化-工-发-展-趋-势-简-介课件.ppt

1、一、化工发展趋势之一一、化工发展趋势之一:化工与相关学科交叉、渗透，形成新的化工与相关学科交叉、渗透，形成新的前沿学科前沿学科 二、化工发展趋势之二二、化工发展趋势之二:化工与数学、物理、化学等基础科学的化工与数学、物理、化学等基础科学的进一步结合进一步结合 三、化工发展趋势之三三、化工发展趋势之三:化工科技正经历化工科技正经历“十个转向十个转向”新的前沿学科新的前沿学科(1)生物化学工程生物化学工程化学工程与生物化学、微化学工程与生物化学、微生物学的结合生物学的结合(2)材料化学工程材料化学工程化学工程与材料化学、材化学工程与材料化学、材料物理学的结合料物理学的结合(3)能源化学工程能源化学

2、工程化学工程与石油化学、煤化学工程与石油化学、煤化学的结合化学的结合(4)精细化学工程精细化学工程化学工程与应用有机化学、化学工程与应用有机化学、无机化学的结合无机化学的结合(5)微电子化学工程微电子化学工程化学工程与微电子学、化学工程与微电子学、近代物理学的结合近代物理学的结合 (6)环境化学工程化学工程与环境的结合环境化学工程化学工程与环境的结合(1)生物化学工程生物化学工程 生物化工的新特点：过程条件温和，分批操作，PH值、溶氧的影响大，多为非牛顿流体，无菌操作。生物化工的应用：生产氨基酸，生产酶制剂，生产生物医药，生产生物农药，生产有机酸，生产单细胞蛋白，生产化工原料。基因工程、细胞融

3、合、动物细胞营养等高新生物技术的实践与应用。(2)材料化学工程材料化学工程 材料化工的核心问题：材料性能与材料化工的核心问题：材料性能与其结构的关系。其结构的关系。高分子材料科学与工程的理论基础：高分子材料科学与工程的理论基础：聚合反应工程、高分子传递过程与聚合反应工程、高分子传递过程与粘性物流体力学。粘性物流体力学。材料化工的应用：生产新品种树脂，材料化工的应用：生产新品种树脂，生产新品牌纤维，开发新型功能材生产新品牌纤维，开发新型功能材料，开发新型复合材料。料，开发新型复合材料。(3)能源化学工程能源化学工程 能源化工的研究方向：由化石能源能源化工的研究方向：由化石能源(石油、石油、天然气

4、、煤炭天然气、煤炭)生产化工产品及新能源的生产化工产品及新能源的化工利用。化工利用。石油加工与石油化工：我国石油较重，如石油加工与石油化工：我国石油较重，如何提高轻组分得率及轻烯烃得率以提高经何提高轻组分得率及轻烯烃得率以提高经济效益，是非常重要的问题。济效益，是非常重要的问题。煤化工与洁净煤利用：煤的新型气化方法煤化工与洁净煤利用：煤的新型气化方法与气化炉，煤的整体联合循环发电与提高与气化炉，煤的整体联合循环发电与提高燃烧效率。燃烧效率。太阳能、潮汐能的利用及能源的再生利用。太阳能、潮汐能的利用及能源的再生利用。(4)精细化学工程精细化学工程 精细化学品的特点：批量小，附加值高，质量要精细化

5、学品的特点：批量小，附加值高，质量要求高，装置柔性化，品种多，更新快，有极强的求高，装置柔性化，品种多，更新快，有极强的商品性。商品性。精细化学品的发展重点：农药创制，新概念农药精细化学品的发展重点：农药创制，新概念农药的研制；化学试剂的系列化与国产化；涂料要满的研制；化学试剂的系列化与国产化；涂料要满足汽车工业、家用电器、高层建筑等需要；染料足汽车工业、家用电器、高层建筑等需要；染料在功能染料、防伪染料、高档油墨上取得突破；在功能染料、防伪染料、高档油墨上取得突破；信息精细化学品应特别受到重视，信息精细化学品应特别受到重视，新领域精细化工新领域精细化工(石油精细化学品、饲料添加剂、石油精细化

6、学品、饲料添加剂、新型水处理剂、表面活性剂、气雾剂、纤维素衍新型水处理剂、表面活性剂、气雾剂、纤维素衍生物等生物等)。(5)微电子化学工程微电子化学工程 微电子化工在信息时代占有特殊的微电子化工在信息时代占有特殊的地位。地位。现有现有1818类电子化工材料，应用类电子化工材料，应用广泛，例如：电于化工基材，集成广泛，例如：电于化工基材，集成线路板材与元件材料；光刻胶，光线路板材与元件材料；光刻胶，光效抗蚀剂；掺杂剂、固体硼化物掺效抗蚀剂；掺杂剂、固体硼化物掺杂；封装材料，硅树脂，聚硅氧烷杂；封装材料，硅树脂，聚硅氧烷等；微电子用专用清洗剂。等；微电子用专用清洗剂。(6)环境化学工程环境化学工程

7、 环境保护、三废治理是国民经济各部门环境保护、三废治理是国民经济各部门的共性问题，是化工可作贡献的重要领的共性问题，是化工可作贡献的重要领域。域。洁净合成工艺，洁净合成工艺，“零零”排放工艺的开发。排放工艺的开发。环境无害化环境无害化(汽车尾气排放催化剂汽车尾气排放催化剂)。CO2的利用的利用(CO2合成有机化合物合成有机化合物)化工与基础科学的进一步结合化工与基础科学的进一步结合(1)与近代数学的结合与近代数学的结合(2)与近代物理学的结合与近代物理学的结合(3)与物理化学的结合与物理化学的结合(4)与生物化学的结合与生物化学的结合(1)与近代数学的结合与近代数学的结合 非线性数学在化学工程

8、中得到广泛非线性数学在化学工程中得到广泛应用；应用；最优化方法成了化工必需掌握的数最优化方法成了化工必需掌握的数学工具；学工具；偏微分方程理论在化学工程中受到偏微分方程理论在化学工程中受到高度重视。高度重视。(2)与近代物理学的结合与近代物理学的结合 气相色谱程序升温脱附研究物质表面性气相色谱程序升温脱附研究物质表面性质；质；气相色谱程序升温氧化研究催化剂析炭；气相色谱程序升温氧化研究催化剂析炭；红外光谱研究反应动态学；红外光谱研究反应动态学；电镜研究超微粉末大小与孔结构；电镜研究超微粉末大小与孔结构；电子能谱研究物质组成与催化剂失活电子能谱研究物质组成与催化剂失活;X X光衍射测物相与分子筛

9、结构。光衍射测物相与分子筛结构。(3)与物理化学的结合与物理化学的结合 热力学参数的预测与理论计算热力学参数的预测与理论计算;非理想溶液与复杂反应的化学非理想溶液与复杂反应的化学平衡；平衡；多态反应动力学。多态反应动力学。(4)与生物化学的结合与生物化学的结合 生物环境治理，生物环境治理，SOD(超氧化歧化物超氧化歧化物)等生物活性等生物活性物质的合成，物质的合成，基因工程、细胞融合技术。基因工程、细胞融合技术。化工科技正经历化工科技正经历“十个转向十个转向”(1)由简单物系向复杂物系发展由简单物系向复杂物系发展(2)由定态向非定态发展由定态向非定态发展(3)由常规条件向极端条件或温和条件发展

10、由常规条件向极端条件或温和条件发展(4)由小分子向高分子、大分子发展由小分子向高分子、大分子发展(5)由宏观向微观发展由宏观向微观发展(6)由理想溶液向非理想溶液发展由理想溶液向非理想溶液发展(7)由描述现象向阐述机理发展由描述现象向阐述机理发展(8)由单一的反应操作和分离操作向由单一的反应操作和分离操作向 反应分离耦合发展反应分离耦合发展(9)由非生命向有生命发展由非生命向有生命发展(10)由探索试验向有效预测发展由探索试验向有效预测发展 (1)由简单物系向复杂物系发展由简单物系向复杂物系发展例如：流体输送，重视高粘物流体力学，及多相物(水煤浆、油煤浆)流体输送；反应工程，气固、液固、固固、

11、气液固三相反应工程的理论与实践；系统工程，大网络换热系统的优化，反应与分离装置的综合优化。(2)由定态向非定态发展由定态向非定态发展例如例如:冶金废气低浓度冶金废气低浓度SO2的转化技术；的转化技术；非定态甲醇合成；非定态甲醇合成；瞬态理论是化工控制工程的基础。瞬态理论是化工控制工程的基础。(3)由常规条件向极端条件或温由常规条件向极端条件或温和条件发展和条件发展例如：极端条件下的合成(高温化学工程、高压化学工程)；超临界技术(超临界萃取，超临界结晶，超临界反应)；温和条件下的合成(合成氨、甲醇均向较低压力与温度方向发展)。(4)由小分子向高分子、大分子发展由小分子向高分子、大分子发展例如：特

12、种高分子材料的开发；团簇化合物（如C60）的崛起；天然高分子的模拟，研究大环化合物的超分子化学已经起步，用复合、组装等方法构筑新型高分子。(5)由宏观向微观发展由宏观向微观发展例如：例如：超微分子形态控制与包裹，如纳米级超微分子形态控制与包裹，如纳米级磁粉分散技术，磁粉的钴包裹技术，高磁粉分散技术，磁粉的钴包裹技术，高密度软盘磁粉的研究；密度软盘磁粉的研究；纳米材料科学，粉末的细度、均匀度，纳米材料科学，粉末的细度、均匀度，纳米材料的化学制备方法；纳米材料的化学制备方法；分子化学工程学科分支的形成，研究分子化学工程学科分支的形成，研究分子热力学、分子传递现象和分子动力分子热力学、分子传递现象和

13、分子动力学。学。(6)由理想溶液向非理想溶液发展由理想溶液向非理想溶液发展例如：各种状态方程的研究及应用，气体状态方程在非理想溶液相平衡与化学平衡中的应用；由常压发展到超临界反应与超临界分离；由牛顿型流体向非牛顿型流体发展，在高分子聚合物加工与生物技术中应用。(7)由描述现象向阐述机理发展由描述现象向阐述机理发展例如：例如：反应器的多态现象与颗粒催化剂的反应器的多态现象与颗粒催化剂的多态现象，由现象到机理的阐述；多态现象，由现象到机理的阐述；动力学方程的实验测定与机理探讨；动力学方程的实验测定与机理探讨；在催化剂开发上，将人工智能、神在催化剂开发上，将人工智能、神经网络用于催化剂活性组分、助剂

14、经网络用于催化剂活性组分、助剂的优选。的优选。(8)由单一的反应操作和分离操由单一的反应操作和分离操作向反应分离耦合发展作向反应分离耦合发展 例如：例如：反应精馏耦合（在反应精馏耦合（在MTBE、TAME工艺中工艺中的应用，取得实效）；的应用，取得实效）；反应萃取耦合（提取贵金属、稀有金属，反应萃取耦合（提取贵金属、稀有金属，提取中药有效成分）；提取中药有效成分）；反应结晶耦合（超细超纯炸药合成）；反应结晶耦合（超细超纯炸药合成）；反应膜分离耦合（甲烷制甲醇一步化）；反应膜分离耦合（甲烷制甲醇一步化）；三相床反应分离一体化（三相床制甲醇）。三相床反应分离一体化（三相床制甲醇）。(9)由非生命向

15、有生命发展由非生命向有生命发展例如：例如：动植物细胞在生物反应器中的大动植物细胞在生物反应器中的大规模培养；规模培养；基因工程、酶工程与化学工程的基因工程、酶工程与化学工程的结合；结合；生物医药工程，药物设计与疗效生物医药工程，药物设计与疗效的关系。的关系。(10)由探索试验向有效预测发展由探索试验向有效预测发展 例如：例如：可控合成，分子识别下的定向合成，如酶控可控合成，分子识别下的定向合成，如酶控制下合成手性化合物；制下合成手性化合物；新型药物分子的构筑与合成路线的设计；新型药物分子的构筑与合成路线的设计；功能分子设计，选态化学、选键化学的诞生；功能分子设计，选态化学、选键化学的诞生；新结构化合物合成，分子化学工程将起更大新结构化合物合成，分子化学工程将起更大作用；作用；用过程模型化技术，特别是大系统的模型化用过程模型化技术，特别是大系统的模型化技术预测放大行为与放大结果。技术预测放大行为与放大结果。总之，化工科学总之，化工科学技术的发展趋势技术的发展趋势将对将对2121世纪的化世纪的化工企业产生极大工企业产生极大的影响，也对化的影响，也对化工工程师的继续工工程师的继续教育提出了新的教育提出了新的要求。要求。