书城教材教辅中学理科课程资源-感知化学动向
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第32章 化学工程学科的发展战略

化学工程是研究过程工业中物质转化过程的运动、传递和反应及其相互关系的科学,其任务是创建高效清洁的物质转化工艺、过程(设备、流程)和产业,解决从工艺创新,经过程放大,再到产业化的链条上的关键科技问题。它涉及的工业行业范围十分广泛,涵盖化工、冶金、能源、环境、材料、制药、生物、食品、造纸等27个行业。过程工业的产值占制造业总产值的46.9%,在国民经济中有着举足轻重的地位,且过程工业为装配工业提供原材料,因而也是高新技术产业发展不可或缺的基础。

进入21世纪,化学工程在诸多方面发生着巨大的变化。在学术研究领域,呈现出由宏观尺度向纳微尺度和分子尺度的过渡或转移,化学工程与化学之间的对接或融合成为学科发展的重要趋势。化学工程的研究对象不仅限于石油化工、冶金化工和能源化工等传统产业,生物技术、纳米技术、材料和计算机模拟成为化学工程的重要研究内容,以过程中科学问题的内涵来归纳共性规律,即化学工程扩展为过程工程。在产业界,伴随着科学技术的迅猛发展和经济全球化进程的加快,过程工业掀起了大规模的重组和产业结构调整的浪潮,如Exxon和Mobil合并成为ExxonMobile,Amoco和British Petroleum合并,还有一些公司销声匿迹。许多跨国公司的发展重点已逐渐从大宗产品市场转向高附加值产品,如精细化学品、医药、新材料等。

与此同时,可持续发展对化学工程提出新挑战和新要求,化学工业和生态环境的协调发展得到重视,因此,化学工程向上扩展到化学供应链和整个生态环境,强调物质转化过程的绿色化和生态效应。化学工程要涵盖从分子、纳微、单元(颗粒、液滴、气泡)、聚团、设备、工厂,直至生态工业园等不同层次,必须发展多尺度的理论和方法,由此产生了多尺度的过程系统工程。

针对化学工程学科的发展趋势和国家战略发展的需求,认为以下几方面的科技问题应当在未来重点予以突破:针对我国资源特色的绿色工艺;极端和非传统条件下的物质转化过程;以产品为导向的先进工艺及过程;工程复杂系统及多尺度理论;大规模计算和虚拟过程;基于生态工业概念的系统集成。