化工學(xué)科的發(fā)展與展望

1、化工學(xué)科的發(fā)展與展望,化學(xué)工程學(xué)院,,1,報(bào)告內(nèi)容,一、化工學(xué)科的發(fā)展階段二、我國(guó)化工行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)三、新世紀(jì)我國(guó)化工學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)與展望四、從就業(yè)情況看化工學(xué)科的人才培養(yǎng),2024/3/9,2,化學(xué)，物理，數(shù)學(xué)（1-3）,第三階段：“三傳一反”階段三傳：動(dòng)量傳遞，熱量傳遞，質(zhì)量傳遞一反：化學(xué)反應(yīng)工程,第二階段：?jiǎn)卧瘜W(xué)過(guò)程（單元操作，單元反應(yīng)）,第一階段：化學(xué)工業(yè)的工藝過(guò)程,,,,,,化學(xué)（1）,物理（2）,

2、數(shù)學(xué)（3）,單元概念（4）,,,,,,,計(jì)算機(jī)技術(shù)（4）,數(shù)學(xué)模型方法（5）,系統(tǒng)工程（6）,一、化工學(xué)科的發(fā)展階段,,,20世紀(jì)60-80年代，背景學(xué)科：化學(xué)，物 理，數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)工程 1960年左右，國(guó)際上出現(xiàn)“傳遞工程”這門(mén)課，國(guó)內(nèi)天津大學(xué)等開(kāi)出“高等化工原理”等類(lèi)似課程,1791年，Blane發(fā)明了制堿工藝等,20世紀(jì)20-50年代，背景學(xué)科：化學(xué)，物理，數(shù)學(xué). 20世紀(jì)20年代MIT首先提出

3、“單元操作”概念,2024/3/9,3,20世紀(jì)90年代,第四階段：現(xiàn)代化工科學(xué)與技術(shù)階段。該階段具有四大特征,,,,,,,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,相鄰學(xué)科,科教興國(guó)戰(zhàn)略,新興工業(yè)與高新技術(shù),（生物化學(xué)，分子生物學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)）,,,(1-6),生物學(xué),2024/3/9,4,特征1：多層次（多尺度）傳遞、反應(yīng)與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(tuán)層 次） ——宏觀層次（設(shè)備、產(chǎn)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(tǒng)化工與高新科技的交叉，產(chǎn)生新的學(xué)科研究方向和新的化工分支 ——計(jì)算傳遞（流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)）學(xué) ——可控化學(xué)反應(yīng)工程 ——分子設(shè)計(jì)催化劑 ——新型分離科學(xué)

5、與技術(shù)（超重力反應(yīng)與分離技術(shù)） ——高效多相反應(yīng)器與流體混合新技術(shù) ——計(jì)算化學(xué)工程 ——納米材料先進(jìn)制備技術(shù) ——現(xiàn)代化工檢測(cè)技術(shù),2024/3/9,6,特征3：化工學(xué)科與其它學(xué)科特別是新興學(xué)科的交叉，產(chǎn)生新興的交叉學(xué)科及新興產(chǎn)業(yè) ——環(huán)境化學(xué)工程 ——能源化學(xué)工程 ——材料化學(xué)工程 ——醫(yī)藥化學(xué)工程

6、——生物化學(xué)工程 ——分子化學(xué)工程 ——農(nóng)業(yè)化學(xué)工程 ——安全化學(xué)工程 ——食品化學(xué)工程,2024/3/9,7,特征4：化工學(xué)科與化學(xué)學(xué)科相結(jié)合（理工融合），強(qiáng)化基礎(chǔ)性研究 ——能源、環(huán)境、化工新材料的基礎(chǔ)研究 * 材料化學(xué)與物理 * 分子模擬與材料設(shè)計(jì) —— …………………………………………,2024/3/9,8,,化

7、學(xué)工程學(xué)科經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段，它不僅是通用的過(guò)程工程學(xué)科，而且已發(fā)展成為與新興產(chǎn)業(yè)和高新科技最密切相關(guān)的工程學(xué)科。,,啟示,數(shù)理化基礎(chǔ)理論，生物學(xué),促進(jìn)了化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展,計(jì)算機(jī)科學(xué),數(shù)學(xué)，物理研究方法,多學(xué)科交叉與高新技術(shù)發(fā)展,,,,,到目前,,另外，我國(guó)化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展還受到外語(yǔ)（英語(yǔ)）水平的影響。,2024/3/9,9,大跨國(guó)公司的實(shí)力：產(chǎn)值占全球GDP的20%貿(mào)易量占全球50%專(zhuān)利技術(shù)占80% 在中國(guó)授

8、權(quán)專(zhuān)利中，大跨國(guó)公司在有機(jī)化工類(lèi)占83%；高分子類(lèi)占57%；催化劑類(lèi)占68%。經(jīng)過(guò)近年重組后，核心業(yè)務(wù)更突出，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更明顯，對(duì)我國(guó)化工企業(yè)構(gòu)成巨大壓力。,1.大跨國(guó)公司的競(jìng)爭(zhēng),二、我國(guó)化工行業(yè)面臨的挑戰(zhàn),2024/3/9,10,關(guān)稅減讓?zhuān)?002-2008） 合成樹(shù)脂從16%降至6.5%； 合成纖維原料從8-16%降至6.5-5.5市場(chǎng)準(zhǔn)入 一系列有關(guān)產(chǎn)品從配額制逐步過(guò)渡到部分或完全取消配額,2.加入WTO構(gòu)成的挑

9、戰(zhàn),2024/3/9,11,以信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)等為代表的高新技術(shù)迅猛發(fā)展將牽動(dòng)世界范圍內(nèi)的新產(chǎn)業(yè)革命化工（主要是基本有機(jī)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(shù)正在開(kāi)發(fā)或已經(jīng)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(xué)與工程生態(tài)工業(yè)園區(qū),4.實(shí)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(zhì)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(jì)我國(guó)化工學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)及展望,新世紀(jì)，我國(guó)化工學(xué)科發(fā)展的主要特點(diǎn)是：理工結(jié)合（化學(xué)與化工緊密結(jié)合），發(fā)展成高水平的化工科學(xué)與工程多學(xué)科交叉化學(xué)與化工提出了11個(gè)科學(xué)方向和關(guān)鍵技術(shù),2024/3/9,15,（一）化學(xué)科學(xué)與工程的基本科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題,1.新物質(zhì)的合成與制造科學(xué)與技術(shù)（資源生態(tài)化利用）2.物質(zhì)分子（物理化學(xué)）轉(zhuǎn)化的科學(xué)與技術(shù)

11、3.物質(zhì)與轉(zhuǎn)化過(guò)程的分析、鑒別與在線(xiàn)檢測(cè)科學(xué)與技術(shù)（現(xiàn)代分析與測(cè)量）4.化學(xué)信息學(xué)與過(guò)程系統(tǒng)工程5.現(xiàn)代高效化工過(guò)程工程及裝置智能化技術(shù)——物質(zhì)制造的核心技術(shù),2024/3/9,16,（二）與其他重大科技領(lǐng)域相關(guān)的核心化學(xué)化工問(wèn)題,6.農(nóng)業(yè)化學(xué)與工程學(xué)——農(nóng)業(yè)科技中的核心 問(wèn)題 7.生物與藥物化學(xué)科學(xué)與技術(shù)——生命體系調(diào) 控的分子科學(xué)與工程 8.材料化學(xué)與工程科學(xué)與技術(shù)——戰(zhàn)略高科技 的重要方面,

12、2024/3/9,17,9.能源化學(xué)與化工科學(xué)與技術(shù)——能源、 資源科技中的主要方面10.環(huán)境化學(xué)與化工科學(xué)與技術(shù)——生態(tài) 建設(shè)、環(huán)境保護(hù)與循環(huán)科技中的主要 問(wèn)題11.安全性化學(xué)與化工科學(xué)與技術(shù)——國(guó) 防與公共安全控制問(wèn)題,2024/3/9,18,新物質(zhì)的合成與制造科學(xué)與技術(shù),,,,有機(jī)合成化學(xué)與工程,應(yīng)用化學(xué)與工程,,,,,,,手性分子科學(xué)與技術(shù)（不對(duì)稱(chēng)催化合成),生物有機(jī)化學(xué)與技術(shù)（

13、復(fù)雜天然產(chǎn)物的全合成）,金屬有機(jī)化學(xué)與技術(shù),材料有機(jī)化學(xué)與技術(shù),,,綠色精細(xì)化學(xué)品與專(zhuān)用功能化學(xué)品的合成,電化學(xué)工程,,可再生資源利用（包括廢棄物轉(zhuǎn)化與利用）,清潔生產(chǎn)工藝及高效專(zhuān)用制造技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,制造技術(shù)的研究,2024/3/9,19,功能體系的分子工程學(xué),納米化學(xué),膠體與表面和界面化學(xué),生物物理化學(xué),激光化學(xué),非線(xiàn)性化學(xué),催化理論,物質(zhì)分子轉(zhuǎn)化的科學(xué)與技術(shù),,,,,,,,2024/3/9,20,物質(zhì)與轉(zhuǎn)化過(guò)程的分析、鑒別與在

14、線(xiàn)檢測(cè)科學(xué)與技術(shù),,,,,,,,,,,,,多種分析方法聯(lián)用技術(shù),光譜分析方法,電化學(xué)分析方法,色譜分析方法,質(zhì)譜分析方法,核磁共振方法,表面分析方法,放射化學(xué)分析方法,單分子（原子）檢測(cè)體系和儀器的加速研制,加速開(kāi)發(fā)在線(xiàn)過(guò)程檢測(cè)器與控制器等技術(shù),2024/3/9,21,化學(xué)信息學(xué)與過(guò)程系統(tǒng)工程,,,,,計(jì)算化學(xué)與工程,過(guò)程系統(tǒng)工程,化學(xué)化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),2024/3/9,22,現(xiàn)代高效化工過(guò)程工程及裝置智能化技術(shù),,,,高效分離技術(shù)與

15、裝置,,,,,,,,,多尺度多相非線(xiàn)性傳質(zhì)理論研究,非常規(guī)（極端）條件下傳遞過(guò)程機(jī)理研究,傳質(zhì)分離過(guò)程大規(guī)模非線(xiàn)性系統(tǒng)計(jì)算方法,,,特種精餾過(guò)程的流體力學(xué)及流動(dòng)性能,膜過(guò)程科學(xué)與技術(shù),,反應(yīng)分離技術(shù)的耦合與生產(chǎn)設(shè)備的強(qiáng)化（信息化，微型化與智能化,大品種產(chǎn)品（煉油、乙烯、化纖、塑料）成套生產(chǎn)工藝與設(shè)備國(guó)產(chǎn)化專(zhuān)有技術(shù),精細(xì)化工（制藥）成套生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)裝置國(guó)產(chǎn)化專(zhuān)有技術(shù),高效多相反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,,特種粒子過(guò)程和耦合工業(yè)結(jié)晶技術(shù)與裝

16、置,界面?zhèn)鬟f（動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞）科學(xué)與技術(shù),2024/3/9,23,農(nóng)業(yè)化學(xué)與工程學(xué),,,,農(nóng)藥科學(xué),現(xiàn)代化肥,農(nóng)產(chǎn)品初步加工,,食品化學(xué)與工程,2024/3/9,24,生物與藥物化學(xué)科學(xué)與技術(shù),,,生物化學(xué)與工程,藥物化學(xué)與工程,2024/3/9,25,材料化學(xué)與工程科學(xué)與技術(shù),,,,,,,,,,,,高分子材料,無(wú)機(jī)材料,模板技術(shù),半導(dǎo)體處理技術(shù),分子電子材料,復(fù)合及雜化材料,綠色材料和生態(tài)技術(shù),適應(yīng)型及響應(yīng)性材料,材料結(jié)構(gòu)的分

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

18、以及環(huán)境友好的生產(chǎn)方法,開(kāi)發(fā)能源的高效利用方法,開(kāi)發(fā)安全、有效、廉價(jià)的控制人口增長(zhǎng)的方法,2024/3/9,28,安全性化學(xué)與化工科學(xué)與技術(shù),,,,高校高密度含能材料及炸藥等（國(guó)防化工）,現(xiàn)代軍事安全性化學(xué),安全的保護(hù)措施,2024/3/9,29,表1 AIChE 統(tǒng)計(jì)的化工專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)生就業(yè)情況,四、從就業(yè)情況看化工學(xué)科的人才培養(yǎng),看出：1.在傳統(tǒng)化工、石化以及工程設(shè)計(jì)、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(guó)化工碩士生的就業(yè)情況,2024/3/9,31,美國(guó)化工博士生的就業(yè)情況,2024/3/9,32,由就業(yè)統(tǒng)計(jì)可見(jiàn)：1.碩士生、博士生在傳統(tǒng)化工以及設(shè)計(jì)就業(yè) 的只占24-28%；2.碩士生、博士生在新興工業(yè)領(lǐng)域就業(yè)的占 42-45%；3.化工專(zhuān)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(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新型國(guó)際化,化工學(xué)科人才培養(yǎng)的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),2024/3/9,34,綜合素質(zhì),,,,思想素質(zhì),文化、人文素質(zhì),業(yè)務(wù)素質(zhì),,身心素質(zhì),（一）高素質(zhì)，綜合素質(zhì)好,2024/3/9,35,復(fù)合型,業(yè)務(wù)型,管理型,相鄰學(xué)科、交叉學(xué)科高級(jí)人才,本學(xué)科研究型（科學(xué)家、教授型）,本學(xué)科應(yīng)用型（工程師型）,（二）復(fù)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(shí)（本科）,,,,,實(shí)踐能力,分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,組織、協(xié)調(diào)、攻關(guān)能力,終身獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力,,,,,,,,（三）創(chuàng)新型,2024/3/9,37,（四）國(guó)際化 WTO,經(jīng)濟(jì)全球化、市場(chǎng)化人才就業(yè)國(guó)際化外語(yǔ)好關(guān)注世界和國(guó)家大事,2024/3/9,38,結(jié)束語(yǔ),1.化工學(xué)科與化學(xué)學(xué)科結(jié)合，與多學(xué)科和大部分高新科技領(lǐng)域交叉，迅速向多層次發(fā)展，擴(kuò)展了本學(xué)科的基礎(chǔ)以及覆蓋面的廣度和深度?，F(xiàn)代化工學(xué)科不僅是通