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斯泰工业:化学工程的起源和发展史(三)

时间:2019-08-19 18:10:23  来源:  作者:

【企业技术创新平台】50年代中期,电子计算机开始进入化工领域,对化学工程的发展起了巨大的推动作用,化工过程数学机械加工模拟迅速发展。由对一个过程或一台设备的模拟,很快发展到对整个工艺流程甚至联合企业的模拟,在50年代后期出现了第一代的化工模拟系统,形成了化学工程研究的一个新领域──化工系统工程。这是化学工程在综合工业新闻方面上的深化。至此,化学工程形成了比较完整的学科体系。

与此同时,传递过程研究和电子计算机的应用给单元操作带来了新的活力。50年代初,美国化学工程师协会组织了蒸馏塔板效率的研究工作,对影响塔板效率的主要因素及应如何改进塔板结构有了感性认识。反渗透、电渗析、超过滤等膜分离操作和区域熔炼等提纯技术投入了工业应用。液膜分离、参数泵分离等新的分离技术开始进行实验室研究。

进入70年代后,化学工业的规模不断扩大,并且面临着环境污染和能源紧缺的挑战,化学工程的各分支学科继续生气勃勃地向前发展。在单元操作领域里,固体物料的加工和处理开始得到普遍的注意,正在形成粉体工程的新分支。在化工热力学研究中,状态方程和相平衡关联依然是活跃的课题,提出了PR方程(1976)、SRK方程 (1972)等形式简单又有足够精确度的新状态方程和基于基团贡献原则的UNIFAC方程(1977)等活度系数方程。降低能耗的迫切要求,使过程热力学分析获得了很大的发展。高分子化工和生物化工的发展推动了非牛顿型流体传递过程特征的研究,激光测量、流场显示等新技术开始应用于传递过程的研究。化学反应工程不断向复杂领域扩展,70年代初出现了处理有大量连续组分参与反应的复杂反应体系的集总动力学方法和聚合反应工程、电化学反应工程等新分支。化工系统工作开始对系统综合进行探索,在换热器网络和分离流程的合成方面已取得有实用价值的成果,80年代初开发了以ASPEN为代表的自动化设备第三代化工模拟系统。

化学工程与生物化学的结合,得益于二战以来青霉素的发展。战后各种抗生素和激素的生产迅速增长,微生物技术被用于石油蛋白生产和进行污水净化。70年代,分子生物学取得了化工设备重组DNA技术等重大成果,开拓了制备生物化学品和医药品的新领域,已可预见将对人类社会发展产生重大影响。生物化学工程无论在生化反应还是分离技术方面都在不断取得进展。

化学工程师已经以自己的专长为医学的发展作出了贡献,生物医学工程这一新学科正在形成。人的身体实质上相当于一座构造复杂的小型化工厂,许多生理过程可借助化学工程原理进行分析。传质原理已被用于潜水病的研究,传热原理已被用于体内热调节的研究,停留时间分布的概念可用来分析药物的疗效,在人工心肺机、人工肾的研制中应用了非牛顿流体流动和渗析的原理。

化学工程与固体物理、结晶化学、材料科数控技术学相结合,在化学气相淀积过程的研究中发挥着自己的作用。化学气相淀积是近二十年来获得迅速发展的一种制备无机材料的新技术,在微电子、光纤通讯、超导等新技术领域中,广泛用于各种功能器件的制造。正如一百年前从化学中分裂出了化学工程一样,今天在化学工程中又在孕育着新的学科。

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