、價(jià)格鐵合金以及高新科技方面。為解決焦炭和干餾煤供應(yīng)緊張的問題，煤焦化技術(shù)正在朝著大面積、全方位、高效益方向發(fā)展。干法熄焦技術(shù)、煤氣脫硫技術(shù)、煤焦化廢水處理等技術(shù)將被大力推廣。一大批的煤焦化工程已經(jīng)開始投資建設(shè)。

3.煤氣化

煤氣化技術(shù)是對煤炭深度轉(zhuǎn)化的技術(shù)，在煤化工技術(shù)中占有重要比重，也是衡量一國煤化工技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。煤氣化的主要幾種方式有以下幾種：

3.1 shell煤氣化

Shell煤氣化技術(shù)于20世紀(jì)70年代，屬于氣流床技術(shù)，工藝流程包括原料煤的預(yù)處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除塵脫硫等。該技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)，對原料要求低，適用于大型化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是shell煤氣化法裝置建設(shè)周期長，煤轉(zhuǎn)化率較低等缺點(diǎn)也是不容忽視的，目前我國只有部分煤氣化工廠采用此技術(shù)。

3.2 兩段式干煤粉加壓氣化

西安熱工研究院早在1994年就開始對干煤粉氣流床氣化技術(shù)精心研究，在相關(guān)單位和部門的支持下，西安熱工研究院于1997年建成了我國第一套干煤粉加壓氣化試驗(yàn)裝置并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在此研究基礎(chǔ)之上，西安熱工研究院提出了兩段式干煤粉加壓氣化工藝，在我國科技部“十五”863計(jì)劃的支持下完成了研究，并通過國家科技部的驗(yàn)收。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的加壓氣流床氣化技術(shù)，其在國內(nèi)的應(yīng)用不受國際的干擾，應(yīng)用前景廣闊。

3.3 高灰熔點(diǎn)（粉）煤加壓氣化

目前，全國絕大部分小化肥和化工企業(yè)仍在采用固定床氣化爐，其技術(shù)深受原料的限制，企業(yè)的效益也受到較大影響。采用灰熔聚循環(huán)流床粉煤氣化技術(shù)能很好的解決原料和運(yùn)輸費(fèi)用的問題，能在中小企業(yè)中大力推廣。灰熔聚流化床粉煤技術(shù)具有煤種適用性廣，操作溫度適中，操作穩(wěn)定，工藝流程簡單等優(yōu)點(diǎn)。

此外還有航天爐煤氣化、恩德爐煤氣化、多元料漿煤氣化等煤氣化技術(shù)。

二、合成甲醇技術(shù)

煤制甲醇是在煤氣化的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，通過煤氣化得到CO、H2為主的合成氣，在一定的穩(wěn)定、壓強(qiáng)以及催化劑的作用下合成甲醇。甲醇在化學(xué)化工技術(shù)方面也占有重要地位，在國外主要利用天然氣為原料制作甲醇，考慮到我國的資源問題，我國主要采用煤為原料制作甲醇。目前，煤制甲醇技術(shù)在我國技術(shù)較成熟，正向大規(guī)模和高效率方向發(fā)展。未來的研究將使煤制甲醇技術(shù)更趨環(huán)保、高效。

三、煤化工技術(shù)的意義

由于煤是固體燃料，它與空氣接觸比液體和氣體少，容易產(chǎn)生CO等有毒氣體，不利于煤的充分利用，另外，由于煤中含義部分硫、硝等元素，這部分元素與空氣的反應(yīng)所生成的氣體大都有毒，對環(huán)境有很強(qiáng)的破壞性。對煤化工的研究能提高煤的利用率，降低對環(huán)境的破壞，同時也能利用煤中的硫硝等化學(xué)元素，做到煤資源的充分利用。使煤成為清潔、高效的能源。對煤化工產(chǎn)品的發(fā)展也能更低成本地生產(chǎn)化學(xué)化工原料，進(jìn)而推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

四、煤化工的發(fā)展趨勢

煤化工以及有近百年的發(fā)展歷史了，由上世紀(jì)的煉焦技術(shù)到本世紀(jì)的液化技術(shù)與氣化技術(shù)，煤化工技術(shù)由簡入難，由單一到復(fù)雜。煤化工技術(shù)緊隨世界是經(jīng)濟(jì)發(fā)展而發(fā)展，推動著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。在未來一段時間內(nèi)，煤化工技術(shù)主要集中在以下幾個方面：（1）繼續(xù)開發(fā)煤炭潔凈氣化技術(shù)，為煤炭化工發(fā)展提供基礎(chǔ)原料，煤化工技術(shù)在現(xiàn)代煤化工技術(shù)中占有核心地位，世界各國也將主要研究煤氣化技術(shù)；（2）能源安全與環(huán)境保護(hù)將成為影響煤化工產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。隨著世界各國環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，世界對經(jīng)濟(jì)發(fā)展中影響環(huán)境的因素也將重點(diǎn)關(guān)注，煤化工技術(shù)對環(huán)境的影響尤為大，社會將重點(diǎn)關(guān)注煤化工產(chǎn)業(yè)在環(huán)境中的影響。（3）煤化工將向以煤化學(xué)為產(chǎn)業(yè)鏈的化工產(chǎn)業(yè)深度發(fā)展。新世紀(jì)由于石油的枯竭，煤勢必將取得石油在化學(xué)方面的地位。

五、總結(jié)

煤化工產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要比重，在我國建設(shè)社會主義和諧社會，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀的口號下，煤化工將進(jìn)行一次新的蛻變。將在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到更重要的作用。煤化工將朝著效益、環(huán)保方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]汪家銘.shell煤化氣技術(shù)在我國的應(yīng)用及前景展望.《氮肥技術(shù)》.2009年第02期

篇2

Abstract： Based on the characteristics of Coal Chemical Technology course， and combined with the author's teaching experience， this article discusses on how to make students understand， recognize and apply the professional course. The author's teaching experience is stated in this article in hope of getting more improvements and support in the future teaching.

關(guān)鍵詞： 煤化工工藝學(xué)；教學(xué)；體會

Key words： coal chemical technology；teaching；experience

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）02-0238-02

0 引言

《煤化工工藝學(xué)》是煤化工專業(yè)的專業(yè)必修課，煤化工專業(yè)在我校是屬于化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一個方向。為了順應(yīng)國家大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的大戰(zhàn)略，培養(yǎng)煤化工專業(yè)的應(yīng)用型人才迫在眉睫。而只有學(xué)懂《煤化工工藝學(xué)》，才能基本了解煤化工專業(yè)的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵。《煤化工工藝學(xué)》課程的主要內(nèi)容包含：煤的低溫干餾、煉焦、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制、煤的氣化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生產(chǎn)的污染與防治，內(nèi)容涉獵了煤的絕大部分轉(zhuǎn)化原理、工藝及其方法。通過本書的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生獲得專業(yè)基本知識，具備在專業(yè)生產(chǎn)第一線工作的基本能力。所以教授好這門課程，并且使學(xué)生獲得必要的收效顯得尤為重要。

《煤化工工藝學(xué)》是一門以應(yīng)用為主的專業(yè)技術(shù)課，學(xué)生學(xué)起來比較抽象難懂，因此比較科學(xué)而易懂的講授方法，才能夠與學(xué)生引起共鳴，達(dá)到較好的收效。這門課程的基礎(chǔ)課是《煤化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《化工原理》、《物理化學(xué)》等，作者本人講授《化工原理》和《煤化學(xué)》課程多年，同時結(jié)合自己多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在駕馭這門課程方面談一下自己的教學(xué)體會。

1 合理分配課時，順應(yīng)人才需求

我校引用的《煤化工工藝學(xué)》教材是大連理工大學(xué)郭樹才老師編寫的，建議課時80學(xué)時。而我校在教學(xué)計(jì)劃中規(guī)定課時是128學(xué)時，大三下80學(xué)時，大四上48學(xué)時，因此在分配教學(xué)內(nèi)容時，筆者將煤的低溫干餾、煉焦、焦化產(chǎn)品回收與精制三大部分放在大三下的80學(xué)時里，把煤的氣化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生產(chǎn)的污染與防治放在大四上。這樣分配的優(yōu)點(diǎn)在于：大三下的內(nèi)容主要是傳統(tǒng)煤化工的精髓，學(xué)生利用較多的學(xué)時理解、消化、吸收；大四上的內(nèi)容主要是新型煤化工的知識，并且是傳統(tǒng)煤化工與石油化工的交匯。從我校的特色辦學(xué)里可知，我校的煤化工專業(yè)既保留了煤化工專業(yè)的特色，又吸收了石油加工專業(yè)的營養(yǎng)，具有大化工的優(yōu)勢。同時，由于國內(nèi)現(xiàn)在煤化工的開發(fā)利用重點(diǎn)在煤氣化、煤液化以及煤制天然氣等方面，所以把新型煤化工知識放在這個學(xué)期學(xué)習(xí)，可以使參加應(yīng)聘的同學(xué)很容易回憶起所學(xué)過的東西，面試時更有自信。

2 內(nèi)容詳略有當(dāng)，緊跟學(xué)科前沿

郭樹才老師的《煤化工工藝學(xué)》是按照80學(xué)時的課程來設(shè)計(jì)的，我們拆開來講解，如果只理解課本上的知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)需求，因此，必須依托課本，適度引進(jìn)《煉焦工藝學(xué)》、《煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)》、《煤炭氣化工程》、《煤炭直接液化》、《煤炭間接液化》、《煤基醇醚燃料》、《煤化工過程中的污染與控制》等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，才能達(dá)到既使課堂內(nèi)容飽滿，又使學(xué)生了解學(xué)科前沿，了解新裝置、新技術(shù)、新工藝的發(fā)展動態(tài)，具有對新裝備、新技術(shù)、新工藝、新方法理解、運(yùn)用和掌握的初步能力。

比如在第一章，煤炭的低溫干餾內(nèi)容里，實(shí)質(zhì)重點(diǎn)是煤的低溫干餾和中溫干餾的基本原理、工藝過程、主要設(shè)備以及主要技術(shù)，為第二章煤的高溫干餾做足了鋪墊。在講解的過程中，筆者就結(jié)合國內(nèi)的央企大唐國際比較成熟的“褐煤提質(zhì)工藝”，以及《煤化學(xué)》教材中講到的相關(guān)煤的基本性質(zhì)與工藝性質(zhì)來做適當(dāng)重點(diǎn)講解，這樣，既使學(xué)生回顧起來《煤化學(xué)》課本上的基本重點(diǎn)知識，又使學(xué)生了解了煤低溫干餾工藝的風(fēng)向標(biāo)，既滿足了學(xué)生的專業(yè)好奇，又為未來就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。在第二章煉焦內(nèi)容里，大量引進(jìn)《煉焦工藝學(xué)》的基本原理、工藝過程、國內(nèi)外主要焦?fàn)t類型、焦化工藝等的主要內(nèi)容，同時也結(jié)合國內(nèi)鞍山焦耐院與化六院開發(fā)并且使用的各類大型焦?fàn)t，展開評價(jià)，既使學(xué)生把握了煤的高溫干餾的基本知識，也使學(xué)生認(rèn)識到了煤焦化的瓶頸以及突破的入口，為未來煤高溫干餾的技術(shù)研發(fā)打下深厚的基礎(chǔ)。在第三章煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與精制一章，除了詳細(xì)講解煤氣凈化過程中如何提取并且回收重要的化學(xué)產(chǎn)品，同時也就目前比較看好的苯加氫工藝，以及煤焦油加氫工藝做了必要的闡述。使學(xué)生了解了課本知識的同時，也較好的把握了國內(nèi)煤化工專業(yè)動態(tài)，為自己選擇專業(yè)方向做好了準(zhǔn)備。在第四章以后的煤炭氣化、煤炭液化等新型煤化工知識方面，更是結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)在的煤化工產(chǎn)業(yè)動態(tài)，在講解氣化原理、氣化設(shè)備、氣化工藝的同時，結(jié)合本人對歐洲煤化工技術(shù)的考察，把學(xué)生引進(jìn)以煤氣化為基礎(chǔ)的碳一化工領(lǐng)域，使學(xué)生對未來煤化工發(fā)展的大戰(zhàn)略有了初步的思考，并對就業(yè)有了更深刻的認(rèn)識。在煤化工產(chǎn)業(yè)的背后，實(shí)質(zhì)是大量的能耗、大量的污染，如何解決，必須要使學(xué)生了解污染產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)，污染物的主要類型，針對不同性質(zhì)的污染如何在生產(chǎn)的初、中、末，采用必要的技術(shù)消除。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，也知道了自己的專業(yè)不僅可以去煤化工行業(yè)去就業(yè)，也可以去環(huán)保、能源動力方面去就業(yè)，拓展了思維，開闊了眼界。

3 教學(xué)方法靈活，學(xué)科聯(lián)系緊密，學(xué)生互動加強(qiáng)

在《煤化工工藝學(xué)》的教學(xué)過程中，如果僅僅是循規(guī)蹈矩地一味去講解，學(xué)生會覺得枯燥、晦澀、難以進(jìn)入模型。因此，教學(xué)方法的靈活多變可以促進(jìn)學(xué)生的理解。

首先采用比擬的授課方式，為學(xué)生建立立體的圖形，使學(xué)生對設(shè)備及工藝加深認(rèn)識。比如在講解煤加工的設(shè)備時，我們習(xí)慣稱“爐子”，使學(xué)生與家庭里常見的火爐聯(lián)系起來，建立形象化的模型，然后，把模型拆開來，逐一再理順，大家就對設(shè)備有了直觀的認(rèn)識。然后又把“爐子”與化工生產(chǎn)中的“反應(yīng)器”聯(lián)系起來，大家就知道了在不同的領(lǐng)域，設(shè)備的叫法有所不同，但是原理基本相似；再就是在焦?fàn)t的認(rèn)識過程中，我把學(xué)生坐的桌子和椅子分別形象地比擬成“炭化室”和“燃燒室”，使大家直觀地對焦?fàn)t建立起了立體的印象，然后再把成焦過程中模型分解開來畫在黑板上，大家就很直觀地對“單向供熱”、“成層結(jié)焦”有了更深刻的體會。其次采用相關(guān)專業(yè)課的知識關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化了專業(yè)理論的理解，同時也強(qiáng)化了相關(guān)專業(yè)課的應(yīng)用。比如在學(xué)習(xí)《煤化工工藝學(xué)》之初，先復(fù)習(xí)《煤化學(xué)》相關(guān)知識重點(diǎn)，使大家為不同煤化度和不同性質(zhì)、不同產(chǎn)地的煤種如何應(yīng)用，對號入座；在講到焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)及煙囪的流體流動時，我們及時地與《化工原理》課程的精髓之流體流動和傳熱對接，把各個環(huán)節(jié)流體流動的性質(zhì)分析到位，同時把如何廢氣循環(huán)和節(jié)能關(guān)鍵點(diǎn)拋給學(xué)生，使學(xué)生帶著問題去思考，培養(yǎng)大學(xué)生分析問題和解決問題的能力；還有在講解煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制過程中，及時與《化工原理》里吸收及萃取的單元操作聯(lián)系起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)本專業(yè)課的同時，把握了專業(yè)基礎(chǔ)課如何應(yīng)用的方法，既促進(jìn)了本專業(yè)的理解，也促進(jìn)了其他課程的學(xué)習(xí)，一舉兩得。再次，利用復(fù)雜的工藝流程路線圖，強(qiáng)化訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生快速識別并分解工藝路線。教會學(xué)生如何去理清復(fù)雜的化產(chǎn)回收工藝流程圖，然后再自己去設(shè)計(jì)工藝加工步驟，既可以快速地理清工藝，又可以把機(jī)械制圖及AUT CAD用到實(shí)處。在工藝學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，不僅僅是學(xué)會原理、工藝，認(rèn)識設(shè)備，識別流程，更重要的還有如何去設(shè)計(jì)、開發(fā)，因此，組織學(xué)生討論，帶著問題去學(xué)習(xí)思考，利用相關(guān)知識去引導(dǎo)學(xué)生自己動手，寫專業(yè)小論文，進(jìn)行相關(guān)工藝設(shè)計(jì)，工藝計(jì)算以及工藝設(shè)想，掌握專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)工藝與設(shè)備的基本設(shè)計(jì)能力，很值得去推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙振新.《煤化工工藝學(xué)》的教學(xué)法思考[J].化工時刊，2012（07）.

篇3

【關(guān)鍵詞】：化學(xué)工程；系統(tǒng)；和諧；辯證法

自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是，大至宇宙，小到原子；地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的，動植物群落是和諧的，人類社會體系是和諧的，健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律，具體可以歸納出三條：1．統(tǒng)一律；2．層次律；3．進(jìn)化律；所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì)：1．開放性；2．自組織性；3．非線性；4．無限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場論時，其哲學(xué)上的需要相對物理學(xué)上而言或許要來得大，面對物理學(xué)的系統(tǒng)和諧，理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢？

在化學(xué)工程作為學(xué)科開始被重視之前，化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，各種具體的工程與工藝都被獨(dú)立開來，在認(rèn)識上是被分為各門特殊的知識，因此，當(dāng)國外高等院校在十九世紀(jì)末開始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時，開設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué)，"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時還是相當(dāng)模糊的，在理論上充其量是化學(xué)與機(jī)械的一種混合（amalgam）。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統(tǒng)的，即使在今天，他們也避免專論"化學(xué)工程"，而是稱之為"過程工程"（process engineering），這一名稱實(shí)際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣，甚至更為準(zhǔn)確，凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱。

二十世紀(jì)開始，化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展，在社會經(jīng)濟(jì)中占的比重越來越大，客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對事物運(yùn)動規(guī)律性的認(rèn)識也愈來愈深化，愈來愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，人們逐漸認(rèn)識到化學(xué)工業(yè)中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年，美g.e.的davis《化學(xué)工程手冊》的發(fā)表，初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始，以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn)，如1913年，德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，星火燎原的，化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代，美m(xù)it的一些學(xué)者提出：不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬別，它們在眾多的典型設(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過程。1920年，美m(xù)it成立了第一個嚴(yán)格意義上的化工系，時w.k.lewis任系主任。1922年美國化工學(xué)會認(rèn)同了新的見解，引出了"單元操作"（unit operation）的概念，這一概念在蘇聯(lián)時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。

1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過濾等，以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心，其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映，是化學(xué)工程學(xué)從"個性"到"共性"的第一個哲學(xué)性概括，是在一個系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術(shù)科學(xué)，體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。

隨著"單元操作"概念的確定，另一方面，化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德bergim-pier三相液化床煤液化工藝的開發(fā)，又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn)，化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕，1940年美國fcc煉油開發(fā)成功，成為石油化工的起點(diǎn)。直到1957年，歐洲第一屆反應(yīng)工程會議，明確提出"反應(yīng)工程"的概念，成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分，是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立，乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應(yīng)"問題，及從"逐級放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動了"化工過程系統(tǒng)工程"的發(fā)展，并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。

就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時，"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識，人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理，"過濾只是流體傳動的一個特例；蒸發(fā)不過是傳熱的一種形式；吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞；干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識的深化過程并沒有停止，人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀(jì)50年代開始，人們綜合了以往的成果，開始用統(tǒng)一的觀點(diǎn)來研究三種傳遞過程。1960年，美威斯康辛大學(xué)（univ. wiscosin）的r.b.bird教授出版了《transport phenomena》一書，系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來處理三種傳遞現(xiàn)象，從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進(jìn)化律的又一體現(xiàn)，使化學(xué)工程學(xué)達(dá)到了一個新的整體性高度，這種高度的和諧統(tǒng)一是對客觀世界本質(zhì)性的認(rèn)識，并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì)，其影響力是普遍性的，是跨學(xué)科的，不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ)，同時在生物工程、機(jī)械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義，并日益成為工程專業(yè)共有的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，只是側(cè)重點(diǎn)有所差異而已。

至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展，并在短短的一個世紀(jì)中達(dá)到了一個前所未有的高度，涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等，每年為社會提供數(shù)以億噸計(jì)的千百萬種產(chǎn)品，是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質(zhì)基礎(chǔ)，為社會繁榮作出了巨大貢獻(xiàn)。然而事物總是一分為二的，從人類發(fā)展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進(jìn)程，地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面，這之中，化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過程之一，化學(xué)工程學(xué)科需要肩負(fù)起新的使命。1990年，"生態(tài)化工"（eco-chemical engineering）的概念提出來了，相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念，因時應(yīng)勢，化學(xué)工程學(xué)開始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過程，這也是和諧系統(tǒng)對立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來，自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一，只有自組織系統(tǒng)能通過外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合，在適應(yīng)環(huán)境的同時保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺地，化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論，不斷在廣度和深度上充實(shí)、完善和發(fā)展。

隨著新世紀(jì)的到來，世界正發(fā)生著全球性的變化，經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時展而改變傳統(tǒng)的限制，不斷有新的概念提出來，如化學(xué)工程應(yīng)是伺機(jī)而待的專業(yè)（a profession in waiting）；化學(xué)工程師必須"be steeped in technology"，能夠創(chuàng)新、開發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代；化學(xué)工程學(xué)科要從"process engineering"達(dá)到"product engineering"再到"formulation engineering"。進(jìn)一步的綜合認(rèn)為，化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時發(fā)生在非常廣泛的時空跨度內(nèi)的現(xiàn)象，必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來達(dá)到過程的總體優(yōu)化。涵括了五個方面[4，5]：

   ① nanoscale（納觀尺度）：研究量子化學(xué)、分子過程與分子模擬等。

② microscale（微觀尺度）：研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。

③ mesoscale（介觀尺度）：研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。

④ macroscale（宏觀尺度）：研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過程等。

⑤ megascale（兆觀尺度）：研究環(huán)境過程和大氣生態(tài)過程等。

于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念，化學(xué)工程學(xué)科又到達(dá)一個新的和諧統(tǒng)一的高度，進(jìn)入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。

新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化"，然而這還遠(yuǎn)未結(jié)束，人們對世界的認(rèn)識還在不斷探索不斷深入，一個更深刻更普遍也更一般的問題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng)，觸到了化學(xué)工程學(xué)的認(rèn)識本質(zhì)，并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理"，相對于"線性"是人類認(rèn)識客觀世界的基本工具，"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征，是"線性"反映的目的，是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一；而在對"混沌發(fā)展"的研究表明，"混沌運(yùn)動的普遍存在，揭示了自然界中實(shí)際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為，混沌態(tài)的自相似性使這種時間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu)，而且以其不同空間尺度上的相似性，揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個觀察"整體"的問題，只有在長時間范圍（因?yàn)榛煦邕\(yùn)動是一種長時間行為）和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來。"[6，7]這一問題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會科學(xué)的眾多領(lǐng)域，具有重大的科學(xué)價(jià)值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言："自然科學(xué)往后將會把關(guān)于人類的科學(xué)總括在自己下面，正如關(guān)于人類的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣：它們將成為一個科學(xué)。"從這一角度上，"非線性"問題是這種過程一體化的契合點(diǎn)以及整體認(rèn)識論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上，化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強(qiáng)大的分析解決問題的能力，并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。

在整個化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過程中，始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合"，除了上述尺度（scale）上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工等專業(yè)上的分化；另一方面，作為近代工程技術(shù)，它又是自然科學(xué)（化學(xué)、物理等）和技術(shù)科學(xué)（機(jī)械、材料等）的融合。正如物理學(xué)家普朗克（planck）所指出的："科學(xué)是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨(dú)的部分不是取決于事物的本身，而是取決于人類認(rèn)識能力的局限性，實(shí)際上存在著從物理到化學(xué)，通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會學(xué)的連續(xù)的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實(shí)上，當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要，它需要強(qiáng)有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經(jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificial neural networks）技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，它具有如下特點(diǎn)[9，10]：

① 學(xué)習(xí)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為，這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。

② 概括：經(jīng)過學(xué)習(xí)訓(xùn)練后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感，反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性（魯棒性），即工程上說的"容錯"能力。

③ 抽取：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能，在某種意義上可以說它能"創(chuàng)造"出未見的事物。

④ 模擬：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成，以并行的方式處理信息，大大加快了運(yùn)行速度，可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。

當(dāng)然，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美，其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過相當(dāng)曲折的過程，但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（anns）特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好，能處理復(fù)雜工藝過程的控制問題，也使得化學(xué)工程師不但也是機(jī)械工程師，還首先是系統(tǒng)工程師，并能從最一般的非線性原理出發(fā)，解決實(shí)際過程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開發(fā)、生產(chǎn)等問題。

生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，人類認(rèn)識自然和改造自然的不斷深化，化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合"，體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無限發(fā)展性質(zhì)。

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