Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах

Химическая промышленность начала создаваться на рубеже XVIII-XIX веков и за исторически короткий период, насчитывающий всего 120-150 лет, превратилась в технически развитых странах в одну из особенных и ведущих отраслей народного хозяйства. С развитием химической промышленности возникла потребность в инженерной науке, обобщающей закономерности основных производственных процессов и разрабатывающей методы расчетов аппаратов на основе их рациональной

В течение последних пятидесяти лет наука о процессах и аппарата: непрерывно развивалась. Её роль и значение в разработке на научных основах аппаратурно-технологического оформления химических производств, их интенсификации, а также в создании новых производств неизменно возрастали. Так, еще в 30-х годах жидкостная экстракция использовалась в химической технологии в основном для препаративных и аналитических целей и не рассматривалась в литературе по процессам и аппаратам того времени как один из основных процессов. В настоящее время этот перспективный метод разделения жидких смесей получил значительное промышленное применение и для его осуществления разработана разнообразная аппаратура интенсивного действия.

В качестве другого примера можно указать на процессы адсорбции для разделения газовых и парогазовых смесей. Со времени изобретения акад. Н.Д. Зелинским универсального угольного противогаза (1915 г.) адсорбция применялась в промышленности главным образом для рекуперации из воздуха производственных помещений паров летучих раствори­телей — бензола, ацетона и т.п. Еще двадцать пять лет тому назад про­цесс проводился только в громоздких периодически действующих аппа­ратах с неподвижным слоем зернистого адсорбента (активированного угля). В настоящее время успешно внедряются высокоэффективные непрерывно действующие адсорбционные установки с движущимся и кипящим слоем адсорбента, а процессы адсорбции широко применяются для выделения индивидуальных газов (этилена, метана, ацетилена и др.) из газовых смесей, обогащения слабых нитрозных газов и т.д. Адсорбционные процессы и аппараты получают дальнейшее развитие в связи с использованием для разделения газов пористых кристаллов (молекулярных, сит) и ионо­обменных смол (ионитов).

Еще одним наглядным примером достижений науки о процессах и аппа­ратах является создание за последние годы высокопроизводительной аппаратуры с псевдоожиженным (кипящим) слоем зернистого материала, позволяющей интенсифицировать не только процессы адсорбции, но и ряд других гетерогенных процессов (сушка, кристаллизация и др.).

Значительные теоретические и экспериментальные исследования про­водятся по моделированию процессов и аппаратов на основе принципов теории подобия, изучению гидравлики и механизма массообмена в сложных двухфазных и многофазных системах.

Химические аппараты и машины очень часто работают при больших скоростях рабочих сред, высоких давлениях, достигающих ~6×10⁸ н/м² (~6000 aт) и более, в широком диапазоне температур (примерно от -200 до +1000 °С) и в сильно агрессивных средах. Для таких условий необ­ходимы аппараты надежной конструкции, изготовленные из разнообразных конструкционных материалов, включая легированные, кислотостойкие и жаропрочные стали, пластические массы, керамику и др. Необходимы также автоматизация работы химического оборудования и дистанционное управление им (особенно во вредных и взрывоопасных химических произ­водствах). В связи с этим для внедрения достижений науки о процессах и аппаратах важное значение имеет развитие химического машиностроения.

Наука о процессах и аппаратах призвана сыграть большую роль в даль­нейшем ускорении темпов развития химической промышленности и тем самым способствовать решению основной исторической задачи — созда­нию материально-технической базы в нашей стране.