化工学科的发展与展望

化工学科的发展与展望化学工程学院1报告内容一、化工学科的发展阶段二、我国化工行业面临的挑战三、新世纪我国化工学科发展的特点与展望四、从就业情况看化工学科的人才培养2020/3/42化学，物理，数学（1-3）第三阶段：“三传一反”阶段三传：动量传递，热量传递，质量传递一反：化学反应工程第二阶段：单元化学过程（单元操作，单元反应）第一阶段：化学工业的工艺过程化学（1）物理（2）数学（3）单元概念（4）计算机技术（4）数学模型方法（5）系统工程（6）一、化工学科的发展阶段20世纪60-80年代，背景学科：化学，物理，数学，计算机技术，系统工程1960年左右，国际上出现“传递工程”这门课，国内天津大学等开出“高等化工原理”等类似课程1791年，Blane发明了制碱工艺等20世纪20-50年代，背景学科：化学，物理，数学.20世纪20年代MIT首先提出“单元操作”概念2020/3/4320世纪90年代第四阶段：现代化工科学与技术阶段。该阶段具有四大特征可持续发展战略相邻学科科教兴国战略新兴工业与高新技术（生物化学，分子生物学，细胞生物学）(1-6)生物学2020/3/44特征1：多层次（多尺度）传递、反应与结构转化——微观层次（分子水平层次）——亚微观层次（纳米、界面层次）——介微观层次（泡、滴、粒、团层次）——宏观层次（设备、产品层次）——大宏观层次（大环境、全球可持续发展层次）2020/3/45特征2：传统化工与高新科技的交叉，产生新的学科研究方向和新的化工分支——计算传递（流体力学、传热、传质）学——可控化学反应工程——分子设计催化剂——新型分离科学与技术（超重力反应与分离技术）——高效多相反应器与流体混合新技术——计算化学工程——纳米材料先进制备技术——现代化工检测技术2020/3/46特征3：化工学科与其它学科特别是新兴学科的交叉，产生新兴的交叉学科及新兴产业——环境化学工程——能源化学工程——材料化学工程——医药化学工程——生物化学工程——分子化学工程——农业化学工程——安全化学工程——食品化学工程2020/3/47特征4：化工学科与化学学科相结合（理工融合），强化基础性研究——能源、环境、化工新材料的基础研究*材料化学与物理*分子模拟与材料设计——…………………………………………2020/3/48化学工程学科经历了4个发展阶段，它不仅是通用的过程工程学科，而且已发展成为与新兴产业和高新科技最密切相关的工程学科。启示数理化基础理论，生物学促进了化学工程学科的发展计算机科学数学，物理研究方法多学科交叉与高新技术发展到目前另外，我国化学工程学科的发展还受到外语（英语）水平的影响。2020/3/49大跨国公司的实力：产值占全球GDP的20%贸易量占全球50%专利技术占80%在中国授权专利中，大跨国公司在有机化工类占83%；高分子类占57%；催化剂类占68%。经过近年重组后，核心业务更突出，竞争优势更明显，对我国化工企业构成巨大压力。1.大跨国公司的竞争二、我国化工行业面临的挑战2020/3/410关税减让（2002-2008）合成树脂从16%降至6.5%；合成纤维原料从8-16%降至6.5-5.5市场准入一系列有关产品从配额制逐步过渡到部分或完全取消配额2.加入WTO构成的挑战2020/3/411以信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术等为代表的高新技术迅猛发展将牵动世界范围内的新产业革命化工（主要是基本有机原料）与三大合成装置大型化；一批安全、高效、低耗、绿色化、集成化化工新技术正在开发或已经工业化3.世界性科技革命浪潮的冲击2020/3/412环保法规日益苛刻清洁燃料；三废治理绿色化学与工程生态工业园区4.实施可持续发展战略提出的挑战2020/3/413原料有效成分贫化原料劣质化原料多样化5.原料劣化、多样化的挑战2020/3/414三、新世纪我国化工学科发展的特点及展望新世纪，我国化工学科发展的主要特点是：理工结合（化学与化工紧密结合），发展成高水平的化工科学与工程多学科交叉化学与化工提出了11个科学方向和关键技术2020/3/415（一）化学科学与工程的基本科学与技术问题1.新物质的合成与制造科学与技术（资源生态化利用）2.物质分子（物理化学）转化的科学与技术3.物质与转化过程的分析、鉴别与在线检测科学与技术（现代分析与测量）4.化学信息学与过程系统工程5.现代高效化工过程工程及装置智能化技术——物质制造的核心技术2020/3/416（二）与其他重大科技领域相关的核心化学化工问题6.农业化学与工程学——农业科技中的核心问题7.生物与药物化学科学与技术——生命体系调控的分子科学与工程8.材料化学与工程科学与技术——战略高科技的重要方面2020/3/4179.能源化学与化工科学与技术——能源、资源科技中的主要方面10.环境化学与化工科学与技术——生态建设、环境保护与循环科技中的主要问题11.安全性化学与化工科学与技术——国防与公共安全控制问题2020/3/418新物质的合成与制造科学与技术有机合成化学与工程应用化学与工程手性分子科学与技术（不对称催化合成)生物有机化学与技术（复杂天然产物的全合成）金属有机化学与技术材料有机化学与技术绿色精细化学品与专用功能化学品的合成电化学工程可再生资源利用（包括废弃物转化与利用）清洁生产工艺及高效专用制造技术的优化设计研究制造技术的研究2020/3/419功能体系的分子工程学纳米化学胶体与表面和界面化学生物物理化学激光化学非线性化学催化理论物质分子转化的科学与技术2020/3/420物质与转化过程的分析、鉴别与在线检测科学与技术多种分析方法联用技术光谱分析方法电化学分析方法色谱分析方法质谱分析方法核磁共振方法表面分析方法放射化学分析方法单分子（原子）检测体系和仪器的加速研制加速开发在线过程检测器与控制器等技术2020/3/421化学信息学与过程系统工程计算化学与工程过程系统工程化学化工基础数据库2020/3/422现代高效化工过程工程及装置智能化技术高效分离技术与装置多尺度多相非线性传质理论研究非常规（极端）条件下传递过程机理研究传质分离过程大规模非线性系统计算方法特种精馏过程的流体力学及流动性能膜过程科学与技术反应分离技术的耦合与生产设备的强化（信息化，微型化与智能化大品种产品（炼油、乙烯、化纤、塑料）成套生产工艺与设备国产化专有技术精细化工（制药）成套生产工艺与生产装置国产化专有技术高效多相反应器的优化设计方法特种粒子过程和耦合工业结晶技术与装置界面传递（动量、热量、质量传递）科学与技术2020/3/423农业化学与工程学农药科学现代化肥农产品初步加工食品化学与工程2020/3/424生物与药物化学科学与技术生物化学与工程药物化学与工程2020/3/425材料化学与工程科学与技术高分子材料无机材料模板技术半导体处理技术分子电子材料复合及杂化材料绿色材料和生态技术适应型及响应性材料材料结构的分析与模拟用生物和电子学方法研究表面改性和界面性质2020/3/426能源化学与化工科学与技术煤的高效多层次综合利用的科学与技术石油炼制与转化基于一碳化学的能源技术电化学电池燃料电池可再生能源资源技术的发展能量分配2020/3/427环境化学与化工科学与技术可再生资源循环利用方法的开发研究物质与环境相互作用关系的研究，加速研发对生存环境无害的化学品开发清除污染的方法以及环境友好的生产方法开发能源的高效利用方法开发安全、有效、廉价的控制人口增长的方法2020/3/428安全性化学与化工科学与技术高校高密度含能材料及炸药等（国防化工）现代军事安全性化学安全的保护措施2020/3/429表1AIChE统计的化工专业本科毕业生就业情况四、从就业情况看化工学科的人才培养就业行业就业比例。%化工、石化工业23.3电子工业15.9燃料工业15.7食品/化妆产品10.6生物技术/医药9.3商业服务5.8工程设计、制造5.6环境工程2.4其他11.4合计100看出：1.在传统化工、石化以及工程设计、制造就业的只占28.9%2.在高科技与新兴工业（电子、能源、生物等）就业的占40.9%3.就业很分散2020/3/430美国化工硕士生的就业情况化工,21.8%燃料,7.6%电子,27.4%工程设计6.6%环境业2.5%生物/医药,14.7%商业,2.0%食品/消费品,6.6%2020/3/431美国化工博士生的就业情况化工,21.3%燃料10.6%电子29.5%食品/消费品,4.3%材料,3.4%生物/医药,15.9%造纸业,1.5%环境业,1.5%2020/3/432由就业统计可见：1.硕士生、博士生在传统化工以及设计就业的只占24-28%；2.硕士生、博士生在新兴工业领域就业的占42-45%；3.化工专业与高科技和新兴工业广泛交叉；4.就业分布很分散。2020/3/433高素质复合型创新型国际化化工学科人才培养的培养标准2020/3/434综合素质思想素质文化、人文素质业务素质身心素质（一）高素质，综合素质好2020/3/435复合型业务型管理型相邻学科、交叉学科高级人才本学科研究型（科学家、教授型）本学科应用型（工程师型）（二）复合型2020/3/436创新型创新成果（博士生）创新能力（硕士生）创新意识（本科）实践能力分析问题、解决问题的能力组织、协调、攻关能力终身获取知识和应用知识的能力（三）创新型2020/3/437（四）国际化WTO经济全球化、市场化人才就业国际化外语好关注世界和国家大事2020/3/438结束语1.化工学科与化学学科结合，与多学科和大部分高新科技领域交叉，迅速向多层次发展，扩展了本学科的基础以及覆盖面的广度和深度。现代化工学科不仅是通用的过程工程学科，而且已成为与新兴工业、高新科技最密切相关的工程学科和支撑学科。2020/3/4392.研究生阶段是终身教育的高级教育阶段，化工学科的研究生要扩大知识面，加深基础，强调科研与创新能力的培养，成为高素质、复合型、创新型和国际化的高级人才。2020/3/440ThankYou