化-工-發(fā)-展-趨-勢-簡-介課件

一、化工發(fā)展趨勢之一:

化工與相關(guān)學(xué)科交叉、滲透，形成新的前沿學(xué)科

二、化工發(fā)展趨勢之二:

化工與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合

三、化工發(fā)展趨勢之三:

化工科技正經(jīng)歷“十個轉(zhuǎn)向”

一、化工發(fā)展趨勢之一:1新的前沿學(xué)科

(1)生物化學(xué)工程－—化學(xué)工程與生物化學(xué)、微生物學(xué)的結(jié)合(2)材料化學(xué)工程－—化學(xué)工程與材料化學(xué)、材料物理學(xué)的結(jié)合(3)能源化學(xué)工程——化學(xué)工程與石油化學(xué)、煤化學(xué)的結(jié)合(4)精細(xì)化學(xué)工程——化學(xué)工程與應(yīng)用有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)的結(jié)合(5)微電子化學(xué)工程——化學(xué)工程與微電子學(xué)、近代物理學(xué)的結(jié)合

(6)環(huán)境化學(xué)工程－－化學(xué)工程與環(huán)境的結(jié)合

新的前沿學(xué)科(1)生物化學(xué)工程－—化學(xué)工程與生物化學(xué)、微生2(1)生物化學(xué)工程

生物化工的新特點：過程條件溫和，分批操作，PH值、溶氧的影響大，多為非牛頓流體，無菌操作。生物化工的應(yīng)用：生產(chǎn)氨基酸，生產(chǎn)酶制劑，生產(chǎn)生物醫(yī)藥，生產(chǎn)生物農(nóng)藥，生產(chǎn)有機(jī)酸，生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，生產(chǎn)化工原料?；蚬こ獭⒓?xì)胞融合、動物細(xì)胞營養(yǎng)等高新生物技術(shù)的實踐與應(yīng)用。

(1)生物化學(xué)工程生物化工的新特點：過程條件溫和，分批操作3(2)材料化學(xué)工程

材料化工的核心問題：材料性能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系。高分子材料科學(xué)與工程的理論基礎(chǔ)：聚合反應(yīng)工程、高分子傳遞過程與粘性物流體力學(xué)。材料化工的應(yīng)用：生產(chǎn)新品種樹脂，生產(chǎn)新品牌纖維，開發(fā)新型功能材料，開發(fā)新型復(fù)合材料。(2)材料化學(xué)工程材料化工的核心問題：材料性能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)4(3)能源化學(xué)工程

能源化工的研究方向：由化石能源(石油、天然氣、煤炭)生產(chǎn)化工產(chǎn)品及新能源的化工利用。石油加工與石油化工：我國石油較重，如何提高輕組分得率及輕烯烴得率以提高經(jīng)濟(jì)效益，是非常重要的問題。煤化工與潔凈煤利用：煤的新型氣化方法與氣化爐，煤的整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與提高燃燒效率。太陽能、潮汐能的利用及能源的再生利用。(3)能源化學(xué)工程能源化工的研究方向：由化石能源(石油、天5(4)精細(xì)化學(xué)工程

精細(xì)化學(xué)品的特點：批量小，附加值高，質(zhì)量要求高，裝置柔性化，品種多，更新快，有極強(qiáng)的商品性。精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展重點：農(nóng)藥創(chuàng)制，新概念農(nóng)藥的研制；化學(xué)試劑的系列化與國產(chǎn)化；涂料要滿足汽車工業(yè)、家用電器、高層建筑等需要；染料在功能染料、防偽染料、高檔油墨上取得突破；信息精細(xì)化學(xué)品應(yīng)特別受到重視，新領(lǐng)域精細(xì)化工(石油精細(xì)化學(xué)品、飼料添加劑、新型水處理劑、表面活性劑、氣霧劑、纖維素衍生物等)。(4)精細(xì)化學(xué)工程精細(xì)化學(xué)品的特點：批量小，附加值高，質(zhì)量6(5)微電子化學(xué)工程

微電子化工在信息時代占有特殊的地位?，F(xiàn)有18類電子化工材料，應(yīng)用廣泛，例如：電于化工基材，集成線路板材與元件材料；光刻膠，光效抗蝕劑；摻雜劑、固體硼化物摻雜；封裝材料，硅樹脂，聚硅氧烷等；微電子用專用清洗劑。(5)微電子化學(xué)工程微電子化工在信息時代占有特殊的地位。7(6)環(huán)境化學(xué)工程

環(huán)境保護(hù)、三廢治理是國民經(jīng)濟(jì)各部門的共性問題，是化工可作貢獻(xiàn)的重要領(lǐng)域。潔凈合成工藝，“零”排放工藝的開發(fā)。環(huán)境無害化(汽車尾氣排放催化劑)。CO2的利用(CO2合成有機(jī)化合物)

(6)環(huán)境化學(xué)工程環(huán)境保護(hù)、三廢治理是國民經(jīng)濟(jì)各部門的共性8化工與基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合

(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合(2)與近代物理學(xué)的結(jié)合(3)與物理化學(xué)的結(jié)合(4)與生物化學(xué)的結(jié)合化工與基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合9(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合

非線性數(shù)學(xué)在化學(xué)工程中得到廣泛應(yīng)用；最優(yōu)化方法成了化工必需掌握的數(shù)學(xué)工具；偏微分方程理論在化學(xué)工程中受到高度重視。(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合非線性數(shù)學(xué)在化學(xué)工程中得到廣泛應(yīng)用；10

(2)與近代物理學(xué)的結(jié)合

氣相色譜程序升溫脫附研究物質(zhì)表面性質(zhì)；氣相色譜程序升溫氧化研究催化劑析炭；紅外光譜研究反應(yīng)動態(tài)學(xué)；電鏡研究超微粉末大小與孔結(jié)構(gòu)；電子能譜研究物質(zhì)組成與催化劑失活;X光衍射測物相與分子篩結(jié)構(gòu)。

(2)與近代物理學(xué)的結(jié)合氣相色譜程序升溫脫附研究物質(zhì)表面11(3)與物理化學(xué)的結(jié)合

熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測與理論計算;

非理想溶液與復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)平衡；多態(tài)反應(yīng)動力學(xué)。(3)與物理化學(xué)的結(jié)合熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測與理論計算;12

(4)與生物化學(xué)的結(jié)合

生物環(huán)境治理，

SOD(超氧化歧化物)等生物活性物質(zhì)的合成，基因工程、細(xì)胞融合技術(shù)。(4)與生物化學(xué)的結(jié)合生物環(huán)境治理，13化工科技正經(jīng)歷“十個轉(zhuǎn)向”

(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展(2)由定態(tài)向非定態(tài)發(fā)展(3)由常規(guī)條件向極端條件或溫和條件發(fā)展(4)由小分子向高分子、大分子發(fā)展(5)由宏觀向微觀發(fā)展(6)由理想溶液向非理想溶液發(fā)展(7)由描述現(xiàn)象向闡述機(jī)理發(fā)展(8)由單一的反應(yīng)操作和分離操作向反應(yīng)－分離耦合發(fā)展(9)由非生命向有生命發(fā)展(10)由探索試驗向有效預(yù)測發(fā)展

化工科技正經(jīng)歷“十個轉(zhuǎn)向”(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展14(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展例如：流體輸送，重視高粘物流體力學(xué)，及多相物(水煤漿、油煤漿)流體輸送；反應(yīng)工程，氣固、液固、固固、氣液固三相反應(yīng)工程的理論與實踐；系統(tǒng)工程，大網(wǎng)絡(luò)換熱系統(tǒng)的優(yōu)化，反應(yīng)與分離裝置的綜合優(yōu)化。

(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展例如：15(2)由定態(tài)向非定態(tài)發(fā)展例如:

冶金廢氣低濃度SO2的轉(zhuǎn)化技術(shù)；非定態(tài)甲醇合成；瞬態(tài)理論是化工控制工程的基礎(chǔ)。

(2)由定態(tài)向非定態(tài)發(fā)展例如:16(3)由常規(guī)條件向極端條件或溫和條件發(fā)展例如：極端條件下的合成(高溫化學(xué)工程、高壓化學(xué)工程)；超臨界技術(shù)(超臨界萃取，超臨界結(jié)晶，超臨界反應(yīng))；溫和條件下的合成(合成氨、甲醇均向較低壓力與溫度方向發(fā)展)。

(3)由常規(guī)條件向極端條件或溫和條件發(fā)展例如：17(4)由小分子向高分子、大分子發(fā)展例如： 特種高分子材料的開發(fā)； 團(tuán)簇化合物（如C60）的崛起； 天然高分子的模擬，研究大環(huán)化合物的超分子化學(xué)已經(jīng)起步，用復(fù)合、組裝等方法構(gòu)筑新型高分子。

(4)由小分子向高分子、大分子發(fā)展例如：18(5)由宏觀向微觀發(fā)展例如： 超微分子形態(tài)控制與包裹，如納米級磁粉分散技術(shù)，磁粉的鈷包裹技術(shù)，高密度軟盤磁粉的研究； 納米材料科學(xué)，粉末的細(xì)度、均勻度，納米材料的化學(xué)制備方法； 分子化學(xué)工程學(xué)科分支的形成，研究分子熱力學(xué)、分子傳遞現(xiàn)象和分子動力學(xué)。

(5)由宏觀向微觀發(fā)展例如：19(6)由理想溶液向非理想溶液發(fā)展例如： 各種狀態(tài)方程的研究及應(yīng)用，氣體狀態(tài)方程在非理想溶液相平衡與化學(xué)平衡中的應(yīng)用； 由常壓發(fā)展到超臨界反應(yīng)與超臨界分離； 由牛頓型流體向非牛頓型流體發(fā)展，在高分子聚合物加工與生物技術(shù)中應(yīng)用。

(6)由理想溶液向非理想溶液發(fā)展例如：20(7)由描述現(xiàn)象向闡述機(jī)理發(fā)展例如：反應(yīng)器的多態(tài)現(xiàn)象與顆粒催化劑的多態(tài)現(xiàn)象，由現(xiàn)象到機(jī)理的闡述；動力學(xué)方程的實驗測定與機(jī)理探討；在催化劑開發(fā)上，將人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于催化劑活性組分、助劑的優(yōu)選。(7)由描述現(xiàn)象向闡述機(jī)理發(fā)展例如：21(8)由單一的反應(yīng)操作和分離操作向反應(yīng)－分離耦合發(fā)展

例如：反應(yīng)－精餾耦合（在MTBE、TAME工藝中的應(yīng)用，取得實效）；反應(yīng)－萃取耦合（提取貴金屬、稀有金屬，提取中藥有效成分）；反應(yīng)－結(jié)晶耦合（超細(xì)超純炸藥合成）；反應(yīng)－膜分離耦合（甲烷制甲醇一步化）；三相床反應(yīng)－分離一體化（三相床制甲醇）。

(8)由單一的反應(yīng)操作和分離操作向反應(yīng)－分離耦合發(fā)展例如：22(9)由非生命向有生命發(fā)展例如： 動植物細(xì)胞在生物反應(yīng)器中的大規(guī)模培養(yǎng)； 基因工程、酶工程與化學(xué)工程的結(jié)合； 生物醫(yī)藥工程，藥物設(shè)計與療效的關(guān)系。(9)由非生命向有生命發(fā)展例如：23(10)由探索試驗向有效預(yù)測發(fā)展例如： 可控合成，分子識別下的定向合成，如酶控制下合成手性化合物； 新型藥物分子的構(gòu)筑與合成路線的設(shè)計； 功能分子設(shè)計，選態(tài)化學(xué)、選鍵化學(xué)的誕生； 新結(jié)構(gòu)化合物合成，分子化學(xué)工程將起更大作用； 用過程模型化技術(shù)，特別是大系統(tǒng)的模型化技術(shù)預(yù)測放大行為與放大結(jié)果。

(10)由探索試驗向有效預(yù)測發(fā)展例如：24總之，化工科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢將對21世紀(jì)的化工企業(yè)產(chǎn)生極大的影響，也對化工工程師的繼續(xù)教育提出了新的要求。

總之，化工科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢將對21世紀(jì)的化工企業(yè)產(chǎn)生極大25一、化工發(fā)展趨勢之一:

化工與相關(guān)學(xué)科交叉、滲透，形成新的前沿學(xué)科

二、化工發(fā)展趨勢之二:

化工與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合

三、化工發(fā)展趨勢之三:

化工科技正經(jīng)歷“十個轉(zhuǎn)向”

一、化工發(fā)展趨勢之一:26新的前沿學(xué)科

(1)生物化學(xué)工程－—化學(xué)工程與生物化學(xué)、微生物學(xué)的結(jié)合(2)材料化學(xué)工程－—化學(xué)工程與材料化學(xué)、材料物理學(xué)的結(jié)合(3)能源化學(xué)工程——化學(xué)工程與石油化學(xué)、煤化學(xué)的結(jié)合(4)精細(xì)化學(xué)工程——化學(xué)工程與應(yīng)用有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)的結(jié)合(5)微電子化學(xué)工程——化學(xué)工程與微電子學(xué)、近代物理學(xué)的結(jié)合

(6)環(huán)境化學(xué)工程－－化學(xué)工程與環(huán)境的結(jié)合

新的前沿學(xué)科(1)生物化學(xué)工程－—化學(xué)工程與生物化學(xué)、微生27(1)生物化學(xué)工程

生物化工的新特點：過程條件溫和，分批操作，PH值、溶氧的影響大，多為非牛頓流體，無菌操作。生物化工的應(yīng)用：生產(chǎn)氨基酸，生產(chǎn)酶制劑，生產(chǎn)生物醫(yī)藥，生產(chǎn)生物農(nóng)藥，生產(chǎn)有機(jī)酸，生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，生產(chǎn)化工原料?；蚬こ?、細(xì)胞融合、動物細(xì)胞營養(yǎng)等高新生物技術(shù)的實踐與應(yīng)用。

(1)生物化學(xué)工程生物化工的新特點：過程條件溫和，分批操作28(2)材料化學(xué)工程

材料化工的核心問題：材料性能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系。高分子材料科學(xué)與工程的理論基礎(chǔ)：聚合反應(yīng)工程、高分子傳遞過程與粘性物流體力學(xué)。材料化工的應(yīng)用：生產(chǎn)新品種樹脂，生產(chǎn)新品牌纖維，開發(fā)新型功能材料，開發(fā)新型復(fù)合材料。(2)材料化學(xué)工程材料化工的核心問題：材料性能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)29(3)能源化學(xué)工程

能源化工的研究方向：由化石能源(石油、天然氣、煤炭)生產(chǎn)化工產(chǎn)品及新能源的化工利用。石油加工與石油化工：我國石油較重，如何提高輕組分得率及輕烯烴得率以提高經(jīng)濟(jì)效益，是非常重要的問題。煤化工與潔凈煤利用：煤的新型氣化方法與氣化爐，煤的整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與提高燃燒效率。太陽能、潮汐能的利用及能源的再生利用。(3)能源化學(xué)工程能源化工的研究方向：由化石能源(石油、天30(4)精細(xì)化學(xué)工程

精細(xì)化學(xué)品的特點：批量小，附加值高，質(zhì)量要求高，裝置柔性化，品種多，更新快，有極強(qiáng)的商品性。精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展重點：農(nóng)藥創(chuàng)制，新概念農(nóng)藥的研制；化學(xué)試劑的系列化與國產(chǎn)化；涂料要滿足汽車工業(yè)、家用電器、高層建筑等需要；染料在功能染料、防偽染料、高檔油墨上取得突破；信息精細(xì)化學(xué)品應(yīng)特別受到重視，新領(lǐng)域精細(xì)化工(石油精細(xì)化學(xué)品、飼料添加劑、新型水處理劑、表面活性劑、氣霧劑、纖維素衍生物等)。(4)精細(xì)化學(xué)工程精細(xì)化學(xué)品的特點：批量小，附加值高，質(zhì)量31(5)微電子化學(xué)工程

微電子化工在信息時代占有特殊的地位?，F(xiàn)有18類電子化工材料，應(yīng)用廣泛，例如：電于化工基材，集成線路板材與元件材料；光刻膠，光效抗蝕劑；摻雜劑、固體硼化物摻雜；封裝材料，硅樹脂，聚硅氧烷等；微電子用專用清洗劑。(5)微電子化學(xué)工程微電子化工在信息時代占有特殊的地位。32(6)環(huán)境化學(xué)工程

環(huán)境保護(hù)、三廢治理是國民經(jīng)濟(jì)各部門的共性問題，是化工可作貢獻(xiàn)的重要領(lǐng)域。潔凈合成工藝，“零”排放工藝的開發(fā)。環(huán)境無害化(汽車尾氣排放催化劑)。CO2的利用(CO2合成有機(jī)化合物)

(6)環(huán)境化學(xué)工程環(huán)境保護(hù)、三廢治理是國民經(jīng)濟(jì)各部門的共性33化工與基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合

(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合(2)與近代物理學(xué)的結(jié)合(3)與物理化學(xué)的結(jié)合(4)與生物化學(xué)的結(jié)合化工與基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合34(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合

非線性數(shù)學(xué)在化學(xué)工程中得到廣泛應(yīng)用；最優(yōu)化方法成了化工必需掌握的數(shù)學(xué)工具；偏微分方程理論在化學(xué)工程中受到高度重視。(1)與近代數(shù)學(xué)的結(jié)合非線性數(shù)學(xué)在化學(xué)工程中得到廣泛應(yīng)用；35

(2)與近代物理學(xué)的結(jié)合

氣相色譜程序升溫脫附研究物質(zhì)表面性質(zhì)；氣相色譜程序升溫氧化研究催化劑析炭；紅外光譜研究反應(yīng)動態(tài)學(xué)；電鏡研究超微粉末大小與孔結(jié)構(gòu)；電子能譜研究物質(zhì)組成與催化劑失活;X光衍射測物相與分子篩結(jié)構(gòu)。

(2)與近代物理學(xué)的結(jié)合氣相色譜程序升溫脫附研究物質(zhì)表面36(3)與物理化學(xué)的結(jié)合

熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測與理論計算;

非理想溶液與復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)平衡；多態(tài)反應(yīng)動力學(xué)。(3)與物理化學(xué)的結(jié)合熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測與理論計算;37

(4)與生物化學(xué)的結(jié)合

生物環(huán)境治理，

SOD(超氧化歧化物)等生物活性物質(zhì)的合成，基因工程、細(xì)胞融合技術(shù)。(4)與生物化學(xué)的結(jié)合生物環(huán)境治理，38化工科技正經(jīng)歷“十個轉(zhuǎn)向”

(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展(2)由定態(tài)向非定態(tài)發(fā)展(3)由常規(guī)條件向極端條件或溫和條件發(fā)展(4)由小分子向高分子、大分子發(fā)展(5)由宏觀向微觀發(fā)展(6)由理想溶液向非理想溶液發(fā)展(7)由描述現(xiàn)象向闡述機(jī)理發(fā)展(8)由單一的反應(yīng)操作和分離操作向反應(yīng)－分離耦合發(fā)展(9)由非生命向有生命發(fā)展(10)由探索試驗向有效預(yù)測發(fā)展

化工科技正經(jīng)歷“十個轉(zhuǎn)向”(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展39(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展例如：流體輸送，重視高粘物流體力學(xué)，及多相物(水煤漿、油煤漿)流體輸送；反應(yīng)工程，氣固、液固、固固、氣液固三相反應(yīng)工程的理論與實踐；系統(tǒng)工程，大網(wǎng)絡(luò)換熱系統(tǒng)的優(yōu)化，反應(yīng)與分離裝置的綜合優(yōu)化。

(1)由簡單物系向復(fù)雜物系發(fā)展例如：40(2)由定態(tài)向非定態(tài)發(fā)展例如:

冶金廢氣低濃度SO2的轉(zhuǎn)化技術(shù)；非定態(tài)甲醇合成；瞬態(tài)理論是化工控制工程的基礎(chǔ)。

(2)由定態(tài)向非定態(tài)發(fā)展例如:41(3)由常規(guī)條件向極端條件或溫和條件發(fā)展例如：極端條件下的合成(高溫化學(xué)工程、高壓化學(xué)工程)；超臨界技術(shù)(超臨界萃取，超臨界結(jié)晶，超臨界反應(yīng))；溫和條件下的合成(合成氨、甲醇均向較低壓力與溫度方向發(fā)展)。

(3)由常規(guī)條件向極端條件或溫和條件發(fā)展例如：42(4)由小分子向高分子、大分子發(fā)展例如： 特種高分子材料的開發(fā)； 團(tuán)簇化合物（如C60）的崛起； 天然高分子的模擬，研究大環(huán)化合物的超分子化學(xué)已經(jīng)起步，用復(fù)合、組裝等方法構(gòu)筑新型高分子。

(4)由小分子向高分子、大分子發(fā)展例如：43(5)由宏觀向微觀發(fā)展例如： 超微分子形態(tài)控制與包裹，如納米級磁粉分散技術(shù)，磁粉的鈷包裹技術(shù)，高密度軟盤磁粉的研究； 納米材料科學(xué)，粉末的細(xì)度、均勻度，納米材料的化學(xué)制備方法； 分子化學(xué)工程學(xué)科分支的形成，研究分子熱力學(xué)、分子傳遞現(xiàn)象和分子動力學(xué)。

(5)由宏觀向微觀發(fā)展例如：44(6)由理想溶液向非理想溶液發(fā)展例如： 各種狀態(tài)方程的研究及應(yīng)用，氣體狀態(tài)方程在非理想溶液相平衡與化學(xué)平衡中的應(yīng)用； 由常壓發(fā)展到超臨界反應(yīng)與超臨界