摘要：本文論述了化學工程發(fā)展過程及發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，我國經濟水平的穩(wěn)步提升，促進了化學工業(yè)生產技術的多樣化發(fā)展。當前，我國大部分化工企業(yè)面臨著兩大挑戰(zhàn)，一是環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展對化學工程的嚴峻要求，二是化學工程面臨的科技創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。

關鍵詞：化學工程；可持續(xù)發(fā)展；科技創(chuàng)新；挑戰(zhàn)

化學工程是研究化學工業(yè)及其相關產業(yè)生產過程中所進行的化學過程、物理過程及其所用設備的設計與操作和優(yōu)化的共同規(guī)律的一門工程學科?；瘜W工程領域涉及工藝開發(fā)、產品研制、過程設計、裝備強化、系統(tǒng)模擬、環(huán)境保護、生產管理、操作控制等內容。該領域包含無機與有機化工、精細化工、石油化工與煤炭化工、冶金化工、生物化工、環(huán)境化工、材料化工等行業(yè)。在社會發(fā)展與國民經濟建設中，化學工程領域具有重要作用，且化學工程與信息、材料、生物、能源、資源、航天、海洋等高新技術領域相互滲透，共同推動高新科技的發(fā)展。

1我國化學工程的發(fā)展歷程

化學工程在發(fā)展的過程中經歷了三個階段。第一個發(fā)展階段稱為“單元操作”[1]，該階段的化學工程是一門共性化學工程學科，以各工業(yè)種類所需的單元設備或操作的共性規(guī)律為基礎；第二個發(fā)展階段稱為“傳遞原理和反應工程”[2]，該階段總結出了不同的單元設備和操作中的共性現(xiàn)象———流動、傳熱、傳遞和反應，即“三傳一反”，第二階段是在第一階段基礎上進一步的知識深化；第二階段中，化學工程吸收了當時相關科學技術發(fā)展的新成果，強化了解決工業(yè)問題的能力，形成了模型化的方法論，進一步推動了化學工程在其他工業(yè)領域中的應用，第二階段“三傳一反”的相關研究引領了化學工程近半個世紀的發(fā)展。伴隨社會經濟的持續(xù)發(fā)展和工業(yè)技術的高速發(fā)展，化學工程的需求也在快速增長，特別是資源、能源利用與環(huán)境破壞問題的挑戰(zhàn)，使得化學工程的重要性進一步凸顯。然而，一方面化學工程的現(xiàn)有理論與方法已經愈發(fā)無法滿足當前工業(yè)工程應用與發(fā)展的需求；另一方面，一些高新技術的發(fā)展如納米科學、生命科學技術等也為化學工程未來深層次的發(fā)展創(chuàng)造了新的機遇。在此狀況下，化工界關于化學工程新的發(fā)展階段的討論越來越多。我國化工學者郭慕孫提出“三傳一反+X”[3]，認為傳遞過程與反應工程的研究必須擴展到介觀尺度、微觀尺度范疇，并在探索多尺度轉變規(guī)律過程中不斷發(fā)展與更新(汪家鼎)[4]。復雜性科學的進步將有力推動化學工程的發(fā)展。為了滿足社會經濟發(fā)展對化學工程的需要，我們首先應當關注化學工程當前面臨的挑戰(zhàn)是什么?然后面對這些挑戰(zhàn)怎樣將其轉變?yōu)闄C遇。

2化工發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)

目前，在我國化學工程的發(fā)展中，第二階段的“三傳一反”依然是化學工程研究的主要內容，但化學工程的研究內容只有產生適應學科交叉融合和經濟需求的變革，才能繼續(xù)在社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用。而在此變革過程中，我們面臨著多方位的挑戰(zhàn)。

摘要：化學工業(yè)在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮著非常重要的功能，在改進工業(yè)生產工藝、節(jié)省原材料、提高人們生活水平方面起到很大的作用。隨著科學技術的發(fā)展，化學工程與工藝逐漸呈現(xiàn)出自動化的發(fā)展趨勢，這對化工行業(yè)的未來發(fā)展提出了新的要求，本文首先對化學工程與于工藝進行了概述，然后分析了化學工程與自動化的特點和應用，再次闡述了化學工程與工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，最后論述了化學工程與工藝中的自動化發(fā)展趨勢。

關鍵詞：化學工程；工藝；自動化；發(fā)展

化學工程與工藝與國民經濟發(fā)展和人們的日常生活有十分密切的關系，所以必須時刻處在化學行業(yè)發(fā)展的前沿階段，將化學理論與實踐進行充分結合，根據(jù)市場的需求進行化學生產。采用先進的生產技術提高化學原材料的使用效率，降低化學生產中廢棄物的排放，讓化工行業(yè)能夠與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展?；て髽I(yè)應該掌握化學工程與工藝的發(fā)展特點，促進其繼續(xù)向自動化發(fā)展方向發(fā)展。

1化學工程與工藝簡介

化學工程與工藝的的研究以化學為基礎，可以將其與工業(yè)進行充分融合。化學本身就具有實用性的特點，這個特點在化學工程與工藝中能偶充分體現(xiàn)出來?；瘜W工程與工藝在國民經濟領域中具有相對獨立性，所以決定了其在工業(yè)中的應用領域不斷擴大，專業(yè)性不斷增強，其中涉及的專業(yè)也更加全面。在化工生產過程中，最為重要的就是各種化學反應，化學反應直接關系到化工生產的效率和化工品的質量。副產品的回收是化學生產中的關鍵環(huán)節(jié)，需要得到化工企業(yè)的重視。總之，化學工程與工藝的科學應用可以極大提高化工生產的高效性，降低對生態(tài)環(huán)境的污染程度，這也是關系到化工行業(yè)未來發(fā)展的重要因素。

2化學工程與工藝自動化概述

2.1化學工程于工藝自動化的特點

培養(yǎng)應用型本科人才在我國高等教育中占據(jù)重要的地位，專業(yè)建設是保證人才培養(yǎng)質量的核心內容。我國在“十二五”能源規(guī)劃的制定過程中，突出了優(yōu)化能源結構、調整能源產業(yè)布局、推進能源科技創(chuàng)新、完善能源宏觀調控體系、深化能源體制改革、進一步建立能源可持續(xù)發(fā)展的政策標準體系等六大重點。近年來由于煤化工、石油化工、生物質化工、能源環(huán)保等相關行業(yè)在世界范圍內高速發(fā)展，急需大批專門的能源化工人才作為支撐。與此同時，各種制氫技術、儲氫材料、燃料電池等新興能源化學工程產業(yè)也展示出廣闊的發(fā)展前景。這些新興產業(yè)的發(fā)展也急需大批的專門能源化學工程人才。能源化學工程專業(yè)正是為了適應國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展要求而設置的面向能源化工領域的新技術專業(yè)。

一、能源化學工程專業(yè)定位與課程體系

1.專業(yè)概況

沈陽工程學院于2010年申請試辦能源化學工程專業(yè)，2011年開始招生。專業(yè)在創(chuàng)辦與建設過程中，始終以社會需求為導向，主動適應國家和遼寧省經濟社會發(fā)展，以及能源化工產業(yè)發(fā)展的需求，緊緊圍繞遼寧省經濟發(fā)展戰(zhàn)略，重在培養(yǎng)和儲備能源化學工程領域高素質應用型人才。能源化學工程專業(yè)涵蓋煤化工、生物質化工、新型電源技術，以及節(jié)能環(huán)保和資源循環(huán)利用等新興能源化工領域，突出能源和電力行業(yè)的清潔生產和高效利用。

2.制定人才培養(yǎng)目標

沈陽工程學院能源化學工程專業(yè)以培養(yǎng)適應社會主義現(xiàn)代化需要的德、智、體、美全面發(fā)展，掌握能源化學工程基礎理論和技能，面向電力、供熱、化工、環(huán)保、煤炭等能源轉化領域，從事污染物控制和減排工藝的設計、運行及生產過程控制、相關產品研制與開發(fā)等工作，具有創(chuàng)新精神和能力的高級工程技術人才為目標。專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格為應用型人才，即學生既要懂得能源化學工程等方面的基本理論和基本知識，又要接受能源化學工程實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法等方面的基本技術。

3.制定科學合理的課程體系

摘要:應用型本科人才培養(yǎng)是我國高等教育發(fā)展的主要對象。本文結合菏澤市地方資源特點和我系師資結構特點，以培養(yǎng)應用型本科能源化工專業(yè)的人才為出發(fā)點，從人才培養(yǎng)規(guī)格、課程體系構建、教學方式方法革新、實踐教學和科技創(chuàng)新體系的完善、考核評價方式的改進、師資隊伍建設等方面對應用型本科能源化學工程人才培養(yǎng)的模式進行了建構。

關鍵詞:能源化學工程專業(yè);應用型本科人才;培養(yǎng)模式

能源化學工程專業(yè)是研究利用化學與化工的理論和技術來解決能量轉換、能量儲存及能量傳輸問題的戰(zhàn)略性專業(yè)。能源的高效、清潔利用將是21世紀化學科學與工程的前沿性課題，也是當前社會急需的具有廣泛發(fā)展前景的新興產業(yè)。我國于2010年開始設置了能源化學工程戰(zhàn)略新型專業(yè)，并于2011年進行試點招生。目前針對能源化學工程專業(yè)并結合學校實際情況，對能源化學工程專業(yè)的培養(yǎng)模式進行了有益的探索。例如:

(1)東北石油大學對能源化學工程專業(yè)課程體系進行了構建，專業(yè)按照“通識教育+學科專業(yè)基礎+專業(yè)教育+實踐教學”四個層面對課程體系進行了設置［1］;

(2)沈陽工程學院對能源化學工程專業(yè)學生的實踐能力的培養(yǎng)進行了教學探討，制定了一系列實踐教學的相關規(guī)章制度，如《實驗室開放制度》《實驗室守則》《校內外實習管理辦法》《課程設計、畢業(yè)設計管理辦法》等實踐教學的規(guī)章制度［2］;

(3)北京化工大學對能源化學工程專業(yè)人才的培養(yǎng)注重學科發(fā)展的國際化交流與合作。每年邀請國際上著名的學者到能源化學工程實驗室進行訪問和交流，通過學術報告和互動交流，拓寬學生的國際化視野。并與多所國際著名大學建立了密切的科研合作關系和聯(lián)合培養(yǎng)學生機制，為學生搭建了國際交流平臺［3］;

(4)哈爾濱工業(yè)大學能源化學工程專業(yè)教學主要側重于學科研究方向的改革，主要包括太陽能電池材料的制備及性能研究，功能晶體材料的制備，生物質能源的開發(fā)，生物質能源與化工原料的轉化研究，多晶硅高效回收新技術，發(fā)光二極管(LED)用熒光粉的研制，LED新型散熱器材料的合成及LED封裝材料等研究方向［4］。菏澤學院是一個應用型的地方本科院校，2012年菏澤學院化學化工系緊扣菏澤市煤炭石油資源豐富和能源化工基地建設的需要，成功地申請了能源化學工程專業(yè)，并于2013年開始招生。構建一個適應社會發(fā)展需求、具有地方特色的人才培養(yǎng)模式，是能源化學工程專業(yè)健康發(fā)展的基礎。在高等教育大眾化的背景下，應用型本科人才成為高等教育的重要對象，并占據(jù)了主導地位［5］。近年來，菏澤學院根據(jù)地方資源特點、經濟發(fā)展需求和學校的師資結構特點對應用型本科能源化工專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進行了構建。主要從人才培養(yǎng)規(guī)格、理論課程體系構建、教學方式方法革新、實踐教學和學生科技創(chuàng)新體系的完善、考核評價方式的改進、師資隊伍建設等方面進行了探索。

一、生物質化學工程人才的需求分析

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎。隨著經濟的飛速發(fā)展,我國能源消耗快速增長,已躍居世界第二大能源消費國。我國能源總量和人均占有量卻嚴重不足,石油供需約缺口1億噸,天然氣供需約缺口400億標準立方米。而且,由于清潔利用的技術難度較大,化石能源在使用過程中引發(fā)了諸多的環(huán)境問題。生物質能是第四大一次能源,又是唯一可存儲和運輸?shù)目稍偕茉?。發(fā)展生物質能將緩解能源緊缺的現(xiàn)狀和減少化石能源造成的環(huán)境污染。我國幅員遼闊,又是農業(yè)大國,生物質資源十分豐富。據(jù)測算,我國目前可供開發(fā)利用的生物質能源約折合7.5億噸標準煤。國家“十一五”發(fā)展規(guī)劃明確提出“加快發(fā)展生物質能”。同時,隨著化石資源日益枯竭,化學工業(yè)的原料也將逐步由石油等碳氫化合物向以生物質為代表的碳水化合物過渡。目前,世界各國紛紛把發(fā)展生物質經濟作為可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。以生物質資源替代化石資源,轉化為能源和化工原料的研究受到普遍重視。政府、科研機構和道化學、杜邦、中石油、中石化、中糧等大型企業(yè)爭相研發(fā)和儲備相關技術,并取得了一系列重大進展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司,依托我國自主知識產權的生物柴油生產技術,相繼建成規(guī)模超過萬噸的生產線,產品達到了國外同類產品的質量標準,各項性能與0#輕質柴油相當,經濟效益和社會效益俱佳。我國對以生物質為原料生產化學品(即生物基化學品)極為重視,已列入科技攻關的重點。例如,生物柴油生產過程中大量副產的甘油是一種極具吸引力的非化石來源的綠色化工基礎原料。從甘油出發(fā)生產1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和環(huán)氧氯丙烷等大宗化工產品,已經實現(xiàn)或接近產業(yè)化。新興產業(yè)的發(fā)展,最根本的是靠科技的力量,最關鍵的是要大幅度提高自主創(chuàng)新能力,其核心是人才的競爭。浙江是經濟大省和能源小省,能源資源低于全國平均水平,一次能源消費自給率僅為5%;而氣候條件優(yōu)越,是我國高產綜合農業(yè)區(qū),森林覆蓋率達60%,生物質資源居全國前列。浙江省乃至全國的生物質能源產業(yè)和生物質化學工業(yè)的蓬勃發(fā)展,對生物質化學工程人才的需求十分迫切。

二、生物質化學工程人才的知識結構

生物質化學工程(專業(yè))模塊是一個新生事物,并未包含在《全國普通高等學校本科專業(yè)目錄》之中。在《專業(yè)目錄》中與之接近的是生物工程專業(yè)。生物工程專業(yè)培養(yǎng)掌握現(xiàn)代工業(yè)生物技術基礎理論及其產業(yè)化的原理、技術方法、生物過程工程、工程設計和生物產品開發(fā)等知識與能力的高級專業(yè)人才。生物工程專業(yè)重點關注圍繞生物技術進行的工程應用,而生物質化學工程重點關注通過化學工程技術(包括生物化工技術)對生物質資源進行加工利用的工業(yè)過程?？梢?生物質化學工程(專業(yè))模塊與生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和知識體系存在著明顯差異,其人才培養(yǎng)模式仍處于探索之中。生物質的組織結構與常規(guī)化石資源相似,加工利用化石資源的化學工程技術無需做大的改動,即可應用于生物質資源。但是,生物質的種類繁多,分別具有不同的特點和屬性,利用技術遠比化石資源復雜與多樣?？梢?生物質化學工程人才必須具有扎實的化學工程基礎,并熟悉各類生物質資源的特點、用途和轉化利用方式。因此,浙江工業(yè)大學將生物質化學工程人才的培養(yǎng)目標定位為:既能把握和解決各種化工過程的共性問題,勝任化工、醫(yī)藥、環(huán)保和能源等多個領域的科學研究、工藝開發(fā)、裝置設計和生產管理等工作;又能將化學工程的基礎知識靈活運用于生物質資源的轉化利用和生物質化工產品的生產開發(fā)等領域,勝任生物質能源和生物質化工等新興行業(yè)的工作。

三、生物質化學工程人才培養(yǎng)的探索與實踐

(一)組織高水平學術會議,營造人才培養(yǎng)氛圍

2007年4月,浙江工業(yè)大學與中國工程院化工、冶金與材料工程學部和浙江省科技廳共同主辦了“浙江省生物質能源與化工論壇”。中國工程院學部工作局李仁涵副局長分析了我國能源技術的發(fā)展狀況,強調了發(fā)展生物質能需注意工藝過程的綠色化。浙江省科技廳壽劍剛副廳長介紹了浙江省能源消費狀況和新能源技術研發(fā)動態(tài),鼓勵省內外的科技工作者為改善浙江省能源緊缺現(xiàn)狀而努力工作。浙江工業(yè)大學黨委書記汪曉村回顧了浙江工業(yè)大學的發(fā)展歷程,介紹了浙江工業(yè)大學化學工程學科在生物質能源領域的科學研究特色和人才培養(yǎng)思路。浙江工業(yè)大學的計建炳教授和石油化工科學研究院的蔣?？到淌谥鞒至藢W術交流與討論。閔恩澤、李大東、舒興田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分別從我國發(fā)展生物能源的機遇與挑戰(zhàn)、我國生物質能源產業(yè)發(fā)展狀況、生物質燃料(清潔汽柴油、生物柴油)利用技術、生物柴油聯(lián)生產物利用技術和以生物質為原料進行化工生產等幾個方面進行了精辟論述。2009年4月,浙江工業(yè)大學承辦了“中國工程院工程科技論壇第84場———生產生物質燃料的原料與技術”。浙江工業(yè)大學副校長馬淳安教授在開幕式上致辭,介紹了浙江工業(yè)大學化學工程學科在生物質能源領域開展的科學研究和人才培養(yǎng)工作。浙江省可再生能源利用技術重大科技專項咨詢專家組組長、浙江工業(yè)大學化工與材料學院生物質能源工程研究中心主任計建炳教授主持了學術交流與討論。國家最高科學技術獎獲得者、兩院院士閔恩澤做了題為“21世紀崛起的生物柴油產業(yè)”的報告,重點闡釋了我國發(fā)展生物能源和生物質化工的機遇與挑戰(zhàn)。在兩次會議上,來自石油化工研究院、清華大學、浙江大學、浙江工業(yè)大學、浙江省農業(yè)科學院、中國林業(yè)科學研究院和中糧集團等單位的專家學者分別介紹了生物質原料植物的選育、生物質原料的收儲運物流供應體系、生物質原料的梯級利用、生物質液體燃料的制取技術、生物柴油的生產實踐及其副產物綜合利用和生產生物柴油的反應器技術等方面的研究進展。會議期間,閔恩澤院士等人應邀參加了浙江工業(yè)大學化學工程與工藝專業(yè)建設暨生物質化學工程專業(yè)方向建設研討會。閔恩澤院士指出,邁入21世紀以來,針對日趨嚴峻的能源危機和環(huán)境危機,國家高度重視能源替代戰(zhàn)略的發(fā)展和部署,新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源、優(yōu)勢能源代替稀缺能源、可再生資源代替非可再生資源是大勢所趨;因此,化學工程與工藝專業(yè)根據(jù)國家發(fā)展需求調整學科設置、進一步促進交叉學科的發(fā)展也勢在必行。閔恩澤院士認為,在降低能耗和保護環(huán)境的時代背景下,生物質能源和生物質化工的產業(yè)發(fā)展為生物質化學工程人才提供了廣闊的發(fā)展空間,生物質化學工程(專業(yè))方向的建設思路符合當今化工產業(yè)的發(fā)展趨勢。近距離接觸學術泰斗,聆聽專業(yè)領域的前沿進展,極大地激發(fā)了學生們的學習興趣。通過組織高水平學術會議,浙江工業(yè)大學營造了培養(yǎng)生物質化學工程人才的良好氛圍。