化学工程与工艺专业英语Unit11.docx

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化学工程与工艺专业英语Unit11

化学工程与工艺专业英语Unit_11

Unit10WhatIsChemicalEngineering?

什么是化学工程学

Inawidersense,engineeringmaybedefinedasascientificpresentationofthetechniquesandfacilitiesusedinaparticularindustry.Forexample,mechanicalengineeringreferstothetechniquesandfacilitiesemployedtomakemachines.Itispredominantlybasedonmechanicalforceswhichareusedtochangetheappearanceand/orphysicalpropertiesofthematerialsbeingworked,whiletheirchemicalpropertiesareleftunchanged.Chemicalengineeringencompassesthechemicalprocessingofrawmaterials,basedonchemicalandphysico-chemicalphenomenaofhighcomplexity.

广义来讲，工程学可以定义为对某种工业所用技术和设备的科学表达。

例如，机械工程学涉及的是制造机器的工业所用技术和设备。

它优先讨论的是机械力，这种作用力可以改变所加工对象的外表或物理性质而不改变其化学性质。

化学工程学包括原材料的化学过程，以更为复杂的化学和物理化学现象为基础。

Thus,chemicalengineeringisthatbranchofengineeringwhichisconcernedwiththestudyofthedesign,manufacture,andoperationofplantandmachineryinindustrialchemicalprocesses.

因此，化学工程学是工程学的一个分支，它涉及工业化化学过程中工厂和机器的设计、制造、和操作的研究。

Chemicalengineeringisaboveallbasedonthechemicalsciences,suchasphysicalchemistry,chemicalthermodynamics,andchemicalkinetics.Indoingso,however,itdoesnotsimplycopytheirfindings,butadaptsthemtobulkchemicalprocessing.Theprincipalobjectivesthatsetchemicalengineeringapartfromchemistryasapurescience,is“tofindthemosteconomicalrouteofoperationandtodesigncommercialequipmentandaccessoriesthatsuititbestofall”.Therefore,chemicalengineeringisinconceivablewithoutclosetieswitheconomics,physics,mathematics,cybernetics,appliedmechanics,andothertechnicalsciences.

前述化学工程学都是以化学科学为基础的，如物理化学，化学热力学和化学动力学。

然而这样做的时候，它并不是仅仅简单地照搬结论，而是要把这些知识运用于大批量生产的化学加工过程。

把化学工程学与纯化学区分开来的首要目的是“找到最经济的生产路线并设计商业化的设备和辅助设备尽可能地适应它。

”因此如果没有与经济学，物理学，数学，控制论，应用机械以及其它技术的联系就不能想象化学工程会是什么样的。

Initsearlydays,chemicalengineeringwaslargelyadescriptivescience.Manyoftheearlytextbooksandmanualsonchemicalengineeringwereencyclopediasofthecommercialproductionprocessesknownatthetime.Progressinscienceandindustryhasboughtwithitanimpressiveincreaseinthenumberofchemicalmanufactures.Today,petroleumforexampleservesasthesourcematerialfortheproductionofabout80thousandchemicals.Theexpansionofthechemicalprocessindustriesontheonehandandadvancesinthechemicalandtechnicalsciencesontheotherhavemadeitpossibletolaytheoreticalfoundationsforchemicalprocessing.

早期的化学工程学以描述性为主。

许多早期的有关化学工程的教科书和手册都是那个时候已知的商品生产过程的百科全书。

科学和工业的发展使化学品的制造数量迅速增加。

举例来说，今天石油已经成为八万多种化学产品生产的原材料。

一方面是化学加工工业扩张的要求，另一方面是化学和技术水平的发展为化学工艺建立理论基础提供了可能。

Asthechemicalprocessindustriesforgedahead,newdata,newrelationshipsandnewgeneralizationswereaddedtothesubject-matterofchemicalengineering.Manybranchesintheirownrighthaveseparatedfromthemainstreamofchemicalengineering,suchasprocessandplantdesign,automation,chemicalprocesssimulationandmodeling,etc.

随着化学加工工业的发展，新的数据，新的关系和新的综论不断添加到化学工程学的目录中。

然后又从主干上分出许多的分支，如工艺和工厂设计，自动化，化工工艺模拟和模型，等等。

1.ABriefHistoricalOutline

Historically,chemicalengineeringisinseparablefromthechemicalprocessindustries.Initsearlydayschemicalengineeringwhichcameintobeingwiththeadventofearlychemicaltradeswasapurelydescriptivedivisionofappliedchemistry.

1．简要的历史轮廓

从历史上来说，化学工程学与化学加工工业密不可分。

在早期，化学工程学随着早期化学产品交易的发展而出现，是应用化学的纯描述性的分支。

ThemanufactureofbasicchemicalproductsonEuropeappearstohavebeguninthe15thcenturywhensmall,specializedbusinesseswerefirstsetuptoturnoutacids,alkalis,salts,pharmaceuticalpreparations,andsomeorganiccompounds.

在欧洲，基础化学产品的制造出现在15世纪。

一些小的、专门的企业开始创立，生产酸、碱、盐、药物中间体和一些有机化合物。

Foralltherhetoricofnineteenth-centuryacademicchemistsinBritainurgingthepriorityofthestudyofpurechemistryoverapplied,theirstudentswhobecameworkschemistswerelittlemorethanqualitativeandquantitativeanalysts.Beforethe1880sthiswasequallytrueofGermanchemicalfirms,whoremainedcontenttoretainacademicconsultantswhopursuedresearchwithintheuniversityandwhowouldoccasionallyprovidethematerialformanufacturinginnovation.Bythe1880s,however,industrialistswerebeginningtorecognizethatthescalingupofconsultants’laboratorypreparations,andsyntheseswasadistinctlydifferentactivityfromlaboratoryinvestigation.Theybegantorefertothisscalingproblemanditssolutionas“chemicalengineering”—possiblybecausethemechanicalengineerswhohadalreadybeenintroducedintoworkstowhoseemedbestabletounderstandtheprocessinvolved.Theacademicdichotomyofheadandhanddiedslowly.

由于十九世纪英国的学院化学家强调纯化学的研究高于应用化学，他们的要成为工业化学家的学生也只是定性和定量分析者。

在19世纪80年代以前，德国的化学公司也是这样。

他们愿意聘请那些在大学里进行研究的人作顾问，这些人偶尔为制造的革新提供一些意见。

然而到了80年代，工业家们开始认识到要把顾问们在实验室的准备和合成工作进行放大是一个与实验室研究截然不同的活动。

他们开始把这个放大的问题以及解决的方法交给“化学工程师”—这可能是受到已经进入工厂的机械工程师的表现的启发。

由于机械工程师熟悉所涉及的加工工艺，是维修日益复杂化的工业生产中的蒸气机和高压泵的最合适的人选。

学院研究中头和手两分的现象逐渐消亡。

Unitoperation.InBritainwhenin1881therewasanattempttonamethenewSocietyofChemicalindustryasthe“SocietyofChemicalengineers”,thesuggestionwasturneddown.Ontheotherhand,asaresultofgrowingpressurefromtheindustrialsectorthecurriculaoftechnicalinstitutionsbegantoreflect,atlast,theneedforchemicalengineersratherthancompetentanalysts.Nolongerwasmeredescriptionofexistingindustrialprocessestosuffice.Insteadtheexpectationwasthattheprocessesgenerictovariousspecificindustrieswouldbeanalyzed,thusmakingroomfortheintroductionofthermodynamicperspectives,aswellasthosebeingopenedupbuythenewphysicalchemistryofkinetics,solutionsandphases.

单元操作。

1881年英国曾经准备把化学工业的一个新的协会命名为“化学工程师协会”，这个建议遭到了拒绝。

另一方面，由于受到来自工业界日益加重的压力，大学的课程开始体现出除了培养分析工作者还要培养化学工程师的要求。

现在仅仅对现有工业过程进行描述已经不够了，需要对各种特殊工业进行工艺属性的分析。

这就为引入热力学及动力学、溶液和相等物理化学新思想提供了空间。

Akeyfigureinthistransformationwasthechemicalconsultant,GeorgeDavis（1850-1907）,thefirstsecretaryoftheSocietyofChemicalIndustry.In1887Davis,thenalectureattheManchesterTechnicalSchool,gaveaseriesoflecturesonchemicalengineering,whichhedefinedasthestudyof“theapplicationofmachineryandplanttotheutilizationofchemicalactiononthelargescale”.Thecourse,whichrevolvedaroundthetypeofplantinvolvedinlarge-scaleindustrialoperationssuchasdrying,crashing,distillation,fermentation,evaporationandcrystallization,slowlybecamerecognizedasamodelforcourseselsewhere,notonlyinBritain,butoverseas.ThefirstfullyfledgedcourseinchemicalengineeringinBritainwasnotintroduceduntil1909;thoughinAmerica,LewisNorton（1855-1893）ofMITpioneeredaDavis-typecourseasearlyas1888.

在这个转变期，一位关键的人物是化学顾问GeorgeDavis，化学工业协会的首任秘书。

1887年Davis那时是Manchester专科学校的一名讲师，做了一系列有关化学工程学的讲座。

他把化学工程学定义为对“大规模化学生产中所应用的机器和工厂”的研究。

这们课程包括了大规模工业化操作的工厂的各种类型，如干燥、破碎、蒸馏、发酵、蒸发和结晶。

后来逐渐在别的地方而不仅仅在英国，而是国外，成为许多课程的雏形。

英国直到1909年化学工程学才成为一门较为完善的课程，而在美国，MIT的LewisNorton早在1888年就已率先开出了Davis型课程。

In1915,ArthurD.Little,inareportonMIT’sprogramme,referredtoitasthestudyof“unitoperations”andthisneatlyencapsulatedthedistinctivefeatureofchemicalengineeringinthetwentiethcentury.ThereasonsforthesuccessoftheDavismovementareclear:

itavoidedrevealingthesecretsofspecificchemicalprocessesprotectedbypatentsorbyanowner’sreticence—factorsthathadalwaysseriouslyinhibitedmanufacturersfromsupportingacademicprogrammesoftraininginthepast.Davisovercamethisdifficultybyconvertingchemicalindustries“intoseparatephenomenawhichcouldbestudiedindependently”and,indeed,experimentedwithinpilotplantswithinauniversityortechnicalcollegeworkshop.

1915年，ArthurD.little在一份MIT的计划书中，提出了“单元操作”这个概念，这几乎为二十世纪化学工程学的突出特点做了定性。

Davis这一倡议的成功原因是很明显的：

它避免了泄露特殊化学过程中受专利权或某个拥有者的保留权所保护的秘密。

过去这种泄露已经严重限制了制造者对学院研究机构训练计划的支持。

Davis把化学工业分解为“能独立进行研究的单个的工序”从而克服了这个困难。

并且在大学或专科学校的工厂里用中试车间进行了试验。

Ineffectheappliedtheethicsofindustrialconsultancybywhichexperiencewastransmitted“fromplanttoplantandfromprocesstoprocessinsuchawaywhichdidnotcompromisetheprivateorspecificknowledgewhichcontributedtoagivenplant’sprofitability”.Theconceptofunitoperationsheldthatanychemicalmanufacturingprocesscouldberesolvedintoacoordinatedseriesofoperationssuchaspulverizing,drying,roasting,electrolyzing,andsoon.Thus,forexample,theacademicstudyofthespecificaspectsofturpentinemanufacturecouldbereplacedbythegenericstudyofdistillation,aprocesscommontomanyotherindustries.Aquantitativeformoftheunitoperationsconceptemergedaround1920s,justintimeforthenation’sfirstgasolinecrisis.Theabilityofchemicalengineerstoquantitativelycharacterizeunitoperationssuchasdistillationallowedfortherationaldesignofthefirstmodernoilrefineries.Thefirstboomofemploymentofchemicalengineersintheoilindustrywason.

他采用了工业顾问公司的理念，经验传递从一个车间到另一个车间，从一个过程到另一个过程。

这种方式不包含限于某个给定工厂的利润的私人的或特殊的知识。

单元操作的概念使每一个化学制造过程都能分解为一系列的操作步骤，如研末、干燥、烤干、电解等等。

例如，学校对松节油制造的特殊性质的研究可以用蒸馏属性研究来代替。

这是一个对许多其它工业制造也很普通的工艺过程。

单元操作概念的定量形式大概出现在1920年，刚好是在第一次全球石油危机出现的时候。

化学工程师能赋予单元操作定量特性的能力使得他们合理地设计了第一座现代炼油厂。

石油工业第一次大量聘请化学工程师的繁荣时代开始了。

Duringthisperiodofintensivedevelopmentofunitoperations,otherclassicaltoolsofchemicalengineeringanalysiswereintroducedorwereextensivelydeveloped.Theseincludedstudiesofthematerialandenergybalanceofprocessesandfundamentalthermodynamicstudiesofmulticomponentsystems.

在单元操作密集繁殖的时代，化学工程学另一些经典的分析手段也开始被引入或广泛发展。

这包括过程中材料和能量平衡的研究以及多组分体系中基础热力学的研究。

ChemicalengineersplayedakeyroleinhelpingtheUnitedStatesanditsallieswinWorldWarⅡ.TheydevelopedroutestosyntheticrubbertoreplacethesourcesofnaturalrubberthatwerelosttotheJapaneseearlyinthewar.Theyprovidedtheuranium-