浅析化工工程与工艺

浅析化工工程与工艺

张思利

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摘要：本文介绍了化工工程与工艺的一般特点和研究内容，分析了化工工程与工艺的综合性、复杂性、递增性和与时俱进性，并着重介绍了化工工程大量繁琐数据的计算和处理方法以及MATLAB软件的应用。

关键词：化工工程与工艺化工工程特点数据处理MAT-LAB软件

化学工程是以应用化学和基础化学为指导思想，研究以化工工业为主，其他过程工业为辅的工业生产过程，隶属于过程工程范畴。化学工程的目的是对生产过程中的宏观化学、物理规律进行探寻，从而总结出其中存在的一般性原理，再将研究结果重新应用于生产过程中，对工艺和设备的设计、开发、操作和改进进行指导。从本质上进行探讨，化学工程是借助研究数据和结果，以物理观念为发展基础，研究从宏观上改变原料组成、生产流程、生产条件、装置结构等一系列生产因素，从而设计出合适的反应工艺流程、便于操作的反应装置等。

化学工程研究领域中常见的研究手段有基础实验研究、理论分析和理论计算。基础实验研究是指对化工单位操作进行研究，收集切实的实验数据，通过对数据的分析来指导化工操作理论分析是利用基本化工原理、化学原理及物理原理，结合基础实验研究的数据，探寻规律，对化工操作进行指导理论计算是一种利用计算机技术对化工生产过程进行指导的技术，它主要是基于化工基础理论和计算机技术，对化工生产进行模拟，从而起到指导作用。现今发展阶段，一般都会结合这三种手段，共同对化工生产进行指导。

1化工工程与工艺的特点

作为一门独立的学科，化工工程具有其固有的特点：

1.1化工工程是一项综合多门学科的技术首先它以基础化学为基础，研究化工生产的单元操作，同时又需要结合物理和数学作为指导，来研究生产过程中的热传递效率、传递过程、流体力学以及动力学等方面的参数。甚至在某些时候还需要对生产过程进行虚拟建模和仿真，这又需要计算机技术的支持。而且在化工生产过程中，又要结合经济学知识，对生产成本进行评估。

1.2化工工程与工艺是一门不断发展的技术

随着现代科学的发展，对生产效率的要求越来越高。另外，随着不可再生资源的消耗，节能也成为化工行业必须面临的问题。所以，即便是存在了上百年的工艺技术或是已经发展较为成熟的工艺，依然需要根据时代的要求来进行改善。另外化工工程和材料工程是密不可分的，利用新型的材料也是化工工程的发展策略。

1.3化工生产是一个复杂的过程

化工工程是以化学反应为主要核心，指导整个生产过程的设计。但在生产过程中，化工工程与工艺通常包含着反应过程、产物分离过程、产物收集过程、包装过程等众多环节，其中涉及到的工艺更是种类繁多。所以在实际生产中需要解决的问题也是多种多样的，如动量的传递、热量的传递、质量的传递等。

1.4化工工程的研究是逐渐递进的

化工工程是推动社会发展的主要动力，每一项基础化学研究的最终目的都是实现工业化生产，而化工工程则是实现这一目的主要且唯一的手段。与基础化学研究不同，化工工程过程中的反应程度、分离效果、传热效率和方式都大大不同，所以对化工工程的研究需要从小试开始，然后将小试的条件应用于中试，通过改良后再进一步放大。

2.在化工单元操作研究过程中，实验周期较长、规模较大，而且往往要进行大量的平行实验，有时为了验证数据的重复性，同一条件下的试验还需要重复多次，所以需要处理的实验数据量十分巨大。另外化工工程的实验数据是非常复杂的，一般需要进行十分繁琐的数学计算，并且通常需要花费大量的人力和物力。为了简化数据处理过程，减少人为因素造成的误差，提高数据的准确性，我们通常利用MATLAB软件进行数学建模，建立与研究内容相对应的工艺流程和技术、虚拟仿真生产过程，再结合基础单元操作实验数据，对化工生产过程中的参数进行模型化处理，探寻一般化学和物理规律，进行图像处理、数据分析、控制系统设计、生产系统仿真、财务建模等。另外，充分利用MATLAB软件，可以节省大量的人力资源，程序的编写可以减少大量的平行实验的数据计算。

3结语

本文介绍了化工工程与工艺的研究基础和研究目标，并且从其本质特点上剖析了化工工程与工艺这门学科的综合性、复杂性、递增性和与时俱进性。另外本文也介绍了MATLAB软件在化工工程数据处理中的重要作用。

参考文献：

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[3]王绍东，浅析化工工程和工艺[J].河南科技，2013,15.