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化學工程與工藝就是對材料進行加工處理,然后進行再次利用實現能量的傳遞,這樣高效環保完成資源的優化配置,優化產品加工生產的過程?;瘜W工程與工藝的發展由來已久,它以化學工程相關理論還有實際的一些運用為指導,利用這一學科知識對各種產品進行研究、開發跟生產?;すこ填I域的相關行業非常多,比如石油化工、生物化工、材料化工、冶煉化工等相關行業?;瘜W工程領域相關的行業都是關乎我國經濟發展的重要領域,化工工程還與一些高新科技領域相互影響作用,共同推動著科技的發展,促進社會的進步。目前化學工程領域正向著自動集約化、高效精細化方向發展??偠灾?,化工工程涵蓋的專業領域范圍非常廣,因此,加強對化工工程與工藝發展研究時非常有必要的。
一、化學工程學科的發展特點趨勢
1.化學工程與工藝特點
化學工程簡稱化工,是研究以化學為代表的相關工業的,化學工程與工藝這門學科是一門工業特色十分顯著學科,化學工程與工藝的研究范圍廣,是一門應用十分寬泛的專業。如一些食品加工業、印刷業、冶煉業、醫藥生產、材料化工等都是建立在化學工程與化學工藝的基礎之上?;瘜W工程與工藝這門課就是培養學習化學工程與化學工藝方面的理論知識,想要在這一門學科能夠為我國各個行業都做出貢獻,就必須要組織構建一個能夠發展化學工程與工藝學科的研究基地。構建適合專業特點的,有利于人才培養的創新型體系。
2.化學工程與工藝研究對環境保護的意義
化學工程與工藝這門學科是一門工業特色明顯的專業,它覆蓋了原有的各種化學相關的專業。現階段,環保已經是人們普遍追求的一種生活方式跟生活態度?;瘜W工程與化學工藝的相關研究是實現環保節能這一理念的重要實現途徑。對于化學工程跟化學工藝的研究發現,人類在降低污染節約能源的時候可以實現利益的最大化,這樣的前提條件下,人們都愿意進行節能環保方面的嘗試。很多跨國大型企業都針對這種情況成立專門的科研小組,進行相關綠色環保方面的研究。社會的發展離不開科技的發展,科技發展不能以犧牲環境為代價。這就要求綠色環保的概念??萍嫉陌l展過程中化學工程與化學工藝的發展一定會占據重要位置。針對這樣的情況,應該積極改變策略加大對化學工程與化學工藝方面的研究。
二、相關新興化學工程與工藝的技術研究
1.綠色化學工程
綠色化學也就是現今的人們所說的環境友好化學,這種化學方面的術語是現如今最為流行的術語。綠色化學就是環保,降低污染,用一些化學方面的技術還有方法來減少對生態環境的影響,降低環境污染對人類健康的影響。運用化學工程與化學工藝減少一些有害的原料還有催化劑等的生產還有使用。從根本上杜絕環境污染的產生,綠色化學的技術就是從源頭來阻止污染的產生,用無毒無害的原料,并且對一些廢棄物進行回收再利用。
2.化學工程與化學工藝的分離工程
分離工程就是使物質從無序向有序轉變的一種非自發的過程,在一些重力、壓力還有一些溫度、電的影響下由外力的作用,這是一個消耗能量的過程,并且這也是化學工程與化學工藝分離工程研究的重要內容之一?,F今使用比較多的分離工程方法就是蒸餾法,我國在蒸餾分離方法方面的研究已經有了非常深厚的理論依據跟實踐經驗,但是蒸餾分離方法在速度方面還是要進一步的改善。并且在一些蒸餾設備上也值得改進,蒸餾分離法如果在設備上采用現今新型的材料會取得較好的經濟效益。并且對于提高蒸餾吸收的效率,降低蒸餾分離時間上,可以采用新型的吸收劑,吸收劑對蒸餾時間的長短也有很大的影響,因此,吸收劑的研究開發也是值得關注的。
膜分離技術也是現今比較流行的分離技術,膜分離具有節能、高效、易于清理等一些特點,被許多國家的科學家認為是當下最有發展潛力的分離技術。膜分離就是吸附分離,這種吸附分離的辦法被廣泛運用一些氣體的干燥、廢水等污染物的處理等等。膜分離的研究重點在于新型吸附劑的開發,膜分離的主要問題就是膜的污染還有防治。膜分離的研究必須要實現膜使用的長壽還有高效。
3.Supercritical Fluid,SCF(超臨界流體)
Supercritical Fluid,SCF(超臨界流體)是一種溫度還有壓力都在臨界點之上的無氣體液體的相界面,同時具有液體跟氣體性質的一種流體。這一技術在化工、食品加工還有生物醫藥工程中都有非常廣泛的應用。SCF質量高、工藝要求高。開發附加值高使其有著廣闊的發展前景十分誘人的發展利潤。近幾年來,SCWO(超臨界水氧化法)用于環境治療保護方面的研究比較多,在化學工程與化學工藝方面的研究較少,還處于研究試驗期。
三、結束語
當今世界面臨著資源還有能源的短缺,全球國家都指出社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,并且提出資源的節約還有保護環境的要求,這就需要化學工程與化學工藝的配合共同發展,我國在此基礎上提出了轉變可持續發展經濟的概念,所以,相關的化學工程與化學工藝的行業領域應該要積極配合,對于化學工程與化學工藝的相關技術研究必須要重視其發展的環保性,推動傳統的化學工程與化學工藝成為綠色的工藝。最大限度的減少環境污染,節約資源,積極研究開發新能源,走科技發展與環境友好的道路。
參考文獻:
哈爾濱工業大學電化學工程專業成立于1962年,是國內最早建立的電化學工程專業之一。1999年我國大學本科專業目錄調整,原多個化工類專業(含電化學工程)統一合并為“化學工程與工藝”專業,但各大學中的該專業側重方向與特色不同。我校保留了原來的“電化學工程”方向與特色,并被教育部認定為第三批高等學校特色專業建設點。在特色專業的建設過程中,面對寬口徑的“化學工程與工藝”專業,既要開設核心化工課程又要保持電化學工程專業方向的課程。2008年修訂培養方案時,我們將化學工程與工藝專業分為“化學工藝”與“電化學工程”兩個專業方向進行課程設置。對“化學工藝”專業方向的學生按“化學工程與工藝”專業規范要求構建化工課程體系進行培養;而對于“電化學工程”方向,探索以滿足專業規范中核心知識要求為前提,依據專業特色的需要,通過以知識點為標準(不拘泥于課程名稱)協調專業規范要求與專業方向的關系,構建彰顯專業特色的課程體系。2012年修訂培養方案時,我們在系統地分析總結前期實踐效果的基礎上,形成了新培養方案。本文重點介紹了我們構建與“電化學工程”專業方向對應的課程體系的一些做法,以期達到拋磚引玉之作用。
一、面向國家需求的專業特色定位與培養目標
專業特色是特色專業的靈魂,特色定位準確與否直接決定了特色專業建設的成敗。首先,專業特色的定位要以長期形成的辦學理念以及在人才培養方面的積累為基礎。哈爾濱工業大學化學工程與工藝專業的“電化學工程”方向經過半個多世紀的深厚積累,培養了大批我國電化學工程領域的中堅力量。20世紀80年代,本專業王紀三教授的“發泡鎳電極”技術,帶動了我國電池行業的技術進步,胡信國教授的“一步法無氰電鍍銅”工藝引領了電鍍行業降低污染的技術革命,因此獲得了國家發明獎。當前,傳統石化類資源的日趨緊張及環境污染壓力,已成為限制我國經濟發展的一大瓶頸,研發新型能源與電鍍清潔生產新工藝,是國家能源、環境的重大戰略需求,特色專業責無旁貸要擔當起此方面人才培養的重任。我們認為,特色定位不能脫離化工領域及化工學科,要根據國家對人才需求現狀和發展趨勢,充分發揮自己已經積累的特色基礎和教學資源優勢,有效利用外部環境中的有利因素和發展機遇進行定位?;诖耍ご蟆盎瘜W工程與工藝”專業特色方向確定為化學電源和電化學表面處理,與電池及電鍍行業對應。
本專業畢業的學生應具有以下幾方面的知識和能力:(1)具有堅實的自然科學基礎,較好的人文、藝術和社會科學基礎知識及較高的科學素養;(2)具有較強的計算機和外語應用能力;(3)較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識,了解學科前沿及最新的發展動態;(4)具有創新意識和獨立獲取知識的能力;(5)具有較強的分析解決問題的能力及實踐技能,具有從事與本專業有關的產品研究、設計、開發以及組織管理的能力;(6)熟悉本專業領域相關的發展方針、政策和法規。
二、基于專業特色的內涵和建設目標,明確課程設置的原則
專業特色是指充分體現學校辦學定位,經過長期辦學實踐逐步積淀形成,優于其他學校相關專業的獨特、穩定和具有鮮明個性特點并為社會所承認的專業風格。開展專業特色建設,旨在促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯系,滿足國家經濟社會發展對多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過專業特色建設,探索專業建設實踐,豐富專業建設理論,形成專業建設、人才培養與經濟社會發展緊密結合的專業建設思路與人才培養方案,形成該專業建設內容的相關參考規范,對國內同類型專業建設起到示范和帶動作用。
人才培養方案的制訂與優化是專業特色建設的核心內容,而課程體系的設計是實現培養目標的基礎,是完成特色型人才培養的保證。課程體系構建要根據人才培養目標要求應具備的知識、能力、素質,明確其應具有的知識結構進而設置相應課程,形成結構合理能滿足專業特色需要的課程體系。我們認為滿足專業特色的課程設置應遵循如下原則:
1.通識教育和專業教育相結合的原則。課程設置上要處理好寬基礎與專業特色的關系,注重理學基礎教育,既要滿足特色的要求,又要為學生未來可持續發展和繼續學習打好基礎。通識教育和專業教育課程的有機結合,拓寬學生知識和視野,使學生在科學基礎、人文素養、專業素質和能力等方面同步提升,促進學生的全面發展。
2.堅持在滿足“化學工程與工藝”專業規范要求前提下彰顯專業特色的原則。依據專業特色的需要,以知識點為標準,構建融會貫通、有機聯系的課程體系。應以學生為本,不但要有與專業特色要求知識結構對應的課程體系,還要通過增加選修課的方式,構建與專業規范完全對應的課程體系,以滿足本專業方向學生的自主選修。同時注意設置反映行業與產業形成的新知識、新成果、新技術和學科發展的課程。
3.加強實踐教學與創新能力培養的原則。單獨設置與實踐教學及創新意識培養對應的課程,注重理論課與實驗課的銜接與相互補充。增加實驗教學比重,及時將教師的相關研究成果轉化為實驗教學內容,使我校的強勢科研力量轉化為優質教學資源。并通過設置產學結合與創新類課程等,培養學生運用所學知識解決實際問題的能力及創新意識。
4.促進本科教育國際化的原則。保證學生四年外語不斷線。在通識教育階段基礎上,參照國外同類專業課程體系,設置和建設系列化專業教育雙語課程,培養學生跨文化交流能力,提高學生的國際競爭力。
三、以滿足專業規范基本要求為前提,構建彰顯專業特色的課程體系
高等教育大眾化的顯著特征之一是多樣化,但多樣化不是隨意化,不能沒有基本的人才培養質量標準。專業規范就是專業人才培養的總體框架與規定,我們不能背離專業規范中的基本要求去追求所謂的專業特色,遵循專業規范而不拘泥于規范的專業特色才能日益彰顯。專業特色總體上呈現多樣性特征,而專業規范體現了統一性的特征,專業規范中的人才培養基本規格,核心知識領域等質量要求標準是統一的,這是專業本身具有的特征。要協調好專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系,以滿足專業規范基本要求為前提來彰顯專業特色。我們以“化學工程與工藝”專業規范中要求的知識點為標準,圍繞“電化學工程”知識結構的需要構建課程體系?;咀龇ㄈ缦拢?/p>
1.在通識教育方面,強化數理基礎,數學類課程278學時、物理課程177學時,人文與社會科學基礎課177學時,公共外語課200學時(前兩學年完成公共外語課后,大三開設雙語課有“化工熱力學”、“電化學測量”等,大四開設“表面工程”、“新型化學電源”、“電動車能源系統”雙語課,保證四年外語不斷線),還設有文化素質講座、全校任選課等;針對行業、學科發展的需求,在通識教育的基礎上,通過知識點不重復介紹來壓縮相應課程的學時,設置與電化學工程知識結構對應的學科基礎課、專業核心課、專業選修課。為拓寬專業基礎,將“工程制圖基礎”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“化工綜合實驗”、“專業導論課”、“化工安全概論”、“理論力學”、“材料力學”、“電工與電子技術”、“電工與電子技術綜合實驗”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無機材料制備方法”等定為學科基礎課。按教學目標重組突出專業特色的主干課程體系,把“無機化學”、“有機化學”、“分析化學”、“物理化學”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“電化學原理”、“電化學測量”、“化學電源工藝學”、“電鍍工藝學”10門課程作為專業主干課。
2.以知識點為標準,通過必修與限選課來滿足專業規范的基本要求?!半婂冘囬g設計”、“化學電源設計”為實踐類必修課,同時設有“化工機械與設備”專業選修課,以此涵蓋化工設計的知識點;“化學反應工程”與“電化學反應工程”2門課限定為至少二選一,另外在10門專業主干課程中,包含了電極過程動力學、催化、反應器等內容,滿足了反應工程知識點的要求。我們增加了選修課門數,并以知識點不重復介紹為原則壓縮每門課程的學時,具體分為三類:第一類是設置了“結構化學”、“化工設計”、“化工儀表及自動化”、“化工分離工程”等化學、化工類課程及“材料分析測試方法”課程,使學生具備專業規范要求的化工知識體系,為有志于在化工行業就業及出國、考取外校研究生的學生打好基礎;第二類是設置了“新型化學電源”、“固體電化學基礎”、“電動車能源系統”、“綠色能源”、“電極材料結構表征”等課程,供希望從事電池行業的學生選修;第三類是設置了“化工設備腐蝕與防護”、“表面工程”、“電化學加工技術”、“涂裝技術”等課程,供準備從事電鍍行業的學生選修。從知識點看,既滿足了“化學工程與工藝”專業規范的要求,又構建了適合專業特色的電化學工程知識結構體系。同時,不但滿足了學生的就業要求,還為學生職業發展和繼續學習奠定了基礎。
四、發揮學科優勢,設置加強實踐教學與創新能力培養的課程
本專業依托的哈工大化學工程與技術學科,具有一級學科博士學位授予權,并建有化學工程與技術博士后流動工作站,2012年哈工大的化學工程與技術學科排名進入全國評估前八名。多年來面向國家、國防重大需求,形成了本學科的優勢特色。在應用電化學方向上,產學研特色突出,多項原創性成果為企業創造了顯著的效益。與本專業建立長期穩定的科研、教學合作關系的企業有十幾家,為產學結合的學生培養奠定了良好的基礎。我?;W科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教學硬件大平臺,為學生的科研訓練、課程設計、畢業論文(設計)等提供良好的實踐平臺。在軟硬件方面,對電化學工程的專業特色方向建設起到了保障和促進作用。另外,本專業正在逐步加大科研設備和科研實驗室等資源向學生開放的力度,創造條件讓學生能夠較早進入實驗室,參與教師的科研工作,在具體的科研活動中培養實踐、創新能力。在專業實驗內容上,鼓勵教師將適合于實驗教學的科研成果轉化、更新為課程教學內容,有利于將最新的學科知識、技能傳授給學生。
在實踐教學與創新意識培養方面,對于基本技能、方法類實驗,與四大化學相關的實驗課為132學時、與化工基礎相關實驗72學時,與專業方向對應的實驗課100學時。特色專業是面向行業培養人才,在產學結合上,設置“國內外專家講學”學科基礎課,還要求講授專業課的教師要理論聯系實際,注重啟發科研思路。專業定期從合作企業中邀請高級工程技術人員來校為學生進行課堂教學或講座,聘請具有教學經驗的高級工程師參與本科教學活動;在創新能力培養方面,設置了“大一年度項目”、“創新創業訓練計劃”、“創新實驗課”、“創新研修課”,要求學生在校期間至少完成2個學分,可通過選修創新研修課、創新實驗課、參加大一年度項目、大學生創新創業訓練計劃、學科知識競賽、發表研究論文、申請專利等方式獲得。
自1999年本科專業目錄調整后,我們圍繞協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系上,進行了各方面的努力與探索,構建了面向國家需求的化學工程與工藝特色專業課程體系。作為特色專業建設,我們今后要為實現培養具有前瞻性、綜合素質高、創新能力強和具有國際競爭力的行業人才的目標而繼續努力。
參考文獻:
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化學工程與工藝專業是一個極富創造性、挑戰性的重要工業領域,能在化工、石油、能源、輕工、冶金、醫藥、微電子生產、食品和環保等多領域行業,從事產品的研制開發與評估、過程工藝與裝置的設計放大、過程科學研究、高等工程教育、生產過程的控制及經營管理等方面工作的高級工程技術、教育教學和管理營銷人才,具有技術密集、人才密集、資本密集的特征,特別是二十一世紀的化學工業在向“綠色化工”方向發展的同時,對知識的交叉滲透、產業的相互交融提出了更寬更深的要求,該專業就是為了適應面向二十一世紀化學工業發展而設置的一個厚基礎、寬口徑、適應性強的大專業。本專業旨在培養德、智、體全面發展,具備在工業界、科技界、政府及行業機構中擔任重要職務的基本素質,掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法。
通過上述闡述,我們簡單了解到了化學工程與工藝的定義,在一些重要領域的關鍵作用。下面就讓我們分開來解讀化學工程和工藝在哪些領域起到了什么作用,在工作中,如何將資源更好的利用?
化學工程與工藝就是研究化學工業生產過程中的共同規律,并用化學方法改變物質組成或性質來生產化學產品的一門工程W科。簡單來說,也就是化學在工程實際中的應用。該專業主要開設高等數學、無機與分析化學、有機化學、物理化學、高級語言程序設計、化工原理、化工熱力學、化工分離工程、儀器分析、化工設計、化學反應工程、化工工藝等課程。其中英語、化工原理、化學反應工程、高等數學為學位課程,參加省自學考試。
化學工程與技術學科是從19世紀末由于化學品大規模生產的需要而形成和發展的。當時,為了化工生產的高效和大型化,根據典型的化學工藝和設備中出現的一些具有共同屬性的工程問題,形成了單元操作的概念。20世紀50年代后發展的傳遞過程原理和化學反應工程使化學工程學科上升到了新的階段。人類穿的各種合成纖維的衣物,吃的各種食物的包裝加工,住的房屋的水泥鋼材,以及人們開車所用的石油天然氣,都是化工研究的方向。中科院院士陳洪淵就曾經評價化工產業為“國之重器”,能創造出數千萬個“新物種”。譬如說,1909年哈伯發明的合成氨技術使世界糧食翻倍,解決了世界上一半人的溫飽問題。1995年我國的化學纖維產量為330萬噸,其中90%是合成纖維,這一化工技術的應用,使大多數人免于挨凍。
當今社會,化學工程與工藝也應用到多個領域,如分析化學師、食品化學師、化妝品研發員、醫藥技術師等職業,這些職業你肯定聽說過,但不一定想到他們與化學工程與工藝專業相關。總體來說化學工程與工藝專業的就業領域還是相當廣泛的。畢業生能在化工、能源、信息、材料、環保、生物工程、輕工、制藥、食品、冶金和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作。一般主要的主要就業方向可以從一下幾個方面來看:
首先,可到科研院所、高等院校從事化學工程與工藝相關科研、教學等工作。不過這需要該專業學生具備一定的科研水平和較高的學歷。
其次,到化工類、石油類、輕工類、車輛化工、建筑機械、制藥、食品、涂料涂裝等相關的科研單位、企業、公司從事應用研究、精細化工產品的開發、設計、生產技術和科技等工作。化工行業有很多知名的企業如美孚、殼牌、巴斯夫、中石油、中石化等。當然,除了這些大企業外,一些冶金、化纖、煤炭、橡膠等化工企業也是畢業生不錯的選擇?;ば袠I是個講究經驗和積累的行業,技術和經驗是技術型人才的資本,對于剛走出校門畢業的學生來說,一般需要一個相當長時間的經驗積累,從基層做起,讓理論和實踐充分的結合后,才能謀取個人職業更好的發展。
再次,可以在相關化工類企業從事銷售、管理等工作。除了走工藝、研發、質量檢驗等技術人才的道路外,該專業復合型銷售和管理人才在人才市場中也特別受歡迎。關鍵是如何取得化工類技術以外的教育背景和從業經歷?;べQ易、管理人才基本都需要是化工專業出身,同時熟知貿易規則和單位業務,還必須具備耐心細致,和較強的語言表達能力。
國家教育部曾公布的化學工藝與工程專業就業狀況顯示,該專業2013年全國普通高校畢業生規模在28000-30000人,近三年全國就業率區間在90%-95%之間,屬于就業率較高專業。
據調查,相關從業人員都表示,化工專業畢業生要找到一份工作并不難,但找什么樣的工作就因人而異了。由于化工各個方向分類較細,各個大學都有自己擅長的專業方向。如有些學校側重石油化工、煤化工;有些側重醫藥化工;有的則偏重金屬冶煉或精細化工等。另外,還有一些人對化工就業存在這樣的誤區,擔心學這個專業畢業后要去挖煤、煉石油。實際上,傳統的石油化工、煤化工只是其中的一個就業方向,如果你對這個方向不感興趣,還有更廣泛的領域可供選擇。如可以選擇和人們生活息息相關的精細化工,我們用的洗發水、洗面奶、沐浴液的研發生產都是化工的主要就業領域。還有食用油、巧克力等食品加工企業,香水、化妝品、奢侈品制造等也是化工很好的就業方向。目前我國經濟建設水平不斷提升,涉及綜合技術項目的開發工作節奏也顯得急躁起來,對于化工專業建設工作人員來說,需要聯同系統性的設施布置和先進實驗驗證項目開發,積極穩固綜合人力資源的開發動力,為我國相關行業的發展提供更加優質的貢獻力量。
除了化學工程與工藝在工作上的應用外,可以說,我們日常生活中的“衣、食、住、行”樣樣都離不開化工產品?;瘜W工業已經成為國民經濟重要的基礎性產業,它為農業、能源、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑、建材等工農業和人民日常生活提供保障和配套服務。同時它還是工業經濟中最具活力,有待開發且競爭力極強的一個行業。老人常說,“三百六十行,行行出狀元”,不管研讀什么專業,都有一定的優勢和特點,只要潛心學習,任何領域都可以走出一片輝煌的天地。
化學工程與工藝專業作為我們學習的專業,不禁會對自己的未來產生思考,之后的篇幅便是介紹本專業的未來發展路線:技術型路線、銷售型路線及復合型路線。通過對三者的一一描述,產生縱向的說明展望及橫向的對比思考。全篇從對化工專業的了解開始,止于對個人發展的歸納展望,展現化學工程與工藝專業的巨大潛能及良好的未來發展態勢。化工科學體系龐大,其包括材料化學、材料物理、化學工程與工藝、環境工程、精細化工、生物工程等近二十個專業。而有調查顯示,目前企業需求最大的三個抓也中,化學工程與工藝以19%的比例占據第一,其次是均為14%的高分子材料與工程和精細化工專業。由此可見,化學工程與工藝專業人才的市場需求大,就業前景好,對社會的貢獻也大。選擇化學工程與工藝專業的我們,也必將在祖國的建設中大展拳腳。
二、如何更好學習化學工程與工藝專業知識
學習化學工程與工藝專業的知識,我們可獲得多方面的知識及能力。首先,我們可以掌握化學工程、化學工藝及應用化本文由收集整理學等學科的基礎理論知識,掌握化工裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化的方法;其次,我們還可以熟悉國家對于化工生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的方針,政策和法規,了解化學工程學的理論前沿,了解新工藝、新技術、新技術與新設備的發展動態;最重要的是,我們學會了文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定得科學研究和實際工作能力,具有創新的意識及獨立獲取新知識的能力。
三、應該學會用所學知識解決實際問題
化學工程是研究化學工業和其他過程工業生產中所進行的化學過程和物理過程共同規律的一門工程學科。其一重要的任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應,特別是在放大的效應。以解決關于過程開發、裝置設計和操作理論和方法等問題。它以物理學、化學和教學的原理為基礎,廣泛應用各種實驗手段,與化學工藝相配合,去解決工業生產問題。
化學工程包括單元操作、化學反應工程、化工熱力學、化學系統工程、過程動態學及控制等方面,其研究對象通常是非常復雜的,主要表現在過程本身的復雜,物理的復雜及物系流動時邊界的復雜性。而化學工程的研究范圍也包括裝置的大型化和新產品、新工藝工業化的問題,且化學工程在國民經濟中的重要作用也是非常明顯的。同時,化學工程也向著兩個方向發展:一方面隨著學科的成熟,不斷向學科深度發展,另一方面是不斷向新的領域滲透,研究和解決新領域的新問題。
化學工藝即化工技術或化學生產技術,指將原料物主要經過化學反應轉變為產品的方法和過程,包括實現這一轉變的全部措施?;瘜W生產過程一般地可概括為三個主要步驟:1原料處理;2化學反應;3產品精制。而以上的三步驟都需要在特定的設備中,在一定的操作條件下完成所要求的化學和物理得轉變。而化學生產技術一般是對一定的產品或原料提出的,所以,它具有個
別生產的特殊性,但其內容所涉及的方面一般有:原料和生產方法的則用,流程組織;所用設備的作用,結構和操作;催化劑及其它物料的影響,操作條件的確定,生產控制,產品規格及副產品的分離和利用,以及安全技術和技術經濟等問題。
現代化學生產的實現,應用了基礎科學理論(化學、物理和數學等),化學工程原理和方法以及其他有關的工程學科的知識及技術。而現代化學生產技術的主要發展趨勢是:基礎化學生產的大型化,原料和副產品的充分利用,新原料路線和新催化劑的采用,能源消耗的降低;環境污染的防止,生產控制自動化,生產的最優化等。
四、在了解了化學工程與工藝專業可以有哪些就業路線
1.技術型路線:技術員-工程師-總工程師(或創業)
化工行業是個講究資歷和積累的行業,很少有“一飛沖天”的特別機遇,初畢業的我們可以做些技術類的工作,踏踏實實,一步步積累技術資本和經驗,然后到了一定程度后,便能獲得比較好的機遇和地位?;瘜W工程與工藝工作,一般需要一個相當長的時間來讓自己的理論和實踐得以充分的結合后,才能謀取個人職業的發展基礎。所以,若要走技術路線,對于剛畢業的我們,必須在寂寞與微薄的薪水中提升自己,技術和經驗是化學工程師的資本,基本可以替代金融資本進行創業,這也是工作最開始幾年的寂寞和低收入換來的回報。有技術在手,想有高薪或者是創業,都不是問題。
2.銷售型路線:業務員-銷售主管-區域經理-銷售總監
培養目標:使畢業生適應國家經濟與科技發展的需求,成為具備寬厚的理論基礎知識,通曉化工生產技術的專業原理、專業技能與研究方法,能夠從事過程工業領域的產品研制與開發、裝置設計、生產過程的控制以及企業經營管理等方面工作的高素質科技人才。
主干學科:有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程、化工機械、精細有機合成原理等。
主要課程:無機化學、分析化學、大學物理、有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程和一門必選的專業方向課程。 另外輔修化工經濟技術分析、電工電子等。
主要專業實驗:有機化學實驗、無機化學實驗、化工熱力學、化工傳遞過程、化學反應工程、化工過程系統工程、工業催化和應用化學等。
主要實踐性教學環節:包括化學與化工基礎實驗、認識實習、生產實習、計算機應用及上機實踐、課程設計、畢業設計(論文)(計算機應用要求較高)等。
專業發展方向:化學工程、化學工藝、精細化工。
1.華東理工大學 2.天津大學 3.北京化工大學 4.南京工業大學 5.大連理工大學
6.浙江大學 7.中國石油大學 8.華南理工大學 9.太原理工大學 10.四川大學
11.鄭州大學 12.湖南大學 13.哈爾濱工業大學 14.西安交通大學 15.上海交通大學
16.江南大學 17.中南大學 18.南京理工大學 19.中國礦業大學 20.湘潭大學
大連理工大學化工系創辦于1949年,1952年高等學校院系調整時,一批著名化學家匯集大工,形成了具有雄厚實力的化工學科。改革開放后,化工各學科發展很快,師資隊伍和招生規模不斷擴大,1984年發展為化工學院,學院設有化學、化學工程、生物工程、材料化工、化學工藝、工業催化、精細化工、高分子材料和化工機械等9個系,24個教研室?,F有本科生2410人,碩士生494人,博士生241人,博士后科研人員7人。教職工370人,其中中國工程院院士1人,雙聘院士3人,“長江學者獎勵計劃”特聘教授2人,博士生導師37人,教授53人,副教授80人,高級工程師17人。
化工學院現有化學工程與技術一級學科博士學位授予權,覆蓋了其全部五個二級學科――化學工程、化學工藝、應用化學、工業催化和生物化工,并設有化學工程與技術博士后科研流動站。此外還有高分子材料、無機非金屬材料及化工過程機械博士點和3個理科化學碩士點。生物化工、應用化學、環境學科設有“長江學者獎勵計劃”特聘教授崗位。學院擁有應用化學國家重點學科,化學工程、工業催化和生物化工三個遼寧省重點學科,精細化工國家重點實驗室,分析中心及15個研究所,擁有400兆核磁共振,氣/液質譜、飛行時間質譜、X射線衍射儀等大型分析儀器40余臺,成為我國培養化工高層次人才和科學研究的基地。
化工學院作為大連理工大學的重要學院,50年來為國家培養了2萬名畢業生,其中許多人成為國家各部委和省市領導,中科院院士,國家有突出貢獻的專家以及大專院校、科研院所和廠礦企業的廠長、經理、總工及業務骨干,為適應社會需求培養了復合型、外向型高技術人才。
化工學院廣泛開展國際學術交流和技術合作,已經與日本、韓國、美國、加拿大、澳大利亞、德國、奧地利、英國等國家的大學、研究機構或公司建立科技合作和學術交流。
化工學院辦學宗旨是以人才為本、創新為先,辦學思路是以貢獻求支持,以改革促發展。重視面向社會經濟建設的重大關鍵技術的基礎研究和應用基礎研究,每年都承擔一批國家、省市級科學基金和“973”“863”及“九五”重點攻關項目,同時與企業建立產、學、研三結合緊密型協作關系,解決技術難題及高新技術和新產品的開發工作,化工學院每年科學研究經費達3000萬元以上,近兩年科技成果顯著,獲國家科技進步獎二等獎一項,省部級科技進步獎一等獎三項、二等獎三項。
問題1:化學工程與工藝專業的學生應掌握怎樣的知識和能力?
1.掌握化學工程、化學工藝、應用化學等學科的基本理論、基本知識;
2.掌握化工裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;
3.具有對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;
4.熟悉國家對于化工生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的方針、政策和法規;
5.了解化學工程學的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;
6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力。
問題2:化學工程與工藝專業的學生就業方向?
本專業畢業生知識面寬,可到工業部門從事化工類產品的設計、施工、生產管理、技術開發、應用研究以及貿易等方面的工作,也可到科研、商貿、行政等部門從事與化學工程相關的工作。
也可在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面的工作。
還可以到化學工廠、大學、政府社團、保健服務、中學、醫院、工業實驗室、圖書館、醫藥公司、私人企業、實驗研究所等從事相關的工作。
問題3:化學工程與工藝專業方向的不同有差異么?
化學工藝包括能源化工、材料化工、有機化工、環境化工、高分子化工、無機化工等眾多領域,覆蓋面廣。它不僅涵蓋了傳統的基礎領域,同時與材料、能源、生物、醫藥、環境等學科滲透融合,不斷地培植出新的生長點。它既是一個歷史悠久、曾作出重大貢獻的學科,又是一個新世紀不可缺少的充滿了生機與活力的學科。
化學工程是以化學工業及相關生產過程中所進行的化學、物理過程為研究對象,探究其所用設備的設計原理與操作方法以及最終實現過程優化所應遵循的共性規律。本專業方向學生主要學習化工流體流動與傳熱、化工傳質與分離過程、化工熱力學、化學反應工程、化工傳遞過程基礎、化工數學、化工分離過程、化工工藝學、化工過程分析與合成、化工設計等課程。為拓寬專業面,增加適應性,還開設生化基礎、石油煉制工程、環境化工、化工機械基礎、ChemCAD等課程。
問題4:與化學工程與工藝專業相近的專業是什么?
制藥工程(主要是化學制藥)。
問題5:化學工程與工藝專業中的催化科學與工程具體是什么樣的學科?
它是催化化學、材料物理及化學工程之間的交叉學科,具有理工結合的特點。
1能源化學工程專業的產生
隨著世界經濟的不斷發展,人類社會對能源的需求越來越多。能源問題成為21世紀人類面臨的最基本問題。長遠來看,在全世界范圍內,一次能源仍將占主要地位。但隨著時間的推移,一次能源逐漸消耗殆盡,煤、石油和天然氣等含碳能源的潔凈、高效利用,太陽能、風能、地熱能、生物質能、潮汐能等具有清潔、低碳、可再生等優勢的新能源的開發利用將成為未來世界經濟可持續發展的關鍵[1]。能源化學工程(EnergyChemicalEngineering)作為一個全新的專業應運而生。安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢,僅僅依托煤化工,但又不局限于煤化工,涵蓋燃料電池、生物質能、電化學、生物柴油、環境化工等豐富內容,于2011年新增加能源化學工程專業。關于能源化學工程專業本科生課程體系建構、人才培養模式正處于不斷探索和完善中。
2能源化學工程專業的培養目標
能源化學作為化學的一門重要分支學科,是掌握煤炭綜合利用,了解非煤礦物能源,普及新能源和可再生能源知識、實現能源科學利用和可持續發展的重要科學技術基礎。它利用化學與化工的理論與技術來解決能量轉換、能量儲存及能量傳輸問題,以更好地為人類經濟和社會生活服務?;瘜W變化都伴隨著能量的變化,而能源的使用實質就是能量形式發生轉化的過程。能源化學因其化學反應直接或者通過化學制備材料技術間接實現能量的轉換與儲存[2-8]。能源化學工程屬于一個全新的專業,之前僅在化學工程與工藝專業里涵蓋過一點,主要關注怎么利用能源、對大自然造成較少的傷害。主要研究方向:能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、新能源利用與化學轉化環境化工。如今上升到一個全新的專業獨立出來,可見其重要程度。專業人才培養目標的制定應建立在對專業深入分析和了解的基礎上并結合國情、校情,能源化學工程專業人才培養目標也不例外[9-10]??紤]到安徽省淮南市是歷史悠久的煤炭城市,再結合安徽理工大學化學工程學院化學工程系專業的辦學特色,考慮專業發展與社會進步對人才的客觀、合理的要求。我們在制定本專業的培養目標時,強調“厚基礎、寬專業、高素質”,力求培養出具有良好科學素養、基礎扎實、知識面寬,同時具有創新精神和國際視野的高級專門應用型人才[11-12]。學生具有了扎實的化學化工基礎知識和能源化學工程專業知識就能夠快速適應涉及化學、化工、傳統和新能源加工等領域的相關工作。具備在煤炭行業、電力行業、石油石化行業、生物質轉化利用行業從事低碳能源清潔化、可再生能源利用以及能源高效轉化、化工用能評價等領域進行科學研究、生產設計和技術管理等工作。我們培養的畢業生工作領域包括:煤化工行業、天然氣化工行業、電廠化工綜合利用行業、生物質能源化工行業、固體廢物綜合處理行業、石油加工行業、石油化工行業、催化劑生產和研發行業??梢栽谶@些行業從事設計、科學研究、技術管理等工作或繼續深造[13-16]。
3能源化學工程專業課程體系
除了公共基礎課程、學科專業必修課程,立足能源城淮南市,依托安徽理工大學化學工程學院化學工程系的特色開設特色專業核心課程(如,能源化工導論、化學反應工程、化工熱力學、化工分離工程、煤化學、工業催化I、能源化工工藝學、化工過程分析與合成、化工過程控制、化工設計基礎)以及特色專業任選課(如,煤氣化工藝學、煤基合成燃料、生物質能源及化工、燃燒工程、燃料電池、現代儀器分析、電化學工程、膜科學技術過程與原理、基本有機化工工藝、廢棄物處理與資源化、環境化工、化工專業英語)。此外專業實踐模塊本系能源化學工程專業開設的專業基礎實驗-《煤化學及工藝學實驗》,包含實驗項目:煤樣的制備、煤樣的粒度分析、煤樣堆積密度的測定;煤中水分、灰分、揮發分產率的測定及固定碳的計算;煤中硫元素的測定;煤的發熱量測定;煤中碳氫元素的分析;煤氣成分分析;煙煤坩堝膨脹序數的測定;煙煤奧亞膨脹度的測定;煤的粘結性指數的測定;煤灰熔融性的測定。這些實驗項目以煤化工為特色,厚基礎理論,意在培養學生扎實的理論基礎。開設的專業實驗-《能源化工專業實驗》,包含實驗項目:煤樣的XRD分析;煤的熱重分析;水煤漿的制備和性能評價;油品的常壓蒸餾;生物柴油制備及性能評價;石油產品的性能測定1;石油產品的性能測定2;電化學-燃料電池電化學性質的測定;電化學-質子交換膜電化學性質的測定。這些實驗項目不限于煤化工,設計生物柴油,電化學,燃料電池等,重在拓展知識面,培養寬專業,高素質人才。
4能源化學工程專業建設中存在的問題
安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢,開設能源化學工程專業,經過這些年的不斷摸索,至今已有一屆畢業生,通過學生反饋,在專業建設上仍有一些不足:
(1)專業實踐教學條件有待改善。就當前現狀來看,本專業實驗條件還相對落后,缺少大型分析儀器和設備,實驗室建設相對滯后,現有實驗器材臺數還不能很好滿足學生分組實驗要求。
(2)師資隊伍建設還需進一步加強。由于本專業辦學歷史較短,師資力量相對不足,專業結構也不近合理,一批青年教師還需逐漸成長,缺乏高水平科研項目和教學研究成果。
(3)部分課程設置不盡合理,同時,專業基礎課、專業課開課的先后順序還需進一步調整和完善。對于新開設的課程,有的授課教師對內容不太熟練,有必要加強教師的授課水平,有條件的話可以走出去,加強與兄弟院校和科研院所的交流合作。
(4)校外實習基地建設有待加強?,F有實習基地以煤化工企業為主,與能源化學工程專業培養目標中強調的“寬專業”背景還有一定差距[17]。以煤化工行業為背景的院校能源化學工程專業建設是一個不斷發展的過程。在開設該專業時仍需明確方向,吸收、借鑒相關院校辦學經驗,不斷摸索、改進、完善專業建設。不僅要辦出自身專業特色,還要進一步解放思想,緊跟經濟社會發展需要,培養出適應經濟社會發展的高素質應用型人才。截止到目前為止,安徽理工大學能源化學工程專業建設經費陸續到位,新進大型設備招投標已完成,等待供貨、安裝調試。專業教師也正忙于實驗室和實訓基地的規劃設計。結合應用型人才培養目標,學院領導帶領專業教師通過廣泛調研,集眾家之長,具有專業特色的實踐教學基地也逐步落實到位。相信安徽理工大學能源化學工程專業的明天會更加光輝燦爛。
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燕山大學的化學工程與工藝專業在2017年全國第四輪學科評估中得分B,在河北省高校中僅次于河北工業大學,位居全省第二。在省內有較高影響力。下面以三方面對燕山大學的化學工程與工藝專業進行分析:
1、燕山大學化學工程與工藝專業研究方向:化工產品的生產工藝與技術設備的設計、開發、研究、模擬與優化,新型化工材料的合成工藝及性能等。
2、主要課程:無機與分析化學、有機化學、物理化學、化工原理、機械設計基礎、電工與電子技術、化學反應工程、化工熱力學、化工分離過程、化學工藝學、傳遞原理、催化
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化學工程,簡稱化工,是研究以化學工業為代表的,以及其他過程工業生產過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規律,如石油煉制工業、冶金工業、食品工業、印染工業等,并應用這些規律來解決過程及裝置開發、設計、操作等問題,它是以數學及少量的物理觀念為基礎應用于化學工業上,主要研究大規模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質,來替生產化學品或是物料工廠提供一個反應流程設計方式。實驗研究、本文由收集整理理論分析和科學計算已經成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學工程的研究領域最初只是化工單元操作,如:輸送現象(為化工學科當中“單元操作”的理論基礎)、化工熱力學輸送現象。隨著發展,后來又發展出一些新的分支,化學工程領域的分支龐大,可應用在各類化學相關領域的研究及實務上的操作,因應現代工業發展的需要,以化工的知識背景為基礎,例如半導體工業。隨計算機的快速發展,數值模擬(cfd)在化工的發展占據重要的地位。
2 化學工程與工藝專業簡介
2.1 化學工程與工藝任務。根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向。
2.2 化學工程以及化學工業的一些特點。以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化工單元操作以及有關的流體力學、傳熱和傳質原理、熱力學和化學動力學等在化學工業上的應用,以指導各種過程及其設備的開發、改進和發展屬于化學工程學的內容。化學工程是隨著化學工業的大規模生產發展而形成的。化學工程包括過程動態學及控制、化工系統工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學、化學反應工程等方面?;瘜W反應是化工生產的核心部分,提供過程分析和設計所需的有關基礎數據,研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎,它決定著產品的收率,對生產成本產生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導各類產品的生產和化工設備的設計;傳遞過程是單元操作和反應工程的共同基礎,化學工業在新的形勢下要求處于化學核心地位的催化技術和化學工程都必須用跨學科的戰略進行多學科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞,這三種傳遞,實質上就是各種單元操作設備和反應裝置中進行的物理過程。
合成化學是化學學科的核心,化學家不僅發現和合成了眾多天然存在的化合物,同時也創造了大量非天然的化合物,使人類社會所有的化合物達到2230萬個(美國化學文摘1999年12月10日收錄的化合物數),并且以幾個月就有100萬個的速度發展,大量新化合物的產生是化學工業產品開發的基礎。信息技術及工程技術的進步為設備和工藝創新創造了條件,推動了化工行業的技術進步。 化學工業的生產技術和許多深度加工的產品更新換代快,要求化學工業必須不斷發展和采用先進科學技術,從而提高生產效率和經濟效益。不斷尋求技術上最先進和經濟上最合理的方法、原理、流程和設備是化學工業工藝創新追求的目標?;ば录夹g開發程序是一套科學的程序,它是以市場為導向、以創新為宗旨,以工業化和商業化為目的的創新過程。世界上經濟發達國家化學工業的研究開發費用、科研人員以及專利和文獻的數量都居各工業部門的前列。
3 化學工程與工藝實驗數據處理分析
傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。借助matlab軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來。
化學工程與工藝專業實驗是初步了解、學習和掌握化學工程與工藝科學實驗研究方法的一個重要的實踐性環節?;嶒灥奶攸c流程較長,規模較大,數據處理也較為復雜。因此依靠計算機處理數據會使繁瑣的數據處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數據處理是每一個化學工程實驗必不可少的步驟,也是至關重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術的可行條件。但是化工實驗數據的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復雜的數學計算,若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間,而且化工實驗數據的處理量很大、重現性很高,因此應用計算機來處理實驗數據可以大大提高工作效率?;瘜W工程與工藝專業是一個以實驗為基礎的專業學科。實驗的目的是通過有限的實驗點去尋找某一對象或某一過程中各參數之間的定量關系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規律。
二、特色專業建設的基本原則
進行具有煤化工特色的化學工程與工藝專業建設,是優化專業學科結構,推進教學改革,加強內涵建設,提高人才培養質量,提升專業競爭力的重要舉措。這不但有利于促進學校教學基本建設,進一步改善辦學條件,鞏固辦學特色,而且有利于提高辦學實力,更好地適應以煤化工為主的經濟社會發展的需要[5-6]。
(一)市場導向
目前,中國大學生就業已完全走向市場,學生和用人單位之間進行“雙向選擇”,大學畢業生的一次就業率已經成為評價一所大學教學質量和綜合競爭力的主要指標之一。要提高就業率,就必須瞄準市場對人才的需求,特色專業建設也必須以市場為導向,培養市場需要的專業人才。
(二)自主創新
特色專業建設是中國高等教育教學改革的一項新內容,本身具有探索性、創新性,加之各校各專業都要根據內外部條件形成自己的特色,更無先例可循。因此,特色專業建設要在教育觀念、人才培養目標、人才培養模式、課程體系改革和評價標準等方面堅持創新。
(三)錯位發展
特色專業建設要在市場導向的基礎上,根據現有的辦學條件、科研成果和發展潛能,集中力量,凸現特色;堅持有所為有所不為,采取“人無我有,人有我優,人優我新”的差異化策略,實現“錯位發展”,避免正面競爭。
(四)相對穩定
特色專業建設是一項系統工程,是一個不斷建設、不斷積累、不斷完善的過程,其特色的形成應該具有相對的穩定性。同時,要適應內外部環境的變化,具有一定的前瞻性,能夠體現現代科學技術發展的趨勢和未來社會和市場的需求變化。
三、主要措施
(一)更新教育觀念
辦學理念和專業建設觀念是特色專業建設的指導思想,決定著特色專業建設的方向、進程和績效。特色專業建設是一項涉及專業建設多方面創新和變革的教學改革活動,必須首先在專業建設和教學理念上實現突破,更新傳統的教學觀念以適應時代和社會發展的需要。為此,化學工程與技術學院針對“寬口徑”的教育觀念進行了多次研討,并邀請、走訪用人單位,進行深入地調研,逐步樹立了化學工程與工藝專業在“寬口徑”培養模式下堅持煤化工特色教學的觀念。
(二)加強師資隊伍建設
師資隊伍建設是特色專業建設的根本保證。特色專業需要配備有學科特色的師資隊伍,其教學和科研方向專長必須和專業特色的培育相匹配?;瘜W工程與工藝專業的專業課教師多數既是理論知識的傳播者和研究者,又是專業工程的實踐者。他們多數在武漢科技大學設計研究院從事煤焦化設計研究工作,有著豐富的實踐經驗。近年來,隨著學??缭绞桨l展,新引進了一批優秀的青年教師。這些青年教師多數沒有煤焦化專業的知識背景,為此,安排新教師隨班學習煤焦化方面的課程,而后安排到焦化廠進行3個月現場學習,并在學校設計院教師指導下完成焦化的工程設計,經教研室組織考核合格后方可上崗。
(三)創新課程體系
特色專業建設必須目標明確,在保持專業目標的基礎上突出體現特色目標;在人才培養規格上要有明顯特色,同時制定科學合理的人才培養方案。課程體系是高等院校實現人才培養目標和基本規格要求的總體設計藍圖,設置合理、科學、超前、前后呼應的課程體系是特色專業建設的基礎和關鍵。應廣泛吸收國內外先進的教育理念和教學經驗,整合教學改革成果,優化課程教學內容,不斷豐富課程內涵,努力構建適應經濟社會發展需要、反映時代特征、具有學校特色的化學工程與工藝本科專業課程體系。依據學校的學科特點,在培養“通才”的基礎上,構建了“焦化特色模塊”、“精細化工模塊”等專業方向課程。同時,將煤化學課程列入專業基礎必修課,從而保證學生具備煤化工的知識背景。新的課程體系充分體現了“提升內涵、強化特色”的教學指導思想。
(四)改革實踐教學環節
特色專業建設過程中,要高度重視校內外實習、實驗、實訓基地建設,為培養學生創新能力、實踐能力提供良好的實踐教學條件。近年來,化學工程與工藝專業建立了一批相對穩定的教學實習基地??紤]到專業培養方向的要求,實習基地以武漢平煤武鋼聯合焦化有限公司為主體。該公司在國內具有技術力量雄厚,生產工藝先進的特點,并具有較高的管理水平。同時,該公司可以說是焦化的一部“百科全書”,建有4.3m、6m、7.63m焦爐,所采用的配套工藝也有多種,是一個相當理想的本科專業特色教學實習基地[7]。在實驗教學方面,依托湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室,通過開設本科生創新性實驗與創新性研究等課外實踐活動,為培養學生的動手能力、創新能力、提高人才培養質量和專業特色教學提供了保障。
(五)強化課程、教材建設
課程建設是專業培養目標實現的基本途徑,專業特色必定要在課程建設中得以體現。在進行課程體系改革的同時,學校十分重視課程內涵建設,重新整理了傳統課程的教學內容,加強不同學科之間的交叉和融合。如在煤化學課程的基礎上,將其它一些主要能源也引進來,從而形成了能源化學課程。在化工設備及材料中融入了力學、材料等知識;化工設計基礎與技術經濟分析課程在原來技術經濟分析的基礎上,增加了化工設計內容,以加強學生動手能力的培訓;根據企業用人需求,增設了化工CAD繪圖與識圖。教材的質量體現高等教育和科學研究的發展水平,也直接影響本科教學的質量。為提高教學效果,主要專業課程都選用省部級以上優秀教材、“面向21世紀課程教材”、“十五”、“十一五”國家重點教材和教學指導委員會推薦的教材。同時,鼓勵教學經驗豐富、學術水平較高的教師編寫與出版具有學校化學工程與工藝專業特色的教材,以進一步優化教學內容和深化課程體系改革。目前,本專業自編公開出版的教材主要有:《煤化學》《燃氣工程》《化工技術經濟學》《化工設計概論》《化學工程與工藝專業實驗》以及《環境工程導論》等,其中《煤化學》為國家“十一五”規劃教材。
(六)建立健全質量保障和監控機制
二、生物質化學工程人才的知識結構
生物質化學工程(專業)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目錄》之中。在《專業目錄》中與之接近的是生物工程專業。生物工程專業培養掌握現代工業生物技術基礎理論及其產業化的原理、技術方法、生物過程工程、工程設計和生物產品開發等知識與能力的高級專業人才。生物工程專業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過程??梢?生物質化學工程(專業)模塊與生物工程專業的人才培養目標和知識體系存在著明顯差異,其人才培養模式仍處于探索之中。人才培養必須與產業發展相結合,生物質能源轉化利用途徑如圖1所示,生物質資源(以植物為例)轉化生成化學品的利用路線如圖2所示。生物質的組織結構與常規化石資源相似,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,浙江工業大學將生物質化學工程人才的培養目標定位為:既能把握和解決各種化工過程的共性問題,勝任化工、醫藥、環保和能源等多個領域的科學研究、工藝開發、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等領域,勝任生物質能源和生物質化工等新興行業的工作。
三、生物質化學工程人才培養的探索與實踐
(一)組織高水平學術會議,營造人才培養氛圍
2007年4月,浙江工業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展狀況,強調了發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動態,鼓勵省內外的科技工作者為改善浙江省能源緊缺現狀而努力工作。浙江工業大學黨委書記汪曉村回顧了浙江工業大學的發展歷程,介紹了浙江工業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思路。浙江工業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展生物能源的機遇與挑戰、我國生物質能源產業發展狀況、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”。浙江工業大學副校長馬淳安教授在開幕式上致辭,介紹了浙江工業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”的報告,重點闡釋了我國發展生物能源和生物質化工的機遇與挑戰。在兩次會議上,來自石油化工研究院、清華大學、浙江大學、浙江工業大學、浙江省農業科學院、中國林業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大學化學工程與工藝專業建設暨生物質化學工程專業方向建設研討會。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境危機,國家高度重視能源替代戰略的發展和部署,新能源代替傳統能源、優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根據國家發展需求調整學科設置、進一步促進交叉學科的發展也勢在必行。閔恩澤院士認為,在降低能耗和保護環境的時代背景下,生物質能源和生物質化工的產業發展為生物質化學工程人才提供了廣闊的發展空間,生物質化學工程(專業)方向的建設思路符合當今化工產業的發展趨勢。近距離接觸學術泰斗,聆聽專業領域的前沿進展,極大地激發了學生們的學習興趣。通過組織高水平學術會議,浙江工業大學營造了培養生物質化學工程人才的良好氛圍。
(二)理論與實驗課程體系
0 引言
化學工程技術是一門主要研究化工生產過程中研究和開發以及過程裝置的設計、制造和管理的綜合性技術?;瘜W工程技術在化學生產中的應用已涉及到各行各業,化學工程技術的發展對于強化化工生產過程,提高產品質量,降低原料和能量消耗,對于企業的技術改造以及新技術的開發起著重要作用。
1 新型反應技術的研究
1.1 超臨界化學反應技術
超臨界液體是指在溫度和壓力都處于臨界點之上時,此時狀態處于液體和氣體之間,具有這兩種狀態的雙重性質。這種狀態的流體不僅在化學工業、生物化工、食品工業有廣泛的應用,而且還在醫藥工業等領域應用很廣泛,已經顯示出巨大的魅力,極具發展前景。近年來,化學界將超臨界水氧化法應用到保護環境的領域,但是都處于初級發展階段,很不成熟。
1.2 綠色化學反應技術
綠色化學是指對環境不會造成污染的,有利于保護環境的化學工程。綠色化學簡單說就是采用化學的技術和方法來減少或消除那些對人類有害的、妨礙社區安全的、對生態環境會產生不利影響的原料或溶劑等。綠色化學是將污染從源頭進行消除的工程,因此很徹底,這主要包括原子經濟性和高選擇性的反應,生產出對環境有利的材料,并且回收廢物循環利用的一門科學技術。
1.3 新的分離技術
研究從廣義上說,分離強化首先是對設備的強化,然后是對生產工藝的強化,綜合起來說就是只要能將設備變小、將能量轉化效率提高的技術都是化工分離技術強化的結果,有利于實現可持續發展,這也是化工分離技術的主要趨勢之一。古老的化工分離技術原理:利用沸點的不同,將不同的組分從分離塔里分離出來。隨著科技的發展及國內外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術,具有廣闊的發展前景,但是這些在應用中同樣也存在著很多問題,那就是:此項研究對相關分子蒸餾的基礎理論探究比較少,沒有在理論上充分說明和指導,對設計刮膜式分子蒸餾器也沒有深入的研究。隨著信息技術的不斷進步,分離技術也不斷得到改善,取得了長足的進步,逐漸信息技術引入到分離技術的研究與開發上,例如在研究熱力學和傳遞的性質、多相流等方面,這些都是信息技術發生功效的主要分離技術,再如分子模擬大大提高了預測熱力學平衡和傳遞性質的水平。對分子的設計加速了可以加速分離,因此對研究和開發新的高效的分離劑有深遠的意義。信息技術的引進有利于新的分離過程的深入,提高工作效率。
2 化學工程學科發展動態
2.1 將化工過程與系統過程研究相結合
化學變化是一個復雜的過程,這是因為性質決定的,其非對稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維,使其控制因素增多,結構尺度變多,其中結構是對過程工程研究的中心問題,主要解決辦法是簡化其結構,使復雜的結構變得簡單,更具有使用價值;首先研究特殊系統,然后推理出一般性的結論,進而推而廣之,這些都為解決結構問題打下了良好的基礎,解決了復雜系統不容易被分析的問題,采用整體法和還原法研究復雜的系統有利于把握系統的主要變換方向,多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉換成平時的時間和空間問題,對研究化學工程的復雜結構有好處。化學工程的這一轉變趨勢預示著化學正在向著應用領域進行擴張,更加注重其實用性和價值性,而非學科本身理論的研究。這也在化學課堂上出現了明顯的改革,從只有實驗和理論兩個過程的化學轉換成有實驗、有計算最后才產生結論的過程,這就需要化學與數學物理等相結合,甚至與計算機技術相結合,進而實現化學過程的更好研究。
2.2 將化學工程與材料科學研究相結合
科學的進步使大量新的技術和產品能源不斷涌現,并且在先進技術的引導下得到了廣泛的應用,這就為化學工程的研究提出了新的問題那就是如何為新的產業的形成和發展提供良好的服務并不斷形成新的完整的理論,化學工程的發展就此進入老人一個新的發展階段。在學科研究的方法上更多的注重學科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化學、生物與化學、能源與化學、環境與化學相結合的工程學科,這些都為化學工程的發展提出了新的發展方向和研究課題,為化學的發展做了良好的鋪墊。
2.3 將化學工程與信息工程研究相結合
化學工程技術的熱點是將化學工程與信息工程研究相結合,隨著信息技術的發展,信息技術已經深入各行各業,通過計算機技術可以收集大量信息,并對此進行精細的計算,隨著大量的數據的統計和分析,可以得出很多重要的規律和結論,這些規律可以用來作為提高效率和生產效益的理論依據,同時可以預見,將化學工程和材料科學結合起來進行分析必將是化學工程領域的重點研究課題,必將成為引領化學研究的主要方向。
3 促進化學工程技術發展的對策
3.1 著眼全局提高化學工程技術水平
化學工程科學近年來的發展趨勢已經明顯地呈現與多學科交叉的現象,要進一步促進化學工程技術的進步,就要從全局出發綜合考慮與化學工程交叉的各個領域的情況。要統籌考慮各個領域的運用,做好整體的規劃,協調各項科學的開發利用。并且統籌現有領域的同時積極開拓新的研究領域,使各個學科領域相互促進,最后實現共同發展。
3.2 提高化學工程機械設備研究水平
機械設備是提高一項技術必須具備的,先進的機械設備能為更高水平的技術研究硬件支持。但是相對而言,目前化學工程技術方面的機械設備還比較落后,應該加強研究力度,向世界化學工程技術研究的機械水平靠近。有了這些高科技水平的機械設備,在化學工程技術領域趕超世界水平指日可待。
3.3 做好化學工程技術的教育工作
任何一項技術的發展都不能離開高水平的人才,所以要促進化學工程技術進一步發展需要加強化學工程領域的教育培訓工作。不僅需要培養化學工程技術方面的知識,與其相關的學科的教育與培訓也要加強。不僅僅培訓理論知識,更要加強學生的實踐能力,為化學工程技術的發展儲備人才。
3.4 積極開拓化學工程技術的應用市場
當今化學工程技術的應用領域已經很廣泛,但是如果想要進一步的發展還要積極研究開發新的工藝、新的產品,尋找新的市場。市場是產品開發的動力,有了市場的需求才會帶動產品的生產,也就會促進技術水平的提高。
4 結語
化學工程技術是一門主要研究化工生產過程中研究和開發以及過程裝置的設計、制造和管理的綜合性技術。我們要加強研究,針對發展特點采取相應的措施,提高化學工程技術水平。
參考文獻:
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