化學工程的研究內容

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化學工程的研究內容范文第1篇

關鍵詞：化學工程；可持續發展；科技創新；挑戰

化學工程是研究化學工業及其相關產業生產過程中所進行的化學過程、物理過程及其所用設備的設計與操作和優化的共同規律的一門工程學科?；瘜W工程領域涉及工藝開發、產品研制、過程設計、裝備強化、系統模擬、環境保護、生產管理、操作控制等內容。該領域包含無機與有機化工、精細化工、石油化工與煤炭化工、冶金化工、生物化工、環境化工、材料化工等行業。在社會發展與國民經濟建設中，化學工程領域具有重要作用，且化學工程與信息、材料、生物、能源、資源、航天、海洋等高新技術領域相互滲透，共同推動高新科技的發展。

1我國化學工程的發展歷程

化學工程在發展的過程中經歷了三個階段。第一個發展階段稱為“單元操作”[1]，該階段的化學工程是一門共性化學工程學科，以各工業種類所需的單元設備或操作的共性規律為基礎；第二個發展階段稱為“傳遞原理和反應工程”[2]，該階段總結出了不同的單元設備和操作中的共性現象———流動、傳熱、傳遞和反應，即“三傳一反”，第二階段是在第一階段基礎上進一步的知識深化；第二階段中，化學工程吸收了當時相關科學技術發展的新成果，強化了解決工業問題的能力，形成了模型化的方法論，進一步推動了化學工程在其他工業領域中的應用，第二階段“三傳一反”的相關研究引領了化學工程近半個世紀的發展。伴隨社會經濟的持續發展和工業技術的高速發展，化學工程的需求也在快速增長，特別是資源、能源利用與環境破壞問題的挑戰，使得化學工程的重要性進一步凸顯。然而，一方面化學工程的現有理論與方法已經愈發無法滿足當前工業工程應用與發展的需求；另一方面，一些高新技術的發展如納米科學、生命科學技術等也為化學工程未來深層次的發展創造了新的機遇。在此狀況下，化工界關于化學工程新的發展階段的討論越來越多。我國化工學者郭慕孫提出“三傳一反+X”[3]，認為傳遞過程與反應工程的研究必須擴展到介觀尺度、微觀尺度范疇，并在探索多尺度轉變規律過程中不斷發展與更新(汪家鼎)[4]。復雜性科學的進步將有力推動化學工程的發展。為了滿足社會經濟發展對化學工程的需要，我們首先應當關注化學工程當前面臨的挑戰是什么?然后面對這些挑戰怎樣將其轉變為機遇。

2化工發展中面臨的挑戰

目前，在我國化學工程的發展中，第二階段的“三傳一反”依然是化學工程研究的主要內容，但化學工程的研究內容只有產生適應學科交叉融合和經濟需求的變革，才能繼續在社會發展中發揮重要作用。而在此變革過程中，我們面臨著多方位的挑戰。

2.1化學工程與環境的可持續發展

近二三百年來，隨著工業的飛速發展，資源的急劇消耗，環境也日趨惡化，在人口、資源、環境與社會經濟的發展上，出現了一系列矛盾。人類面臨著資源短缺、生存環境質量下降等現象，迫使人們在改造自然的同時要進行深刻的反思。人們不得不面對現實，努力建立與自然新型合作關系，走可持續發展道路，建立和諧的社會經濟發展的大環境。我國政府也制定了可持續發展戰略，采取了積極的措施來促進經濟的全面發展和生態環境的平衡。而化學工程是對環境中的各種資源進行化學處理和加工的生產過程，該生產過程產生的廢棄物部分有害、有毒，進入環境會造成污染。并且有的化工產品在使用過程中也會造成對環境的污染。因此化學工業對環境影響巨大，所以實施可持續發展對化工生產尤為重要?；瘜W工程領域要積極探索新的方法減少化工生產過程中或產品對環境的危害。這是化學工程今年來面臨的一大挑戰。目前我國環境保護問題面臨著嚴峻挑戰，同時資源、能源的高效清潔利用問題也面臨著突出挑戰，因此，化學工程的研究對象將由以煤、石油、天然氣為代表的傳統不可再生能源向生物質能等新興可再生能源進行實質性的擴展。新興可再生能源應當具有環保性、成本低和宜于大規模利用等優點。隨著環境保護、氣候變化、能源清潔利用等問題越來越受到重視，各種資源的循環利用也將成為化學工程面臨的重要難題，化學工程必須重視并解決這一難題。今后，化工必須以重大需求作為牽引力，以解決能源、資源利用與環境保護的重大問題為目標(李成岳)[5]。

2.2化學工程與科技創新

傳統的化學工程對于“三傳一反”的研究難以突破常規化工過程的量化放大和調控這一瓶頸問題，更需面對高新技術，尤其是生物技術、納米技術和材料科學發展過程中遇到的新問題，因此其時空內涵和范圍必須深化和擴展?；瘜W工程需要解決的大多數難題都具有多尺度結構特征，空間上跨越從原子、分子到設備、系統，甚至自然生態的尺度，時間上跨越秒、月到年甚至更大的尺度，之前的計算方法并不能在這樣的時空尺度中運算，更無法建立不同尺度之間的關系，因此認識不同層次結構與宏觀性能的關系十分困難，這是解決很多化學工程問題的瓶頸。我國目前的可持續發展戰略要求對化工產品進行全生命周期的設計，從產品研發開始就必須提前考慮以后整個周期中可能產生的生態環境效應和如何回收資源，這就需要大大擴展化學工程研究的時空范圍。化學工程必須樹立復雜性的觀念，進入復雜性科學[6]。由于當今很多新興領域在持續高速發展，而目前的化學工程理論與技術并不能滿足這些領域發展對于化工技術的需求，因此很多化工行業的企業在市場需求和經濟利益的推動下，采用了高能耗、高污染、高排放的生產模式。但如果長期忽視了化學工程相關知識的擴展和應用，忽視了化學工程學科自身的發展，長此以往，化學工程會失去發展的機遇，甚至可能在學科交叉與融合的進程中落伍。

3結論

化學工程的研究內容范文第2篇

關鍵詞：發展；化學工程技術；優化方案

化工行業的發展，給人們的生產和生活帶來了翻天覆地的變化，而且在在科技時代下我國化工行業的發展態勢良好，化工行業的發展現狀，為化學工程技術的更新換代提供了堅實的基礎，同時為化工生產設備及實驗儀器的改進創造了技術條件。那么如何使化學工程技術在傳統技術的基礎上有所突破，需要將化學工程技術與計算機技術等先進的科學技術相結合。

一、化學工程技術的發展概述

（一）化學分離技術。化學分離技術先要對儀器進行分離強化，然后對生產技術進行分離強化。按照化學分離原理，經強化的儀器和技術會變得更加精細，效率也會更高，而且進行化學分離后的生產原料可以將自身的化學能轉化成動能或熱能，同時還具有較高的能量轉化效率。然而，科學家將化學分離技術與現代信息技術有機結合，并研究信息技術與化學工程的應用原理，將現代信息技術運用到熱感技術的開發中，提升熱感設備的精密度。比如講新的控制方法加入傳統半透膜分離技術形成新型分離技術，該技術地應用極大地提高了分離速度和效率。

（二）綠色節能技術。在工業化程度日益加深的今天，人們對資源的需求量越來越大，對于不可再生資源而言，其面臨著能源枯竭的威脅，在該現狀下，綠色節能化學工程技術的研究和應用從根本上提高了能源的利用率。綠色節能化學技術是指采用高新技術使化學反應在進行的過程中不會對環境造成污染，并且有利于環境保護的綠色節能技術，其理念是在化學反應的過程中，采用化學技術減少或消除化學原料及溶劑對人類健康、生態環境產生的不良影響。

（三）超臨界技術?；瘜W反應技術中的超臨界反應指當壓力和溫度都在臨界點以上，物質處于氣態和液態之間。這種超臨界狀態的液體在化學工業、生物工業、食品工業等有著廣泛的應用，尤其是在醫藥工業領域的應用更加廣闊。目前超臨界液體的諸多優勢已經給人們帶來了很多便利，其發展前景十分誘人，而超臨界化學技術是與超臨界液體相關的化學技術，化學界已經將超臨界水氧化法成功應用到環境保護領域，但當前該技術還有待進一步完善和改進。

二、化學工程技術優化的重要意義

（一）優化產品結構?；谑袌鼋洕环€定的特征，化工企業需要深刻剖析市場實際需求，對自身的產業結構進行調整和優化，從而實現科學、合理的管理目標，為企業發展注入積極因素。通過運用全新的化學工程技術，使資源得到了優化配置及合理應用，促進了產業結構的優化調整，為社會提供了更多就業機會，推動社會經濟的發展[1]。

（二）有利于提高企業的競爭力?？萍紩r代的大背景下，化工行業的市場競爭逐漸白熱化，為提高化工企業的競爭力及經濟效益，需要提高員工的工作效率，因此需要借助于先進的化學工程技術，并結合化工企業的發展現狀，從而制定出科學、合理的發展策略，這是化工企業提升自身綜合競爭力的有效途徑。

三、對化學工程技術的優化

（一）與信息技術的結合。信息技術的快速發展和廣泛應用，使得我國整體技術水平有了重大突破。就化學工程技術的研究未來而言，化學工程技術信息化程度會越來越高，化學工程技術要想實現優化升級，就要與信息技術進行完美結合?；瘜W工程技術的研究需要計算機信息技術作為支撐，化學工程與信息技術相結合可以提升技g的精確性，同時也能夠實現智能化的生產應用。比如在CO2傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器技術方面，將化學工程技術與計算機信息技術結合起來，使控制系統的反應更加靈敏。

（二）與系統工程的結合。因為物質本身的復雜性，導致化學變化也相對復雜，因此，化學研究不能只停留在對一般物理、化學特性上，要深入物質結構，探究其構成和變化原理?；瘜W工程技術的研究方向不斷拓寬，需要從根本上簡化化學工程技術研究過程，與系統結構工程結合能夠將實驗操作和化學理論知識相結合，通過計算機系統進行數據分析，簡化物質結構研究內容，為化工研究提供更加成熟的分析條件。

（三）加大對綠色化學技術的研究力度。環境是國際性問題，目前，我國投資于環境保護和改善的資金越來越多，而且更多的群體也參與到環境保護的工作中，此時綠色化學技術應運而生，由于綠色化學技術既能夠降低能源的消耗量，又能提高能源的利用率，還能減少污染物的排放，該技術具有經濟、社會、環境三重效益，因此未來的發展前景會更加廣闊。

（四）強化化學工程基礎的應用研究。在發展化學工程技術時，除了要緊跟科技發展的前沿外，還要對必要的基礎應用展開研究。基礎應用研究投資大、研發時間長，短期內很難看到經濟效益，但是從長遠利益出發，為了化學工程技術的可持續發展，必須加強基礎應用研究。另外，在引進外來先進技術時，要注意消化吸收其中的基礎技術，做好技術儲備工作。

四、結語

總而言之，化學工程技術的研究是現代化學工程研究體系中的關鍵部分，在新型化學分離技術及綠色技能技術被人們接受及應用的同時，工業信息化發展的現狀對化學工程技術提出了新要求和新標準，所以，在未來化學工程技術的發展和應用中，要結合現代科學技術，實現化學工程技術的升級和革新。

化學工程的研究內容范文第3篇

關鍵詞:能源化學工程;培養目標;課程體系;人才培養模式

1能源化學工程專業的產生

隨著世界經濟的不斷發展，人類社會對能源的需求越來越多。能源問題成為21世紀人類面臨的最基本問題。長遠來看，在全世界范圍內，一次能源仍將占主要地位。但隨著時間的推移，一次能源逐漸消耗殆盡，煤、石油和天然氣等含碳能源的潔凈、高效利用，太陽能、風能、地熱能、生物質能、潮汐能等具有清潔、低碳、可再生等優勢的新能源的開發利用將成為未來世界經濟可持續發展的關鍵［1］。能源化學工程(EnergyChemicalEngineering)作為一個全新的專業應運而生。安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢，僅僅依托煤化工，但又不局限于煤化工，涵蓋燃料電池、生物質能、電化學、生物柴油、環境化工等豐富內容，于2011年新增加能源化學工程專業。關于能源化學工程專業本科生課程體系建構、人才培養模式正處于不斷探索和完善中。

2能源化學工程專業的培養目標

能源化學作為化學的一門重要分支學科，是掌握煤炭綜合利用，了解非煤礦物能源，普及新能源和可再生能源知識、實現能源科學利用和可持續發展的重要科學技術基礎。它利用化學與化工的理論與技術來解決能量轉換、能量儲存及能量傳輸問題，以更好地為人類經濟和社會生活服務?；瘜W變化都伴隨著能量的變化，而能源的使用實質就是能量形式發生轉化的過程。能源化學因其化學反應直接或者通過化學制備材料技術間接實現能量的轉換與儲存［2－8］。能源化學工程屬于一個全新的專業，之前僅在化學工程與工藝專業里涵蓋過一點，主要關注怎么利用能源、對大自然造成較少的傷害。主要研究方向:能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、新能源利用與化學轉化環境化工。如今上升到一個全新的專業獨立出來，可見其重要程度。專業人才培養目標的制定應建立在對專業深入分析和了解的基礎上并結合國情、校情，能源化學工程專業人才培養目標也不例外［9－10］?？紤]到安徽省淮南市是歷史悠久的煤炭城市，再結合安徽理工大學化學工程學院化學工程系專業的辦學特色，考慮專業發展與社會進步對人才的客觀、合理的要求。我們在制定本專業的培養目標時，強調“厚基礎、寬專業、高素質”，力求培養出具有良好科學素養、基礎扎實、知識面寬，同時具有創新精神和國際視野的高級專門應用型人才［11－12］。學生具有了扎實的化學化工基礎知識和能源化學工程專業知識就能夠快速適應涉及化學、化工、傳統和新能源加工等領域的相關工作。具備在煤炭行業、電力行業、石油石化行業、生物質轉化利用行業從事低碳能源清潔化、可再生能源利用以及能源高效轉化、化工用能評價等領域進行科學研究、生產設計和技術管理等工作。我們培養的畢業生工作領域包括:煤化工行業、天然氣化工行業、電廠化工綜合利用行業、生物質能源化工行業、固體廢物綜合處理行業、石油加工行業、石油化工行業、催化劑生產和研發行業。可以在這些行業從事設計、科學研究、技術管理等工作或繼續深造［13－16］。

3能源化學工程專業課程體系

除了公共基礎課程、學科專業必修課程，立足能源城淮南市，依托安徽理工大學化學工程學院化學工程系的特色開設特色專業核心課程(如，能源化工導論、化學反應工程、化工熱力學、化工分離工程、煤化學、工業催化I、能源化工工藝學、化工過程分析與合成、化工過程控制、化工設計基礎)以及特色專業任選課(如，煤氣化工藝學、煤基合成燃料、生物質能源及化工、燃燒工程、燃料電池、現代儀器分析、電化學工程、膜科學技術過程與原理、基本有機化工工藝、廢棄物處理與資源化、環境化工、化工專業英語)。此外專業實踐模塊本系能源化學工程專業開設的專業基礎實驗－《煤化學及工藝學實驗》，包含實驗項目:煤樣的制備、煤樣的粒度分析、煤樣堆積密度的測定;煤中水分、灰分、揮發分產率的測定及固定碳的計算;煤中硫元素的測定;煤的發熱量測定;煤中碳氫元素的分析;煤氣成分分析;煙煤坩堝膨脹序數的測定;煙煤奧亞膨脹度的測定;煤的粘結性指數的測定;煤灰熔融性的測定。這些實驗項目以煤化工為特色，厚基礎理論，意在培養學生扎實的理論基礎。開設的專業實驗－《能源化工專業實驗》，包含實驗項目:煤樣的XRD分析;煤的熱重分析;水煤漿的制備和性能評價;油品的常壓蒸餾;生物柴油制備及性能評價;石油產品的性能測定1;石油產品的性能測定2;電化學－燃料電池電化學性質的測定;電化學－質子交換膜電化學性質的測定。這些實驗項目不限于煤化工，設計生物柴油，電化學，燃料電池等，重在拓展知識面，培養寬專業，高素質人才。

4能源化學工程專業建設中存在的問題

安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢，開設能源化學工程專業，經過這些年的不斷摸索，至今已有一屆畢業生，通過學生反饋，在專業建設上仍有一些不足:

(1)專業實踐教學條件有待改善。就當前現狀來看，本專業實驗條件還相對落后，缺少大型分析儀器和設備，實驗室建設相對滯后，現有實驗器材臺數還不能很好滿足學生分組實驗要求。

(2)師資隊伍建設還需進一步加強。由于本專業辦學歷史較短，師資力量相對不足，專業結構也不近合理，一批青年教師還需逐漸成長，缺乏高水平科研項目和教學研究成果。

(3)部分課程設置不盡合理，同時，專業基礎課、專業課開課的先后順序還需進一步調整和完善。對于新開設的課程，有的授課教師對內容不太熟練，有必要加強教師的授課水平，有條件的話可以走出去，加強與兄弟院校和科研院所的交流合作。

(4)校外實習基地建設有待加強?，F有實習基地以煤化工企業為主，與能源化學工程專業培養目標中強調的“寬專業”背景還有一定差距［17］。以煤化工行業為背景的院校能源化學工程專業建設是一個不斷發展的過程。在開設該專業時仍需明確方向，吸收、借鑒相關院校辦學經驗，不斷摸索、改進、完善專業建設。不僅要辦出自身專業特色，還要進一步解放思想，緊跟經濟社會發展需要，培養出適應經濟社會發展的高素質應用型人才。截止到目前為止，安徽理工大學能源化學工程專業建設經費陸續到位，新進大型設備招投標已完成，等待供貨、安裝調試。專業教師也正忙于實驗室和實訓基地的規劃設計。結合應用型人才培養目標，學院領導帶領專業教師通過廣泛調研，集眾家之長，具有專業特色的實踐教學基地也逐步落實到位。相信安徽理工大學能源化學工程專業的明天會更加光輝燦爛。

參考文獻

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化學工程的研究內容范文第4篇

    1.1應用型本科人才要求

    根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。

    1.2化學工程與工藝專業人才要求

    化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品?；瘜W工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。

    1.3應用型化工人才實踐教學體系構建

    高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層?；A實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的?？傊?各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。

    2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革

    2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平

    教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。

    2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體

    實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。

    2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力

    為了達到實驗課培養學生應用所學知識解決問題的更高目標,以培養學生實踐創新能力為出發點,以學生個性化能力培養為重點,學院制定了《合肥學院學生第二課堂活動學分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結合起來,收到明顯的效果?；瘜W工程與工藝專業,以化學工程師之家和學生參與教師科研為主要內容開展第二課堂科技活動?；すこ處熤矣?007年11月建成運行。以培養“未來的工程師”為目標、以工程設計為核心、以模型制作為基礎,通過形式多樣的活動培養學生的工程意識;通過加強合作促進團隊精神;通過模型制作提高工程應用能力;通過工程設計提高工程素養;通過企業化運作模式培養學生效率意識、責任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養學生的工程設計能力、管理能力、協調組織的領導能力和團隊精神。通過借鑒企業化管理模式,營造企業氛圍,培養學生效率意識、責任意識和管理能力,增強學生對社會的適應能力,提高學生的綜合素質。目前,累計培訓學生500人以上?；瘜W工程與工藝學生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創新競賽獲得二等獎,“三井化學”杯第四屆大學生化工設計競賽二等獎和華南地區第四屆大學生化工設計創業大賽二等獎。近3年來,學生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。

化學工程的研究內容范文第5篇

【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]：

轉貼于 　 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?；谌斯ぶ悄芎蜕窠浬飳W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?。荷窠浘W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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