石油天然气管道穿越工程施工及验收规范SY-T4079-95.pdf

化学工程发展方向化学工程发展方向化学工程面临着新的挑战和新的课题,解决这些新课题的过程, 必然使化学工程学科得到发展。它的研究范围和应用前景已远远越过了它原有的含义。化学工程正向两个方向发展: 一方面随着学科的成熟, 不断向学科的深度发展; 另一方面是不断向新的领域渗透,研究和解决新领域中的新问题。学科的纵深方向为了深入掌握过程的规律,对化学工程中经常遇到的多相物系、高粘度流体和非牛顿型流体的传递规律进行深入系统研究。这些研究不但有利于解决传统研究领域的问题, 也有助于了解诸如人体内血液流动等新兴课题。对反应过程中多重定常稳定态问题的研究, 既是反应器设计和操作的需要, 也是从另一侧面对非线性系统稳定性问题研究所作的贡献。为了使大型装置的设计更为迅速可靠, 研究了各种物系物性参数、热力学参数与热化学参数以及相平衡与化学平衡数据, 推动了化工热力学研究进一步与实际的结合。在研究方法方面,数学模型方法不断完善,与之相配合的是,以统计理论和信息论为基础的实验设计、数据处理、模型的筛选和鉴别以及模型参数估计等方法。为了进行过程的模拟及多方案计算, 发展了多种计算机模拟系统, 建立了模型库和数据库, 并从定态模拟发展到为过程控制所需要的动态模拟。向新领域的渗透这是客观需要, 也是学科发展的动力。在历史上, 化学工程就在各种新过程的开发和优化, 在无机化工和石油化工等装置大型化的推动下得到发展, 如大型径向固定床反应器和催化裂化用流化床反应器的开发技术。在解决石油加工中多组分反应物系处理方法时, 发展了集总动力学处理方法,这一方法反过来又可用于处理生物反应过程。在向材料工业渗透过程中, 出现了将化学反应工程原理用于聚合过程的聚合反应工程, 对于高粘物系传递特性的研究则有了实际应用的课题。随着生物技术的进展, 出现了生物化学工程, 以解决生物反应器和生物制剂分离等问题, 如超过滤技术等。能源短缺的情况, 使人们重视低温热源的利用, 出现了新型换热器。为了保护环境, 也为了开发海洋资源, 要求研究低浓度混合物的分离技术, 于是出现了新的分离技术, 如膜分离、泡沫分离等。用化学工程的观点和方法, 研究人体内的生理过程,如药物在人体中的扩散,以及研究人工脏器等, 形成了生物医学工程这一新的研究领域。为了探索在离心力场、电场、磁场等作用下的过程规律, 出现了场致化学工程。化学工程的原理甚至被应用于研究高纯电子器件的制备, 喷气技术等等方面。也就是说, 在化工生产领域之外, 凡是存在反应过程或传递过程并值得重视的场合, 几乎都可以找到化学工程的用武之地。这一认识反映了当今化学工程的概貌。化学工程研究内容化学工程包括单元操作、化学反应工程、传递过程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等方面。单元操作构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程, 化工过程如流体输送、换热( 加热和冷却) 、蒸馏、吸收、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究, 得到具有共性的结果, 可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。在 20 世纪初, 对化学工程的认识虽只限于单元操作, 但却开拓了一个崭新的领域和出现了一些从事崭新职业的化学工程师。这些化学工程师不同于以往的化工生产工作者, 他们经历过化学工程这一专门学科的训练, 故有能力使化工生产过程和设备设计、制造和操作控制更为合理。直到今天, 各个单元操作的研究还是有着极为重要的理论意义和应用价值, 而且是为了适应新的技术要求, 一些新的单元操作不断出现并逐步充实进来。化学反应工程化学反应是化工生产的核心部分, 它决定着产品的收率, 对生产成本有着重要影响。尽管如此, 在早期因其复杂性而阻碍了对它的系统研究。直到 20 世纪中叶, 在单元操作和传递过程研究成果的基础上, 在各种反应过程中, 如氧化、还原、硝化、磺化等发现了若干具有共性的问题, 如反应器内的返混、反应相内传质和传热、反应相外传质和传热、反应器的稳定性等。对于这些问题的研究, 以及它们对反应动力学的各种效应的研究, 构成了一个新的学科分支即化学反应工程,从而使化学工程的内容和方法得到了充实和发展。传递过程是单元操作和反应工程的共同基础。在各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程不外乎三种传递: 动量传递、热量传递和质量传递。例如,以动量传递为基础的流体输送、反应器中的气流分布; 以热量传递为基础的换热操作, 聚合釜中聚合热的移出; 以质量传递为基础的吸收操作, 反应物和产物在催化剂内部的扩散等。有些过程有两种或两种以上的传递现象同时存在, 如气体增减湿等。作为化学工程的学科分支, 传递过程着重研究上述三种传递的速率及相互关系,连贯起一些本质类同但表现形式各异的现象。化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础,