為提高參加2013年注冊(cè)化工工程師考試的考生的復(fù)習(xí)效率，有針對(duì)性的進(jìn)行各科目的復(fù)習(xí)，本文將主要針對(duì)2013年化工工程師考試科目《專業(yè)基礎(chǔ)》相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的講解，希望可以在考試路上祝您一臂之力!

研究化學(xué)工業(yè)和其他過(guò)程工業(yè) (process industry) 生產(chǎn)中所進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科。這些工業(yè)包括石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、建筑材料工業(yè)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)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(fā)，借助化學(xué)過(guò)程或物理過(guò)程，改變物質(zhì)的組成、性質(zhì)和狀態(tài)，使之成為多種價(jià)值較高的產(chǎn)品，如化肥、汽油、潤(rùn)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。化學(xué)過(guò)程是指物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的反應(yīng)過(guò)程，如柴油的催化裂化制備高辛烷值汽油是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。物理過(guò)程系指物質(zhì)不經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的組成、性質(zhì)、狀態(tài)、能量變化過(guò)程，如原油經(jīng)過(guò)蒸餾的分離而得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。至于其他一些領(lǐng)域 , 諸如礦石冶煉 , 燃料燃燒，生物發(fā)酵，皮革制造，海水淡化等等，雖然過(guò)程的表現(xiàn)形式多種多樣，但均可以分解為上述化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程。實(shí)際上，化學(xué)過(guò)程往往和物理過(guò)程同時(shí)發(fā)生。例如催化裂化是一個(gè)典型的化學(xué)過(guò)程，但輔有加熱、冷卻和分離，并且在反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，也必伴隨有流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)。所有這些過(guò)程，都可通過(guò)化學(xué)工程的研究，認(rèn)識(shí)和闡釋其規(guī)律性，并使之應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程和裝置的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、操作，以達(dá)到優(yōu)化和提高效率的目的。

上述工業(yè)生產(chǎn)的共同特點(diǎn)是，從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)生產(chǎn)特別是大規(guī)模的生產(chǎn)，都要解決一個(gè)裝置的放大問(wèn)題。生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)效益提高的重要途徑是裝置的放大，以節(jié)省投資，降低消耗，減少占地 , 節(jié)約人力。但是 , 在大裝置上所能達(dá)到的某些指標(biāo)，通常低于小型試驗(yàn)結(jié)果，原因是隨著裝置的放大，物料的流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等物理過(guò)程的因素和條件發(fā)生了變化。這種起源于放大過(guò)程的效應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)被籠統(tǒng)地稱作“放大效應(yīng)”，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。化學(xué)工程的一個(gè)重要任務(wù)就是研究有關(guān)工程因素對(duì)過(guò)程和裝置的效應(yīng)，特別是在放大中的效應(yīng)，以解決關(guān)于過(guò)程開(kāi)發(fā)、裝置設(shè)計(jì)和操作的理論和方法等問(wèn)題。它以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)的原理為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用各種實(shí)驗(yàn)手段，與化學(xué)工藝相配合，去解決工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題。

化學(xué)工程包括單元操作、化學(xué)反應(yīng)工程、傳遞過(guò)程、化工熱力學(xué)、化工系統(tǒng)工程、過(guò)程動(dòng)態(tài)學(xué)及控制等方面。

單元操作 構(gòu)成多種化工產(chǎn)品生產(chǎn)的物理過(guò)程都可歸納為有限的幾種基本過(guò)程，如流體輸送、換熱(加熱和冷卻)、蒸餾、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶、干燥等。這些基本過(guò)程稱為單元操作。對(duì)單元操作的研究，得到具有共性的結(jié)果，可以用來(lái)指導(dǎo)各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設(shè)備的設(shè)計(jì)。在 20 世紀(jì)初，對(duì)化學(xué)工程的認(rèn)識(shí)雖只限于單元操作，但卻開(kāi)拓了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域和出現(xiàn)了一些從事嶄新職業(yè)的化學(xué)工程師。這些化學(xué)工程師不同于以往的化工生產(chǎn)工，他們經(jīng)歷過(guò)化學(xué)工程這一專門學(xué)科的訓(xùn)練，故有能力使化工生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和操作控制更為合理。直到今天，各個(gè)單元操作的研究還是有著極為重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值，而且是為了適應(yīng)新的技術(shù)要求，一些新的單元操作不斷出現(xiàn)并逐步充實(shí)進(jìn)來(lái)。

化學(xué)反應(yīng)工程 化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心部分，它決定著產(chǎn)品的收率，對(duì)生產(chǎn)成本有著重要影響。盡管如此，在早期因其復(fù)雜性而阻礙了對(duì)它的系統(tǒng)研究。直到 20 世紀(jì)中葉，在單元操作和傳遞過(guò)程研究成果的基礎(chǔ)上，在各種反應(yīng)過(guò)程中，如氧化、還原、硝化、磺化等發(fā)現(xiàn)了若干具有共性的問(wèn)題，如反應(yīng)器內(nèi)的返混、反應(yīng)相內(nèi)傳質(zhì)和傳熱、反應(yīng)相外傳質(zhì)和傳熱、反應(yīng)器的穩(wěn)定性等。對(duì)于這些問(wèn)題的研究，以及它們對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的各種效應(yīng)的研究，構(gòu)成了一個(gè)新的學(xué)科分支即化學(xué)反應(yīng)工程，從而使化學(xué)工程的內(nèi)容和方法得到了充實(shí)和發(fā)展。

傳遞過(guò)程 是單元操作和反應(yīng)工程的共同基礎(chǔ)。在各種單元操作設(shè)備和反應(yīng)裝置中進(jìn)行的物理過(guò)程不外乎三種傳遞：動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞。例如，以動(dòng)量傳遞為基礎(chǔ)的流體輸送、反應(yīng)器中的氣流分布;以熱量傳遞為基礎(chǔ)的換熱操作 , 聚合釜中聚合熱的移出 ; 以質(zhì)量傳遞為基礎(chǔ)的吸收操作，反應(yīng)物和產(chǎn)物在催化劑內(nèi)部的擴(kuò)散等。有些過(guò)程有兩種或兩種以上的傳遞現(xiàn)象同時(shí)存在 , 如氣體增減濕等。作為化學(xué)工程的學(xué)科分支 , 傳遞過(guò)程著重研究上述三種傳遞的速率及相互關(guān)系，連貫起一些本質(zhì)類同但表現(xiàn)形式各異的現(xiàn)象。

化工熱力學(xué) 是單元操作和反應(yīng)工程的理論基礎(chǔ)，研究傳遞過(guò)程的方向和極限，提供過(guò)程分析和設(shè)計(jì)所需的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，化學(xué)工程的學(xué)科分支也可以分兩個(gè)層次：?jiǎn)卧僮骱头磻?yīng)工程較多地直接面向工業(yè)實(shí)際，傳遞過(guò)程和化工熱力學(xué)較多地從基礎(chǔ)研究角度，支持前兩個(gè)分支。通過(guò)這兩個(gè)層次使理論和實(shí)際得以密切結(jié)合。

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和資源、能源的大量耗用，使得早先并不顯得很重要的問(wèn)題逐漸突出起來(lái)。例如能量利用問(wèn)題，設(shè)計(jì)和操作優(yōu)化問(wèn)題，在大型生產(chǎn)中都十分重要。由于化工過(guò)程中，各個(gè)過(guò)程單元相互影響，相互制約，因此很有必要將化工過(guò)程看作一個(gè)綜合系統(tǒng)，并建立起整體優(yōu)化的概念。于是系統(tǒng)工程這一學(xué)科在化學(xué)工程中得到了迅速的發(fā)展，也取得了明顯的效果，形成了化工系統(tǒng)工程。它是系統(tǒng)工程方法與單元操作和化學(xué)反應(yīng)工程這兩個(gè)學(xué)科分支相結(jié)合的產(chǎn)物。為了保持操作的合理和優(yōu)化，過(guò)程動(dòng)態(tài)特性和控制方法也是化學(xué)工程的重要內(nèi)容。

化學(xué)工程的研究對(duì)象通常是非常復(fù)雜的，主要表現(xiàn)在：

①過(guò)程本身的復(fù)雜性：既有化學(xué)的，又有物理的，并且兩者時(shí)常同時(shí)發(fā)生 , 相互影響。

②物系的復(fù)雜性 : 既有流體(氣體和液體)，又有固體，時(shí)常多相共存。流體性質(zhì)可有大幅度變化，如低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。

有時(shí)，在過(guò)程進(jìn)行中有物性顯著改變，如聚合過(guò)程中反應(yīng)物系從低粘度向高粘度的轉(zhuǎn)變。

③物系流動(dòng)時(shí)邊界的復(fù)雜性：由于設(shè)備(如塔板、攪拌槳、檔板等)的幾何形狀是多變的，填充物(如催化劑、填料等)的外形也是多變的，使流動(dòng)邊界復(fù)雜且難以確定和描述。

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