一部化工科技鸿篇巨制——《化学工程手册》出版发行纪实

编者按 《化学工程手册》从1978年启动第一版编撰至今,已经走过近半个世纪的历程。1992年开始修订第二版,2015年组织编写第三版。据统计,参加3个版次组织、主稿、编写、审稿和编辑的化学工程专家学者和专业人员650多人,其中中国科学院和中国工程院两院院士39人。特刊发此文,向化学工程领域这些笔耕不辍、辛勤奉献的两院院士、专家学者和专业技术人员表示崇高的敬意和诚挚的感谢。


  精诚所至 金石为开

  化学工程是研究化学工业等过程工业发展共性规律的工程学科,是化工、石油炼制、冶金、食品、印染等产业生产重要的理论和技术基础。化学工程学科的主要内容包括传递过程原理及化工单元操作、化学反应工程、化工热力学、流态化和传质过程,以及化工系统工程学等。研究和掌握化学工程理论技术,对于加速新技术开发、提升科研设计和生产技术水平、提高生产效率和经济效益等都具有十分重要的作用。

  新中国成立以后,化学工程技术很快在全国化学工业和其他工业部门广泛应用并逐步发展,在一些分支专业领域取得积极的科研和设计成果,具有了一定的规模和基础。但是当时国内缺少一套较为完整实用的化学工程参考资料,因此编辑出版一套适合国内需要、具有较高水平的《化学工程手册》(以下简称《手册》)成为化工科研、设计和技术工作者的夙愿。

  化学工业出版社(以下简称化工社)闻风而动,积极行动,于1964年启动酝酿已久的《手册》组稿工作,当时联系了高教部门和多所高校,终因主编人选迟迟未能落实而一度搁浅。1965年,化工社联系高教部在华东化工学院(现华东理工大学)设立的化学工程学术委员会,主任苏元复副院长同意组织编纂工作,并在召开委员会会议期间专题讨论了《手册》编写大纲和推荐撰稿人选。正当大家满怀信心推进后续工作时,不料“文革”开始,编写《手册》工作再度搁浅,并且一放就长达10年之久。

  1976年10月“文革”结束,国民经济进入恢复发展时期,编辑出版《手册》也迎来重大转机。经过慎重考虑和多方协商,化工社把《手册》组稿任务转给原化工部化学工程设计技术中心站(以下简称化工中心站),时任站长的萧成基十分热心,同意承担编写《手册》的日常组织工作。

  1978年3月,原化工部恢复原建制,时任副部长的冯伯华主管化工社工作。冯伯华是新四军老战士,历任南京永利宁厂厂长、化工部氮肥局副局长、石油化工规划设计院院长等职。化工社有关人员向他汇报编写《手册》情况后,他欣然答应出任《手册》编委会主任,并很快批准编写出版计划、编委会人员组成和召开编委会会议等事宜。

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《化学工程手册》第一版

  《手册》第一版编委会由23人组成,主任冯伯华,副主任5人,委员17人。其中中国科学院学部委员(院士)6人:华东化工学院副院长苏元复、南京化工学院教授时钧、清华大学教授汪家鼎、华东石油学院副院长朱亚杰、天津大学教授余国琮、中国科学院化工冶金研究所所长郭慕孙。

  功夫不负有心人。1978年10月,在化工学会、化工社和化工中心站共同努力下,《手册》编委会和编写工作会议在长沙召开,会议由冯伯华主持。编委会成员对编纂《手册》表现出极大的积极性,参考借鉴美国J.Perry主编的《化学工程师手册》的经验和做法,讨论通过了编纂计划、编写大纲和编写原则,编写人员愉快接受了全书26篇的编撰任务。至此,这项搁置近15年之久的出版工程步入正轨,与我国改革开放同步扬帆启航。

  第一版《手册》的印刷发行分两个阶段: 1980年到1989年出版单行本,全书26篇按完稿时间陆续印发;1989年到1995年出版发行合订本,全书26篇分6卷印发。合订本增补了必要内容,并做了一些技术修改和差错勘正,冯伯华作序。全书1000万字,堪称化工科技图书的鸿篇巨制。

  《手册》第一版6卷内容分别为:第一卷包括化工基础数据、化工应用数学和化工热力学3篇,第二卷包括流体流动、搅拌与混合、液体输送机械及驱动装置、传热、传热设备及工业炉、蒸发与结晶6篇,第三卷包括传质、蒸馏、气体吸收、气液传质设备、萃取及浸取5篇,第四卷包括增湿与减湿、干燥、吸附及离子交换、薄膜过程4篇,第五卷包括颗粒及颗粒系统、流态化、气态非均一系分离、液固分离、粉碎与分级及团聚5篇,第六卷包括化学反应工程、化工自动控制、化工系统工程3篇。

  参加《手册》第一版编写和审稿工作的,有全国相关设计、科研和高等院校等20多个单位,编写人员104人,审稿人员25人,合计129人次,均为化学工程领域的专家学者,其中有中国科学院院士5人。

  第一版主稿人、编写人和审稿人时钧,化学工程学家、教育家、南京化工学院教授。他致力于低温煅烧矾土水泥、湍流塔、填料塔及填料特性、干燥技术化工热力学及无机膜技术研究,在强电解质混合溶剂体系的热力学研究、高压流体相平衡及状态方程的研究与应用、α-Al2O3管式陶瓷微滤膜制备技术等方面成果显著,1980年当选中国科学院院士。

  第一版编写人和审稿人余国琮,化学工程学家,天津大学教授。他长期从事化工基础理论、化工分离科学与工程研究,在精馏技术基础研究、成果转化和产业化等方面做出开创性贡献,1991年当选为中国科学院院士。

  第一版审稿人汪家鼎,中国著名化学工程学家和教育家,中国核化工技术奠基人之一,化学工程专业教育发起人之一,清华大学教授,1980年当选中国科学院院士。

  第一版审稿人陈家镛,化学工程学家、湿法冶金学家、中国科学院化工冶金研究所研究员。他在用湿法冶金方法处理中国难选金属矿、制备新型复合涂层粉末、多相反应工程、金属和抗生素及酶的分离原理和技术工艺等方面进行创新性科研开发,研究出高效萃取分离钒与铬、铼与钼等的新过程,研究成功的多种复合涂层粉末满足了国防工业需要,1980年当选为中国科学院院士。

  第一版审稿人郭慕孙,化学工程学家,中国流态化学科研究开拓者,中国科学院化工冶金研究所研究员、原所长。他早年命名的“散式”和“聚式”流态化,已成为化学工程术语;提出描述流体和颗粒两相流最简易的“广义流态化”理论,可适用于颗粒物料的受阻沉降、浸取和洗涤、移动床输送等工艺;相继研究稀相、快速、浅床等其他流态化方法,逐步形成“无气泡气固接触”理论,已应用于金属提取等资源开发利用,1980年当选中国科学院院士。

  《手册》兼顾理论和实践两个方面,向读者解析了化学工程基本理论、实用技术和基础数据,总结了我国化学工程学科在科研、设计和生产领域的重要成果,介绍了国外先进技术和发展趋势。《手册》出版发行后,立即在化工、石油、冶金等工业部门引起广泛而强烈的反响,受到广大读者一致好评,很快成为化工及相关领域科研、教育、设计和生产技术人员的案头常备工具书。

  1983年,《手册》第一版第13篇“气液传质设备”获1979至1982年度化工部优秀图书奖;1989年,《手册》第一版的15篇获1984至1988年度化工部优秀图书奖;1992年,《手册》第一版获第六届全国优秀科技图书二等奖;1993年6月21日,《人民日报》发表文章称,化工社出版的《化学工程手册》和《化工辞典》等优秀图书,一版再版,誉满学界。

  同舟共济 众志成城

  20世纪90年代,兴起了多学科交叉的现代化学工程学科,各种新的化工工艺技术不断涌现,包括化学工程中的信息技术、分离中的分子化学反应技术、热力学中的纳米技术、绿色化学中的离子化学反应技术、节能中的循环化学反应技术等,使化学工程学科在过程理论和设备设计两方面都取得重要进展。

  计算机的广泛应用、新型材料的陆续出现、能量的有效利用和环境治理的严峻形势,都对化工工艺设计提出了更为严格的要求,化学工程的创新发展显得尤为重要和迫切,《化学工程手册》的再版修订自然也提到议事日程。1991年5月,原化工部在山东济宁召开第二届化工科技图书编审委员会会议时,就曾征求了委员们对修订《手册》的意见。

  化工社经请示原化工部并商请部分高校后,于1992年启动了《手册》第二版修订工作,建立了编写组织机构。第二版编委会名誉主任是时任化工部副部长的贺国强,顾问有冯伯华、朱亚杰、张洪沅、邓颂九、吴锡军,主任是时钧,副主任有汪家鼎、余国琮和陈敏恒,委员24人。编委会中有院士13人,即朱亚杰、时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒、陈学俊、陈家镛、陈冠荣、陈鉴远、闵恩泽、胡英、郭慕孙、袁权,编委会下设执委会,主编为时钧、汪家鼎、余国琮和陈敏恒。

  当时由时钧发起,4位主编联系清华大学化工系、天津大学化学工程研究所和华东理工大学,向《手册》捐助了编写经费。原化工部科技司将这部书出版列入科研项目,拨付部分经费,使该书得以较快出版。

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《化学工程手册》第二版

  《手册》第二版编写前、编写中和出版后,先后在清华大学和华东理工大学多次召开编委会和执委会会议,研究确定编写原则、提纲、进度和撰稿人等,协调、解决编写中遇到的问题,积极稳步推进编写工作。

  第二版《手册》共有29篇,分上、下两卷。上卷包括流体输送、搅拌及混合、传热及传热设备、工业炉、制冷、蒸发、结晶、增湿减湿及水冷却等17篇,下卷包括膜过程、气固分离、粉碎分级及团聚、反应动力学及反应器、生物化工、过程系统工程、过程控制和污染治理等12篇。

  第二版撰稿人员阵容强大,邀请了全国化工界的知名化工专家、学者,有主稿、编写和审稿人员136人次,其中主稿29人、编写84人、审稿23人,撰稿人员中有两院院士10人。

  第二版主稿人陈学俊,热能动力工程学家、西安交通大学教授,是我国锅炉专业、热能工程学科的创始人之一,是多相流热物理学科先行者和奠基人,对两相流与传热进行了比较全面深入的研究并自成系统,1980年当选中国科学院院士。

  第二版主稿和编写人袁权,化学工程学家,中国科学院大连化学物理研究所研究员。他在精密分馏和重水分离研究中创造性提出由液氨生产重水的新方法,在研究多孔介质中相际传质的基础上发展多个先进的脱硫过程,主持多管式高效精馏塔提浓重水法、多管塔液氨精馏法的研制,并负责714载人飞船和侦查卫星主能源——氢氧燃料电池的研制,1991年当选为中国科学院院士。

  第二版主稿和编写人胡英,化学工程学家、物理化学家、华东理工大学教授。他在气体溶解度分子热力学、缔合溶液热力学、多分散系统连续热力学、高分子溶液和高聚电解质溶液的状态方程、常压和高压流体相平衡实验测定以及流体混合物计算机分子模拟等方面,取得一系列成果,1993年当选中国科学院院士。

  第二版主稿人时铭显,化学工程与装备学家、教育学家、中国石油大学教授。他首次开发出新型高效PV型旋风分离器,研制成功新型多种系列的高效旋风管及立管式和卧管式多管旋风分离器,已在国内所有催化裂化装置上推广应用,在燃煤流化、气化等工程的高温除尘技术中研制成功新型旋风分离器,研制成功多系列气固快速分离器及油气快速引出组合技术,1995年当选中国工程院院士。

  第二版主稿和编写人袁渭康,化学工程专家、华东理工大学教授。他在生物反应器的状态估计和控制、固定床电极反应器、超临界流体反应器和CVD反应器的模型化方面获得创新成果,在反应器动态行为研究中发展了全新的动力学模型筛选及状态估计方法和过程在线辨识方法,主持多个工业反应器的开发项目,1995年当选为中国工程院院士。

  《手册》第二版对第一版各篇章内容都做了不同程度的修改和增补,对不少篇章做了大幅度改写,增加了流体输送、生物化工和污染治理篇,并将冷冻单独列篇,增加了化工材料内容,将化工应用数学改为化工应用数学方法编入附录。

  经过《手册》编委会、主编、主稿、编写和审稿人员,以及出版社人员的共同艰苦努力,历时两年半时间,各篇章的编审和定稿工作于1994年底全部完成,并于1996年4月正式出版发行。

  《手册》第二版是国家“八五”时期的重点图书,是化工行业最具代表性的重要论著之一,对于促进化学工程学科健康发展,推广化学工程新理论、新技术、新方法,推动化工产业和相关过程产业发展具有十分重要的作用,面世以后在业界再次引起强烈反响。

  在1996年总结《手册》第二版成功出版发行的编委会扩大会议上,两院院士、化学工程学家、石油化工专家侯祥麟,中国科学院院士、物理化学家和激光化学家张存浩,两院院士、金属学及材料科学家、战略科学家师昌绪等出席会议并发言,对《手册》的修订给予高度评价。他们指出,《手册》具有广泛性和可查询性,既有传统领域,又有新的突破,在很多方面展示了国内专家研究、开发和工程实践的最新成果,具有中国特色,是化工界乃至学术界的巨著,在国内最具权威性。

  1997年,《手册》第二版(上、下卷)获第三届国家图书提名奖,同年该书获第八届全国优秀科技图书一等奖。

  院士领衔 行稳致远

  进入21世纪,化学工程与信息工程、生物信息学与生物化工、新型催化材料与反应工程、绿色化学新工艺与产品工程、能源化工与环境化工等的结合日益紧密,催化反应工程、分离系统工程、过程耦合技术、膜过程技术、工程放大技术、超细粉体技术、微化工技术、超临界流体技术等成为热点。化学工程学科逐步向着集约化、连续化、高效化、自动化、精细化的方向发展,对化学工业及相关过程工业和国民经济相关领域的发展起到越来越重要的作用。

  特别是在全社会广泛关注资源利用、能源安全、环境保护和污染治理等与化学工程紧密相关热点问题的形势下,化学工业又面临产业转型升级、改善产品结构、提高质量效益、加强安全环保、实现绿色低碳发展等严峻挑战,人们在认真思考和探索过程工业发展新途径的同时,自然想到了《化学工程手册》这部对教学、科研、设计和生产有着重要影响的必备工具书,围绕《手册》修订再版的呼声也越来越多。2013年,有全国人大代表向工信部办公厅致函,建议尽快启动《手册》修订再版工作。

  在此背景下,时任化工社社长的周伟斌、副总编辑周国庆和陈丽带队赴工信部、中国科学院、清华大学、天津大学、华东理工大学、南京工业大学等单位进行了多次调研和讨论,为《手册》修订再版做准备。经过充分调研、协商和准备,2015年初,《手册》第三版研讨会在化工社召开,正式拉开《手册》第三版修订再版序幕。同年4月,《手册》第三版编委会成立并召开第一次会议,讨论确定了修订原则、编写提纲和编写进度等。之后又召开多次编委会,强调把急需的化学工程最新研究成果补充进去,提高第三版《手册》的先进性、实用性、参考性和指导性。之后不久,《手册》第三版分别被列入国家“十三五”重点出版物出版规划项目和国家出版基金项目。

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《化学工程手册》第三版

  《手册》第三版编委会有顾问11人、委员58人,其中两院院士29人。《手册》第三版共有5卷30篇,其中第一卷包括化工数学、流体输送和搅拌及混合等6篇,第二卷包括传热及传热设备、蒸发和结晶等8篇,第三卷包括萃取及浸取、吸附及离子交换和膜过程等7篇,第四卷包括液固分离、气固分离和反应动力学及反应器等4篇,第五卷包括生物化工、污染治理和过程安全等5篇。

  根据20多年的发展变化,第三版增设了化工数学和过程安全2篇,将原工业炉一篇并入传热及传热设备篇;增加一些已被实践论证科学、可靠、实用的新理论、新技术、新材料和新设备介绍,加强了信息技术、多尺度理论、微化工技术、离子液体、催化工程、新能源等内容介绍,删除一些已经过时、参考价值不大的内容。

  第三版有主稿人38人,其中院士4人;编写人员198人,其中院士3人;审稿人34人,其中院士2人。

  李静海,化学工程专家、中国科学院原副院长。他主要从事多尺度方法和颗粒流体两相复杂系统研究,致力于气固两相系统的计算机仿真和多相复杂系统的研究,包括多相流动、煤燃烧、计算机仿真、多尺度方法及计算,开发了抑制氮氧化物排放的小型无烟燃煤设备系列产品,1999年当选中国科学院院士。

  第三版主稿人王静康,工业结晶专家、天津大学教授。她提出并合成了熔融液膜结晶、精馏结晶及反应结晶等新型耦合结晶,建立工业结晶与医药结晶一条龙的研发应用机制,开发青霉素结晶新工艺与设备在全国普遍推广,完成了反应结晶集成技术与模拟放大,为医药工业发展做出突出贡献,1999年当选中国工程院院士。

  费维扬,化学工程学家、清华大学教授。他在传质分离设备的数学模型、设计放大和性能强化等方面做了系统研究,提出多种改进分离设备性能的有效途径,发明多种强化萃取分离的填料和设备,其中“内弯弧形筋片填料”分别荣获国家专利发明金奖和世界发明特别金奖,2003年当选中国科学院院士。

  欧阳平凯,南京工业大学教授、原校长。他创造性提出运用组合合成方法构建与优化生物化工过程,使我国FDP、L-丙氨酸等生产技术达到国际先进水平,首创研发气升式等系列高效生物反应器、生物分离等单元操作装置,2001年当选中国工程院院士。

  第三版主稿人钱锋,过程控制和过程系统工程专家,华东理工大学教授、副校长。他创新研发乙烯装置智能控制与优化运行技术软件,突破精对苯二甲酸装置全流程优化运行关键技术,发明汽油管道调合优化控制技术,2015年当选中国工程院院士。

  第三版编写人郭烈锦,工程热物理专家、西安交通大学教授。他在复杂约束条件气液两相与多相流及传热、油气集输的节能减排与高效安全关键工艺及装备系列技术、超临界水蒸煤气化制氢新原理、太阳能规模制氢等方面取得原创研究成果,发明了油气水多相流在线测控技术与混输新工艺,研制出首套太阳能聚光催化连续制氢装置并中试成功,2017年当选中国科学院院士。

  第三版主稿人谭天伟,生物化工专家,北京化工大学教授、校长。他在脂肪酶及酶催化合成化学品上进行大量研究,实现有机合成用脂肪酶的生产和酶工业催化的应用,建立基于标志代谢物控制的发酵放大新方法并用于酵母发酵产品的工业生产,开发发酵废菌丝体综合利用工业化应用新工艺,2011年当选中国工程院院士。

  在工信部、中国石油和化学工业联合会、化工学会的支持、指导下,在参加组织编写各高校、科研和设计院所、企事业单位专家学者和出版社的共同努力下,《手册》第三版于2019年10月正式和读者见面,很快在广大读者中引起热烈反响,并入选全国“2019年出版百种科技新书”。 相信秉持守正创新、与时俱进的《手册》,在广大读者的关心和呵护下,对于促进我国化学工程学科发展、推进化工和相关过程工业科技教育进步、加快新时代中国式现代化建设将会发挥越来越大的作用。

  (图片由傅聪智提供)

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