过程装备与控制工程

过程装备与控制过程第1页共7页过程装备与控制工程专业历史我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。过程装备化工单元－碳干化法设备什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分为两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）过程装备与控制过程第2页共7页控制工程指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。业务培养要求本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识；3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力；4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势；5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。主干学科机械工程、材料科学与工程。主要课程工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。专业内涵本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工过程装备与控制过程第3页共7页程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应用基础科学。动力工程及工程热物理学科在整个国民经济和工程技术领域内起着支持和促进的作用，在工学门类中占有不可替代的地位。在长期发展的过程中，它不断升华和扩展，容纳了物理学的多个分支及近代进展，应用了数学、力学、机械工程、仪器科学、材料科学、电子技术、控制科学及计算机科学等学科的理论、方法和已有成果，形成自身独立的理论体系和实践范畴，为国民经济的可持续发展提供了良好的基础和前提。它不断在冶金、电子、交通运输、船舶与海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化学工程、矿业工程、农业工程、兵工科学、核科学、环境科学和生物医学工程等各个学科获得越来越广泛的应用。化工过程机械学科主要研究化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境工程、食品及制药等过程工业中处理气、液和粉体等流程性材料必需的设备与技术。例如，过程工业中的传热设备及节能技术的研究；化工单元传质设备和相分离设备研究；化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监控；压力容器及管道的设计、制造和安全保障的技术研究；过程设备的腐蚀、损伤与延寿技术的研究；非金属材料成型加工技术与设备的研究，等等。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的、涵盖多种学科的交叉型二级学科。流体力学、热力学、粉体力学、燃烧学、传热学、传质学等工程热物理和化工过程原理的科学基础为本学科的重要理论基础。二级学科——过程装备与控制工程，是在化工机械专业基础上发展起来的，后相继并入炼油机械、轻工与食品机械，又增加了生物化工、精细化工和核电工业等方面的内容，使学科的内涵和深度有了很大的发展。过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景。过程工业是指以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的的工业，它包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。然而，要使这些过程得到实现，达到工业生产的目的，必需要有相应的过程设备。过程装备与控制工程的主要研究内容包括：过程装备设计与制造，高效节能装备的开发，成套装置的开发与设计，成套工程，设备结构及强度理论，过程安全理论、技术与装备，流程参数控制理论与技术，制冷技术与装备，粉体理论与技术等。过程装备与控制工程专业的应用领域非常广泛，例如化工、石油化工、能源、轻工、制药、制冷、动力、环保、生化、食品、机械、劳动安全，等等。从传统的观点来看，过程装备可以包括以下几大类，这就是以前的化工机械的定义：(1)流体动力过程及设备(2)传热过程及设备过程装备与控制过程第4页共7页(3)传质过程及设备(4)热力过程及设备(5)机械过程及设备(6)化学过程及设备从上述内容可以看出，凡是涉及热量传递、能量传递及质量传递过程的工业，均属于过程工业，而不仅仅是化学工业。过程工业，或者说是流程工业中涉及的所有的机器和设备，均属于过程装备化工过程装备发展趋势现代社会的发展越来越依赖于高度机械化、自动化和智能化的产业创造财富，而这一切都离不开现代化的工业装备。流程工业是加工制造流程性材料产品的现代国民经济支柱产业之一，其发展的实现必然要求越来越先进的过程装备。过程装备发展迅猛化工过程装备主要服务于现代大化工及与之相近地许多流程工业，是现代大化工中必不可少的工艺、设备、自控三大核心技术之一。过程装备服务面向的生产过程十分宽广，通常包括过程机械、过程设备、压力容器三大部分。随着我国石油化工业的飞速发展并成为支柱产业之一，化工过程装备行业获得了迅猛的发展。以现代大化工的核心内容之一的石化工业为例，我国石化装备从开始的成套引进，已逐渐发展到以国产为主、引进为辅的阶段，其中大型炼油成套装备的国产化率已经达到90％以上。最能反映一个国家科技与经济实力的百万吨级大型乙烯成套装备的国产化率也已接近70％。目前只是引进少量国内暂时还不能设计制造，或者质量不过关、规格品种满足不料需要的关键装备。在过程机器领域，如今往复式压缩机已形成了L、D、DE、H、M等数十个系列，数百种产品，满足了国内30万吨/年大合成氨厂等的需要。随着现代大化工朝着大型集成化方面发展，过程机器主要向大型化、高精度、长寿命方向发展，更多地按生产工艺参数采用专用设计，个性化设计和制造，使之在最佳设计工况下运行。在压力容器领域，最有代表性的是高压和超高压容器技术的发展。由于多种高强抗氢钢的开发和先进技术的发展，高压加氢反应器已由过去的冷壁技术发展到今天的大型热壁技术。鉴于过程装备尤其是大型石化装备大多数都处于高危环境下，压力容器的安全评定与延寿技术就显得十分重要。在过程设备领域，品种最多、最具有代表性的各类反应设备，国内发展也较快。但30万吨/年以上的氨合成塔、大型氧氯化流化床反应器、环氧乙烷反应器、连续重整移动床反应器等成套设计技术还未完全掌握。大型气流床煤气化炉成套装备目前仍然依赖于引进Texaco和Shell技术，是个薄弱环节。目前过程设备中量大面广的塔器，已完全立足于国内。节水、节能且无污染地实现化学过程，是新世纪石油、化工工艺和装备技术发展的主要动力。新世纪石油和化工装备的技术发展，主要表现在：单元设备进一步大型化，严密性要求提高，无检修运行周期3年以上，机、泵等大量采用个性化设计，传热和传质等过程需要高效、高精度和紧凑性单元操作设合。新的装备是新工艺的摇篮，而装备技求的发展必须适应工艺和工程的发展趋势。目前，装备制造企业已更多、更早地参与化工新工艺的开发，其今后的发展重点是积极参与石油和化工工艺新技术的研究与开发，以推出具有中国特色的专利设备；自主开发各类高效单元操作设备，以推动石油和化工装备的总体技求进步。新材料在过程装备中的应用过程装备与控制过程第5页共7页化工过程装备技术的进步，我们有目共睹。在今日学术界，众多学者纷纷预测，下一次工业革命的主角会是谁。众多专家纷纷看好：新材料。材料技术与信息技术、生物技术、先进制造技术并列被世界许多国家认为是当代以及今后相当长的历史时期内影响人类社会全局的高技术。在接受美《科学》杂志独家专访时也指出许多新的交叉科学研究领域都可能对中国未来的繁荣发展产生重要影响信息科学、材料科学、生命科学和资源环境科学研究领域对中国未来的可持续发展至关重要。材料高技术既是一个独立的技术领域又对其他技术领域起着引导、支撑的关键性作用并与其他技术相互依存。不仅如此材料高技术还是支撑当今整个人类文明的现代工业和现代农业的共性关键技术同时又是一个国家国防力量最重要的物质基础。材料科学的进展与其他学科的结合勿容置疑地成为目前诸多领域研究与开发的热点。国家计委在《关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》中结合我国实际情况和未来发展的需要为新材料提出了新的界定范围。新材料的界定范围是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。其范围主要是:电子信息、光电、超导材料;生物功能材料;能源材料和生态环境材料;高性能陶瓷材料及新型工程塑料;粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料;表面技术与涂层和薄膜材料;复合材料;智能材料;新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。这些新材料大多和过程工业装备有密切的关系。材料的基础性和先导性决定了其对制造业影响材料的研发活动极大地推动了过程机械及其相关工业的科学技术进步。过程工业许多高科技工艺过程的实现都主要地取决于材料技术的进步如高温裂解、超临界萃取、先进发电工艺、生物质能等都和新的结构材料的开发密切相关而大型过程装备的控制又有赖于新的功能材料的开发。近年来在过程机械产品的开发和过程装备的再制造工程中新材料和新的加工工艺应用得到了广泛的重视。但材料的快速更新换代加工制造工艺不断发展变化也使得过程装备制造业对新材料的响应相对滞后为此探索新材料在过程机械中的应用、并通过基础研究提高应用水平、从根本上改变我国过程机械制造业的知识产权状况对于过程机械及相关工业领域的发展具有十分重要的意义。开发大型化工装备势在必行石油化学工业的发展