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概要

化學(xué)工程的理論基礎(chǔ)主要是化學(xué)、數(shù)學(xué)和物理學(xué)。 包括上述各學(xué)科的分支，如：

熱力學(xué)

化學(xué)動力學(xué)

歷史

  在麻省理工學(xué)院工業(yè)實驗室里的學(xué)生們。

化學(xué)工程是建立在其最基礎(chǔ)的概念——單元操作之上。多數(shù)人認為喬治·戴維斯發(fā)明了單元操作這項學(xué)科，但并沒有積極地去發(fā)展它 。1887年，他在英國曼徹斯特大學(xué)開課教授單元操作，被認為是化學(xué)工程的早期先鋒 。早在戴維斯開這門課的三年前，亨利·愛德華·阿姆斯特朗便已在倫敦城市研究所行業(yè)協(xié)會開了一門學(xué)位課程；然而，當(dāng)時多數(shù)的雇主都偏好雇用化學(xué)家或機械工程師，其課程的畢業(yè)生前景并不被看好，因此失敗收場 。而美國麻省理工學(xué)院、英格蘭的曼徹斯特維多利亞大學(xué)以及倫敦大學(xué)所開授的相關(guān)課程也都面臨了類似的情況 。

路易斯·諾頓從1888年開始，在麻省理工學(xué)院開授了全美第一門化工課程 。諾頓的課程與同期的阿姆斯特朗的課程，基本上互相類似，皆合并了化學(xué)與工程等學(xué)科知識。當(dāng)時從事本行的初期化學(xué)工程師都面臨了身份上的問題，他們一方面像是工程師，另一方面又不僅是一般的化學(xué)家 。1905年，威廉·沃克在自己的課程中介紹了單元操作的理論 。到了1920年代，單元操作已經(jīng)在前述學(xué)校與學(xué)院中，成為化學(xué)工程重要的一環(huán) 。1908年成立的美國化學(xué)工程學(xué)會（AIChE）是讓化學(xué)工程成為獨立科學(xué)學(xué)門的一個重要角色。此外，在它的成立與推動之下，單元操作成為化學(xué)工程學(xué)的重點領(lǐng)域 。與此同時，于1922年成立的化學(xué)工程協(xié)會（IChemE）也確立了化學(xué)工程為一門獨立的學(xué)科 。

演進

1940年代，僅就單元操作已不足以應(yīng)付化學(xué)反應(yīng)器的發(fā)展；然而，單元操作在英國和美國各學(xué)院的化工課程中，依然處于優(yōu)勢。直到1960年代，輸送現(xiàn)象才開始受到較大的關(guān)注 。輸送現(xiàn)象提供了化學(xué)工程一個系統(tǒng)分析的方法 。第二次世界大戰(zhàn)前后的化工發(fā)展，主要是由石化工業(yè)所引領(lǐng)的，不過其他領(lǐng)域亦有所發(fā)展 。1940年代，生化工程與制藥工程開始有所進步，技術(shù)已足以大量生產(chǎn)青霉素、鏈霉素等醫(yī)用抗細菌藥 。同時，高分子科學(xué)于1950年代的發(fā)展，促進了后來塑膠工業(yè)的興起 。

近期發(fā)展

隨著計算機科學(xué)的迅速發(fā)展，大大簡化了人工計算與手繪的復(fù)雜過程。人類基因組計劃的完成不僅是化學(xué)工程學(xué)的進步，也被視為是一項基因組學(xué)與基因工程的重大發(fā)展 ?；ぴ硪啾贿\用在大量制造核酸序列 。

基本概念

在化學(xué)工程中經(jīng)常會用到下面這些概念：

化學(xué)反應(yīng)工程

化學(xué)工程領(lǐng)域包含控制工廠程序與條件，以確保工廠的最佳運作?；瘜W(xué)反應(yīng)工程師利用實驗室數(shù)據(jù)以及化學(xué)熱力學(xué)的物理參數(shù)來建構(gòu)分析模型或設(shè)計反應(yīng)器，亦借此解決問題、預(yù)測反應(yīng)器之性能。

程序設(shè)計

單元操作是化學(xué)工程程序里的一個物理步驟，如結(jié)晶、過濾、干燥及蒸發(fā)等。綜合運用這些單元操作，得以制備反應(yīng)物、純化并分離生成物、回收剩余反應(yīng)物以及控制反應(yīng)器中的能量輸送 。另一方面，一個單元的過程與單元操作在化學(xué)上是等價的；借由單元操作，數(shù)個單元過程構(gòu)成了一個整體的處理過程。單元過程，如氮化或氧化等，涉及大量的生物化學(xué)、熱化學(xué)等轉(zhuǎn)換方式。負責(zé)這些的工程師則稱為“程序工程師” 。

輸送現(xiàn)象

輸送現(xiàn)象的運用在工業(yè)生產(chǎn)線上十分常見，包含流體力學(xué)、熱量輸送以及質(zhì)量輸送等部分，其中又涉及動量輸送、能量輸送與化學(xué)物質(zhì)的輸送等等。在表達巨觀、微觀與分子等三種不同層級的輸送現(xiàn)象時，所使用基礎(chǔ)方程式十分類似；因此，在學(xué)習(xí)輸送現(xiàn)象時，需要對其原理及數(shù)學(xué)式有很全面且通盤的了解。

應(yīng)用

  化學(xué)工程師以電腦控制并監(jiān)控自動化工廠系統(tǒng)。

化學(xué)工程師專門找尋并建構(gòu)最經(jīng)濟實惠的生產(chǎn)方式，其考量重點包含原料與能源等成本問題 ?；瘜W(xué)工程師利用化學(xué)及工程學(xué)知識，將未經(jīng)處理的低價原料以大規(guī)模的方式轉(zhuǎn)換成高價有用的產(chǎn)品，如藥物、石化產(chǎn)品以及塑膠等等。他們也專注于污染物排放與各項研究。在應(yīng)用及研究方面都需要大量的電腦協(xié)助 。

化學(xué)工程師可能從事工業(yè)生產(chǎn)或?qū)W術(shù)研究；他們專門進行設(shè)計或?qū)嶒灒哉覍げ⒔⒏鼉?yōu)良的生產(chǎn)方式、污染控制、節(jié)約資源以及安全提升。他們也許是專門設(shè)計并建構(gòu)工廠的專案工程師。在化工領(lǐng)域，工程師們運用其專業(yè)知識來選擇工廠設(shè)備、控制生產(chǎn)產(chǎn)量與成本的最大化及最小化，并從事后續(xù)工廠的升級與維護。 化學(xué)工程師也許一輩子受雇管理工廠運作；相反地，也有可能成為專業(yè)顧問，處理并協(xié)助化工相關(guān)問題。

成為化學(xué)工程師

通常至少需大學(xué)學(xué)歷，擁有相關(guān)證照便有加分效果，如化學(xué)乙、丙級，化工乙、丙級，以化學(xué)丙級為其基礎(chǔ)最為重要

研究領(lǐng)域

今天，化學(xué)工程學(xué)的研究十分多樣化，涵蓋了傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)、材料科學(xué)、生物技術(shù)、奈米技術(shù)等眾多領(lǐng)域。

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