1、化 工 发 展 趋 势 简 介,一、化工发展趋势之一:化工与相关学科交叉、渗透，形成新的前沿学科 二、化工发展趋势之二:化工与数学、物理、化学等基础科学的进一步结合 三、化工发展趋势之三:化工科技正经历“十个转向”,新的前沿学科,(1)生物化学工程化学工程与生物化学、微生物学的结合 (2)材料化学工程化学工程与材料化学、材料物理学的结合 (3)能源化学工程化学工程与石油化学、煤化学的结合 (4)精细化学工程化学工程与应用有机化学、无机化学的结合 (5)微电子化学工程化学工程与微电子学、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,(1)生物化学工程,生物化工的新特点：过程条件温和，
2、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,材料化工的核心问题：材料性能与其结构的关系。高分子材料科学与工程的理论基础：聚合反应工程、高分子传递过程与粘性物流体力学。材料化工的应用：生产新品种树脂，生产新品牌纤维，开发新型功能材料，开发新型复合材料。,(3)能源化学工程,能源化工的研究方向：由化石能源(石油、天然气、煤炭)生产化工产品及新能源的化工利用。 石油加工与石油化工：我国石油较重，如
3、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。 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燃烧效率。 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，有极强的商品性。 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；信息精细化学品应特别受到重视， 新领域精细化工(石油精细化学品、饲料添加剂、新型水处理剂、表面活性剂、气雾剂、纤维素衍生物等)。,
4、(5)微电子化学工程,微电子化工在信息时代占有特殊的地位。现有18类电子化工材料，应用广泛，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，聚硅氧烷等；微电子用专用清洗剂。,(6)环境化学工程,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域。 洁净合成工艺，“零”排放工艺的开发。 环境无害化(汽车尾气排放催化剂)。 CO2的利用(CO2合成有机化合物),化工与基础科学的进一步结合,(1)与近代数学的结合 (2)与近代物理学的结合 (3)与物理化学的结合 (4)与生物化学的结合,(1)与近代数学的结合,非线性数学在
5、化学工程中得到广泛应用； 最优化方法成了化工必需掌握的数学工具； 偏微分方程理论在化学工程中受到高度重视。,(2)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质；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；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;X光衍射测物相与分子筛结构。,(3)与物理化学的结合,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平衡；多态反应动力学。,(4)与生物化学的结合,生物环境治理，SOD(超氧化歧化物)等生物活性物质的合成，基因工程、细胞融合技术。,化工科技正经历“十个转向”,(1)由简单物系向复杂物系发展 (2
6、)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 (4)由小分子向高分子、大分子发展 (5)由宏观向微观发展 (6)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 (8)由单一的反应操作和分离操作向反应分离耦合发展 (9)由非生命向有生命发展 (10)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,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、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,例如:冶金废气低浓度SO2的转化技术；非定态甲
7、醇合成；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,例如：特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,例如：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，纳米材料的化学制备
8、方法；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学。,(6)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,例如： 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； 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、神经网络用于催化剂活性组分、助剂的优选。,(8)由单一的反应操作和分离操作向反应分离耦合发展,例如： 反应精馏耦合（在MTBE、TAME
9、工艺中的应用，取得实效）； 反应萃取耦合（提取贵金属、稀有金属，提取中药有效成分）； 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）； 三相床反应分离一体化（三相床制甲醇）。,(9)由非生命向有生命发展,例如：动植物细胞在生物反应器中的大规模培养；基因工程、酶工程与化学工程的结合；生物医药工程，药物设计与疗效的关系。,(10)由探索试验向有效预测发展,例如：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；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；新结构化合物合成，分子化学工程将起更大作用；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。,总之，化工科学技术的发展趋势将对21世纪的化工企业产生极大的影响，也对化工工程师的继续教育提出了新的要求。,
