工程化学论文化学论文大全
化学工程应用毕业论文
化学工程应用毕业论文随着科技负效应的显现,工程伦理越来越受的人们的重视。
化学工程有着与其他工程不同的特点。
下面是店铺为大家整理的化学工程应用毕业论文，供大家参考。
化学工程应用毕业论文篇一摘要：计算流体力学是以多种计算方程为基础，在多种化学反应设备中进行能量、质量和动量的综合计算，分析出不同守恒定律中，这些变量的主控形式和变化规律，从而优化工程设计和工艺设备，提高化学反应中正向变化的进行，提高热量交换和原材料的反应速率等。
从化学工程经济效益的角度分析，有利于工程成本的节约，提升了经济回报。
文章计算流体力学的基本原理进行分析，并总结了其砸你化学工程中搅拌、热交换、精馏塔和化学反应工程的具体应用。
关键词：计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用化学工程在我国具有较长的研究与应用历程，并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效，不仅能够供给正常的生活需求，同时根据新材料的开发，能够满足现代型环保材料的使用。
在化学工程中，较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的，具有质量守恒和热量守恒定律的应用。
而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。
通过对实际应用环境和原理的分析，能够优化工程设计和工艺改进，提高化学工程的生产效率。
1计算流体力学在化学工程中的基本原理计算流体力学简称CFD，是通过数值计算方法来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程，从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律，其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。
一般情况下，计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法，其也是一门多门学科交叉的科目，计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识，也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识，其涉及面广。
针对计算流体力学的真实模拟，其主要目的是对流体流动进行预测，以获得流体流动的信息，从而有效控制化工领域中的流体流动。
随着信息技术的发展，市场上也出现了计算流体力学软件，其具有对流场进行分析、计算、预测的功能，计算流体力学软件操作简单，界面直观形象，有利于化学工程师对流体进行准确的计算。
化学工程实验论文
化学工程实验论文化学工程学科是教学中的常规科目,也是高校教学中的传统科系之一。
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化学工程实验论文篇一1实验材料、仪器和试剂1.1实验试剂乳酸发酵菌种:植物乳杆菌;发酵液500mL;电极室用水:0.3mol/L的Na2SO4溶液1000mL(阴极室和阳极室各500mL);酸室和碱室为蒸馏水。
发酵培养基每升含:蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖50g、乙酸钠2g、柠檬酸二胺2g、吐温-801g、磷酸氢二钾2g、七水硫酸镁0.2g、一水硫酸锰0.05g。
1.2实验仪器恒温振荡器、高压蒸汽灭菌锅、发酵罐、干燥箱、电子天平、pH 计、生物传感分析仪、分光光度计、冰柜。
其他常规实验器皿:烧杯、量筒、玻璃棒、酒精灯、接种环、培养皿、移液管等。
直流稳压电源;明道式电渗析膜堆一套，外配容量为1000mL的烧杯5只，硅胶管(约0.5m)10根;小型潜水泵5个。
通过发酵罐控制主机箱上的蠕动泵，将双极膜电渗析的碱液隔室与发酵罐进行连接。
为了降低发酵罐中染杂菌的风险，必须对连接的管子进行灭菌操作。
发酵罐内由pH计进行实时监测，当pH低于设定值时，由蠕动泵自动将双极膜电渗析的碱液隔室中的碱液泵入发酵罐进行调节。
由于软管内是强碱环境，故碱液室与发酵罐之间的连接管不需要进行灭菌操作。
2实验步骤2.1双极膜电渗析的准备(1)组装膜堆:按“阳极板—隔板—双极膜—隔板—阴膜—隔板—阳膜—隔板—双极膜—阴极板”顺序组装膜堆，用长螺杆钉压紧膜堆。
为了确保装置的严密性，应使隔板之间的垫圈厚度不超过垫圈槽，并使双极膜的阳膜侧朝向阴极板。
此外，在用螺钉压紧装置时，应注意均匀用力，以防止装置变形甚至断裂。
(2)连接外围设备:在隔板出口分别连接出水管和进水管。
将进水管与外置烧杯中的潜水泵出口连接，将出水管的出口端连接到烧杯中，以确保循环通路畅通。
(3)注入料液和电极水:在盐室中注入料液，在极室中注入电极水，在酸室和碱室中注入蒸馏水，此过程应保证料液淹没潜水泵。
化学工程与工艺的论文【化学工程与工艺论文参考例文】
化学工程与工艺的论文【化学工程与工艺论文参考例文】化学工程与工艺论文参考例文篇1浅析化学工程与工艺发展趋势摘要：近代化学工程与工艺的发展更加注重多学科的融合，保持良好的生态环境是发展的重要环节。
化学工程与工艺主要通过对相关的化工材料进行加工处理，使资源的利用率最大化，达到保护环境的目的。
全面落实科学发展观，走环境保护与科技发展的道路，进一步调整资源环境与经济发展之间的关系。
本文就化学工程与工艺发展趋势与环境的影响进行了一些分析。
关键词：化学工程与工艺环保发展趋势化学工程与工艺就是对材料进行加工处理，然后进行再次利用实现能量的传递，这样高效环保完成资源的优化配置，优化产品加工生产的过程。
化学工程与工艺的发展由来已久，它以化学工程相关理论还有实际的一些运用为指导，利用这一学科知识对各种产品进行研究、开发跟生产。
化工工程领域的相关行业非常多，比如石油化工、生物化工、材料化工、冶炼化工等相关行业。
化学工程领域相关的行业都是关乎我国经济发展的重要领域，化工工程还与一些高新科技领域相互影响作用，共同推动着科技的发展，促进社会的进步。
目前化学工程领域正向着自动集约化、高效精细化方向发展。
总而言之，化工工程涵盖的专业领域范围非常广，因此，加强对化工工程与工艺发展研究时非常有必要的。
一、化学工程学科的发展特点趋势1.化学工程与工艺特点化学工程简称化工，是研究以化学为代表的相关工业的，化学工程与工艺这门学科是一门工业特色十分显著学科，化学工程与工艺的研究范围广，是一门应用十分宽泛的专业。
如一些食品加工业、印刷业、冶炼业、医药生产、材料化工等都是建立在化学工程与化学工艺的基础之上。
化学工程与工艺这门课就是培养学习化学工程与化学工艺方面的理论知识，想要在这一门学科能够为我国各个行业都做出贡献，就必须要组织构建一个能够发展化学工程与工艺学科的研究基地。
构建适合专业特点的，有利于人才培养的创新型体系。
2.化学工程与工艺研究对环境保护的意义化学工程与工艺这门学科是一门工业特色明显的专业，它覆盖了原有的各种化学相关的专业。
化学化工毕业论文范文
化学化工毕业论文范文一：化学工程及工艺人才培养途径1积极培养学生的创新意识创新意识是产生创造力的前提，只有对未知世界和真理不懈追求的人，才会以一种积极主动的态度去学习、实践和创造。
承担科研任务的高校教师具有相对稳定的研究领域，将自己研究领域的最新成果、研究近况及自己遇到的一些问题带入本科教学，可以使学生直观地了解到所学知识的应用领域，激发学生参与老师科研项目的热情，提高专业学习兴趣，并利用所学的知识尝试性地解决一些科学问题，为今后的工作和深造打下良好的基础。
一方面，学生在参与这些课外科技活动的同时，对培养自己的创新意愿和创新动机起到了直接的激励作用，体会到了前所未有的成就感、使命感和责任感，从而树立起为科学献身的精神。
另一方面，课外科技活动的开展会营造出一种浓厚的学术氛围，进而带动并感染周围其他学生积极投入科研，并通过科研了解学科发展的前沿动态，激发求知欲和研究兴趣，进一步增强创新意识[1]。
2加强师资队伍建设要实现创新型人才的培养目标，其关键在教师。
因此,优化师资队伍是培养创新人才的关键。
师资队伍建设主要包括以下两个部分：2.1采用“传、帮、带、督”的方式，构建高水平教师梯队对刚参加工作的青年教师，每人要拜一位教学经验丰富的优秀老教师为师，跟班听课，并参加辅导、答疑、改习题等工作，在这个过程中，青年教师积累了经验，增强了信心，同时也接受了考查，考查合格者方可担任课程主讲。
老教师在其中则充分发挥了传、帮、带、督的作用，课前听试讲，结合具体理论、概念与青年教师一起探讨教学方法，给青年教师以鼓励和具体的帮助;课后及时与青年教师交换意见，随时解决其在教学中遇到的问题，从而保证了教学质量。
同时学校也开展了青年教师课堂技艺大赛、优秀师徒评选、师德标兵评选等活动，吸引青年教师参加教改活动，培养锻炼青年教师，构建老中青结构合理的高水平教师梯队。
2.2教学科研相长，不断促进教师的知识更新高等学校教师的职责不仅是开展本科教学，而且要全力进行科学研究和创新工作，否则就会形成在教学中只能“教死书”的状况。
化工类论文——精选推荐
化⼯类论⽂当代，论⽂常⽤来指进⾏各个学术领域的研究和描述学术研究成果的⽂章，简称之为论⽂。
它既是探讨问题进⾏学术研究的⼀种⼿段，⼜是描述学术研究成果进⾏学术交流的⼀种⼯具。
它包括学年论⽂、毕业论⽂、学位论⽂、科技论⽂、成果论⽂等，论⽂⼀般由题名、作者、摘要、关键词、正⽂、参考⽂献和附录等部分组成，其中部分组成可有可⽆。
化⼯类论⽂1 摘要：化学⼯程技术是⽯油⼯业发展的重要基础，其技术的创新和发展对推动整个⽯化⾏业发展有着重要的意义。
化学⼯程技术能有效解决⽯化⼯业装置建设中的问题，并且能对其进⾏改造，让⽯化⼯业得到更好的发展。
本⽂主要通过讲述⽯化⼯业装置中关于⼯业炉的改造，以体现化学⼯程创新在其中的意义。
关键词：化学⼯程;技术创新;⽯化⼯业;装置建设 引⾔ 化学⼯程是研究化学⼯业为代表的，是对⽯化⼯业的⽣产过程中有关化学过程与物理过程的原理和规律进⾏研究，并利⽤这些规律来解决⼯业装置的建设。
随着⽯化⼯业的不断发展，⽯化⼯业所涉及的范围也越来越⼴，因此重视化学⼯程技术的创新，并在⽯化⼯业装置建设中得到实践与发展是⾮常必要的。
⽽同时，随着⽯化⼯业装置建设的发展，化学⼯程技术创新提供了必要的条件。
⼀、⽯化⼯业装置建设中的主要改造的部分 在⽯化⼯业装置中，⼯业炉是整个⽣产⼯艺中的重点设备，⽆论是炼油、有机原料的炼成和合成树脂的⼯艺都需要借助不同⼯业炉完成。
⽐如在炼油中，最为常见的⽯化⼯业装置有裂解炉、转化炉和加热炉等。
它们能够按照不同的作⽤，不同的⼯艺要求，发挥不同的效果。
但⽬前⼤多数的⽯化⼯业装置仍然是根据其外形将⼯业炉分为五类： 1.管式加热炉：按形状分为圆筒炉、⽴式炉、箱型炉。
管式炉炉体⼀般由钢架及筒体(或箱体)组成，炉内衬有耐⽕材料和隔热材料，还有炉管系统、炉配件和烟囱等部分。
根据其受热形式有纯辐射式和辐射-对流式。
管式加热炉是⽯油化⼯⾏业最常⽤的炉型，以后各节主要围绕管式加热炉展开介绍。
2.⽴式反应炉：这类炉的炉体基本上是受压容器，如甲烷化炉、中(低)温变换炉、⽓化炉、⼆段转化炉等;另⼀部分类似平顶(底)或锥形顶(底)的常压容器，如沸腾炉、蓄热炉、煤⽓发⽣炉等，炉体多数均有复杂的内件和衬耐⽕材料，催化剂填料等。
化学工程技术论文
化学工程技术论文1超临界流体工程技术的应用超临界流体技术一般是控制温度和压力的条件下，或者加入其他物资的情况下改变体系的传质系数、传热系数及化学反应特征的，这能更加高效清洁地进行化学生产，有的在超临界的状态下能节省能耗，所以超临界流体技术也被称为超级绿色化学技术。
超临界液体技术（SCF）现在广泛应用到了材料制备中。
早在上世纪九十年代该技术就已经开始应用，把二氧化碳制备成超临界的状态，以它为介质来制取特氟龙；还有聚丙烯工艺中也应用了SCF技术，利用丙烷的特点来做稀释剂，该技术也是做PE的升级版。
当下，超临界流体技术则更多地应用在了高分子材料，复合材料，不易粉碎的无机物材料，以及提取不太容易溶解在单一超临界液体中的有机物。
现在应用的超临界流体技术的方法主要有一下几种：1、快速膨胀法，该方法主要用于固体颗粒状的物质的制备；2、压缩抗溶剂发，主要用于制备微孔、微球类的物质，所以在药物分子及聚合物共沉上应用较多，也较成熟；3、抗溶剂法，通常该方法会应用在制备爆炸性物质和不溶于单一超临界流体的有机物上等。
除了以上在制备材料方面的突出贡献，超临界流体技术还在分析化学中大展拳脚。
它与色谱技术相结合，能在色谱研究中得到比气象色谱更高效，比液相色谱更精准的超临界流体色谱。
更由于它的高效和低成本使得超临界流体技术在石油化工、环境保护还有医药化学等多个领域得到广泛使用。
2绿色化学工程技术的应用绿色化学指用化学的技术和方法，再结合其他学科的知识来减少或者消除化学对于人类的危害、社会的危害以及环境的危害。
从源头的原材料开始，到生产过程中的试剂和介质还有催化剂，到最后的产物及副产物都要求绿色、环保、无毒害，还有就是“原子经济性”的“零排放”。
像在绿色无毒原料控制方面，石油化工原料就可以改变成生物原料的。
制作尼龙可以不用含苯的石油化工原料，改成生物原料，生物原料的淀粉及纤维素等在酶催化反映下也能形成己二酸，这样一样可以制作尼龙，而且对人体和环境都危害极小。
工程设计化学工程论文(全文)
工程设计化学工程论文1构建完备的工程设计内容体系在人才培养中，遵循工程“实践、集成与创新”的特征，将工程设计贯穿整个大学四年，其内容包括:产品设计、工艺设计、单元设计、设备设计、工厂设计，即要实现从分子到产品，从烧杯到工厂的整个过程。
其中产品设计是工程设计的源头，处于产品链的顶端;工艺设计是工程设计的灵魂，是产品竞争力的源泉;单元设计、设备设计是工程设计的基石，是生产实现的重要保障;工厂设计是工程设计的最终体现，是所有设计的系统集成。
2构建完善的工程设计课程体系以强化学生的工程设计能力、实践能力与创新能力为核心，重新修订教学大纲，整合相关课程，对应工程设计内容体系，构建完善的工程设计课程体系。
大一为工程设计启蒙阶段，以激发兴趣为主，课程为生物工程(化学工程)概论;大二为单元设计和工程设计技能培训阶段，包含:化工原理、化工热力学、化工制图、化工仪表自动化;大三为产品设计、工艺设计和设备设计阶段，包含:生物工程(化学工程)设备、分离工程、化工设计与模拟、工艺学课程(化工工艺学、发酵工程、制药工艺学、酿酒工艺学等);大四为工厂设计和综合实训阶段，主要进行生物工程(化学工程)工厂设计和毕业设计。
为适应行业的需求和时代进展，在各课程教学中突出工程思维和工程方法学的同时，着力介绍行业规范、标准以及新产品、新工艺、新技术、新设备，并将计算机辅助制图、计算机仿真模拟、计算机辅助设计作为主要技能进行培养。
3构建完整的工程设计实践环节工程设计是面向对象的综合性实践活动，只有突出实践环节才能让学生锻炼能力、积存经验、有所感悟。
整个工程实践环节包括化工utoCD制图、化工原理课程设计、化工设计spen仿真模拟、生物工程(制药工程)创新综合性大实验、湖北省化工设计大赛、全国“三井杯”化工设计大赛、全国大学生制药工程设计竞赛、生产实习、工厂设计项目、毕业设计。
工程设计以校企组合的校内生产性实训基地(如尿素仿真实训平台、啤酒发酵实训基地、药物制剂实训平台)和校外企业实习基地(如安琪酵母生物工程专业GJ级工程实践教育中心)为依托，注重选题的针对性(面向地方企业)、设计的规范性(符合行业标准)、操作的可行性(绿色、经济与安全)，并将化工设计竞赛、制药工程设计竞赛融入人才培养的教学体系中，大力提高实践教学环节的实效性。
化学工程与工艺专业优秀毕业论文范本催化剂在化学合成中的应用研究
化学工程与工艺专业优秀毕业论文范本催化剂在化学合成中的应用研究随着工业的发展和社会的进步，化学工程与工艺专业的毕业生们需要在毕业论文中展现出自己的专业知识和研究成果。
本篇文章将以"化学工程与工艺专业优秀毕业论文范本：催化剂在化学合成中的应用研究"为题，来探讨催化剂在化学合成中的应用研究。
引言：化学工程与工艺专业作为一门综合性的学科，涉及到许多化学反应和工艺过程的研究。
而催化剂作为化学合成中的重要组成部分，可以显著提高反应速率、改善产物选择性、降低反应温度等。
因此，催化剂在化学工程与工艺中的应用研究显得尤为重要和迫切。
一、催化剂的定义和分类催化剂是指能够参与化学反应但在反应结束时仍能恢复原状的物质。
根据其在化学反应中的状态，催化剂可分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。
二、催化剂在有机合成中的应用研究1. 催化剂在醇醛合成中的应用研究醇醛合成是有机合成中常见的一种反应。
通过引入催化剂，可以大大提高醇醛合成的速率和选择性，从而提高产品的质量和产率。
2. 催化剂在烯烃合成中的应用研究烯烃合成是工业生产中常用的一类反应。
催化剂在烯烃合成中的应用研究，可以有效提高反应的转化率和选择性，并降低能耗和环境污染。
三、催化剂在无机材料合成中的应用研究1. 催化剂在纳米材料合成中的应用研究催化剂在纳米材料合成中起到重要作用。
通过合适的催化剂选择和反应条件优化，可以在无机材料合成过程中控制其尺寸、形貌和晶态结构，从而获得具有特定功能的纳米材料。
2. 催化剂在陶瓷材料合成中的应用研究陶瓷材料是一种重要的无机材料，广泛应用于建筑、电子和能源等领域。
催化剂在陶瓷材料合成中的应用研究，可以优化反应条件，提高材料的烧结性能和物理化学性质。
结论：催化剂在化学合成中具有广泛的应用前景，通过合适的催化剂选择、反应条件优化和催化机理研究，可以实现高效、绿色和可持续的化学合成过程。
化学工程与工艺专业的毕业生们应该加强对催化剂在化学合成中的应用研究，努力将其理论研究与工程实践相结合，为化学工程和工艺的发展做出更大的贡献。
化学工程与工艺 毕业论文
化学工程与工艺毕业论文化学工程与工艺毕业论文引言化学工程与工艺作为一门重要的工程学科，涉及到化学反应、物质转化、能源利用等方面的研究与应用。
本篇论文将探讨化学工程与工艺领域的一些关键问题，并通过案例分析来展示其在实际应用中的重要性。
一、化学反应工程的优化化学反应工程是化学工程与工艺的核心内容之一。
在化学反应过程中，如何提高反应效率、降低能耗、减少废物排放是研究者们一直关注的问题。
以合成氨反应为例，通过调整反应温度、压力、催化剂种类等条件，可以提高合成氨的产率和选择性。
此外，利用数学模型和计算机模拟，可以优化反应器的设计和操作，进一步提高反应效果。
二、化学工程中的能源利用能源是现代社会发展的基础，而化学工程与工艺中的能源利用是一个重要的研究方向。
例如，通过研究燃料电池技术，可以将化学能直接转化为电能，实现能源的高效利用。
此外，利用化学工程与工艺的原理，可以开发出新型的能源转化装置，如太阳能电池、生物质能转化装置等，为可再生能源的开发和利用提供了新的途径。
三、化学工程在环境保护中的应用随着环境污染问题的日益严重，化学工程与工艺在环境保护中的应用也越来越重要。
例如，利用化学工程原理和技术，可以开发出高效的废水处理装置，将有害物质转化为无害物质，减少对环境的污染。
此外，通过研究新型的脱硫、脱氮技术，可以降低工业废气的排放，减少大气污染。
四、化学工程在新材料研发中的应用新材料的研发对于现代工业的发展至关重要，而化学工程与工艺在新材料研发中发挥着重要作用。
例如，通过研究聚合物材料的合成和加工工艺，可以开发出具有特殊性能的高分子材料，如高强度、高韧性的聚合物纤维。
此外，利用化学工程与工艺的原理，可以研究金属、陶瓷等材料的制备工艺，提高材料的性能和品质。
结论化学工程与工艺作为一门综合性的工程学科，涉及到化学反应、能源利用、环境保护、新材料研发等方面的研究与应用。
通过对化学反应工程的优化、能源利用的研究、环境保护的应用以及新材料的研发，可以提高工业生产的效率和品质，推动社会经济的可持续发展。
化学工程工艺设计专业毕业论文
化学工程工艺设计专业毕业论文第一章引言在化学工程工艺设计专业研究中，化工工艺设计是整个化工过程的核心，对于提高生产效率、降低成本、提升产品质量具有重要意义。
本论文旨在探讨化学工程工艺设计的方法与技巧，并以化工企业的生产流程优化为例，进行案例分析与实践研究。
第二章化学工程工艺设计的基本概念和方法2.1化学工程工艺设计的概念2.2化学工程工艺设计的步骤第三章化工企业生产流程优化的案例分析与实践研究3.1化工企业生产流程的现状分析通过对化工企业生产流程的调研和分析，发现存在原料利用率低、能耗高、工艺流程复杂等问题，导致生产效率低下、成本高昂。
3.2生产流程优化的设计方案基于现有生产流程的问题和需求，提出了一系列改进方案，包括原料选择优化、工艺流程简化、能量回收利用等。
通过理论计算和仿真实验，评估了各项改进措施的可行性和效果。
3.3生产流程优化的效果评价通过对改进后的生产流程进行实际生产测试，收集数据并进行分析，验证了优化方案的有效性和可行性。
生产设备的稳定运行、能耗的降低以及产品质量的提升等方面都取得了显著效果。
第四章结论与展望通过本论文的研究与实践，我们对化学工程工艺设计的方法与技巧有了更深入的理解与掌握，并在化工企业的实际应用中验证了其实用性。
但是，化学工程工艺设计是一个复杂而庞大的领域，仍然有很多待研究和改进的地方。
未来的研究可以深入探讨工艺参数优化、可持续发展的工艺设计等问题，提高化学工程工艺设计的研究水平和实用价值。
[1]张三，李四.化工工艺设计实用手册[M].北京：化学工业出版社。
[2]王五.化学工程工艺优化与设计[M].上海：上海科学技术出版社。
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第 1 页 共 12 页 工程化学论文化学论文大全 在高校教学中提高教学水平,培养具有创新能力的应用型人才是工程化学教学改革的一项重要任务。下文是WTT为大家搜集整理的关于工程化学论文的内容，欢迎大家阅读参考! 工程化学论文篇1 浅探化学工程学与化学工程教育 一、化学工程学及其与化学的关系 化学工程学是直接服务于化工生产及化工技术进步的一门近代工程科学。它诞生于20世纪初，已历经近一百年的发展演变。从诞生至今，化学工程学一直与社会经济中最活跃的泛化学工业密切联系，极大推进了人类社会的工业化进程。自20世纪第二次世界大战后，铜、铁、水泥、石油化工和高分子工业推动了世界经济的振兴，其后多晶硅、有机硅产业、生物化工产业和纳米材料合成技术持续支撑着世界科技和经济的发展。即使是在后工业化社会的美国，泛化学工业仍是国民经济的支柱产业。21世纪世界进入资源稀缺时代，经济可持续发展的核心问题是资源高效利用、循环利用，能源优化利用和可再生能源开发，环境和生态污染的源头防治，这些过程产业化都是以化学工程学为中心学科才有可能发展起来。 化学与化学工程学虽然分属于理科与工科，但却是紧密相关的两个学科。当代化学家研究原子或单个分子在反应中的细节，第 2 页 共 12 页
可以在化学键断裂或成键的飞秒(10-15秒)量级内，对化学反应选择性进行解释和控制，研究分子间作用力，解释物质的相态、性能变化和相互作用，可为化学工程师提供有关化学反应的机理性解释。不仅如此，化学家已突破分子层次藩篱，向高分子、大分子组装迈进，对信息化学的探究也正向产业化延伸。化学工程学家研发大规模合成新物质的过程，对非线性、强耦合的多变量巨系统进行解析和优化设计与控制。当代化学工程学家需要了解物质微观结构和合成反应的瞬态过程，从市场需求出发，设定即将开发产品的特性，根据物质结构与性能的关系，寻找合成的目标产物，使化工研究向更为机理与实用的双方向延伸，将化学家的重要研究成果转化为生产力。化学与化学工程学的贯通和相互作用是新时代的需要。化学与化工学科领域的交叉要求学生必须具有融合从分子水平的化学到大规模制备工程科学的宽阔视野和能力。 二、化学工程学的学科范式 对学科范式(Paradigm)的讨论十分重要，它决定着学科的价值观和内涵，关系到学科创新方向、新的生长点和交叉扩张，影响到学科的吸引力和生命力，关系到核心课程、辅助课程和延伸课程之间的配置，其内容深度、广度以及它们的内在联系等，还会影响教学手段的组织和运用。 1.1915年，美国学者Little提出“单元操作”概念。1921年美国麻省理工学院(MIT)组建世界第一个化工系，决定把机械系第 3 页 共 12 页
的流体力学、传热学和化学系的热力学、动力学、扩散、混合等核心内容加合，确立了“化工单元操作”课程的理论体系。从此化学知识向工程延伸得以完成，标志着化学工程学科的诞生。这是化学工程学范式的第一阶段，可称为单元操作阶段。 2.1957年欧洲第一届化学反应工程学会议界定了化学反应工程学的学科范畴、研究方法等，完成了化学工程科学向动量传递、热量传递、质量传递和反应工程即“三传一反”的新范式演变，为20世纪60 70年代石油化学工业的蓬勃发展奠定了基础。可称为化学工程学范式的第二阶段。 3.自20世纪中叶以来，化学工业规模迅速扩大，计算机技术的融入使多变量、强耦合的大系统分析在化工中大量使用，生物化工等学科边界不断扩展，孕育出多种具有突破意义的化学工程学新范式。第三阶段范式有如下几种不同表达方式： (1)“产品工程”范式：美国韦潜光教授提出第三阶段范式应跳出原有“过程工程”的藩篱，定义为“产品工程”，以产品性能和物质结构的关系及其产品设计和制造作为主要特征。把“过程工程”与“产品工程”相结合，作为范式似乎是更为全面的创新思路，但从形式上比较，与第 一、第二阶段范式的延续性较差。 (2)“三传一反+X”范式：中国科学院院士郭慕孙教授建议保留新范式与第一阶段、第二阶段范式概念的延续性，提出第三阶第 4 页 共 12 页
段范式应是“三传一反+X”，其中X是待定的、可变的和形成中的要素。 (3)“三传三转”范式：清华大学根据化工的研究对象已涉及“物质-能量-信息”三要素的相互作用，提出以“物质传递与转化”，“能量传递与转化”和“信息传递与转化”的“三传三转”为新范式。物质传递包括分子扩散、湍流扩散及流体流动等过程，物质转化包括分子水平的化学反应、超分子间结构的构造与转化、生物分子的代谢与融合等过程。能量传递包括动能传递、热能传递及各种形式能量(如光能、微波、超声、等离子化等)的引入与输出，能量转化包括不同能量形式之间的转化。信息传递包括化工操作中多变量的信息收集、筛选和剔除，信息转化包括各种物流参数的处理、优化、信息反馈等。信息传递与转化同物质和能量传递与转化的优化过程密切关联。以“物质-能量-信息”三要素相互作用为化学工程科学的基础，是化学工程学区别于其他工程科学的本质特征。 三、化学工程教育现状 在明确了化学工程学的范式以后，可以看出，化学工程教育能够激励学生们的事业心，因为化工是人们衣、食、住、行、视、听、享受生活的各方面须臾不可离开的，是可以成就大事业、创造巨大财富的宽阔领域。化学工程教育也可满足学生们的好奇心，对有志于学问的年轻人，可以介入最前沿学科，在生物化工、纳米化工技术、再生能源技术、新一第 5 页 共 12 页
代信息材料、非平衡非线性巨系统的数学应用等科技领域有所作为。 德国化学工业协会(DECHEMA)对几十个国家的大量化工专业人员调查统计显示，美国认为学习化工有很高愉悦度的人占95%，而在中国认为学习化工不愉悦的人却高达33%。这一调查结果不能不引起我们的关注。由于多方面的原因，造成了不少中国家长和学生对化学工业等实体经济领域认知的妖魔化和对虚体经济的盲目追求，严重妨碍了最优素质的中学生进入这些领域。这种错误认识必须澄清，才能防止长此以往对我国经济发展造成的负面影响。 同时，我们也注意到当前我国的化学工程教育呈现出与工程渐行渐远的态势。其根本原因有两点：其一，教师工程背景削弱。大量青年博士和硕士进入教师队伍，对提高教师队伍的学术水平起了很好的作用。但是许多青年工科教师缺乏必要的工程实践经验，在SCI论文、引用因子等适用于理科的评价指标的指挥下，大量工科教师的科研选题容易偏向于基础理论、偏向于软课题，实践性、工程性研究课题数量显著下降，而他们的基础性研究成果又难于找到工程应用转化的机会。其二，工程教育体系弱化。由于实习经费、安全等原因，化工学科学生的工厂认识实习和生产实习越来越流于表面形式，有的甚至被大幅度压缩或砍掉，促使“工程教育”与“工程实践”渐行渐远。急需建立一种机制，使这一现象得到实质改变。 第 6 页 共 12 页
四、以跨学科教育思维构建化学工程学科的教育体系 著名的哈佛大学一贯的教学理念是着力于培养引领世界、具有国际视野的各界领袖人物。但是在哈佛大学越来越有名气的同时，校方却感到他们的学生越来越失 去灵魂作用。其自省的结果是哈佛大学自从20世纪70年代起执行的核心课程制过于集中于学术专论，忽视现实问题，致使专业设置内容越来越趋向专门化，而大学毕业生面对的却是要应对越来越宽泛、综合、涉及多种领域的复杂的命题。前车之鉴，后车之缘。为了彻底扭转我国当前化学工程 教育远离工程、化工专业学生学习兴趣低的现状，我们主张在对人的培养理念上坚持“综合性、选择性、基础性、灵活性”原则，在广泛普及化学工程学科内涵及作用正确认识的基础上，以跨学科教育思维构建新的化学工程学科教育体系，并给予足够的政策保障。 当前振兴化学工程教育的根本是扭转中国 社会对化工的不正确认识，说明它的学科基础是根植于化学、物理、生物的交叉部，研究涉及“物质一能量一信息”这三个重要元素，它是在人类社会进入自然资源稀缺时代、面临严重的可持续 发展问题时，对解决资源、能源、环境问题有不可替代的作用，并为之可作出最大贡献的学科之一。 爱因斯坦曾经说过：交叉组合作用似乎是创造性思维的本质特征。通过跨学科的教学和科研模式，可打破学科间隔绝和壁第 7 页 共 12 页
垒，从不同学科视角，研究阐明某一课题的全貌，才能克服基础知识与 实践脱节的问题。特别是对于化学工程学科辐射到炼油、化工、冶金、建材、制药、生物化工等许许多多工业领域，跨学科教育更有着关键的作用。 关于跨学科课程设置，密歇根大学曾提出以下形式：(1)合作课程：不同学科领域的教师共同选题、组织和讲授同一命题的不同侧面;(2)整合讲授：通过顶层策划、协调不同的课程以相互贯通的思路分工讲授;(3)协同式课程：两门或以上的独立但相关课程同步讲授，不同视角，定期共同研讨、整合、交流;(4)阶梯式课程：深度不同，可能是相互为先导课程，可以分时段讲授，达到整体跃升;(5)综合式课程：设计可供有共同兴趣的不同系、不同专业采用的选修课，也可通过研讨式授课。使学生关注社会、国家和国际面临的迫切课题，具有社会责任感，提高学生分析和论证实际问题及解决这些问题的能力。 借鉴国际做法并加以创新，清华大学化工系开设了一门面向全校学生的“资源·能源·环境·社会”选修课，由中国工程院院士金涌和荷兰皇家科学院院士Arons共同主讲，从社会科学、自然科学和工程科学等多学科出发，研究资源、能源、环境和社会发展等领域影响可持续发展的具体问题，探讨化工与其他学科合作所可能提供的解决方案，既与现实社会问题密切相关，又有一定的基础科学深度。一反传统的“单学科理论演绎式”教育的模式，对学生进行“多学科问题分析式”的教育，关注学科之间