一、化學工業發展概況

　　現代化學工業始于18世紀的法國，隨后傳人英國。19世紀，以煤為基礎原料的有機化學工業在德國迅速發展起來。但那時的煤化學工業按其規模并不十分巨大，主要著眼于各種化學產品的開發。所以當時化工過程開發主要是由工業化學家率領，機械工程師參加進行的。技術人員的專業也是按其從事的產品生產分類的，如染料、化肥、炸藥等。直到19世紀末，化學工業萌芽階段的工程問題，都是采用化學(家)加機械(工程師)的方式解決的。

　　現代化學工業的發展時期是在美國開始的。19世紀末20世紀初，石油的開采和大規模石油煉廠的興建為石油化學工業的發展和化學工程技術的產生奠定了基礎。同以煤為基礎原料的煤化學工業相比，煉油業的化學背景不那么復雜多樣化，因此有可能也有必要進行工業過程本身的研究，以適應大規模生產的需要。這就是在美國產生以“單元操作”為主要標志的現代化學工業的背景。

　　1888年，美國麻省理工學院開設了世界上最早的化學工程專業，接著，賓夕法尼亞大學、土倫大學和密執安大學也先后設置了化學工程專業。這個時期化學工程教育的基本內容是工業化學和機械工程。1915年12月麻省理工學院一個委員會的委員A．D．Little首次正式提出了單元操作的概念。20世紀20年代石油化學工業的崛起推動了各種單元操作的研究。

　　由于單元操作的發展，30年代以后，化學機械從純機械時代進入以單元操作為基礎的化工機械時期。40年代，因戰爭需要，三項重大開發同時在美國出現。這三項重大開發是，流化床催化裂化制取高級航空燃料油、丁苯橡膠的乳液聚合以及制造首批原子彈的曼哈頓工程。前兩者是用30年代逐級放大的方法完成的，放大比例一般不超過50：1。但是曼哈頓工程由于時間緊迫和放射性的危害，必須采用較高的放大比例，達1000：1或更高一些。這就要求依靠更加堅實的理論基礎，以更加嚴謹的數學形式表達單元操作的理論。

　　曼哈頓工程的成功大大促進了單元操作在化學工業中的應用。50年代中期提出了傳遞過程原理，把化學工業中的單元操作進一步解析為三種基本操作過程，即動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞以及三者之間的聯系。同時在反應過程中把化學反應與上述三種傳遞過程一并研究，用數學模型描述過程。連同電子計算機的應用以及化工系統工程學的興起，使得化學工業發展進入更加理性、更加科學化的時期。

　　20世紀60年代初，新型高效催化劑的發明，新型高級裝置材料的出現，以及大型離心壓縮機的研究成功，開始了化工裝置大型化的進程，把化學工業推向一個新的高度。此后，化學工業過程開發周期已能縮短至4～5年，放大倍數達500～20000倍。

　　化學工業過程開發是指把化學實驗室的研究結果轉變為工業化生產的全過程。它包括實驗室研究、模試、中試、設計、技術經濟評價和試生產等許多內容。過程開發的核心內容是放大。由于化學工程基礎研究的進展和放大經驗的積累，特別是化學反應工程理論的迅速發展，使得過程開發能夠按照科學的方法進行。中間試驗不再是盲目地、逐級地，而是有目的地進行。化學工業過程開發的一個重要進展是，可以用電子計算機進行數學模擬放大。中間試驗不再像過去那樣只是收集或產生關聯數據的場所，而是檢驗數學模型和設計計算結果的場所。現代化學工業過程開發可以概括為：

　　1．利用現有的情報資料、技術數據、同類過程的成熟經驗、小試或模試的實驗結果和化學化工知識，把化學工業過程抽象為理論模型；

　　2．進行工業裝置的概念設計，并根據概念設計相似縮小為中試裝置；

　　3．比較電子計算機的數學模擬和中試結果，反復比較，不斷修正數學模型，使其達到一定精度，用于放大設計。

　　目前化學工業開發的趨勢是，不一定進行全流程的中間試驗，對一些非關鍵設備和很有把握的過程不必試驗，有些則可以用計算機在線模擬和控制來代替。

　　現代的技術進步一日千里。20世紀最后幾十年的發明和發現，比過去兩千年的總和還要多。化學工業也是如此。在這幾十年中，化學工業在世界范圍取得了長足進展。化學工業在很大程度上滿足了農業對化肥和農藥的需要。隨著化學工業的發展，天然纖維已喪失了傳統的主宰地位，人類對纖維的需要有近三分之二是由合成纖維提供的。塑料和合成橡膠滲透到國民經濟的所有部門，在材料工業中已占據主導地位。醫藥合成不僅在數量上而且在品種和質量上都有了較大發展。化學工業的發展速度已顯著超過國民經濟的平均發展速度，化工產值在國民生產總值中所占的比例不斷增加，化學工業已發展成為國民經濟的支柱產業。