化工學科的發(fā)展與展望

1、化工學科的發(fā)展與展望,化學工程學院,,1,報告內容,一、化工學科的發(fā)展階段二、我國化工行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)三、新世紀我國化工學科發(fā)展的特點與展望四、從就業(yè)情況看化工學科的人才培養(yǎng),2024/3/9,2,化學，物理，數學（1-3）,第三階段：“三傳一反”階段三傳：動量傳遞，熱量傳遞，質量傳遞一反：化學反應工程,第二階段：單元化學過程（單元操作，單元反應）,第一階段：化學工業(yè)的工藝過程,,,,,,化學（1）,物理（2）,

2、數學（3）,單元概念（4）,,,,,,,計算機技術（4）,數學模型方法（5）,系統工程（6）,一、化工學科的發(fā)展階段,,,20世紀60-80年代，背景學科：化學，物 理，數學，計算機技術，系統工程 1960年左右，國際上出現“傳遞工程”這門課，國內天津大學等開出“高等化工原理”等類似課程,1791年，Blane發(fā)明了制堿工藝等,20世紀20-50年代，背景學科：化學，物理，數學. 20世紀20年代MIT首先提出

3、“單元操作”概念,2024/3/9,3,20世紀90年代,第四階段：現代化工科學與技術階段。該階段具有四大特征,,,,,,,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,相鄰學科,科教興國戰(zhàn)略,新興工業(yè)與高新技術,（生物化學，分子生物學，細胞生物學）,,,(1-6),生物學,2024/3/9,4,特征1：多層次（多尺度）傳遞、反應與結構轉化 ——微觀層次（分子水平層次） ——亞微觀層次（納米、界面層次） ——介微觀層次

4、（泡、滴、粒、團層 次） ——宏觀層次（設備、產品層次） ——大宏觀層次（大環(huán)境、全球可持續(xù) 發(fā)展層次）,2024/3/9,5,特征2：傳統化工與高新科技的交叉，產生新的學科研究方向和新的化工分支 ——計算傳遞（流體力學、傳熱、傳質）學 ——可控化學反應工程 ——分子設計催化劑 ——新型分離科學

5、與技術（超重力反應與分離技術） ——高效多相反應器與流體混合新技術 ——計算化學工程 ——納米材料先進制備技術 ——現代化工檢測技術,2024/3/9,6,特征3：化工學科與其它學科特別是新興學科的交叉，產生新興的交叉學科及新興產業(yè) ——環(huán)境化學工程 ——能源化學工程 ——材料化學工程 ——醫(yī)藥化學工程

6、——生物化學工程 ——分子化學工程 ——農業(yè)化學工程 ——安全化學工程 ——食品化學工程,2024/3/9,7,特征4：化工學科與化學學科相結合（理工融合），強化基礎性研究 ——能源、環(huán)境、化工新材料的基礎研究 * 材料化學與物理 * 分子模擬與材料設計 —— …………………………………………,2024/3/9,8,,化

7、學工程學科經歷了4個發(fā)展階段，它不僅是通用的過程工程學科，而且已發(fā)展成為與新興產業(yè)和高新科技最密切相關的工程學科。,,啟示,數理化基礎理論，生物學,促進了化學工程學科的發(fā)展,計算機科學,數學，物理研究方法,多學科交叉與高新技術發(fā)展,,,,,到目前,,另外，我國化學工程學科的發(fā)展還受到外語（英語）水平的影響。,2024/3/9,9,大跨國公司的實力：產值占全球GDP的20%貿易量占全球50%專利技術占80% 在中國授

8、權專利中，大跨國公司在有機化工類占83%；高分子類占57%；催化劑類占68%。經過近年重組后，核心業(yè)務更突出，競爭優(yōu)勢更明顯，對我國化工企業(yè)構成巨大壓力。,1.大跨國公司的競爭,二、我國化工行業(yè)面臨的挑戰(zhàn),2024/3/9,10,關稅減讓（2002-2008） 合成樹脂從16%降至6.5%； 合成纖維原料從8-16%降至6.5-5.5市場準入 一系列有關產品從配額制逐步過渡到部分或完全取消配額,2.加入WTO構成的挑

9、戰(zhàn),2024/3/9,11,以信息技術、生物技術、新材料技術、新能源技術等為代表的高新技術迅猛發(fā)展將牽動世界范圍內的新產業(yè)革命化工（主要是基本有機原料）與三大合成裝置大型化；一批安全、高效、低耗、綠色化、集成化化工新技術正在開發(fā)或已經工業(yè)化,3.世界性科技革命浪潮的沖擊,2024/3/9,12,環(huán)保法規(guī)日益苛刻 清潔燃料；三廢治理綠色化學與工程生態(tài)工業(yè)園區(qū),4.實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提出的挑戰(zhàn),2024/3/9,13,原料有效成分

10、貧化原料劣質化原料多樣化,5.原料劣化、多樣化的挑戰(zhàn),2024/3/9,14,三、新世紀我國化工學科發(fā)展的特點及展望,新世紀，我國化工學科發(fā)展的主要特點是：理工結合（化學與化工緊密結合），發(fā)展成高水平的化工科學與工程多學科交叉化學與化工提出了11個科學方向和關鍵技術,2024/3/9,15,（一）化學科學與工程的基本科學與技術問題,1.新物質的合成與制造科學與技術（資源生態(tài)化利用）2.物質分子（物理化學）轉化的科學與技術

11、3.物質與轉化過程的分析、鑒別與在線檢測科學與技術（現代分析與測量）4.化學信息學與過程系統工程5.現代高效化工過程工程及裝置智能化技術——物質制造的核心技術,2024/3/9,16,（二）與其他重大科技領域相關的核心化學化工問題,6.農業(yè)化學與工程學——農業(yè)科技中的核心 問題 7.生物與藥物化學科學與技術——生命體系調 控的分子科學與工程 8.材料化學與工程科學與技術——戰(zhàn)略高科技 的重要方面,

12、2024/3/9,17,9.能源化學與化工科學與技術——能源、 資源科技中的主要方面10.環(huán)境化學與化工科學與技術——生態(tài) 建設、環(huán)境保護與循環(huán)科技中的主要 問題11.安全性化學與化工科學與技術——國 防與公共安全控制問題,2024/3/9,18,新物質的合成與制造科學與技術,,,,有機合成化學與工程,應用化學與工程,,,,,,,手性分子科學與技術（不對稱催化合成),生物有機化學與技術（

13、復雜天然產物的全合成）,金屬有機化學與技術,材料有機化學與技術,,,綠色精細化學品與專用功能化學品的合成,電化學工程,,可再生資源利用（包括廢棄物轉化與利用）,清潔生產工藝及高效專用制造技術的優(yōu)化設計研究,制造技術的研究,2024/3/9,19,功能體系的分子工程學,納米化學,膠體與表面和界面化學,生物物理化學,激光化學,非線性化學,催化理論,物質分子轉化的科學與技術,,,,,,,,2024/3/9,20,物質與轉化過程的分析、鑒別與在

14、線檢測科學與技術,,,,,,,,,,,,,多種分析方法聯用技術,光譜分析方法,電化學分析方法,色譜分析方法,質譜分析方法,核磁共振方法,表面分析方法,放射化學分析方法,單分子（原子）檢測體系和儀器的加速研制,加速開發(fā)在線過程檢測器與控制器等技術,2024/3/9,21,化學信息學與過程系統工程,,,,,計算化學與工程,過程系統工程,化學化工基礎數據庫,2024/3/9,22,現代高效化工過程工程及裝置智能化技術,,,,高效分離技術與

15、裝置,,,,,,,,,多尺度多相非線性傳質理論研究,非常規(guī)（極端）條件下傳遞過程機理研究,傳質分離過程大規(guī)模非線性系統計算方法,,,特種精餾過程的流體力學及流動性能,膜過程科學與技術,,反應分離技術的耦合與生產設備的強化（信息化，微型化與智能化,大品種產品（煉油、乙烯、化纖、塑料）成套生產工藝與設備國產化專有技術,精細化工（制藥）成套生產工藝與生產裝置國產化專有技術,高效多相反應器的優(yōu)化設計方法,,特種粒子過程和耦合工業(yè)結晶技術與裝

16、置,界面?zhèn)鬟f（動量、熱量、質量傳遞）科學與技術,2024/3/9,23,農業(yè)化學與工程學,,,,農藥科學,現代化肥,農產品初步加工,,食品化學與工程,2024/3/9,24,生物與藥物化學科學與技術,,,生物化學與工程,藥物化學與工程,2024/3/9,25,材料化學與工程科學與技術,,,,,,,,,,,,高分子材料,無機材料,模板技術,半導體處理技術,分子電子材料,復合及雜化材料,綠色材料和生態(tài)技術,適應型及響應性材料,材料結構的分

17、析與模擬,用生物和電子學方法研究表面改性和界面性質,2024/3/9,26,能源化學與化工科學與技術,,,,,,,,煤的高效多層次綜合利用的科學與技術,石油煉制與轉化,基于一碳化學的能源技術,電化學電池,燃料電池,可再生能源資源技術的發(fā)展,能量分配,2024/3/9,27,環(huán)境化學與化工科學與技術,,,,,,,,,可再生資源循環(huán)利用方法的開發(fā)研究,物質與環(huán)境相互作用關系的研究，加速研發(fā)對生存環(huán)境無害的化學品,開發(fā)清除污染的方法

18、以及環(huán)境友好的生產方法,開發(fā)能源的高效利用方法,開發(fā)安全、有效、廉價的控制人口增長的方法,2024/3/9,28,安全性化學與化工科學與技術,,,,高校高密度含能材料及炸藥等（國防化工）,現代軍事安全性化學,安全的保護措施,2024/3/9,29,表1 AIChE 統計的化工專業(yè)本科畢業(yè)生就業(yè)情況,四、從就業(yè)情況看化工學科的人才培養(yǎng),看出：1.在傳統化工、石化以及工程設計、制造就業(yè)的只占28.9% 2.在高科技

19、與新興工業(yè)（電子、能源、生物等）就業(yè)的占40.9% 3.就業(yè)很分散,2024/3/9,30,美國化工碩士生的就業(yè)情況,2024/3/9,31,美國化工博士生的就業(yè)情況,2024/3/9,32,由就業(yè)統計可見：1.碩士生、博士生在傳統化工以及設計就業(yè) 的只占24-28%；2.碩士生、博士生在新興工業(yè)領域就業(yè)的占 42-45%；3.化工專業(yè)與高科技和新興工業(yè)廣泛交叉；4.就業(yè)分布很分

20、散。,2024/3/9,33,高素質復合型創(chuàng)新型國際化,化工學科人才培養(yǎng)的培養(yǎng)標準,2024/3/9,34,綜合素質,,,,思想素質,文化、人文素質,業(yè)務素質,,身心素質,（一）高素質，綜合素質好,2024/3/9,35,復合型,業(yè)務型,管理型,相鄰學科、交叉學科高級人才,本學科研究型（科學家、教授型）,本學科應用型（工程師型）,（二）復合型,,,,,,2024/3/9,36,創(chuàng)新型,創(chuàng)新成果（博士生）,創(chuàng)新能力（碩士生

21、）,創(chuàng)新意識（本科）,,,,,實踐能力,分析問題、解決問題的能力,組織、協調、攻關能力,終身獲取知識和應用知識的能力,,,,,,,,（三）創(chuàng)新型,2024/3/9,37,（四）國際化 WTO,經濟全球化、市場化人才就業(yè)國際化外語好關注世界和國家大事,2024/3/9,38,結束語,1.化工學科與化學學科結合，與多學科和大部分高新科技領域交叉，迅速向多層次發(fā)展，擴展了本學科的基礎以及覆蓋面的廣度和深度?，F代化工學科不僅是通