化学工程与技术是一门揭示物质转化过程中物质的组成、聚集状态和功能变化的科学规律和工程原理的工程科学,为化学工业及相关产业的技术创新、装备设计和过程优化控制提供工程科学理论和方法。
化学工程与技术学科的核心内涵是研究物质的合成以及物质、能量转化的过程与技术,以提供技术最先进、经济最合理的原理、方法、设备和工艺为目标。其主要研究对象包括:以能源和资源开发及高效利用为目标的化学工程与技术;以产品工程为导向的新物质、新材料和新功能的开发与应用为目标的化学工程与技术;以物质合成与转化过程中的绿色化、可持续发展为目标的化学工程与技术。
1. 化学工程
化学工程是研究以化学工业为典型代表的过程工业中相关化学过程和物理过程的科学原理和共性规律,以解决过程及其装置的模拟、设计、放大、操作及优化控制的理论和方法等问题。主要研究内容包括:化工热力学、化工传递过程、分离工程、化学反应工程、过程系统与控制工程、过程工业复杂体系预测、过程工业大数据技术及机器学习、化工安全生产、化工过程设计、装备设计与腐蚀防护及化工伦理等学、工程和技术问题,发展过程工程科学的新理论、新方法和新技术,以指导化工过程及工艺开发、装置设计和工艺技术迭代升级。
2. 化学工艺
化学工艺是研究将石油、煤、天然气、页岩气、生物质、空气、水及各类矿物质原料经过化学反应转变为产品的工业生产流程和技术,主要服务产业包括石油与天然气化工、煤化工、基本有机化工、无机化工、冶金化工、高分子化工等。主要研究内容包括:原料的选择与预处理、催化剂创制与化学反应网络构建、资源综合利用与过程绿色化等。
3. 工业催化
工业催化以研究化学工业为代表的过程工业中的催化科学与技术为核心,利用催化原理等基础知识,综合运用现代谱学与表征评价方法,以创制催化新材料和发现新催化反应为途径,为工业催化剂、催化反应工艺与反应器的研发提供理论基础和技术支持。主要研究内容包括:工业化学过程的相关催化材料与催化剂、催化作用原理、催化反应工程、催化过程开发、催化剂的工业化制备等。
4. 能源化工
能源化工是为适应国家可持续发展的要求,面向化石能源和新能源,揭示形成能源产品属性间的转化、存储与利用的反应机理与过程原理,建立并推动能源低碳化与新能源的工程与技术进步,促进我国新能源体系的建设与双碳目标的实现。主要研究内容包括化石能源的高效清洁化利用与工程技术、生物质能源转化与工程化、氢能工程与应用新技术、钙钛矿太阳能电池、地热利用和固废利用等。