过 程 工 程 (Process Engineering ).doc

过 程 工 程 (Process Engineering ) 1、 前 言 七 十 年 代 以 来， 控 制 论、 信 息 论、 系 统 论 的 思 想 和 方 法 渗 入 工 程 技 术 学 科 领 域， 在 化 学 工 程 、 系 统 工 程、 运 筹 学、 电 子 信 息 技 术、 计 算 机 技 术、 计 算 技 术 等 学 科 充 分 发 展 的 基 础 上 萌 生 出 一 门 新 兴 边 缘 学 科—— 过 程 工 程。 过 程 工 程 作 为 主 要 研 究 过 程 工 业 系 统 的 设 计、 合 成、建 模、 优 化、 管 理 和 控 制 的 技 术 和 方 法 时， 亦 被 称 为 过 程 系 统 工 程。 当 它 作 为 过 程 设 计 和 工 程 研 究 的 综 合 和 基 础 时， 常 常 包 括 了 可 行 性 研 究、 规 划、 概 念 设 计、 基 础 设 计、 前 期 开 发 和 工 程 等 内 容。 过 程 工 程， 是 面 向 过 程 工 业 的 一 门 工 程 应 用 技 术。 过 程 工 业 (Process Industry) 属 物 流 加 工 (material processing) 工 业。 相 对 应 的 是 机 械 电 子 工 业， 属 工 件 制 造 (manufacturing ) 工 业。 过 程 工 业 主 要 有 炼 油、 石 油 化 工、 化 学 工 业、 制 药、 湿 法 冶 金、造 纸、 制 浆、 制 糖 等。 过 程 工 业 系 统 大 多 数 为 连 续 式 物 料 反 应 和 加 工 过 程， 它 处 理 的 主 要 是 物 质 －能 量 流，涉 及 复 杂 的 化 学 反 应 和 物 理 状 态 变 化，连 续 性 和 多 变 量 是 过 程 工 业 的 显 著 特 点。另 一 方 面 新 的 工 艺 过 程 层 出 不 穷， 化 工 系 统 日 趋 大 型 化、 复 杂 化， 现 代 的 研 究 和 开 发 工 作 投 资 大、 周 斯 短、 风 险 大、 竞 争 激 烈，因 此 ，现 有 的 一 些 工 程 技 术 方 法 和 经 典 计 算 技 术 在 某 些 场 合 显 得 力 不 从 心， 有 必 要 从 宏 观 整 体 上 对 过 程 系 统 作 出 描 述 和 把 握。 过 程 工 程 研 究 领 域 的 出 现 和 发 展， 正 是 顺 应 了 过 程 工 业 发 展 的 需 要。 2. 过 程 工 程 与 化 学 工 程 化 学 工 程 的 研 究 和 开 发 不 断 深 入， 形 成 了 化 工 系 统 工 程 子 学 科 领 域。 而 新 兴 产 业 的 兴 起， 工 业 行 业 界 限 的 拓 宽， 学 科 领 域 的 交 叉 和 扩 展， 促 使 了 过 程 系 统 工 程 的 诞 生。 过 程 工 程 是 在 化 学 工 程 充 分 发 展 的 基 础 上， 综 合 其 它 学 科 知 识 发 展 起 来 的， 它 们 之 间 的 相 互 关 系 为： 1. 传 统 的 化 学 工 程 方 法 立 足 于 流 体 流 动、 传 热、 传 质 和 化 学 反 应， 研 究 各 个 单 元 操 作 和 设 备 的 特 性， 很 少 或 甚 至 不 考 虑 构 成 一 个 复 杂 过 程 系 统 时 各 个 单 元 过 程 或 设 备 之 间 的 相 互 组 合 特 性； 而 过 程 工 程 则 从 过 程 整 体 出 发， 既 研 究 组 成 系 统 的 各 个 子 系 统 之 间 的 相 互 影 响， 又 研 究 系 统 的 整 体 特 性。 2 . 传 统 的 化 学 工 程 主 要 研 究 定 态 过 程 特 性， 而 过 程 工 程 除 了 研 究 过 程 的 定 态 特 性 外， 还 研 究 过 程 的 动 态 特 性。 3 . 传 统 的 化 学 工 程 对 系 统 最 优 化 问 题 一 般 只 作 定 性 的 讨 论； 而 过 程 工 程 则 强 调 定 量 化 的 过 程 最 优 化， 应 用 最 优 化 原 理， 对 过 程 作 综 合 平 衡， 使 组 成 过 程 的 各 个 分 系 统 能 最 协 调、 最 有 效 地 运 行， 此 外 还 要 研 究 过 程 最 优 化 的 灵 敏 度 分 析 以 及 可 靠 性 和 稳 定 性 问 题。 4 . 传 统 的 化 学 工 程 方 法 通 常 与 物 理 模 拟 技 术 相 结 合， 以 相 似 论 为 基 础， 采 用 逐 级 放 大 的 方 法 解 决 工 业 装 置 的 放