专业介绍

  化学工程是研究化学工业和其他过程工业(processindustry)生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、食品工业、造纸工业等。它们从石油、煤、天然气、盐、石灰石、其他矿石和粮食、木材、水、空气等基本的原料出发,借助化学过程或物理过程,改变物质的组成、性质和状态,使之成为多种价值较高的产品,如化肥、汽油、润滑油、合成纤维、合成橡胶、塑料、烧碱、纯碱、水泥、玻璃、钢、铁、铝、纸浆等等。

  化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应,特别是在放大中的效应,以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学、化学和数学的原理为基础,广泛应用各种实验手段,与化学工艺相配合,去解决工业生产问题。

  化学工程的研究对象通常是非常复杂的,主要表现在:

  ①过程本身的复杂性:既有化学的,又有物理的,并且两者时常同时发生,相互影响。

  ②物系的复杂性:既有流体(气体和液体),又有固体,时常多相共存。流体性质可有大幅度变化,如低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等。

  有时,在过程进行中有物性显着改变,如聚合过程中反应物系从低粘度向高粘度的转变。

  ③物系流动时边界的复杂性:由于设备(如塔板、搅拌桨、档板等)的几何形状是多变的,填充物(如催化剂、填料等)的外形也是多变的,使流动边界复杂且难以确定和描述。

  化学工程正向两个方向发展:一方面随着学科的成熟,不断向学科的深度发展;另一方面是不断向新的领域渗透,研究和解决新领域中的新问题。

专业优势

  发展方向

  化学工程面临着新的挑战和新的课题,解决这些新课题的过程,必然使化学工程学科得到发展。它的研究范围和应用前景已远远越过了它原有的含义。

  化学工程正向两个方向发展:一方面随着学科的成熟,不断向学科的深度发展;另一方面是不断向新的领域渗透,研究和解决新领域中的新问题。

  1、学科的纵深方向

  为了深入掌握过程的规律,对化学工程中经常遇到的多相物系、高粘度流体和非牛顿型流体的传递规律进行深入系统研究。这些研究不但有利于解决传统研究领域的问题,也有助于了解诸如人体内血液流动等新兴课题。对反应过程中多重定常稳定态问题的研究,既是反应器设计和操作的需要,也是从另一侧面对非线性系统稳定性问题研究所作的贡献。为了使大型装置的设计更为迅速可靠,研究了各种物系物性参数、热力学参数与热化学参数以及相平衡与化学平衡数据,推动了化工热力学研究进一步与实际的结合。

  在研究方法方面,数学模型方法不断完善,与之相配合的是,以统计理论和信息论为基础的实验设计、数据处理、模型的筛选和鉴别以及模型参数估计等方法。为了进行过程的模拟及多方案计算,发展了多种计算机模拟系统,建立了模型库和数据库,并从定态模拟发展到为过程控制所需要的动态模拟。

  2、向新领域的渗透

  这是客观需要,也是学科发展的动力。在历史上,化学工程就在各种新过程的开发和优化,在无机化工和石油化工等装置大型化的推动下得到发展,如大型径向固定床反应器和催化裂化用流化床反应器的开发技术。在解决石油加工中多组分反应物系处理方法时,发展了集总动力学处理方法,这一方法反过来又可用于处理生物反应过程。在向材料工业渗透过程中,出现了将化学反应工程原理用于聚合过程的聚合反应工程,对于高粘物系传递特性的研究则有了实际应用的课题。随着生物技术的进展 , 出现了生物化学工程, 以解决生物反应器和生物制剂分离等问题,如超过滤技术等。能源短缺的情况,使人们重视低温热源的利用,出现了新型换热器。为了保护环境,也为了开发海洋资源,要求研究低浓度混合物的分离技术,于是出现了新的分离技术,如膜分离、泡沫分离等。用化学工程的观点和方法,研究人体内的生理过程,如药物在人体中的扩散,以及研究人工脏器等,形成了生物医学工程这一新的研究领域。为了探索在离心力场、电场、磁场等作用下的过程规律,出现了场致化学工程。化学工程的原理甚至被应用于研究高纯电子器件的制备,喷气技术等等方面。也就是说,在化工生产领域之外,凡是存在反应过程或传递过程并值得重视的场合,几乎都可以找到化学工程的用武之地。这一认识反映了当今化学工程的概貌。

  培养目标

  使毕业生适应国家经济与科技发展的需求,成为具备宽厚的理论基础知识,通晓化工生产技术的专业原理、专业技能与研究方法,能够从事过程工业领域的产品研制与开发、装置设计、生产过程的控制以及企业经营管理等方面工作的高素质科技人才。