化學工程

化學工程原圖鏈接來自 《化學工程》雜誌社 的圖片

化學工程，簡稱化工，是研究以化學工業為代表以及其他過程工業（例如石油煉製、冶金、食品及印染工業等）生產過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規律，並且應用這些規律來解決過程及裝置的開發、設計、操作及改善問題的工程技術學科。它主要研究大規模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質。簡單地定義化學工程的本質，它是以數學及少量的物理觀念為基礎應用於化學工業上，來替生產各式化學品或是物料的工廠提供一個最節省成本的反應流程設計方式。實驗研究、理論分析和科學計算已經成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。

目錄

歷史

化學工程是建立在其最基礎的概念——單元操作之上。多數人認為喬治·戴維斯發明了單元操作這項學科，但並沒有積極地去發展它。1887年，他在英國曼徹斯特大學開課教授單元操作，被認為是化學工程的早期先鋒。早在戴維斯開這門課的三年前，亨利·愛德華·阿姆斯特朗便已在倫敦城市研究所行業協會開了一門學位課程；然而，當時多數的僱主都偏好雇用化學家或機械工程師，其課程的畢業生前景並不被看好，因此失敗收場。而美國麻省理工學院、英格蘭的曼徹斯特維多利亞大學以及倫敦大學所開授的相關課程也都面臨了類似的情況。

路易斯·諾頓從1888年開始，在麻省理工學院開授了全美第一門化工課程。諾頓的課程與同期的阿姆斯特朗的課程，基本上互相類似，皆合併了化學與工程等學科知識。當時從事本行的初期化學工程師都面臨了身份上的問題，他們一方面像是工程師，另一方面又不僅是一般的化學家。1905年，威廉·沃克在自己的課程中介紹了單元操作的理論。到了1920年代，單元操作已經在前述學校與學院中，成為化學工程重要的一環。1908年成立的美國化學工程學會（AIChE）是讓化學工程成為獨立科學學門的一個重要角色。此外，在它的成立與推動之下，單元操作成為化學工程學的重點領域。與此同時，於1922年成立的化學工程協會（IChemE）也確立了化學工程為一門獨立的學科。

演進

1940年代，僅就單元操作已不足以應付化學反應器的發展；然而，單元操作在英國和美國各學院的化工課程中，依然處於優勢。直到1960年代，輸送現象才開始受到較大的關注。輸送現象提供了化學工程一個系統分析的方法。第二次世界大戰前後的化工發展，主要是由石化工業所引領的，不過其他領域亦有所發展。1940年代，生化工程與製藥工程開始有所進步，技術已足以大量生產青黴素、鏈黴素等醫用抗細菌藥。同時，高分子科學於1950年代的發展，促進了後來塑膠工業的興起。

近期發展

隨着計算機科學的迅速發展，大大簡化了人工計算與手繪的複雜過程。人類基因組計劃的完成不僅是化學工程學的進步，也被視為是一項基因組學與基因工程的重大發展。化工原理亦被運用在大量製造核酸序列。

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