煤氣化技術的基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇煤氣化技術的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：煤 化工 能源 發展

我國快速的經濟發展在很大程度上依賴于能源，雖然我國的石油儲量較豐富，但是為部分周邊國家所窺視，甚至是公然盜取，我國石油開采技術也稍顯落后，不能快速的進行深海開采，這就使我國的石油面臨緊缺的危險。日益上漲的油價便是最好的佐證。如果不能找到適當的能源替代品，我國的經濟發展勢必深受影響。能替代石油的能源在目前來看只有兩種：煤和可燃冰。可燃冰的儲量是不存在爭議性的，然而可燃冰在現階段還處于試驗階段，開采技術尚未解決，使用技術的研究更是沒有開展，可見可燃冰只能作為未來的主要能源，短期內沒法替代石油。而我國是煤儲量相對于石油儲量豐富，開采技術和使用技術都比較發達，可以作為主要能源從石油到可燃冰的中間替代品。

我國既是煤炭資源的生產大國也是煤炭資源的消耗大國，對于煤炭資源的合理、高效、經濟的利用具有很重大的現實意義和戰略意義。煤化工是以煤為基本原理，經焦化、氣化、液化以及化學合成等技術將煤轉化為氣體或者液體以及其他化學生產的過程。未來我國的煤化工將向煤新型材料和煤制油和煤制天然氣等新型清潔能源方面發展。

一、煤化工技術的現狀

世界進入能源緊缺時代后，各國競相加快提高能源利用率。由于儲量等原因，對煤化工技術的研究已經成為了主要研究方向，煤化工技術主要指以下幾個方面：

1.煤液化

煤炭液化技術包括煤炭的直接液化和間接液化。對于煤炭的液化技術，我國尚處于初級階段，但是其液化產品豐富，市場潛力巨大，煤化工技術的一個重要發展方向。直接液化法是指在一定溫度壓強條件下，直接從液化煤中提前液態產品的技術。我國煤炭階級液化產業已經得到了突破性發展，相關單位已經開始建設投產。煤間接液化法是指先在一定條件下對煤氣化生產合成氣，然后在一定溫度壓強和相應的催化劑作用下將合成氣轉化為其他液態產品。這項技術相較于直接液化法稍顯落后。但是其發展空間仍然寬廣。我國也將加快煤的直接液化法和間接液化法的研究步伐，使煤的液化技術趨于成熟。

2.煤焦化

煤焦化技術相對于其他技術更加成熟，其主要研究方向是從煤中提取冶金用的焦炭以及其他化學化工產品。煤炭焦化技術是在隔絕空氣的條件下，在焦爐中對煉焦煤進行加熱，生產焦炭、干餾煤氣、煤焦油以及其他化學化工產品的技術。煤焦化技術在化學化工中占有重要比重，如干餾煤是生產甲醇、合成氨的主要原料；焦炭用于高爐煉鐵、機械鑄造、電石生產、價格鐵合金以及高新科技方面。為解決焦炭和干餾煤供應緊張的問題，煤焦化技術正在朝著大面積、全方位、高效益方向發展。干法熄焦技術、煤氣脫硫技術、煤焦化廢水處理等技術將被大力推廣。一大批的煤焦化工程已經開始投資建設。

3.煤氣化

煤氣化技術是對煤炭深度轉化的技術，在煤化工技術中占有重要比重，也是衡量一國煤化工技術的重要標準。煤氣化的主要幾種方式有以下幾種：

3.1 shell煤氣化

Shell煤氣化技術于20世紀70年代，屬于氣流床技術，工藝流程包括原料煤的預處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除塵脫硫等。該技術具有適應性強，對原料要求低，適用于大型化生產等優點。但是shell煤氣化法裝置建設周期長，煤轉化率較低等缺點也是不容忽視的，目前我國只有部分煤氣化工廠采用此技術。

3.2 兩段式干煤粉加壓氣化

西安熱工研究院早在1994年就開始對干煤粉氣流床氣化技術精心研究，在相關單位和部門的支持下，西安熱工研究院于1997年建成了我國第一套干煤粉加壓氣化試驗裝置并進行了試驗研究。在此研究基礎之上，西安熱工研究院提出了兩段式干煤粉加壓氣化工藝，在我國科技部“十五”863計劃的支持下完成了研究，并通過國家科技部的驗收。兩段式干煤粉加壓氣化技術是具有自主知識產權的加壓氣流床氣化技術，其在國內的應用不受國際的干擾，應用前景廣闊。

3.3 高灰熔點（粉）煤加壓氣化

目前，全國絕大部分小化肥和化工企業仍在采用固定床氣化爐，其技術深受原料的限制，企業的效益也受到較大影響。采用灰熔聚循環流床粉煤氣化技術能很好的解決原料和運輸費用的問題，能在中小企業中大力推廣。灰熔聚流化床粉煤技術具有煤種適用性廣，操作溫度適中，操作穩定，工藝流程簡單等優點。

此外還有航天爐煤氣化、恩德爐煤氣化、多元料漿煤氣化等煤氣化技術。

二、合成甲醇技術

煤制甲醇是在煤氣化的基礎之上進行的，通過煤氣化得到CO、H2為主的合成氣，在一定的穩定、壓強以及催化劑的作用下合成甲醇。甲醇在化學化工技術方面也占有重要地位，在國外主要利用天然氣為原料制作甲醇，考慮到我國的資源問題，我國主要采用煤為原料制作甲醇。目前，煤制甲醇技術在我國技術較成熟，正向大規模和高效率方向發展。未來的研究將使煤制甲醇技術更趨環保、高效。

三、煤化工技術的意義

由于煤是固體燃料，它與空氣接觸比液體和氣體少，容易產生CO等有毒氣體，不利于煤的充分利用，另外，由于煤中含義部分硫、硝等元素，這部分元素與空氣的反應所生成的氣體大都有毒，對環境有很強的破壞性。對煤化工的研究能提高煤的利用率，降低對環境的破壞，同時也能利用煤中的硫硝等化學元素，做到煤資源的充分利用。使煤成為清潔、高效的能源。對煤化工產品的發展也能更低成本地生產化學化工原料，進而推動經濟發展。

四、煤化工的發展趨勢

煤化工以及有近百年的發展歷史了，由上世紀的煉焦技術到本世紀的液化技術與氣化技術，煤化工技術由簡入難，由單一到復雜。煤化工技術緊隨世界是經濟發展而發展，推動著世界經濟的進步。在未來一段時間內，煤化工技術主要集中在以下幾個方面：（1）繼續開發煤炭潔凈氣化技術，為煤炭化工發展提供基礎原料，煤化工技術在現代煤化工技術中占有核心地位，世界各國也將主要研究煤氣化技術；（2）能源安全與環境保護將成為影響煤化工產業的重點。隨著世界各國環境問題的日益嚴重，世界對經濟發展中影響環境的因素也將重點關注，煤化工技術對環境的影響尤為大，社會將重點關注煤化工產業在環境中的影響。（3）煤化工將向以煤化學為產業鏈的化工產業深度發展。新世紀由于石油的枯竭，煤勢必將取得石油在化學方面的地位。

五、總結

煤化工產業在我國經濟發展中占有重要比重，在我國建設社會主義和諧社會，堅持科學發展觀的口號下，煤化工將進行一次新的蛻變。將在我國的經濟發展中起到更重要的作用。煤化工將朝著效益、環保方向發展。

參考文獻

[1]汪家銘.shell煤化氣技術在我國的應用及前景展望.《氮肥技術》.2009年第02期

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Abstract： Based on the characteristics of Coal Chemical Technology course， and combined with the author's teaching experience， this article discusses on how to make students understand， recognize and apply the professional course. The author's teaching experience is stated in this article in hope of getting more improvements and support in the future teaching.

關鍵詞： 煤化工工藝學；教學；體會

Key words： coal chemical technology；teaching；experience

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）02-0238-02

0 引言

《煤化工工藝學》是煤化工專業的專業必修課，煤化工專業在我校是屬于化學工程與工藝專業的一個方向。為了順應國家大力發展煤化工產業的大戰略，培養煤化工專業的應用型人才迫在眉睫。而只有學懂《煤化工工藝學》，才能基本了解煤化工專業的實質內涵。《煤化工工藝學》課程的主要內容包含：煤的低溫干餾、煉焦、煉焦化學產品的回收與精制、煤的氣化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生產的污染與防治，內容涉獵了煤的絕大部分轉化原理、工藝及其方法。通過本書的學習，可以使學生獲得專業基本知識，具備在專業生產第一線工作的基本能力。所以教授好這門課程，并且使學生獲得必要的收效顯得尤為重要。

《煤化工工藝學》是一門以應用為主的專業技術課，學生學起來比較抽象難懂，因此比較科學而易懂的講授方法，才能夠與學生引起共鳴，達到較好的收效。這門課程的基礎課是《煤化學》、《有機化學》、《化工原理》、《物理化學》等，作者本人講授《化工原理》和《煤化學》課程多年，同時結合自己多年的生產實踐經驗，在駕馭這門課程方面談一下自己的教學體會。

1 合理分配課時，順應人才需求

我校引用的《煤化工工藝學》教材是大連理工大學郭樹才老師編寫的，建議課時80學時。而我校在教學計劃中規定課時是128學時，大三下80學時，大四上48學時，因此在分配教學內容時，筆者將煤的低溫干餾、煉焦、焦化產品回收與精制三大部分放在大三下的80學時里，把煤的氣化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生產的污染與防治放在大四上。這樣分配的優點在于：大三下的內容主要是傳統煤化工的精髓，學生利用較多的學時理解、消化、吸收；大四上的內容主要是新型煤化工的知識，并且是傳統煤化工與石油化工的交匯。從我校的特色辦學里可知，我校的煤化工專業既保留了煤化工專業的特色，又吸收了石油加工專業的營養，具有大化工的優勢。同時，由于國內現在煤化工的開發利用重點在煤氣化、煤液化以及煤制天然氣等方面，所以把新型煤化工知識放在這個學期學習，可以使參加應聘的同學很容易回憶起所學過的東西，面試時更有自信。

2 內容詳略有當，緊跟學科前沿

郭樹才老師的《煤化工工藝學》是按照80學時的課程來設計的，我們拆開來講解，如果只理解課本上的知識遠遠不能滿足教學需求，因此，必須依托課本，適度引進《煉焦工藝學》、《煤化學產品工藝學》、《煤炭氣化工程》、《煤炭直接液化》、《煤炭間接液化》、《煤基醇醚燃料》、《煤化工過程中的污染與控制》等相關教學內容，才能達到既使課堂內容飽滿，又使學生了解學科前沿，了解新裝置、新技術、新工藝的發展動態，具有對新裝備、新技術、新工藝、新方法理解、運用和掌握的初步能力。

比如在第一章，煤炭的低溫干餾內容里，實質重點是煤的低溫干餾和中溫干餾的基本原理、工藝過程、主要設備以及主要技術，為第二章煤的高溫干餾做足了鋪墊。在講解的過程中，筆者就結合國內的央企大唐國際比較成熟的“褐煤提質工藝”，以及《煤化學》教材中講到的相關煤的基本性質與工藝性質來做適當重點講解，這樣，既使學生回顧起來《煤化學》課本上的基本重點知識，又使學生了解了煤低溫干餾工藝的風向標，既滿足了學生的專業好奇，又為未來就業打下良好基礎。在第二章煉焦內容里，大量引進《煉焦工藝學》的基本原理、工藝過程、國內外主要焦爐類型、焦化工藝等的主要內容，同時也結合國內鞍山焦耐院與化六院開發并且使用的各類大型焦爐，展開評價，既使學生把握了煤的高溫干餾的基本知識，也使學生認識到了煤焦化的瓶頸以及突破的入口，為未來煤高溫干餾的技術研發打下深厚的基礎。在第三章煉焦化學產品回收與精制一章，除了詳細講解煤氣凈化過程中如何提取并且回收重要的化學產品，同時也就目前比較看好的苯加氫工藝，以及煤焦油加氫工藝做了必要的闡述。使學生了解了課本知識的同時，也較好的把握了國內煤化工專業動態，為自己選擇專業方向做好了準備。在第四章以后的煤炭氣化、煤炭液化等新型煤化工知識方面，更是結合國內現在的煤化工產業動態，在講解氣化原理、氣化設備、氣化工藝的同時，結合本人對歐洲煤化工技術的考察，把學生引進以煤氣化為基礎的碳一化工領域，使學生對未來煤化工發展的大戰略有了初步的思考，并對就業有了更深刻的認識。在煤化工產業的背后，實質是大量的能耗、大量的污染，如何解決，必須要使學生了解污染產生的主要環節，污染物的主要類型，針對不同性質的污染如何在生產的初、中、末，采用必要的技術消除。因此，學生在學習知識的同時，也知道了自己的專業不僅可以去煤化工行業去就業，也可以去環保、能源動力方面去就業，拓展了思維，開闊了眼界。

3 教學方法靈活，學科聯系緊密，學生互動加強

在《煤化工工藝學》的教學過程中，如果僅僅是循規蹈矩地一味去講解，學生會覺得枯燥、晦澀、難以進入模型。因此，教學方法的靈活多變可以促進學生的理解。

首先采用比擬的授課方式，為學生建立立體的圖形，使學生對設備及工藝加深認識。比如在講解煤加工的設備時，我們習慣稱“爐子”，使學生與家庭里常見的火爐聯系起來，建立形象化的模型，然后，把模型拆開來，逐一再理順，大家就對設備有了直觀的認識。然后又把“爐子”與化工生產中的“反應器”聯系起來，大家就知道了在不同的領域，設備的叫法有所不同，但是原理基本相似；再就是在焦爐的認識過程中，我把學生坐的桌子和椅子分別形象地比擬成“炭化室”和“燃燒室”，使大家直觀地對焦爐建立起了立體的印象，然后再把成焦過程中模型分解開來畫在黑板上，大家就很直觀地對“單向供熱”、“成層結焦”有了更深刻的體會。其次采用相關專業課的知識關聯，強化了專業理論的理解，同時也強化了相關專業課的應用。比如在學習《煤化工工藝學》之初，先復習《煤化學》相關知識重點，使大家為不同煤化度和不同性質、不同產地的煤種如何應用，對號入座；在講到焦爐燃燒系統及煙囪的流體流動時，我們及時地與《化工原理》課程的精髓之流體流動和傳熱對接，把各個環節流體流動的性質分析到位，同時把如何廢氣循環和節能關鍵點拋給學生，使學生帶著問題去思考，培養大學生分析問題和解決問題的能力；還有在講解煉焦化學產品的回收與精制過程中，及時與《化工原理》里吸收及萃取的單元操作聯系起來，使學生在學習本專業課的同時，把握了專業基礎課如何應用的方法，既促進了本專業的理解，也促進了其他課程的學習，一舉兩得。再次，利用復雜的工藝流程路線圖，強化訓練，啟發學生快速識別并分解工藝路線。教會學生如何去理清復雜的化產回收工藝流程圖，然后再自己去設計工藝加工步驟，既可以快速地理清工藝，又可以把機械制圖及AUT CAD用到實處。在工藝學的學習過程中，不僅僅是學會原理、工藝，認識設備，識別流程，更重要的還有如何去設計、開發，因此，組織學生討論，帶著問題去學習思考，利用相關知識去引導學生自己動手，寫專業小論文，進行相關工藝設計，工藝計算以及工藝設想，掌握專業領域內工藝與設備的基本設計能力，很值得去推廣。

參考文獻：

[1]趙振新.《煤化工工藝學》的教學法思考[J].化工時刊，2012（07）.

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【關鍵詞】：化學工程；系統；和諧；辯證法

自然界中的和諧系統比比皆是，大至宇宙，小到原子；地球生態系統是和諧的，動植物群落是和諧的，人類社會體系是和諧的，健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統遵循著同樣的辯證綜合的規律，具體可以歸納出三條：1．統一律；2．層次律；3．進化律；所有和諧系統具有同樣的性質：1．開放性；2．自組織性；3．非線性；4．無限發展性[1]。當愛因斯坦把大半生致力于統一場論時，其哲學上的需要相對物理學上而言或許要來得大，面對物理學的系統和諧，理論規則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學工程的發展是不是因循同樣的哲學歷程呢？

在化學工程作為學科開始被重視之前，化學工業已具有了相當的規模，各種具體的工程與工藝都被獨立開來，在認識上是被分為各門特殊的知識，因此，當國外高等院校在十九世紀末開始設置"化學工程學"時，開設的課程大多是學習當時化學工業的各種工藝學，"化學工程"的概念在當時還是相當模糊的，在理論上充其量是化學與機械的一種混合（amalgam）。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統的，即使在今天，他們也避免專論"化學工程"，而是稱之為"過程工程"（process engineering），這一名稱實際上要比"化學工程"的范疇更廣，甚至更為準確，凡是涉及一定流程與工藝的領域都是適用的。但我們習慣上還是沿用"化學工程"的名稱。

二十世紀開始，化學工業迅猛發展，在社會經濟中占的比重越來越大，客觀上需要化學工程學科的發展和支持。隨著生產力的發展，人們對事物運動規律性的認識也愈來愈深化，愈來愈有概括性。伴隨著其他領域科學技術的快速進步，人們逐漸認識到化學工業中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年，美g.e.的davis《化學工程手冊》的發表，初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始，以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現，如1913年，德哈勃-博施法高壓合成氨技術的產業化，星火燎原的，化學工業呈現出巨大的發展前景。到了二十年代，美mit的一些學者提出：不管化工生產的工藝如何千差萬別，它們在眾多的典型設備中進行著原理相同的物理過程。1920年，美mit成立了第一個嚴格意義上的化工系，時w.k.lewis任系主任。1922年美國化工學會認同了新的見解，引出了"單元操作"（unit operation）的概念，這一概念在蘇聯時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。

1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發、萃取、結晶和過濾等，以這些單元操作作為研究和學習的主要內容，是化學工程學科在二十世紀前半期發展的核心，其理論迅速成為發展化學工業的重要基石。這種把千變萬化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產力發展到一定水平的反映，是化學工程學從"個性"到"共性"的第一個哲學性概括，是在一個系統整體性把握的高度上建立了一門技術科學，體現了系統科學發展的和諧統一規律。

隨著"單元操作"概念的確定，另一方面，化學工程學科中重要支柱之一的"反應工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德winkler流化床煤氣化爐的應用到德bergim-pier三相液化床煤液化工藝的開發，又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產，化學工業上發展的高峰持續不絕，1940年美國fcc煉油開發成功，成為石油化工的起點。直到1957年，歐洲第一屆反應工程會議，明確提出"反應工程"的概念，成為化學工程學科的重要組成部分，是化學工程學的進一步和諧統一。"反應工程"的建立，乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應"問題，及從"逐級放大"到"數模放大"的研究都帶動了"化工過程系統工程"的發展，并共同體現了系統科學發展的和諧層次律。

就在"反應工程"發展的同時，"單元操作"得到了更加深刻的認識，人們發現各單元操作之間存在著更為普遍的原理，"過濾只是流體傳動的一個特例；蒸發不過是傳熱的一種形式；吸收和萃取都包含著質量的傳遞；干燥與蒸餾則是傳熱加傳質的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認識的深化過程并沒有停止，人們進一步又發現了動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀50年代開始，人們綜合了以往的成果，開始用統一的觀點來研究三種傳遞過程。1960年，美威斯康辛大學（univ. wiscosin）的r.b.bird教授出版了《transport phenomena》一書，系統地采用統一的方法來處理三種傳遞現象，從此化學工程學科的核心過渡到了"三傳一反"的系統性概念。"三傳"的研究是系統科學和諧進化律的又一體現，使化學工程學達到了一個新的整體性高度，這種高度的和諧統一是對客觀世界本質性的認識，并在學科上反映出了系統科學的基本原理和性質，其影響力是普遍性的，是跨學科的，不僅使"傳遞原理"成為化學工程學的重要基礎，同時在生物工程、機械、航天和土木建筑等工程學科上也具有重要意義，并日益成為工程專業共有的一門技術基礎課，只是側重點有所差異而已。

至此化學工程學科自身經歷了一系列的演化和發展，并在短短的一個世紀中達到了一個前所未有的高度，涵括了眾多的生產和應用領域，如醫藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學品等，每年為社會提供數以億噸計的千百萬種產品，是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質基礎，為社會繁榮作出了巨大貢獻。然而事物總是一分為二的，從人類發展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業化進程，地球自然生態系統遭遇了前所未有的嚴峻局面，這之中，化學工業是造成大規模環境污染及惡性重復污染的主要過程之一，化學工程學科需要肩負起新的使命。1990年，"生態化工"（eco-chemical engineering）的概念提出來了，相應在化工生產和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念，因時應勢，化學工程學開始了系統科學的自組織過程，這也是和諧系統對立統一發展的需要。在系統科學看來，自組織是和諧系統的基本性質之一，只有自組織系統能通過外部和自身內部的不斷協調、整合，在適應環境的同時保持自己的特性并產生新的功能。從自發到自覺地，化學工程學吸收了自組織的理論，不斷在廣度和深度上充實、完善和發展。

隨著新世紀的到來，世界正發生著全球性的變化，經濟、社會、環境和技術等領域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學工程學科需要因應時展而改變傳統的限制，不斷有新的概念提出來，如化學工程應是伺機而待的專業（a profession in waiting）；化學工程師必須"be steeped in technology"，能夠創新、開發、變換、調控和適應取代；化學工程學科要從"process engineering"達到"product engineering"再到"formulation engineering"。進一步的綜合認為，化學工程學關注著同時發生在非常廣泛的時空跨度內的現象，必須具備多尺度、多目標的方法來達到過程的總體優化。涵括了五個方面[4，5]：

   ① nanoscale（納觀尺度）：研究量子化學、分子過程與分子模擬等。

② microscale（微觀尺度）：研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學規律等。

③ mesoscale（介觀尺度）：研究換熱設備、反應設備、塔器以及傳統的"單元操作"和"三傳一反"等。

④ macroscale（宏觀尺度）：研究生產裝置和生產過程等。

⑤ megascale（兆觀尺度）：研究環境過程和大氣生態過程等。

于是化學工程學的核心轉變到了"多尺度、多目標擇優"的概念，化學工程學科又到達一個新的和諧統一的高度，進入了更高層次的系統工程領域。

新的發展的深度促使化學工程學科作出了一定尺度的"分化"，然而這還遠未結束，人們對世界的認識還在不斷探索不斷深入，一個更深刻更普遍也更一般的問題已經觸到了化學工程學科的神經，觸到了化學工程學的認識本質，并促使化學工程學需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理"，相對于"線性"是人類認識客觀世界的基本工具，"非線性"則是客觀世界的本質特征，是"線性"反映的目的，是從科學角度看待世界的一種和諧統一；而在對"混沌發展"的研究表明，"混沌運動的普遍存在，揭示了自然界中實際系統發展演化的新行為，混沌態的自相似性使這種時間演化表現為一種空間結構，而且以其不同空間尺度上的相似性，揭示了系統復雜運動的統一性。這種統一性是一個觀察"整體"的問題，只有在長時間范圍（因為混沌運動是一種長時間行為）和更高層次復雜性中才能顯現出來。"[6，7]這一問題涵蓋了自然科學和人文社會科學的眾多領域，具有重大的科學價值和深刻的哲學方法論意義。馬克思曾經預言："自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面，正如關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣：它們將成為一個科學。"從這一角度上，"非線性"問題是這種過程一體化的契合點以及整體認識論上的共性[8]。當站在這種整體性的高度上，化學工程學科獲得了全新的視野和更強大的分析解決問題的能力，并最終具有了學科融合的基礎。

在整個化學工程學科的孕育、誕生和發展過程中，始終交織著學科的"分化"與"融合"，除了上述尺度（scale）上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細化工、高分子化工等專業上的分化；另一方面，作為近代工程技術，它又是自然科學（化學、物理等）和技術科學（機械、材料等）的融合。正如物理學家普朗克（planck）所指出的："科學是內在的整體，它被分解為單獨的部分不是取決于事物的本身，而是取決于人類認識能力的局限性，實際上存在著從物理到化學，通過生物學和人類學到社會學的連續的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上，當化學工程學科的核心發展到"非線性混沌系統"時，實現科學的融合已是其客觀系統性的需要，它需要強有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經生物學的人工神經網絡（artificial neural networks）技術為這種系統性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經網絡特有的信息處理能力在愈來愈多的領域中展現出廣闊的應用前景，它具有如下特點[9，10]：

① 學習：神經網絡可以根據外界環境修改自身行為，這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。

② 概括：經過學習訓練后，神經網絡的響應在某種程度上能夠對外界信息的少量丟失或自身組織的局部缺損不再很敏感，反映了神經網絡的健壯性（魯棒性），即工程上說的"容錯"能力。

③ 抽取：神經網絡具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能，在某種意義上可以說它能"創造"出未見的事物。

④ 模擬：神經網絡由眾多的神經元組成，以并行的方式處理信息，大大加快了運行速度，可以逼近任意復雜的非線性系統。

當然，神經網絡并非十全十美，其自身的發展就曾經歷過相當曲折的過程，但是，人工神經網絡（anns）特性的融合將是化學工程學科發展到非線性核心系統的自組織適應和需要。例如采用神經網絡設計的控制系統，適應性、穩定性和智能性均較好，能處理復雜工藝過程的控制問題，也使得化學工程師不但也是機械工程師，還首先是系統工程師，并能從最一般的非線性原理出發，解決實際過程的創新、應用、開發、生產等問題。

生產力的不斷發展，科學技術的持續進步，人類認識自然和改造自然的不斷深化，化學工程學科必將不斷"分化"和"融合"，體現出和諧系統的無限發展性質。

參考文獻

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