《選專業》每日一專業——化學工程與工藝

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1、什麼是化學工程與工藝？

大家都使用過潤膚霜，它有香甜的味道，細膩潤澤。那麼潤膚霜是怎麼得來的呢？首先要在實驗室利用實驗室規模的儀器，如燒瓶、反應釜、恆溫槽等，得到目標純度和效果的化學產物。檢測各項指標都合格後，就需要投入大規模生產，因為顧客的需求是很大的。生產規模增大，首先是設備的放大。設備放大以後，生產過程不像小燒瓶那樣容易控制。因此，從實驗室到工業生產需要解決一個裝置的放大問題。生產規模擴大和經濟效益提高的重要途徑是裝置的放大，以節省投資，降低消耗，減少佔地，節約人力。但是，在大裝置上所能達到的某些指標，通常低於小型實驗結果，原因是隨著裝置的放大，物料在流動、傳熱、傳質等物理過程中的因素和條件發生了變化。這種起源於放大過程的效應，就是放大效應。化學工程與工藝的一個重要任務就是研究產品的生成和有關工程因素對產業化過程和裝置的效應，特別是在放大中的效應，以解決關於過程開發、裝置設計和操作的理論和方法等問題。

說起中石油、中石化，大家一定很熟悉。石化行業的一個主要產品就是乙烯。乙烯是什麼呢？塑料的主要原料就是乙烯。由原油生產乙烯的工藝現在已經很成熟了，百萬噸乙烯、千萬噸煉油是中石化在天津濱海新區最新建成的一套設備。生產乙烯的設備主要是裂解塔、冷卻塔、精餾塔和分離塔。如果年產量是百萬噸的規模，需要設計多大的塔設備呢？塔內結構是什麼樣的？怎麼保證塔的效率最高，在理論的溫度壓力下得到產品呢？這就是化學工程與工藝專業要介紹的內容。

概括來說，化學工程與工藝就是研究如何將實驗室的化學研究成果（如新產品的研製）以最好的方法移植到規模生產（廠家生產）中的一門學科，其涉及的領域包括化工（如石油及終端產品）、能源（煤化工）、環保（新型環保塑料製品）等工業生產過程及設備研究、產品開發、設計和優化，如開發環保塑料，將煤液化以更有效地利用能源，對受汙染水源進行清潔處理，以及設計生產環保型化學物質的裝置等。

本專業大致可分為以下幾個方向：化學工程、化學工藝、工業催化、精細化工、電化學等。

化學工程以過程為研究對象，以系統的優化為主要目的，主要內容為各個化工單元操作和反應過程的優化。比較大的研究方向包括精餾過程、萃取過程、結晶等，如分離甲醇和水的混合物，提純甲醇（甲醇純度越高，經濟價值越大），應用精餾塔，在合適的溫度壓力下從塔的頂端得到高純度的甲醇。塔設備的大小直接由甲醇產量來決定。整個工藝流程的安排和化工設備的大小、內部結構的設計，都需要化學工程的人員來完成。

化學工藝其實與化學工程並沒有太大區別，兩個方向在很大程度上交叉著發展。它以產品為核心，主要內容是製備和分離產品的各種條件，如溫度、壓力和反應方法。比如氣體液化就有兩種方法，低溫和高壓。由於化學工業目前發展十分迅速，化學工程和工藝二者既有區別又緊密結合。舉一個例子，例如裂解石油氣製備乙烯這個工程。化學工藝主要研究製備乙烯的最佳反應壓力、反應溫度，對進料組成的要求等。而當這些工藝條件確定以後，剩下的工作主要由化學工程這一學科完成，例如反應器的尺寸設計、停留時間設計、空氣壓縮機的選擇、管道的設計等。

工業催化是石油與化學工業的基石，許多重要的石油化工過程若不用催化劑，則化學反應速度非常慢，或根本無法進行工業生產。據估計，現代燃料工業和化學工業的生產，有80％以上採用催化過程。1985—1995年，世界化工領域中，催化劑每年的用量從84萬噸增加到306萬噸，呈快速上升趨勢。在新開發的產品中，採用催化劑的比例高於傳統產品。因此說化學工業技術進步多是基於新型催化材料或催化技術的產生，而催化劑則是催化技術的關鍵與核心。

如今綠色化學是當今國際化學的前沿，所謂“綠色”即要求反應物及反應過程應具有下列特點：採用無毒無害的原料、在無毒和無害的反應條件下進行、反應具有高選擇性及產品應是環境友好的。這些特點中有兩項直接與催化劑有關。那麼一種新型催化劑和新催化工藝的研製或開發成功往往會引起化學工業的發展和重大變革。比如汽車排氣管中的鉑鈀催化劑，可以有效地將NO和CO催化生成無害的CO2和N2。

精細化工方向說起來大家可能沒有概念，但是市場上“舒膚佳”香皂，“佳潔士”牙膏，“護舒寶”衛生巾，“飄柔”“潘婷”“海飛絲”洗髮精，“汰漬”“碧浪”洗衣粉，這些產品對生產過程要求較高，質量把關嚴格，都是精細化工行業的終端產品。精細化工產品的範圍十分廣泛。精細化工就是研究研製這些精細產品的方法的專業方向。

電化學是研究電能和化學能之間的相互轉化及轉化過程中有關規律的科學，是電子學與化學學科相結合而產生的一門全新學科。如電解工業，其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉用的都是電解法；機械工業使用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整；環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等汙染物；燃料電池因其環保性可能會在未來取代現在使用的鋰離子電池。

2、培養什麼人？

本專業培養具有化學工程與化學工藝方面的知識，能在化工、能源、信息、材料、環保、生物工程、輕工、製藥、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的工程技術人才，主要是化學工程師。

化學工程師決不像化學家那樣總是拿著試管或燒杯嘗試各種化學藥品。他們能夠獨立完成化學工程的設計、施工、生產，是化學實驗室和化工廠之間的紐帶、橋樑或者說轉換器。在一個化學品實現大批量生產的過程中，化學工程師起到了重要作用。其首先必須在實驗室做“小試”，根據各種反應條件確定反應器及其他裝置的型號和尺寸，接下來就是“工程放大”，包括“中試”，計算機模擬及工廠試車等。其間要解決出現的各種問題，最後也是關鍵的“開車”生產。這樣一個過程說明“工程”是化學工程師側重的一個方面，另外化學工程師還要考慮經濟核算，需尋求工藝的最優化以取得最大的利潤。

3、主要代表院校

全國高校第四輪學科評估化學工程與技術學科：

天津大學、華東理工大學（A+）

清華大學、北京化工大學、大連理工大學、南京工業大學、浙江大學（A）

北京理工大學、哈爾濱工業大學、南京理工大學、浙江工業大學、華南理工大學、四川大學、中國石油大學（A-）

河北工業大學、太原理工大學、上海交通大學、東南大學、中國礦業大學、江南大學、廈門大學、青島科技大學、鄭州大學、武漢工程大學、中南大學、重慶大學、西南石油大學、西北大學、西安交通大學（B+）

北京工業大學、遼寧石油化工大學、瀋陽化工大學、燕山大學、東北石油大學、蘇州大學、合肥工業大學、福州大學、濟南大學、武漢科技大學、湘潭大學、湖南大學、廣西大學、

山西大學、中北大學、內蒙古工業大學、遼寧科技大學、吉林大學、長春工業大學、哈爾濱工程大學、上海應用技術大學、常州大學、華僑大學、南昌大學、山東理工大學、新疆大學、石河子大學（B-）

北京工商大學、天津科技大學、天津工業大學、天津理工大學、河北科技大學、瀋陽工業大學、上海電力大學、上海大學、江蘇大學、安徽工業大學、山東大學、鄭州輕工業學院、武漢理工大學、海南大學（C+）

華北理工大學、東北電力大學、東華大學、南京林業大學、安徽理工大學、中國海洋大學、

北京科技大學、東北大學、大連工業大學、瀋陽師範大學、黑龍江大學、哈爾濱理工大學、上海師範大學、齊魯工業大學、河南大學、華南農業大學、電子科技大學、成都理工大學、四川理工學院、西北農林科技大學、蘭州交通大學、青島大學（C-）

4、開設哪些課程？

公共基礎課程包括以下幾類：

數學類：高等數學、線性代數、概率統計。

英語類

理化類：大學物理、“四大化學”。

工具類：計算機應用基礎。

文科類：馬克思主義哲學原理、鄧小平理論概論、法律基礎知識、思想道德修養、毛澤東思想概論、馬克思主義政治經濟學原理等。

數學類、理化類、工具類課程是工科專業學生的基礎性課程，一般開設在大學一年級，目的是培養學生的基本的數理基礎和化學素養，為專業基礎課及專業主幹課學習打下基礎。

“四大化學”是化學工程與工藝專業的最重要的專業基礎課。“四大化學”是指無機化學、有機化學、分析化學、物理化學，它們是化工專業學習的重中之重。無機化學及實驗介紹了最基本的原子結構及週期律；各種元素及其化合物的性質及應用，如碳氫氧、鐵銅磷等。有機化學側重於有機的碳氫化合物，主要介紹各類有機化學物的結構、性能及其之間的關係，如石油裂解產物、三烯三苯等。有機化學實驗主要講解有機化合物的合成與鑑定的方法及分析和解決實驗中遇到的問題的能力，如碳酸甲酯的製備、塑料的製備等。分析化學及實驗的應用性比較強，介紹如何分析物質的組成、含量、結構，如對於產品是否達到需求，可以通過色譜或滴定的方法檢測。物理化學及實驗是最有難度的一門課程，它從物質變化的物理現象和化學現象的聯繫入手，藉助數學物理方法，介紹化學變化規律的基本技能，如熱力學三大定律的證明、液體飽和蒸汽壓的測定等。四門課從基礎到應用，從淺入深，是化工專業課程的基礎。

專業課程包括化工原理、化工熱力學、化工分離工程、化工工藝學、化工過程設計工藝、化工製圖課程。其他必修和選修的工程技術課程還有工程製圖、理論力學、材料力學、金屬工藝學、電子電工學等。

化工原理是最主要的專業課之一，主要介紹化工單元操作的原理及其在化學工業中的應用，如精餾塔、萃取塔、乾燥塔等。因此化學工程與工藝和化學關係不大，主要還是偏重工程和數學方面。概括來說是化工生產中的傳熱、傳質、傳量，即“三傳”。外加“一反”，即化學反應工程，它包括反應動力學和反應器設計與分析兩個方面內容。比如說最優操作條件是什麼，反應多長時間會使副反應程度最小，這些都可以計算出來。化學工程與工藝要求較高的數學基礎。

化工熱力學是一門理論性與工程應用性均較強的課程。熱力學計算往往是工藝模擬最重要的一步，熱力學方法如果出現問題，結果將離正確值越來越遠。

化工分離工程則與實際生產緊密聯繫，研究化工生產實際中複雜物系的分離和提純，主要內容包括精餾、吸收、萃取等傳統分離技術，以及泡沫分離、膜分離、超臨界流體萃取等新分離技術。

化工工藝學概括講解當今化學工業概貌及其發展方向，介紹化工過程中基本原理的應用，典型工藝過程的原理、流程及工藝條件。

化工過程設計工藝介紹了廠址選擇、設備型號、佈局安排、經濟核算，可以讓學生對化工系統設計形成整體認識；它還初步介紹了一些化工生產中的設備材質、安全生產、三廢治理等問題。

化工製圖是一門工具學科，介紹怎麼讀懂化工圖紙，並讓學能繪製簡單的零件圖、裝配圖、化工管路圖、流程圖、設備圖，可以用圖表達自己對設備的想法，是一門應用性很強的課程。

生產運行是否良好，需要一些參數來評定。這些參數要用化工儀表讀取出來。

化工課程設計開設在大四，是一門總結性的課程，針對化工廠中的一個化工單元操作，完成主體設備的工藝設計、附屬設備的選型設計、主體設備總圖的繪製。

5、畢業後做什麼？

本專業培養的畢業生適應性強，就業面廣，可去往下列單位與部門：去各類化工企業和公司，如化工、石油、醫藥、輕工、食品、環保等部門；設計院、研究院、科學院等，從事化工設計和科研；在高等學校相關專業從事教學與科研；去化工國際、國內貿易及國家管理部門，從事技術貿易與技術管理工作。

由於本專業在改革之後成為廣義的化工專業，可以說，在所有的化工部門其都具有較大的就業需求。從歷年的就業情況來說，化工專業的就業形勢比較平穩，不會出現大起大落的情況。

從就業的穩定性來看，掌握一門專業技術，就是最好的“鐵飯碗”。化學工程師主要工作包括如下類別：

（1）工程設計：根據一個化學反應或過程，設計出一個生產流程，並研究流程的合理性、可靠性和經濟可行性，再根據工藝流程以及條件，選擇合適的生產設備、管道及儀表等，進行合理的工廠佈局設計以滿足生產的需要，最終使工廠建成投產。化工行業看重經驗積累和實踐能力，剛進入工作崗位以學習積累為主，做設計類工作起步時薪酬都很低。有了工作經驗，可以獨立承擔項目時收入相當可觀，是一種典型的先苦後甜的工作。工程設計類工作是每個畢業生的首選，全國大大小小的設計院有上千家，主要有化工部的幾個設計院，即天辰（天津）、華陸（西安）、五環（武漢）、成達（成都）、賽鼎（太原）等，還有寰球工程公司（北京）、SEI（上海）。

（2）技術開發：研發人員或研發機構根據市場現實或潛在的需求，通過一定的材料和技術路線，採用適當的方法和手段，研製出能滿足市場需求或能更好地滿足市場需求的新品種、新技術。比如說通過什麼樣的產品、技術可以達到化工節能環保。一些高端外企每年會招很多優秀的本專業畢業生，如PPG（塗料）、陶氏（Dow）化學、巴斯夫（BASF）、拜爾（Bayer）、杜邦、寶潔等企業。這些著名的企業都是化工領域內具有影響力的企業，能夠進入這些企業，也是化工專業學生的專業水平和英語水平綜合能力的體現。

（3）生產技術管理：包括生產管理、技術管理和設備管理工作，立足生產現場，運用生產現場可調配的有效資源，完成組織既定目標。比如石化行業的生產管理，首先要求人員具有化工背景，瞭解技術、設備，才能實行有效管理，保質高效地完成生產任務。國內中石油、中石化、中海油下屬的一些分公司，就喜歡招既有專業知識又肯從基層做起的應屆技術人員。

化學工程與工藝專業總結

化學工程與工藝專業主要從事化學合成藥物中間體及有機精細化學品（包括高分子材料、添加劑、染料中間體、塗料、特種精細化學品等）的合成原理、生產工藝、過程開發及設備設計；要求學生掌握化學工程、化學工藝、應用化學理論的學科基礎理論和知識；掌握化學裝置的基本設計方法，掌握有機精細化學品的基本合成、改性和配方的基本原理和基本技能；培養從事有機精細化學品的生產設計、運行與研究開發工作的高級工程技術人才。

就業方向：

畢業生能在化工、能源、信息、材料、環保、生物工程、輕工、製藥、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。

從事行業：

畢業後主要在石油、新能源、環保等行業工作，大致如下：

1 石油/化工/礦產/地質

2 新能源

3 環保

4 製藥/生物工程

5 其他行業

6 建築/建材/工程

7 機械/設備/重工

8 原材料和加工

9 學術/科研

從事崗位：

畢業後主要從事工藝工程師、研發工程師、化工工藝工程師等工作，大致如下：

1 工藝工程師

2 研發工程師

3 化工工藝工程師

4 化學工程師

5 化工工程師

6 儲備幹部

7 技術員

8 鋰電池工藝工程師

9 環保工程師

10水處理工程師

11安全工程師

工作城市：

畢業後，上海、廣州、杭州等城市就業機會比較多，大致如下：

1 上海

2 廣州

3 杭州

4 南京

5 北京

6 深圳

7 蘇州

8 成都

9 重慶

10武漢

就業前景

1.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。不過這需要畢業生具備一定的科研水平和較高的學歷。

2.到化工類、石油類、輕工類、車輛化工、建築機械、製藥、食品、塗料塗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。化工行業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，對於剛畢業的學生來說，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後，才能謀取個人職業更好的發展。

3.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，該專業複合型銷售和管理人才也為市場所青睞。關鍵是如何取得化工類技術以外的教育背景和從業經歷。化工貿易、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，還必須具備耐心細緻，和較強的語言表達能力。

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關鍵字: 中國石油 設計 冶金