能源化學(xué)工程專業(yè)建設(shè)探索與實踐

李林　王世慶

摘要：能源與環(huán)境問題是21世紀(jì)人類面臨的兩大基本問題。結(jié)合能源化工專業(yè)的特點，科學(xué)合理制定學(xué)科交叉融合。

關(guān)鍵詞：能源化學(xué)工程；專業(yè)建設(shè)；探索實踐

一、前言

能源化學(xué)工程專業(yè)建設(shè)背景？隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類社會對能源的需求越來越多，石油、煤炭等不可再生化石能源的儲量逐漸消耗殆盡，且全球每年因消耗化石能源而向空氣中排放大量的氣體（C02、SOx和NOx等），除了引起局部地區(qū)的煙塵、灰霾、酸雨、光化學(xué)霧和連帶的重金屬鉛的污染外，更造成了全球的氣候變化、溫室效應(yīng)日漸顯現(xiàn)。含碳能源（煤、石油和天然氣）的高效潔凈利用及具有清潔、低碳、可再生等優(yōu)勢的太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、海洋能等新能源的開發(fā)和利用成為未來中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。為適應(yīng)我國對可再生能源和清潔能源等新能源的迫切需求，我們化學(xué)化專業(yè)要發(fā)揮已有的專業(yè)優(yōu)勢，主動適應(yīng)，準(zhǔn)確定位。

1化學(xué)工程概述

化學(xué)工程，簡稱化工，是研究以化學(xué)工業(yè)為代表的，以及其他過程工業(yè)生產(chǎn)過程中有關(guān)化學(xué)過程與物理過程的一般原理和規(guī)律，如石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、印染工業(yè)等，并應(yīng)用這些規(guī)律來解決過程及裝置開發(fā)、設(shè)計、操作等問題，它是以數(shù)學(xué)及少量的物理觀念為基礎(chǔ)應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)上，主要研究大規(guī)模改變物料中的化學(xué)組成及其機(jī)械和物理性質(zhì)，來替生產(chǎn)化學(xué)品或是物料工廠提供一個反應(yīng)流程設(shè)計方式。實驗研究、理論分析和科學(xué)計算已經(jīng)成為當(dāng)代化工研究中不可或缺的三種主要手段。

化學(xué)工程的研究領(lǐng)域最初只是化工單元操作，如：輸送現(xiàn)象（為化工學(xué)科當(dāng)中“單元操作”的理論基礎(chǔ)）、化工熱力學(xué)輸送現(xiàn)象。隨著發(fā)展，后來又發(fā)展出一些新的分支，化學(xué)工程領(lǐng)域的分支龐大，可應(yīng)用在各類化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究及實務(wù)上的操作，因應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，以化工的知識背景為基礎(chǔ)，例如半導(dǎo)體工業(yè)。隨計算機(jī)的快速發(fā)展，數(shù)值模擬（cfd）在化工的發(fā)展占據(jù)重要的地位。

2.1化學(xué)工程與工藝任務(wù)。根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的性質(zhì)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)工程學(xué)與化學(xué)工藝學(xué)等方面的基本理論和基本知識，受到化學(xué)與化工實驗技能、工程實踐、計算機(jī)應(yīng)用、科學(xué)研究與工程設(shè)計方法的基本訓(xùn)練.具有對現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬優(yōu)化、革新改造，對新過程進(jìn)行開發(fā)設(shè)計和對新產(chǎn)品進(jìn)行研制的基本能力。由于涉及化工的學(xué)科和領(lǐng)域很多，化學(xué)工程與工藝專業(yè)除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)一般應(yīng)用化工的基本知識和基本技能外，還應(yīng)該結(jié)合本地區(qū)、本行業(yè)及本校的實際情況，重點學(xué)習(xí)化工在某個或某幾個領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，以便形成不同高校應(yīng)用化工專業(yè)的特色專業(yè)方向。

2.2化學(xué)工程以及化學(xué)工業(yè)的一些特點。以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟(jì)基本法則，研究化工單元操作以及有關(guān)的流體力學(xué)、傳熱和傳質(zhì)原理、熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)等在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用，以指導(dǎo)各種過程及其設(shè)備的開發(fā)、改進(jìn)和發(fā)展屬于化學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容?；瘜W(xué)工程是隨著化學(xué)工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展而形成的?；瘜W(xué)工程包括過程動態(tài)學(xué)及控制、化工系統(tǒng)工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等方面?；瘜W(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心部分，提供過程分析和設(shè)計所需的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究傳遞過程的方向和極限，化工熱力學(xué)是單元操作和反應(yīng)工程的理論基礎(chǔ)，它決定著產(chǎn)品的收率，對生產(chǎn)成本產(chǎn)生重要影響。對單元操作的研究，可用來指導(dǎo)各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設(shè)備的設(shè)計；傳遞過程是單元操作和反應(yīng)工程的共同基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)在新的形勢下要求處于化學(xué)核心地位的催化技術(shù)和化學(xué)工程都必須用跨學(xué)科的戰(zhàn)略進(jìn)行多學(xué)科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞，這三種傳遞，實質(zhì)上就是各種單元操作設(shè)備和反應(yīng)裝置中進(jìn)行的物理過程。

二、能源化學(xué)工程專業(yè)定位與培養(yǎng)目標(biāo)？

新專業(yè)的定位決定了專業(yè)以后的發(fā)展方向，專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的制定，首先必須在對專業(yè)深入分析和了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合國情和學(xué)校的條件，考慮專業(yè)發(fā)展與社會進(jìn)步對人才的客觀、合理的要求。所以本專業(yè)定位應(yīng)以拓寬專業(yè)面、培養(yǎng)寬口徑的掌握能源化學(xué)工程專業(yè)知識和技能，具備新產(chǎn)品、新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)研究和開發(fā)的基本能力，能從事化石能源（包括石油、煤、天然氣）、新能源（包括太陽能、氫能、生物質(zhì)能等）化工過程工程的研制與開發(fā)、裝置設(shè)計、生產(chǎn)過程的控制以及企業(yè)經(jīng)營管理等方面的工作，具有創(chuàng)新精神和較強(qiáng)工程實踐能力的高級應(yīng)用型人才。

三、能源化學(xué)工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建？

課程體系是否合理、課程內(nèi)容是否先進(jìn)直接關(guān)系到人才的質(zhì)量。能源化學(xué)工程專業(yè)是一門內(nèi)容豐富而又廣泛的科學(xué)與工程，屬交叉學(xué)，構(gòu)建了厚基礎(chǔ)、寬口徑、重視學(xué)科交學(xué)習(xí)，學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)主要包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)課程以及物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、線性代數(shù)、分析化學(xué)、工程制圖等等專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程；專業(yè)課程主要包括石油加工工程、基本有機(jī)化工工藝學(xué)、能源化工設(shè)計、能源轉(zhuǎn)化催化原理（雙語）等課程，同時開設(shè)了大量的專業(yè)選修課，注重學(xué)科交叉，拓展了學(xué)生的知識面；實踐教學(xué)包括實驗課程和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)兩個部分，實驗含課程實驗和專業(yè)實驗，所有的化學(xué)、物理類課程均設(shè)置了配套課程實驗。實驗中增加了綜合性、設(shè)計性實驗以及創(chuàng)新性的比重。

能源化學(xué)工程專業(yè)構(gòu)建的課程體系的特點是：注重各部分之間的系統(tǒng)性與協(xié)調(diào)性，充分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)并重，基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識并重的原則，力求體現(xiàn)德、智、體、美全面發(fā)展。培養(yǎng)的學(xué)生既有豐富的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，又有較強(qiáng)的實驗技能和實驗設(shè)計能力，并了解所學(xué)專業(yè)方向的學(xué)科前沿及發(fā)展趨勢。

以上是針對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的本科能源化學(xué)工程專業(yè)的學(xué)科特點和辦學(xué)定位，從培養(yǎng)目標(biāo)確定到課程體系、師資隊伍等方面的建設(shè)進(jìn)行了初步的探索與實踐。為適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)人才的迫切需求，下一步我們將進(jìn)一步創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、完善課程體系，形成科學(xué)的人才培養(yǎng)方案，建立科學(xué)的管理制度，從而有效地保證人才培養(yǎng)質(zhì)量，為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和較強(qiáng)實踐能力的高素質(zhì)能源化學(xué)工程專門人才。