1、過程工程導(dǎo)論Introduction to Process Engineering,主講：馬紫峰 (上海交通大學化學工程系) ,從化學工程學到過程工程學 From Chemical Engineering to Process Engineering?,Raw materials,Industrial Processes,Useful Product,何謂過程工業(yè)？,* 第190次香山科學會議，2002，9,從化學工程學到過程工程學 From Chemical Engineering to Process Engineering?,化學工業(yè)過程工業(yè)From Chemical Industry

2、to Process Industry,實例:VA 生產(chǎn),過程工業(yè)的基本特點,工業(yè)生產(chǎn)使用的原材料主要是自然資源（礦物、生物質(zhì)、空氣和水等）； 生產(chǎn)過程主要為連續(xù)化生產(chǎn)； 原材料在生產(chǎn)過程中經(jīng)歷許多化學變化和物理變化； 產(chǎn)量的增加主要依靠擴大工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模來達成，或者說依靠“放大生產(chǎn)規(guī)?！保⊿cale-up）來達到； 有相當高比例的過程工業(yè)產(chǎn)品作為產(chǎn)品工業(yè)的基礎(chǔ)原料；,利用化工與催化過程（催化裂化、催化重整）將石油煉制生產(chǎn)出各種燃料（汽油、柴油和煤油）去驅(qū)動汽車、飛機等交通工具,煉油過程工業(yè),過程工業(yè)實例,氨合成過程解決了全世界糧食問題。催化過程設(shè)計是核心,氨合成催化劑的研究與改進已經(jīng)嘗試10萬

3、多個配方，至今仍是工業(yè)催化界研究的方向之一,生物醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)離不開過程工業(yè)技術(shù)進步,需求: 推動化工學科與過程工業(yè)的發(fā)展源動力,化學工程與技術(shù)學科發(fā)展沿革,1921年，美國麻省理工(MIT)設(shè)立世界上第一個化工系，1922年，系主任A.D.Little在MIT嘗試開設(shè)”工業(yè)化學”課程，將化學與機械、電工和土木等工程知識有機結(jié)合起來進行化工教育 1922年，在美國化學工程師學會(AIChE)年會上，確立“單元操作”概念，提出“化學工程”的“獨立宣言”（Declaration of Independence）,第一階段，化學工業(yè)“初始條件”的建立（17801880） 第二階段，“化學工程學”的起源

4、（18801910） 第三階段，“化學工程學”與“化學工程師”的定位（19101945） 第四階段，“化學工程學”的完善與化學工業(yè)持續(xù)發(fā)展期（19451970） 第五階段，從化學工程學到過程工程學：新挑戰(zhàn)，新機遇（1970）,化工理論體系發(fā)展與化工教育發(fā)展歷程,1881年，Gerorge E. Davis主持在英國成立了“化學工程師協(xié)會” 1901年，英國出版了“化學工程手冊” 1908年，美國化學工程師學會（AIChE）成立 1922年，在AIChE年會上，提出“化學工程獨立宣言”（Declaration of Independence for Chemical Engineering ）,

5、確立“Unit Operation”概念 1923年，Principles of Chemical Engineering（化工原理）出版，標志著化工學科理論體系的誕生,“化學工程學”產(chǎn)生,“化學工程不是化學、機械和土木工程的組合體，而是一門屬于自己的科學，其基礎(chǔ)就是那些單元操作。這些單元操作的合理排列及配合產(chǎn)生了工業(yè)規(guī)模的化學流程” 化學工程獨立宣言,“三傳一反”化工理論體系的建立,1915年， A.D.Little 提出單元操作概念，將復(fù)雜的化工生產(chǎn)過程歸納為有限的操作單元，如精餾、萃取、吸收和干燥等。1922年，在AIChE年會上，確立“Unit Operation”概念。1923年，M

6、IT的W.H.Walker, W.K.Lewis, W.H. McAdams 編寫出版 Principles of Chemical Engineering,重點闡述了“單元操作” ，被公認為化工學科體系第一階段標志（First paradigm) 1957年，隨著石油煉制與化工技術(shù)發(fā)展，化學反應(yīng)工程形成獨立的理論，標志著化學工程學科第二個里程碑的誕生（Second paradigm) 1960年，R.B.Bird , W.E.Stewart,E.N.Lightfoot正式出版了 Transport Phenomena （中譯本在1990年由化工出版社出版），即從分子水平闡述單元操作、化學反應(yīng)

7、過程、設(shè)備設(shè)計與過程控制中的共性科學問題，確立了動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和反應(yīng)工程在化工學科中的基礎(chǔ)理論地位，“三傳一反”成為化工學科理論基石.,傳遞現(xiàn)象-化工理論基礎(chǔ),1960年，R.B.Bird , W.E.Stewart, E.N.Lightfoot出版了 Transport Phenomena （中譯本在1990年出版），從分子水平闡述單元操作、化學反應(yīng)過程、設(shè)備設(shè)計與過程控制中的共性科學問題 1969年3W出版了動量、熱量和質(zhì)量傳遞原理（已經(jīng)出第四版）,我國化學工業(yè)發(fā)展先驅(qū),1917年范旭東與侯德榜在天津塘沽創(chuàng)辦的永利堿廠，它是亞洲第一座蘇爾維法氨堿廠，是我國化學工業(yè)策源地,19

8、41年侯德榜博士發(fā)明了將合成氨與氨堿法聯(lián)合制堿的新工藝候氏堿法,我國化學工程與技術(shù)學科發(fā)展先驅(qū),陳世璋（北大教授）,俞同奎（北大教授）,1922年陳世璋、俞同奎在北京創(chuàng)立中華化學工業(yè)會。1923年9月8日成立了中華化學工業(yè)會上海分部（現(xiàn)上海市化學化工學會）,根據(jù)學以致用之本意，不欲專以學術(shù)相號召，成在促進化學界與實業(yè)界之聯(lián)系，以振興吾國之化學工業(yè),中華化學工業(yè)會宗旨,以中國科學院“化工冶金研究所”更名為“過程工程研究所”為契機，把“化學工程學”拓展到“過程工程學”顯得更為迫切。 香山科學會議討論了化學工程向過程工程發(fā)展的趨勢，以及過程工程、過程工業(yè)、產(chǎn)品工程的內(nèi)涵, 明確了過程工程的研究對象具

9、有多尺度特征、研究內(nèi)容分別向大尺度(宏觀巨系統(tǒng)) 和小尺度(納-微尺度) 擴展。 以郭慕孫、李靜海和袁權(quán)等為代表的中國化學工程學帶頭人推動著“過程工程學”的發(fā)展。,Ka M. Ng, Jinhai Li, M.S.Kuo, AIChE Journal, 2005,51(10):2620-2627,Classification of Processing Industries in China,Food processing Food products Paper and paper products Printing Petroleum processing and coking Chemical raw materials and products Pharmaceuticals Chemical fibers Rubbers Plastics Non-metallic minerals Ferrous metal smelting and calendering Non-ferrous metal metallurgy