化学工论文

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化学工论文范文第1篇

校企联合培养模式将高校的教育科研优势与企业的工程实践优势结合起来，兼顾了化学工程专业硕士在基础知识水平及应用能力上的培养要求，并已在专业硕士培养中起到了突出作用。但不可否认的是，目前校企联合培养仍存在一些问题。

（一）校企合作形式与内容

校企合作形式是影响联合培养的最重要因素。重点大学及行业特色型大学由于其品牌和行业影响力而在校企合作培养研究生方面有显著的优势。以中国石油大学为例，该校立足于石油石化行业和领域，面向东营胜利油田和青岛近海油气田及两地相关产业开展人才培养，是国内化学工程专业硕士校企合作效果最好的高校之一。然而，国内大部分地方高校与企业之间的合作形式仍较为初级，特别是地方高校受到学校科研实力、学校办学层次和软硬件条件等因素的制约，校企之间的相互联系多建立在项目合作和个人感情联系的基础上，未形成长效机制。如果企业负责人离职或合作项目中断，则联合培养将大受影响甚至停滞。此外，部分地方企业创新意识不强或过分追求“短平快”的项目，都将影响人才持续培养机制，无法实现良性循环。从人才需求角度来看，地方经济状况的优劣也会明显影响企业的人才需求，进而直接影响校企合作的基础。

（二）导师

很多高校的校内导师过度倚重发表学术论文，或者一直从事基础理论研究，缺乏应用研究项目和研究经验。该类导师在指导专业学位研究生时往往延续过去的研究思路和方向，以学术型研究生模式培养专业学位研究生，最终导致毕业生与企业要求相差甚远。此外，很多校外导师是企业的高管或主要负责人，日常事务繁忙，对自己负责的学生疏于管理和指导。学生在企业或沦为廉价劳动力，或实践流于形式，达不到应有的效果。

（三）培养过程

国内各高校的化学工程专业硕士的主要管理和培养政策已经基本齐备，但仍有部分政策还在修改和制订过程中。很多高校在课程体系构建、考核方式、实践内容等方面没有将专业学位研究生与学术型研究生加以区别，未能体现出专业学位职业性、应用性的特点。与企业生产实际密切相关的课程开设不足也是目前国内高校化学工程专业硕士培养普遍存在的问题。

（四）生源

对于重点高校，无论是学术型硕士或专业学位硕士均呈现“供大于求”的局面，学校可以从容择优录取。而地方高校的专业学位认可度普遍较低，直接导致部分优秀生源流失，毕业生质量也因此受到影响。

（五）其他问题

部分地方高校在导师激励政策、学生奖励机制等方面不够完善，由此产生了导师因专业学位学生花费多、产出少而不愿意接受专业学位学生的情况；学生也因在奖学金等方面无法与学术型研究生竞争而影响了科研积极性。

二、方针与措施

鉴于以上问题，我们以山西大学与三维集团合作构建的“山西省催化技术研究生教育创新中心”为平台，通过深入探索山西煤化工转型对化学工程专业研究生教育的影响，从合作模式、导师管理、课程体系构建、健全和完善各项制度等方面进行改革，并力图构建一种符合山西省化工行业需求的化学工程专业学位研究生培养模式。

（一）校企合作平台的构建

构建校企合作平台是稳定专业学位硕士培养质量的根本措施。2002年，化学化工学院的研究生就因项目需要而在三维集团进行数月至一年的工业侧线实验。随着双方项目合作的深入，进入企业实践的学生人数不断增多，而企业的技术人员也积极参加山西大学的博士或在职工程硕士考试，双方实现了人才培养上的互动。在此基础上，2004年双方共建了“精细化工催化与反应工艺共建实验室”，实现了校企层面的科研平台构建。2007年底，经山西省经委、山西省教育厅、山西省产学研工程领导组批准，校企双方通过政府层面建立了“山西省催化技术研究生教育创新中心”。随着相关管理制度逐步完善，该中心不但成为研究生培养的创新实践平台，也逐渐成为高校和企业间的技术、人才交流平台，并为企业技术带头人的知识更新和产业技术升级提供了支撑。近年来，山西大学积极开展“煤基资源高值循环利用协同创新中心”的建设，拓展多方合作关系。目前研究生教育创新中心的企业平台已包括阳煤集团、潞安集团、河南煤业集团等大型煤化工企业，未来还将探索与中科院山西煤化所、中科院大连化物所、中科院过程所等研究所合作培养研究生的可能性。综上所述，山西大学化学工程领域的校企合作经历了如下发展历程：校企合作项目牵引建立校企层面的科研合作平台建立政府层面的研究生教育创新中心建立多方参与的校企科研教育合作平台。其中，多方平台的建立不但解决了科研项目延续性、科学性的问题，更有利于实现校企联合培养的长效性和持续性。

（二）管理体制创新

为进一步提高专业学位研究生教育水平，我们就专业学位研究生的管理体制方面开展了改革创新。研究生院成立了“专业学位管理办公室”，负责与专业学位相关的政策制订、学科建设、品牌建设，以及对各培养单位进行管理、督导和服务等工作。学院成立了相关的“专业学位教育中心”，负责相关专业学位研究生的招生、培养、师资队伍建设、实践基地建设等工作。化学化工学院以“山西省催化技术研究生教育创新中心”为基础，吸纳了相关学科负责人和校外导师，共同承担化学工程专业学位教育中心的职责。上述举措有利于各培养单位积极发挥主观能动性，形成符合各自专业实践特点的培养模式。

（三）导师遴选及评聘制度改革

山西大学研究生院根据各专业学位培养单位的具体情况，制订了详细的校内导师、企业导师评聘制度。特别是对企业导师实行“一年一考核，三年一聘”的管理办法。在学院教育中心层次上，化学化工学院成立了化学工程硕士指导小组，以“山西省催化技术研究生教育创新中心”为核心，吸纳其他理科或相关学科导师，实现导师之间的理工优势互补，在一定程度上解决了理科环境中开展应用实践的问题。此外，学院教育中心强化了企业导师的归属感和责任感，通过让企业导师参与课程设计及研究生选课、确定科研课题、开设学术讲座和专业特色选修课程等方式，进一步让企业导师融入学生培养过程。

（四）课程体系构建

2013年，山西大学根据教育部相关文件，结合各专业具体情况，对硕士研究生培养方案进行了详细的修订。在课程设置中，我们将课程分为公共基础课、专业基础课、专业应用课、选修课4类，各类课程均采用了教授授课、双语教学等模式，特别突出工程应用类型的课程。由于化学工程专业硕士的导师的知识存在多学科、多研究方向的交叉，因此，我们在课程设置上采取丰富选修课的方法解决这一问题。为了避免重复设课或课程内容重叠，各专业领域均可选择化学学科或其他专业领域的课程作为选修课。师资力量和师资水平方面，由于山西大学工科师资力量不足，我们采用“外校聘请＋本校培养”的模式逐步提高师资水平。此外，学校还通过请企业导师或行业知名专家开设学术讲座、特色专业选修课等方式，使学生获悉国内外化工行业发展的最新动向。

（五）奖学金制度

现阶段山西大学研究生奖学金主要为国家奖学金和学业奖学金，原有奖学金评价主要基于学生学习成绩和科研成果的考量。化学化工学院将专业学位研究生与学术型研究生分开评比。专业学位研究生的科研成果可以是学术论文、专利、负责项目、实践报告、调查报告等多种形式，特别强调学术论文、专利、项目等必须具有应用背景。此外，针对专业学位研究生科研结果无法量化的问题，我们采用“预审＋集中答辩”的方式，由答辩委员会评出获奖等级。上述评审制度的实施明显调动了专业学位研究生的科研积极性。

三、发展与方向

尽管我们在化学工程专业研究生培养方面进

行了许多改革，但仍有很多方面需要高校、企业及地方政府进一步协调改进。我们将目前改革探索的方向归纳如下，这既是我们的努力目标，也希望能够给予其他高校一些启发。

（一）提高学科认可度，创出专业品牌效应

优质的生源是研究生培养和学科发展的大前提，没有良好的生源，校企联合培养将成为无本之木、无源之水。近年来，山西大学通过增加推免生名额比例，明显提升了专业学位研究生的生源素质；与此同时，山西大学通过鼓励校企合作科研，建立多方参与的协同创新中心，进一步扩大了学校、学科的业内影响力。未来，山西大学将以校企协同创新中心为发展核心，以高水平人才队伍建设为发展动力，通过科研成果和科研团队创出专业品牌效应。

（二）深化校企人才技术交流平台建设，实现人才培养的良性循环

校企双方只有真正实现技术流、人才流的双向流动才能培养出真正的应用型人才。因此，我们需要建立完善的涉及项目合作、利益分配、人才交流等体制机制，进一步强化企业研究生实践中心的构建，通过校企合作项目引领、扩大平台的影响力，提升平台自我“造血”能力，逐步引导校企合作由“项目带动”发展到“人才＋技术混合带动”，最终实现人才培养的良性循环。

（三）改革奖励制度，激励学科发展

化学工论文范文第2篇

明确网站的建设目的是进行网站设计和制作的开始。化工实验中心网站是化工实验中心展示、辐射、共享、对外服务、对内管理的重要平台，其建设宗旨是在“服务教学质量工程和研究型人才培养需要”的基本思想指导下，借助计算机网络和多媒体技术的优势，打造了功能齐全、教学效果突出的网络教学平台，实现网络化教学、辅导、预习、虚拟仿真以及网络选课、网络查询、网络管理等先进的实验教学系统，达到拓展教学时空，优化教学体系，教学资源共享的目的。在后续网站的设计和制作过程中要紧密围绕化工实验中心网站目的，不能偏离主题，做无用功。

2网站构架的搭建

确定了网站建设的目的后，就要根据网站目的建立网站的大构架。一般而言，网站框架包括一些标准的内容，包括首页、简介、新闻动态、产品展示、在线留言、联系我们等。在搭建前，首先浏览国家级以及各省市级实验教学示范中心的网站，调研学习。在结合其它网站优点以及本校化工实验中心的特色下，详细地列出该中心网站需要的模块，并根据模块对网站构架进行设计，页面构架完成后尽可能不要改动，避免对先前内容产生影响，甚至破坏网站。确立了大框架，网站的主体部分也就确立了。

3制作网站相关素材的准备

这是制作网站最大的准备工作，包括实验教学相关素材以及网站设计相关素材的准备。实验教学相关素材，包括师资队伍人员介绍，设备仪器相关参数以及图片的收集与整理，实验讲义、课件、题库以及视频的准备、规范，获奖证书的集中与拍照，规章制度等。该环节设计的素材多，任务量大。要先作统一安排，把大工作切分成很多小任务，具体每项任务都下达到相关老师，规定好上交时间。收集完材料要对格式进行规范、校对，不合格的要重新反馈修改，如此反复，直到所有素材都分门别类得准备好。网站设计相关素材的准备，主要是网站上显示的各种图片等，相关素材要准备几个方案，以便统一讨论选出最优方案。

4网站域名与网站挂靠问题的沟通

化学工论文范文第3篇

超临界流体技术一般是控制温度和压力的条件下，或者加入其他物资的情况下改变体系的传质系数、传热系数及化学反应特征的，这能更加高效清洁地进行化学生产，有的在超临界的状态下能节省能耗，所以超临界流体技术也被称为超级绿色化学技术。超临界液体技术（SCF）现在广泛应用到了材料制备中。早在上世纪九十年代该技术就已经开始应用，把二氧化碳制备成超临界的状态，以它为介质来制取特氟龙；还有聚丙烯工艺中也应用了SCF技术，利用丙烷的特点来做稀释剂，该技术也是做PE的升级版。当下，超临界流体技术则更多地应用在了高分子材料，复合材料，不易粉碎的无机物材料，以及提取不太容易溶解在单一超临界液体中的有机物。现在应用的超临界流体技术的方法主要有一下几种：

1、快速膨胀法，该方法主要用于固体颗粒状的物质的制备；

2、压缩抗溶剂发，主要用于制备微孔、微球类的物质，所以在药物分子及聚合物共沉上应用较多，也较成熟；

3、抗溶剂法，通常该方法会应用在制备爆炸性物质和不溶于单一超临界流体的有机物上等。除了以上在制备材料方面的突出贡献，超临界流体技术还在分析化学中大展拳脚。它与色谱技术相结合，能在色谱研究中得到比气象色谱更高效，比液相色谱更精准的超临界流体色谱。更由于它的高效和低成本使得超临界流体技术在石油化工、环境保护还有医药化学等多个领域得到广泛使用。

2绿色化学工程技术的应用

绿色化学指用化学的技术和方法，再结合其他学科的知识来减少或者消除化学对于人类的危害、社会的危害以及环境的危害。从源头的原材料开始，到生产过程中的试剂和介质还有催化剂，到最后的产物及副产物都要求绿色、环保、无毒害，还有就是“原子经济性”的“零排放”。像在绿色无毒原料控制方面，石油化工原料就可以改变成生物原料的。制作尼龙可以不用含苯的石油化工原料，改成生物原料，生物原料的淀粉及纤维素等在酶催化反映下也能形成己二酸，这样一样可以制作尼龙，而且对人体和环境都危害极小。再比如在反应过程中对介质、溶剂等的控制，也要求无毒无害，在有机反应中水就是很好的溶剂，不仅对环境无害还能节省到有机反应中的官能团的保护还有去保护等环节，所以也省工艺省时间了。还有反应中用的绿色催化剂，绿色催化剂能更加正对性，更加高效地参与化学反应，并且得到的副产物少。在有机合成反应中，绿色催化剂的应用显得尤为重要。像不对称合成反应中，催化剂不仅为化学农药和精细化工提供反应需要的中间体，有的还能为反应提供绿色的合成技术。比如酶催化反应、氢酯化反应、还有不对称酮反应等。

3化学工程技术中的传热研究

化学反应中传热的研究是化学工程的重要内容，因为它严重影响着一个反应的能耗，反应的进程等。在微细尺度传热研究中，由于尺度微细，原有的传热假设及会发生变化，其流动还有传入的规律也会发生变化。目前在纳米、微米、集成电子设备还有微型热管领域中该传热研究交深入，取得了较不错的成果。而我们在改进传热工艺和设备上也做足了研究，为了提高传热效率，我们可以改进设备的性能，使其持续对外传热的能力提高，改变里面的传热材料和工艺的设计来实现传热的效率。然而我们现在投入很多精力的滴状冷凝技术的研究还没能取得很好的成果。由于我们不能在维持物质在滴状的时候冷凝，同时冷凝表面寿命延长,所以目前这个难题还很难突破。还有就是我们在计算沸腾时的传热存在很多弊端，复杂的沸腾状态不适用目前所有的传热计算方式，就研究沸腾传热的计算方法也是一大块难题的，所以就滴状传热技术的研究也将会是我们传热研究领域的一个重要课题，如果该研究获得进展必将改变现在很多的化学生产工艺形式，将会带领化学生产进入一个新的时代。

4结语

化学工论文范文第4篇

绿色化工技术是通过改进改良现有的化学技术及方法，对化学原理的应用和使用工程技术来减少甚至消除化工原料、催化剂、溶剂、化学废物或化工产品等能够污染环境的物质，实现废物零排放，减少其对人类健康和生态环境的危害，建立友好环境。用“资源-产品-再生资源”这种全新的循环物质流动过程替换掉过去的“资源-废物”方式排放的流动过程。利用先进的绿色化工技术，研究出新型环保产品，及绿色工艺技术的运用实现清洁生产，从而大幅度降低三废排放量【1】。21世纪，绿色化工技术已经被国际发达国家在化学有机合成、生物化学、分析化学、催化等领域列为主要的研究发展方向之一。在我国制定的“九五”发展规划中，绿色化学与技术在酿造、制药、造纸、印染、海水淡化等行业作为应逐渐补充及开发应用的重大研究项目。

2绿色化工技术的开发

2.1原料的选用

绿色化工科技的发展，如果不从化工污染、化学反应的源头着手，那么始终是治标不治本而且十分被动的措施。那么化工科技及工艺发展过程中，选择无毒害溶剂、原料、催化剂等化学原料来进行化工生产、制作化工产品可实现零排放、零污染的清洁生产和加工原则，有效防止和控制化学污染的产生。近年较为常见的无害化学原料为：野生植物、农作物等生产物质。将芦苇、树木等天然野生植物纤维，以及稻草、麦秸和蔗渣等农副产品的废弃物作为原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。还有利用生物质气化产生氢气等，都是绿色化工技术中原料选择应用的非常好的例子。

2.2无毒害催化剂的选用

在百分之九十的化工生产中催化剂是提高反应速率的必需品。然而在绿色化工科技的开发过程中，无毒害的烷基化固相催化剂是国内外研发工作的重点。南京大学徐国际【2】利用环境友好性绿色化合成过程对烯丙基醇类化合物作为烷基化试剂，在无溶剂的条件下对1，3-二羰基化合物进行直接烷基化反应，反应后处理步骤简单，且催化体系可以循环使用，四次催化循环后收率仍然能大于84%。

3绿色化工技术在化学工业中的应用

3.1清洁生产技术

清洁生产技术是无毒、无害、无污染、无废物排放的绿色化工技术，包括辐射热加工技术，绿色催化技术，临界流体技术等。在冶金工业、印染工业、煤气化、制甲醇、垃圾处理、海水淡化等行业都得到了很好的运用。此外先进的脱硝脱硫技术、垃圾制沼气技术、高效清洁的煤气化技术、利用风能太阳能等自然能发电技术等等这些都利用了清洁生产技术。例如，海水淡化技术的应用不仅解决了我国淡水资源匮乏的现状，还利用有效的化学方法将海水中的盐水分离，在海水淡化的预处理过程中不会产生任何对环境状况的不良影响，也没有对生态环境造成伤害。而且，在海水淡化预处理过程中所产生的氢氧化镁作为一种成本低廉、工艺简单、不产生二次污染的清洁化工产品，具有非常广阔的发展前景。

3.2生物技术

生物技术领域包含细胞、基因、微生物和酶等技术范畴，其主要应用在化学仿生学和生物化工两个方面。生物酶在作为一种在生物体内的催化剂，具有高效、转移性，可以参与到各个生物化工的合成过程中。另外，化学仿生学中的膜化学技术也是这一领域中广泛应用的生物技术。在绿色化工技术中采用生物技术，可以利用再生资源合成化学品。从早期来源于动植物中的有机化合物原料，到后来以石油和煤炭作为原料。例如，在绿色化学工程与工艺中，制备丙烯酰胺，利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后，大大降低能耗，且没有污染环境副产物产生。由此可见，利用广泛存在于自然界中的酶当做催化剂，与工业酶及一般的化学催化剂相比，自然界中的酶具有无污染、反应条件温和、产物性质优良的特点。

3.3生产环境友好型产品

化学工论文范文第5篇

【关键词】:化学工程;系统;和谐;辩证法

自然界中的和谐系统比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生态系统是和谐的,动植物群落是和谐的,人类社会体系是和谐的,健康的人体更是一个绝妙的和谐体。所有这些和谐系统遵循着同样的辩证综合的规律,具体可以归纳出三条:1.统一律;2.层次律;3.进化律;所有和谐系统具有同样的性质:1.开放性;2.自组织性;3.非线性;4.无限发展性[1]。当爱因斯坦把大半生致力于统一场论时,其哲学上的需要相对物理学上而言或许要来得大,面对物理学的系统和谐,理论规则的分立是不能令他觉得满意的。而化学工程的发展是不是因循同样的哲学历程呢?

在化学工程作为学科开始被重视之前,化学工业已具有了相当的规模,各种具体的工程与工艺都被独立开来,在认识上是被分为各门特殊的知识,因此,当国外高等院校在十九世纪末开始设置"化学工程学"时,开设的课程大多是学习当时化学工业的各种工艺学,"化学工程"的概念在当时还是相当模糊的,在理论上充其量是化学与机械的一种混合(amalgam)。然而这种理论混合的模式在德国人看来却是很正统的,即使在今天,他们也避免专论"化学工程",而是称之为"过程工程"(ProcessEngineering),这一名称实际上要比"化学工程"的范畴更广,甚至更为准确,凡是涉及一定流程与工艺的领域都是适用的。但我们习惯上还是沿用"化学工程"的名称。

二十世纪开始,化学工业迅猛发展,在社会经济中占的比重越来越大,客观上需要化学工程学科的发展和支持。随着生产力的发展,人们对事物运动规律性的认识也愈来愈深化,愈来愈有概括性。伴随着其他领域科学技术的快速进步,人们逐渐认识到化学工业中各门看似不相干的工程和工艺中存在着共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化学工程手册》的发表,初步提出了"化工物理过程"的原理。1900年始,以合成氨、纯碱、燃料等为代表的近代化工厂出现,如1913年,德哈勃-博施法高压合成氨技术的产业化,星火燎原的,化学工业呈现出巨大的发展前景。到了二十年代,美MIT的一些学者提出:不管化工生产的工艺如何千差万别,它们在众多的典型设备中进行着原理相同的物理过程。1920年,美MIT成立了第一个严格意义上的化工系,时W.K.Lewis任系主任。1922年美国化工学会认同了新的见解,引出了"单元操作"(UnitOperation)的概念,这一概念在苏联时期和我国则广泛称为"化工原理"。

1900年始的"分离工程"研究使"单元操作"的概念日趋成熟。被称为单元操作的过程主要有流体流动、传热、干燥、吸收、蒸发、萃取、结晶和过滤等,以这些单元操作作为研究和学习的主要内容,是化学工程学科在二十世纪前半期发展的核心,其理论迅速成为发展化学工业的重要基石。这种把千变万化、千差万别的过程和工艺概括成"单元操作"是生产力发展到一定水平的反映,是化学工程学从"个性"到"共性"的第一个哲学性概括,是在一个系统整体性把握的高度上建立了一门技术科学,体现了系统科学发展的和谐统一规律。

随着"单元操作"概念的确定,另一方面,化学工程学科中重要支柱之一的"反应工程"亦逐渐浮出水面。从最初的德Winkler流化床煤气化炉的应用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工艺的开发,又到1931年丁纳橡胶和氯丁橡胶的投产,化学工业上发展的高峰持续不绝,1940年美国FCC炼油开发成功,成为石油化工的起点。直到1957年,欧洲第一届反应工程会议,明确提出"反应工程"的概念,成为化学工程学科的重要组成部分,是化学工程学的进一步和谐统一。"反应工程"的建立,乃至今日仍备受困扰的"过程放大效应"问题,及从"逐级放大"到"数模放大"的研究都带动了"化工过程系统工程"的发展,并共同体现了系统科学发展的和谐层次律。

就在"反应工程"发展的同时,"单元操作"得到了更加深刻的认识,人们发现各单元操作之间存在着更为普遍的原理,"过滤只是流体传动的一个特例;蒸发不过是传热的一种形式;吸收和萃取都包含着质量的传递;干燥与蒸馏则是传热加传质的操作……"[2]于是单元操作可以看成是传热、传质及流体动量传递的特殊情况或特定的组合。这种认识的深化过程并没有停止,人们进一步又发现了动量传递、热量传递和质量传递之间的类似性。于是从二十世纪50年代开始,人们综合了以往的成果,开始用统一的观点来研究三种传递过程。1960年,美威斯康辛大学(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一书,系统地采用统一的方法来处理三种传递现象,从此化学工程学科的核心过渡到了"三传一反"的系统性概念。"三传"的研究是系统科学和谐进化律的又一体现,使化学工程学达到了一个新的整体性高度,这种高度的和谐统一是对客观世界本质性的认识,并在学科上反映出了系统科学的基本原理和性质,其影响力是普遍性的,是跨学科的,不仅使"传递原理"成为化学工程学的重要基础,同时在生物工程、机械、航天和土木建筑等工程学科上也具有重要意义,并日益成为工程专业共有的一门技术基础课,只是侧重点有所差异而已。

至此化学工程学科自身经历了一系列的演化和发展,并在短短的一个世纪中达到了一个前所未有的高度,涵括了众多的生产和应用领域,如医药、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化学品等,每年为社会提供数以亿吨计的千百万种产品,是人们衣、食、住、行须臾不可离开的物质基础,为社会繁荣作出了巨大贡献。然而事物总是一分为二的,从人类发展最为激动人心的口号"征服自然"到今天庞大的工业化进程,地球自然生态系统遭遇了前所未有的严峻局面,这之中,化学工业是造成大规模环境污染及恶性重复污染的主要过程之一,化学工程学科需要肩负起新的使命。1990年,"生态化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出来了,相应在化工生产和过程工艺中提出了"清洁化工"和"绿色化工"的概念,因时应势,化学工程学开始了系统科学的自组织过程,这也是和谐系统对立统一发展的需要。在系统科学看来,自组织是和谐系统的基本性质之一,只有自组织系统能通过外部和自身内部的不断协调、整合,在适应环境的同时保持自己的特性并产生新的功能。从自发到自觉地,化学工程学吸收了自组织的理论,不断在广度和深度上充实、完善和发展。随着新世纪的到来,世界正发生着全球性的变化,经济、社会、环境和技术等领域都面临着新范畴新理念的变更和冲击[3]。化学工程学科需要因应时展而改变传统的限制,不断有新的概念提出来,如化学工程应是伺机而待的专业(aprofessioninwaiting);化学工程师必须"besteepedintechnology",能够创新、开发、变换、调控和适应取代;化学工程学科要从"ProcessEngineering"达到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。进一步的综合认为,化学工程学关注着同时发生在非常广泛的时空跨度内的现象,必须具备多尺度、多目标的方法来达到过程的总体优化。涵括了五个方面[4,5]:

①Nanoscale(纳观尺度):研究量子化学、分子过程与分子模拟等。

②Microscale(微观尺度):研究微粒、气泡、液滴、控制界面胶束和微流力学规律等。

③Mesoscale(介观尺度):研究换热设备、反应设备、塔器以及传统的"单元操作"和"三传一反"等。

④Macroscale(宏观尺度):研究生产装置和生产过程等。

⑤Megascale(兆观尺度):研究环境过程和大气生态过程等。

于是化学工程学的核心转变到了"多尺度、多目标择优"的概念,化学工程学科又到达一个新的和谐统一的高度,进入了更高层次的系统工程领域。

新的发展的深度促使化学工程学科作出了一定尺度的"分化",然而这还远未结束,人们对世界的认识还在不断探索不断深入,一个更深刻更普遍也更一般的问题已经触到了化学工程学科的神经,触到了化学工程学的认识本质,并促使化学工程学需要有新的"融合"。这一问题就是"非线性及其包涵的混沌原理",相对于"线性"是人类认识客观世界的基本工具,"非线性"则是客观世界的本质特征,是"线性"反映的目的,是从科学角度看待世界的一种和谐统一;而在对"混沌发展"的研究表明,"混沌运动的普遍存在,揭示了自然界中实际系统发展演化的新行为,混沌态的自相似性使这种时间演化表现为一种空间结构,而且以其不同空间尺度上的相似性,揭示了系统复杂运动的统一性。这种统一性是一个观察"整体"的问题,只有在长时间范围(因为混沌运动是一种长时间行为)和更高层次复杂性中才能显现出来。"[6,7]这一问题涵盖了自然科学和人文社会科学的众多领域,具有重大的科学价值和深刻的哲学方法论意义。马克思曾经预言:"自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面,正如关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样:它们将成为一个科学。"从这一角度上,"非线性"问题是这种过程一体化的契合点以及整体认识论上的共性[8]。当站在这种整体性的高度上,化学工程学科获得了全新的视野和更强大的分析解决问题的能力,并最终具有了学科融合的基础。

在整个化学工程学科的孕育、诞生和发展过程中,始终交织着学科的"分化"与"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外还有着所谓的石油化工、精细化工、高分子化工等专业上的分化;另一方面,作为近代工程技术,它又是自然科学(化学、物理等)和技术科学(机械、材料等)的融合。正如物理学家普朗克(Planck)所指出的:"科学是内在的整体,它被分解为单独的部分不是取决于事物的本身,而是取决于人类认识能力的局限性,实际上存在着从物理到化学,通过生物学和人类学到社会学的连续的链条,这是任何一处都不能被打断的链条。"事实上,当化学工程学科的核心发展到"非线性混沌系统"时,实现科学的融合已是其客观系统性的需要,它需要强有力的非线性解算能力和综合分析能力。基于人工智能和神经生物学的人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks)技术为这种系统性的融合提供了新的思路和途径。人工神经网络特有的信息处理能力在愈来愈多的领域中展现出广阔的应用前景,它具有如下特点[9,10]:

①学习:神经网络可以根据外界环境修改自身行为,这使它比其他任何方法接受自身感兴趣的外界信息更敏感。

②概括:经过学习训练后,神经网络的响应在某种程度上能够对外界信息的少量丢失或自身组织的局部缺损不再很敏感,反映了神经网络的健壮性(鲁棒性),即工程上说的"容错"能力。

③抽取:神经网络具有抽取外界输入信息特征的特殊功能,在某种意义上可以说它能"创造"出未见的事物。

④模拟:神经网络由众多的神经元组成,以并行的方式处理信息,大大加快了运行速度,可以逼近任意复杂的非线性系统。

当然,神经网络并非十全十美,其自身的发展就曾经历过相当曲折的过程,但是,人工神经网络(ANNs)特性的融合将是化学工程学科发展到非线性核心系统的自组织适应和需要。例如采用神经网络设计的控制系统,适应性、稳定性和智能性均较好,能处理复杂工艺过程的控制问题,也使得化学工程师不但也是机械工程师,还首先是系统工程师,并能从最一般的非线性原理出发,解决实际过程的创新、应用、开发、生产等问题。

生产力的不断发展,科学技术的持续进步,人类认识自然和改造自然的不断深化,化学工程学科必将不断"分化"和"融合",体现出和谐系统的无限发展性质。

参考文献

[1]李立本.系统的和谐与和谐观[J].自然辩证法研究,1998,14(5):39.

[2]韩兆熊.传递过程原理[M].浙江:浙江大学出版社,1988,11:3.

[3]季子林,陈士俊,王树恩.科学技术论与方法论[M].天津科技翻译出版公司,1991,9:115.

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