為提高參加2013年注冊化工工程師考試的考生的復習效率，有針對性的進行各科目的復習，本文將主要針對2013年化工工程師考試科目《專業(yè)基礎》相關知識點進行詳細的講解，希望可以在考試路上祝您一臂之力!

研究化學工業(yè)和其他過程工業(yè) (process industry) 生產(chǎn)中所進行的化學過程和物理過程共同規(guī)律的一門工程學科。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)，借助化學過程或物理過程，改變物質的組成、性質和狀態(tài)，使之成為多種價值較高的產(chǎn)品，如化肥、汽油、潤滑油、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。化學過程是指物質發(fā)生化學變化的反應過程，如柴油的催化裂化制備高辛烷值汽油是一個化學反應過程。物理過程系指物質不經(jīng)化學反應而發(fā)生的組成、性質、狀態(tài)、能量變化過程，如原油經(jīng)過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，雖然過程的表現(xiàn)形式多種多樣，但均可以分解為上述化學過程和物理過程。實際上，化學過程往往和物理過程同時發(fā)生。例如催化裂化是一個典型的化學過程，但輔有加熱、冷卻和分離，并且在反應進行過程中，也必伴隨有流動、傳熱和傳質。所有這些過程，都可通過化學工程的研究，認識和闡釋其規(guī)律性，并使之應用于生產(chǎn)過程和裝置的開發(fā)、設計、操作，以達到優(yōu)化和提高效率的目的。

上述工業(yè)生產(chǎn)的共同特點是，從實驗室到工業(yè)生產(chǎn)特別是大規(guī)模的生產(chǎn)，都要解決一個裝置的放大問題。生產(chǎn)規(guī)模擴大和經(jīng)濟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 , 在大裝置上所能達到的某些指標，通常低于小型試驗結果，原因是隨著裝置的放大，物料的流動、傳熱、傳質等物理過程的因素和條件發(fā)生了變化。這種起源于放大過程的效應，長期以來被籠統(tǒng)地稱作“放大效應”，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?；瘜W工程的一個重要任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應，特別是在放大中的效應，以解決關于過程開發(fā)、裝置設計和操作的理論和方法等問題。它以物理學、化學和數(shù)學的原理為基礎，廣泛應用各種實驗手段，與化學工藝相配合，去解決工業(yè)生產(chǎn)問題。

化學工程包括單元操作、化學反應工程、傳遞過程、化工熱力學、化工系統(tǒng)工程、過程動態(tài)學及控制等方面。

單元操作 構成多種化工產(chǎn)品生產(chǎn)的物理過程都可歸納為有限的幾種基本過程，如流體輸送、換熱(加熱和冷卻)、蒸餾、吸收、蒸發(fā)、萃取、結晶、干燥等。這些基本過程稱為單元操作。對單元操作的研究，得到具有共性的結果，可以用來指導各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設備的設計。在 20 世紀初，對化學工程的認識雖只限于單元操作，但卻開拓了一個嶄新的領域和出現(xiàn)了一些從事嶄新職業(yè)的化學工程師。這些化學工程師不同于以往的化工生產(chǎn)工，他們經(jīng)歷過化學工程這一專門學科的訓練，故有能力使化工生產(chǎn)過程和設備設計、制造和操作控制更為合理。直到今天，各個單元操作的研究還是有著極為重要的理論意義和應用價值，而且是為了適應新的技術要求，一些新的單元操作不斷出現(xiàn)并逐步充實進來。

化學反應工程 化學反應是化工生產(chǎn)的核心部分，它決定著產(chǎn)品的收率，對生產(chǎn)成本有著重要影響。盡管如此，在早期因其復雜性而阻礙了對它的系統(tǒng)研究。直到 20 世紀中葉，在單元操作和傳遞過程研究成果的基礎上，在各種反應過程中，如氧化、還原、硝化、磺化等發(fā)現(xiàn)了若干具有共性的問題，如反應器內的返混、反應相內傳質和傳熱、反應相外傳質和傳熱、反應器的穩(wěn)定性等。對于這些問題的研究，以及它們對反應動力學的各種效應的研究，構成了一個新的學科分支即化學反應工程，從而使化學工程的內容和方法得到了充實和發(fā)展。

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

化工熱力學 是單元操作和反應工程的理論基礎，研究傳遞過程的方向和極限，提供過程分析和設計所需的有關基礎數(shù)據(jù)。因此，化學工程的學科分支也可以分兩個層次：單元操作和反應工程較多地直接面向工業(yè)實際，傳遞過程和化工熱力學較多地從基礎研究角度，支持前兩個分支。通過這兩個層次使理論和實際得以密切結合。

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大和資源、能源的大量耗用，使得早先并不顯得很重要的問題逐漸突出起來。例如能量利用問題，設計和操作優(yōu)化問題，在大型生產(chǎn)中都十分重要。由于化工過程中，各個過程單元相互影響，相互制約，因此很有必要將化工過程看作一個綜合系統(tǒng)，并建立起整體優(yōu)化的概念。于是系統(tǒng)工程這一學科在化學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反應工程這兩個學科分支相結合的產(chǎn)物。為了保持操作的合理和優(yōu)化，過程動態(tài)特性和控制方法也是化學工程的重要內容。

化學工程的研究對象通常是非常復雜的，主要表現(xiàn)在：

①過程本身的復雜性：既有化學的，又有物理的，并且兩者時常同時發(fā)生 , 相互影響。

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

有時，在過程進行中有物性顯著改變，如聚合過程中反應物系從低粘度向高粘度的轉變。

③物系流動時邊界的復雜性：由于設備(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，使流動邊界復雜且難以確定和描述。

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（責任編輯：中大編輯）

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