《选专业》每日一专业——化学工程与工艺

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1、什么是化学工程与工艺？

大家都使用过润肤霜，它有香甜的味道，细腻润泽。那么润肤霜是怎么得来的呢？首先要在实验室利用实验室规模的仪器，如烧瓶、反应釜、恒温槽等，得到目标纯度和效果的化学产物。检测各项指标都合格后，就需要投入大规模生产，因为顾客的需求是很大的。生产规模增大，首先是设备的放大。设备放大以后，生产过程不像小烧瓶那样容易控制。因此，从实验室到工业生产需要解决一个装置的放大问题。生产规模扩大和经济效益提高的重要途径是装置的放大，以节省投资，降低消耗，减少占地，节约人力。但是，在大装置上所能达到的某些指标，通常低于小型实验结果，原因是随着装置的放大，物料在流动、传热、传质等物理过程中的因素和条件发生了变化。这种起源于放大过程的效应，就是放大效应。化学工程与工艺的一个重要任务就是研究产品的生成和有关工程因素对产业化过程和装置的效应，特别是在放大中的效应，以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。

说起中石油、中石化，大家一定很熟悉。石化行业的一个主要产品就是乙烯。乙烯是什么呢？塑料的主要原料就是乙烯。由原油生产乙烯的工艺现在已经很成熟了，百万吨乙烯、千万吨炼油是中石化在天津滨海新区最新建成的一套设备。生产乙烯的设备主要是裂解塔、冷却塔、精馏塔和分离塔。如果年产量是百万吨的规模，需要设计多大的塔设备呢？塔内结构是什么样的？怎么保证塔的效率最高，在理论的温度压力下得到产品呢？这就是化学工程与工艺专业要介绍的内容。

概括来说，化学工程与工艺就是研究如何将实验室的化学研究成果（如新产品的研制）以最好的方法移植到规模生产（厂家生产）中的一门学科，其涉及的领域包括化工（如石油及终端产品）、能源（煤化工）、环保（新型环保塑料制品）等工业生产过程及设备研究、产品开发、设计和优化，如开发环保塑料，将煤液化以更有效地利用能源，对受污染水源进行清洁处理，以及设计生产环保型化学物质的装置等。

本专业大致可分为以下几个方向：化学工程、化学工艺、工业催化、精细化工、电化学等。

化学工程以过程为研究对象，以系统的优化为主要目的，主要内容为各个化工单元操作和反应过程的优化。比较大的研究方向包括精馏过程、萃取过程、结晶等，如分离甲醇和水的混合物，提纯甲醇（甲醇纯度越高，经济价值越大），应用精馏塔，在合适的温度压力下从塔的顶端得到高纯度的甲醇。塔设备的大小直接由甲醇产量来决定。整个工艺流程的安排和化工设备的大小、内部结构的设计，都需要化学工程的人员来完成。

化学工艺其实与化学工程并没有太大区别，两个方向在很大程度上交叉着发展。它以产品为核心，主要内容是制备和分离产品的各种条件，如温度、压力和反应方法。比如气体液化就有两种方法，低温和高压。由于化学工业目前发展十分迅速，化学工程和工艺二者既有区别又紧密结合。举一个例子，例如裂解石油气制备乙烯这个工程。化学工艺主要研究制备乙烯的最佳反应压力、反应温度，对进料组成的要求等。而当这些工艺条件确定以后，剩下的工作主要由化学工程这一学科完成，例如反应器的尺寸设计、停留时间设计、空气压缩机的选择、管道的设计等。

工业催化是石油与化学工业的基石，许多重要的石油化工过程若不用催化剂，则化学反应速度非常慢，或根本无法进行工业生产。据估计，现代燃料工业和化学工业的生产，有80％以上采用催化过程。1985—1995年，世界化工领域中，催化剂每年的用量从84万吨增加到306万吨，呈快速上升趋势。在新开发的产品中，采用催化剂的比例高于传统产品。因此说化学工业技术进步多是基于新型催化材料或催化技术的产生，而催化剂则是催化技术的关键与核心。

如今绿色化学是当今国际化学的前沿，所谓“绿色”即要求反应物及反应过程应具有下列特点：采用无毒无害的原料、在无毒和无害的反应条件下进行、反应具有高选择性及产品应是环境友好的。这些特点中有两项直接与催化剂有关。那么一种新型催化剂和新催化工艺的研制或开发成功往往会引起化学工业的发展和重大变革。比如汽车排气管中的铂钯催化剂，可以有效地将NO和CO催化生成无害的CO2和N2。

精细化工方向说起来大家可能没有概念，但是市场上“舒肤佳”香皂，“佳洁士”牙膏，“护舒宝”卫生巾，“飘柔”“潘婷”“海飞丝”洗发精，“汰渍”“碧浪”洗衣粉，这些产品对生产过程要求较高，质量把关严格，都是精细化工行业的终端产品。精细化工产品的范围十分广泛。精细化工就是研究研制这些精细产品的方法的专业方向。

电化学是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学，是电子学与化学学科相结合而产生的一门全新学科。如电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼用的都是电解法；机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；燃料电池因其环保性可能会在未来取代现在使用的锂离子电池。

2、培养什么人？

本专业培养具有化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才，主要是化学工程师。

化学工程师决不像化学家那样总是拿着试管或烧杯尝试各种化学药品。他们能够独立完成化学工程的设计、施工、生产，是化学实验室和化工厂之间的纽带、桥梁或者说转换器。在一个化学品实现大批量生产的过程中，化学工程师起到了重要作用。其首先必须在实验室做“小试”，根据各种反应条件确定反应器及其他装置的型号和尺寸，接下来就是“工程放大”，包括“中试”，计算机模拟及工厂试车等。其间要解决出现的各种问题，最后也是关键的“开车”生产。这样一个过程说明“工程”是化学工程师侧重的一个方面，另外化学工程师还要考虑经济核算，需寻求工艺的最优化以取得最大的利润。

3、主要代表院校

全国高校第四轮学科评估化学工程与技术学科：

天津大学、华东理工大学（A+）

清华大学、北京化工大学、大连理工大学、南京工业大学、浙江大学（A）

北京理工大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学、浙江工业大学、华南理工大学、四川大学、中国石油大学（A-）

河北工业大学、太原理工大学、上海交通大学、东南大学、中国矿业大学、江南大学、厦门大学、青岛科技大学、郑州大学、武汉工程大学、中南大学、重庆大学、西南石油大学、西北大学、西安交通大学（B+）

北京工业大学、辽宁石油化工大学、沈阳化工大学、燕山大学、东北石油大学、苏州大学、合肥工业大学、福州大学、济南大学、武汉科技大学、湘潭大学、湖南大学、广西大学、

山西大学、中北大学、内蒙古工业大学、辽宁科技大学、吉林大学、长春工业大学、哈尔滨工程大学、上海应用技术大学、常州大学、华侨大学、南昌大学、山东理工大学、新疆大学、石河子大学（B-）

北京工商大学、天津科技大学、天津工业大学、天津理工大学、河北科技大学、沈阳工业大学、上海电力大学、上海大学、江苏大学、安徽工业大学、山东大学、郑州轻工业学院、武汉理工大学、海南大学（C+）

华北理工大学、东北电力大学、东华大学、南京林业大学、安徽理工大学、中国海洋大学、

北京科技大学、东北大学、大连工业大学、沈阳师范大学、黑龙江大学、哈尔滨理工大学、上海师范大学、齐鲁工业大学、河南大学、华南农业大学、电子科技大学、成都理工大学、四川理工学院、西北农林科技大学、兰州交通大学、青岛大学（C-）

4、开设哪些课程？

公共基础课程包括以下几类：

数学类：高等数学、线性代数、概率统计。

英语类

理化类：大学物理、“四大化学”。

工具类：计算机应用基础。

文科类：马克思主义哲学原理、邓小平理论概论、法律基础知识、思想道德修养、毛泽东思想概论、马克思主义政治经济学原理等。

数学类、理化类、工具类课程是工科专业学生的基础性课程，一般开设在大学一年级，目的是培养学生的基本的数理基础和化学素养，为专业基础课及专业主干课学习打下基础。

“四大化学”是化学工程与工艺专业的最重要的专业基础课。“四大化学”是指无机化学、有机化学、分析化学、物理化学，它们是化工专业学习的重中之重。无机化学及实验介绍了最基本的原子结构及周期律；各种元素及其化合物的性质及应用，如碳氢氧、铁铜磷等。有机化学侧重于有机的碳氢化合物，主要介绍各类有机化学物的结构、性能及其之间的关系，如石油裂解产物、三烯三苯等。有机化学实验主要讲解有机化合物的合成与鉴定的方法及分析和解决实验中遇到的问题的能力，如碳酸甲酯的制备、塑料的制备等。分析化学及实验的应用性比较强，介绍如何分析物质的组成、含量、结构，如对于产品是否达到需求，可以通过色谱或滴定的方法检测。物理化学及实验是最有难度的一门课程，它从物质变化的物理现象和化学现象的联系入手，借助数学物理方法，介绍化学变化规律的基本技能，如热力学三大定律的证明、液体饱和蒸汽压的测定等。四门课从基础到应用，从浅入深，是化工专业课程的基础。

专业课程包括化工原理、化工热力学、化工分离工程、化工工艺学、化工过程设计工艺、化工制图课程。其他必修和选修的工程技术课程还有工程制图、理论力学、材料力学、金属工艺学、电子电工学等。

化工原理是最主要的专业课之一，主要介绍化工单元操作的原理及其在化学工业中的应用，如精馏塔、萃取塔、干燥塔等。因此化学工程与工艺和化学关系不大，主要还是偏重工程和数学方面。概括来说是化工生产中的传热、传质、传量，即“三传”。外加“一反”，即化学反应工程，它包括反应动力学和反应器设计与分析两个方面内容。比如说最优操作条件是什么，反应多长时间会使副反应程度最小，这些都可以计算出来。化学工程与工艺要求较高的数学基础。

化工热力学是一门理论性与工程应用性均较强的课程。热力学计算往往是工艺模拟最重要的一步，热力学方法如果出现问题，结果将离正确值越来越远。

化工分离工程则与实际生产紧密联系，研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯，主要内容包括精馏、吸收、萃取等传统分离技术，以及泡沫分离、膜分离、超临界流体萃取等新分离技术。

化工工艺学概括讲解当今化学工业概貌及其发展方向，介绍化工过程中基本原理的应用，典型工艺过程的原理、流程及工艺条件。

化工过程设计工艺介绍了厂址选择、设备型号、布局安排、经济核算，可以让学生对化工系统设计形成整体认识；它还初步介绍了一些化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。

化工制图是一门工具学科，介绍怎么读懂化工图纸，并让学能绘制简单的零件图、装配图、化工管路图、流程图、设备图，可以用图表达自己对设备的想法，是一门应用性很强的课程。

生产运行是否良好，需要一些参数来评定。这些参数要用化工仪表读取出来。

化工课程设计开设在大四，是一门总结性的课程，针对化工厂中的一个化工单元操作，完成主体设备的工艺设计、附属设备的选型设计、主体设备总图的绘制。

5、毕业后做什么？

本专业培养的毕业生适应性强，就业面广，可去往下列单位与部门：去各类化工企业和公司，如化工、石油、医药、轻工、食品、环保等部门；设计院、研究院、科学院等，从事化工设计和科研；在高等学校相关专业从事教学与科研；去化工国际、国内贸易及国家管理部门，从事技术贸易与技术管理工作。

由于本专业在改革之后成为广义的化工专业，可以说，在所有的化工部门其都具有较大的就业需求。从历年的就业情况来说，化工专业的就业形势比较平稳，不会出现大起大落的情况。

从就业的稳定性来看，掌握一门专业技术，就是最好的“铁饭碗”。化学工程师主要工作包括如下类别：

（1）工程设计：根据一个化学反应或过程，设计出一个生产流程，并研究流程的合理性、可靠性和经济可行性，再根据工艺流程以及条件，选择合适的生产设备、管道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以满足生产的需要，最终使工厂建成投产。化工行业看重经验积累和实践能力，刚进入工作岗位以学习积累为主，做设计类工作起步时薪酬都很低。有了工作经验，可以独立承担项目时收入相当可观，是一种典型的先苦后甜的工作。工程设计类工作是每个毕业生的首选，全国大大小小的设计院有上千家，主要有化工部的几个设计院，即天辰（天津）、华陆（西安）、五环（武汉）、成达（成都）、赛鼎（太原）等，还有寰球工程公司（北京）、SEI（上海）。

（2）技术开发：研发人员或研发机构根据市场现实或潜在的需求，通过一定的材料和技术路线，采用适当的方法和手段，研制出能满足市场需求或能更好地满足市场需求的新品种、新技术。比如说通过什么样的产品、技术可以达到化工节能环保。一些高端外企每年会招很多优秀的本专业毕业生，如PPG（涂料）、陶氏（Dow）化学、巴斯夫（BASF）、拜尔（Bayer）、杜邦、宝洁等企业。这些著名的企业都是化工领域内具有影响力的企业，能够进入这些企业，也是化工专业学生的专业水平和英语水平综合能力的体现。

（3）生产技术管理：包括生产管理、技术管理和设备管理工作，立足生产现场，运用生产现场可调配的有效资源，完成组织既定目标。比如石化行业的生产管理，首先要求人员具有化工背景，了解技术、设备，才能实行有效管理，保质高效地完成生产任务。国内中石油、中石化、中海油下属的一些分公司，就喜欢招既有专业知识又肯从基层做起的应届技术人员。

化学工程与工艺专业总结

化学工程与工艺专业主要从事化学合成药物中间体及有机精细化学品（包括高分子材料、添加剂、染料中间体、涂料、特种精细化学品等）的合成原理、生产工艺、过程开发及设备设计；要求学生掌握化学工程、化学工艺、应用化学理论的学科基础理论和知识；掌握化学装置的基本设计方法，掌握有机精细化学品的基本合成、改性和配方的基本原理和基本技能；培养从事有机精细化学品的生产设计、运行与研究开发工作的高级工程技术人才。

就业方向：

毕业生能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。

从事行业：

毕业后主要在石油、新能源、环保等行业工作，大致如下：

1 石油/化工/矿产/地质

2 新能源

3 环保

4 制药/生物工程

5 其他行业

6 建筑/建材/工程

7 机械/设备/重工

8 原材料和加工

9 学术/科研

从事岗位：

毕业后主要从事工艺工程师、研发工程师、化工工艺工程师等工作，大致如下：

1 工艺工程师

2 研发工程师

3 化工工艺工程师

4 化学工程师

5 化工工程师

6 储备干部

7 技术员

8 锂电池工艺工程师

9 环保工程师

10水处理工程师

11安全工程师

工作城市：

毕业后，上海、广州、杭州等城市就业机会比较多，大致如下：

1 上海

2 广州

3 杭州

4 南京

5 北京

6 深圳

7 苏州

8 成都

9 重庆

10武汉

就业前景

1.可到科研院所、高等院校从事化学工程与工艺相关科研、教学等工作。不过这需要毕业生具备一定的科研水平和较高的学历。

2.到化工类、石油类、轻工类、车辆化工、建筑机械、制药、食品、涂料涂装等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、精细化工产品的开发、设计、生产技术和科技等工作。化工行业有很多知名的企业如美孚、壳牌、巴斯夫、中石油、中石化等。当然，除了这些大企业外，一些冶金、化纤、煤炭、橡胶等化工企业也是毕业生不错的选择。化工行业是个讲究经验和积累的行业，技术和经验是技术型人才的资本，对于刚毕业的学生来说，一般需要一个相当长时间的经验积累，从基层做起，让理论和实践充分的结合后，才能谋取个人职业更好的发展。

3.可以在相关化工类企业从事销售、管理等工作。除了走工艺、研发、质量检验等技术人才的道路外，该专业复合型销售和管理人才也为市场所青睐。关键是如何取得化工类技术以外的教育背景和从业经历。化工贸易、管理人才基本都需要是化工专业出身，同时熟知贸易规则和单位业务，还必须具备耐心细致，和较强的语言表达能力。

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關鍵字: 反应釜 能源 投资