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过滤、蒸发、蒸馏、结晶、干燥等操作具有悠久的历史。五千年前，中国人已利用日光蒸发海水制盐，埃及人已开始酿造葡萄酒并用布袋过滤葡萄汁，但这些操作都是规模很小的手工作业。19世纪下半叶，法国大革命时期出现了路布兰法制碱，标志着化学工业的诞生。19世纪70年代，制碱、硫酸、化肥、煤化工等都已有了相当规模，如索尔维法制碱中所用的碳化塔高达20余米，其中同时进行化学吸收、结晶、沉降等过程。

20世纪20年代以前，人们对于化工过程的研究主要侧重于单一化工过程的工艺特性方面。当时，对于每一类化工过程的工艺，均被视为一门专业的“工艺知识”。化学工程的早期课程，即是以学习各种化工过程的工艺知识为基础，如化学肥料制造工业、硫酸工业等均被作为彼此独立的专门知识。

英国曼彻斯特地区的制碱业污染检查员George E.Davis指出：①化学工业发展中面临的许多问题往往是工程问题；②各种化工生产工艺，都是由蒸馏、蒸发、干燥、过滤、吸收和萃取等基本操作组成的，可以对其进行综合研究和分析；③化学工程将成为继土木工程、机械工程、电气工程之后的第四门工程学科。也许是因为人微言轻，Davis的观点在英国并没有受到重视，1880年他发起成立英国化学工程师协会也未获成功。1887~1888年，Davis在曼彻斯特工学院作了12次演讲，系统阐述了化学工程的任务、作用和研究对象。这些演讲的内容陆续发表在曼彻斯特出版的《化工贸易杂志》上，Davis在此基础上写成了《化学工程手册》，于1901年出版，这是世界上第一部阐述各种化工生产过程共性规律的著作。

单元操作之父：现代化学工程奠基人George E.Davis

Davis的观点在美国却产生了较大影响。1888年，根据L.M.诺顿教授的提议，麻省理工学院开设了世界上第一门化学工程课程。随后，宾夕法尼亚大学、戴伦大学、密歇根大学也分别于1892年、1894年、1898年相继开设了类似的课程。但这些课程的主要内容是由机械工程和化学构成的，未能揭示化工生产的内在规律。

1908年，Arthur D.Little参与发起成立美国化学工程师协会，并担任过该会的主席。1915年，Little提出了单元操作的概念：任何化工生产过程，无论其规模大小都可以用一系列单元操作实现。只有将纷繁复杂的化工生产过程分解为若干单元操作进行研究，才能使化学工程专业具有广泛的适应能力。在 1916 年他向麻省理工学院化学与化工访问委员会发表的演讲中，他解释说：“任何化学流程，无论其规模如何，都可以分解为一系列可以被称为‘单元操作’的协调流程，例如粉碎、染色、焙烧、结晶、过滤、蒸发、电解等。这些基本单元操作的数量并不大，而且在任何特定流程中涉及的相对较少。化工的复杂性源于单元操作必须在不同流程中根据温度、压力等条件进行，以及由于反应物质的物理和化学特性对材料和设备设计所施加的限制。”

Arthur D.Little定义了单元操作，并由此定义了一个全新的职业领域

1920年，麻省理工学院成立了化学工程系，William H.WalkerWarren K.Lewis和William H.McAdams共同撰写了Principles of Chemical Engineering一书的初稿，用于化工系的教学，后于1923年正式出版，由此“化工原理”这个名称源于世界上第一本系统阐述单元操作原理和计算方法的著作——Principles of Chemical Engineering。该书阐述了各种单元操作的物理化学原理，提出了定量计算方法，并从物理学等基础学科中汲取了对化学工程有用的研究成果（如雷诺关于湍流和层流的研究）和研究方法（如因次分析和相似论），奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础。此后，各种单元操作的专著，如C.S.鲁宾逊的《精馏原理》（1922）和《蒸发》（1926）、刘易斯的《化工计算》（1926）、麦克亚当斯的《热量传递》（1933）、舍伍德的《吸收和萃取》（1937）相继出版。

20世纪50年代初，美国化学工程师协会组织开展了蒸馏塔板效率的研究，浮阀塔板、舌形塔板、斜孔塔板等新型塔板相继问世，通过改进设计方法，筛板塔重新获得广泛应用。反渗透、电渗析、超滤等膜分离操作和区域熔炼等提纯技术进入了工业应用，液膜分离等新的分离技术开始进行实验室研究。

20世纪50年代以后，随着单元操作研究的不断深入，人们又发现若干单元操作之间亦存在着共性。例如，过滤是流体流动的一种特殊情况，蒸发是一种热量传递过程，吸收或萃取都遵循着质量传递的原理，而干燥与蒸馏则为热量和质量传递同时进行的过程。由此可知，对于单元操作原理的深入研究，最终都可以归纳为对动量传递、热量传递和质量传递的研究。

1960年，R.B.Bird、S.E.Stewart和E.N.Lightfoot的著作《传递现象》（Transport Phenomena）首次问世，该书系统阐述了动量传递、热量传递和质量传递的基本原理。嗣后，各种论述动量、热量和质量传递的著作相继出版，从此传递过程原理成为化学工程学科的主干课程之一。

在第二次世界大战以后，一方面由于生产技术及设备的更新和生产规模的大型化，特别是石油化工的发展，对经常成为核心问题的化学反应过程的开发以及反应器的设计提出了越来越急迫的要求；而另一方面也正是由于化学动力学、化工单元操作（特别是流体流动、传热和传质）方面的理论和实验的长足进展，使得这类问题的系统解决有了可能。

1937年G.Damkohler在Der Chemie Ingenieur的第三卷中阐述了扩散、流动与传热对化学反应收率的影响。1947年，O.A.Hougen与K.M.Watson所著的Chemical Process Principles的第三卷专门讲述动力学与催化过程，该书的出版对形成化学反应工程这一学科起到了历史性的推动作用。1957年5月在荷兰阿姆斯特丹举办的第一届欧洲化学反应工程会议（European Symposium on Chemical Reaction Engineering，简称ESCRE）上正式确立了“化学反应工程”这一学科的名称。1970年，欧洲化学反应工程会议升级为国际化学反应工程会议（International Symposium on Chemical Reaction Engineering，简称ISCRE），并于当年6月在美国华盛顿召开了第一届国际化学反应工程会议，这次会议是在要求提高反应过程经济性的背景下召开的，围绕反应动力学、反应器模型化、反应器优化三个主题，标志着反应工程反战新时代的到来。近年来，化学反应工程学科发展迅速，无论是反应动力学的研究手段，还是微纳尺度的传递与反应的理论都取得了长足的发展。

化学工程学科研究的两个基本问题：一是过程的平衡与极限；二是过程的速率与设备；过程的平衡与极限问题属于化工热力学研究的范畴；过程的速率问题包括化学反应工程的速率和单元操作过程的速率。化学反应过程的速率与设备是化学反应动力学和化学反应工程研究的内容；单元操作过程的速率与设备是化工单元操作和化工传递过程研究的内容。化工单元操作侧重于解决过程的设备及工程方面的问题，而化工传递过程则注重物理过程的速率及传递机理的探讨。

化学工程学科各分支学科关系图