宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）是美国长春藤名校之一，在美国院校综合排名中一直位居前十位，阿伯塔大学(University of Alberta)是加拿大排名前五位的大学，其化学工程专业位居加拿大大学该领域的前三位。本人分别于1996年和2002年，2004年在这两所大学作访问学者、博士后和客座教授，宾夕法尼亚大学所在的系为化学与生物分子工程系（Chemical Engineering Department），阿伯塔大学所在的系为材料与化学工程系（Department of Materials and Chemical Engineering）均为该学校的前沿学科，期间作者选听了化工单元操作即国内的化工原理(Unit Operations of Chemical Engineering),传递现象（Transport Phenomena）,反应工程（ Reaction Engineering）,化工热力学（ Chemical Engineering Thermodynamics）, 物理化学（Physical Chemistry）,化工过程模拟（ Chemical Engineering Process Simulation）,化学工艺（ Chemical Engineering and Technology）等 几门化学工程专业的核心课程，并为美国大学本科生讲授了化工原理与传递现象两门课程，对这两所大学化学工程专业的课程设置与教材选用进行了调研，它们彼此之间有许多相同之处，且又有各自的特点，以适应本国化工人才培养的需要。

一、宾夕法尼亚大学化学工程专业课程与教材调研及分析

宾夕法尼亚大学化学与生物分子工程系前身为化学工程系，目前化学工程类相关专业的课程设置如下：基础课如数学、物理等，化学课程由化学系开设，主要有普通化学、无机化学、物理化学、有机化学、生物化学等。化学工程专业课每位学生要选10-11门课程，主要有：

（1）化学工程导论（Introduction to Chemical Engineering）

课程编号：CBE 160

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学一年级（下学期）

课程教材：Felder, R., and Rousseau, R., Elementary Principles of Chemical Processes (3rd Edition)

John Wiley and Sons ,2005.

主要内容：单位换算，过程变量（温度，压力等），计算机辅助计算，代数方程的矩阵方法，状态方程，非稳态平衡，无量纲数群，包含反应或不含反应的平衡，净化/再循环/旁路，ASPEN软件介绍，Excel在过程流程中的应用，相平衡方程（拉乌尔定律）等。

该课程主要介绍物料平衡（material balance）知识，包括质量平衡（mass balance）, 摩尔平衡（mol balance） 和原子平衡（ atom balance）。

（2）物料及能量衡算（Material & Energy Balances）

课程编号：CBE 230

课程性质：必修课

开课学期：秋季

选课对象：大学二年级（上学期）

课程教材：Felder, R., and Rousseau, R.,

Elementary Principles of Chemical Processes (3rd Edition)

John Wiley and Sons ,2005.

主要内容：该课程与“化学工程导论”不同，主要介绍能量平衡（energy balance）知识，包括热力学第一、第二定律等。

（3）流体热力学（Thermodynamics of fluids）

课程编号：CBE 231

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学二年级（下学期）

课程教材：Koretsky, M.D.

Engineering and Chemical Thermodynamics

John Wiley and Sons, 2004.

主要内容：状态方程，两相系统和气液相平衡，理想气体混合物，理想溶液；反应计量，热力学关联式，液化，偏摩尔性质，逸度，反应平衡，电化学等。

以上三门专业课是比较基础的，主要介绍基本理论和方法。

（4）流体力学（Fluid Mechanics）

课程编号：CBE 350

课程性质：必修课

开课学期：秋季

选课对象：大学三年级（上学期）

课程教材：White Frank M. ,

Fluid Mechanics

Boston : McGraw-Hill Higher Education,  2008.

主要内容：动量传递过程方程的推导、原理及应用。

（5）热量与质量传递（Heat & Mass Transport）

课程编号：CBE 351

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学三年级（下学期）

课程教材：Incropera, Frank P.

Fundamentals of Heat and Mass Transfer

Hoboken, NJ : John Wiley, c2007

参考教材：Beel , W. J.

Transfer Phenomena

Chichester ; New York : John Wiley & Sons, LTD,  1999.

主要内容：热量和质量传递过程、原理及应用。包含热传导、对流传热、热交换器、辐射传热和质量传递（（扩散传质、传质系数、对流传质），热量传递和质量传递的类比；侧重工程实际应用。

以上流体力学（CBE 351）、热量与质量传递（CBE 352） 两门课程合在一起就是国内大多数院校开设的“化工原理（The Principle of Chemical Engineering）”（又称“单元操作”，Unit Operation)，注重工程应用。

（6）分离过程（Separation Processes）

课程编号：CBE 371

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学三年级（下学期）

课程教材：Seader, J. D.

Separation Process Principles (2th edition)

Chichester : Wiley, 2006

主要内容：蒸发、气/液分离（双组分、多组分、间歇过程和填料塔精馏）、液/液分离、液/固分离和膜分离方法等。

（7）过程设计导论（Introduction to Process Design）

课程编号：CBE 400

课程性质：必修课

开课学期：秋季

选课对象：大学四年级（上学期）

课程教材：Warren D. Seider, J. D. Seader, Daniel R. Lewin

Product & Process Design Principles – Synthesis, Analysis and Evaluation

New York : Wiley, 2004.

主要内容： 产品与过程设计的原理，主要包括合成、分析和评估，以及流程模拟软件ASPEN的实际应用。是一门工程应用性很强、很实用的课程。

国内一些院校，例如我校也开设了类似的课程“化工过程分析与综合”，主要介绍化工系统工程的相关内容，但和国外相比，内容和学时偏少，国外48学时左右，国内32学时，国外涉及的内容广，从产品的分子设计开始，到过程的合成、分析以及经济性评价，而国内多数院校该课程的内容只有过程设计部分。

（8）过程系统设计项目（Process System Design Project）

课程编号：CBE 459

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学四年级（下学期）

主要内容：进行实际工程项目的设计练习，项目来自企业，相当于国内的本科毕业论文环节，但是由4人左右组成一个小组进行，由1名教师指导，每周讨论一次，系里1-2名教授参加，指导教师参加，企业或公司聘任的工程师参加，两个月完成最终的设计，是一次工程实际设计的训练。

（9）化工过程控制（Chemical Process Control）

课程编号：CBE 460

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学四年级（下学期）

课程教材：Stephanopoulos G.,

Chemical Process Control,

Prentice-Hall, 1984.

主要内容：化工过程控制原理及方法，以及控制系统工具箱MATLAB软件的应用、涉及多输入和多输出过程系统的PID控制等。

（10）传递过程与单元操作（Transport Process and Unit Operations）

课程编号：CBE 560

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学四年级（上学期）

课程教材：Christie J. Geankopis

Transport Process and Unit Operations,

Prentice-Hall Inc. 1993.

主要内容：化工传递与单元操作的原理及方法。

另外还有一些其他的课程作为选修课，比如：

（1）先进的化学工程科学（Advanced Chemical Engineering Science ，CBE 353）

（2）工程与环境（Engineering & the Environment ，CBE 375）

（3）纳米生物技术（Nanoscale Systems Biology ，CBE 444）

（4）化学反应器设计（Chemical Reactor Design ，CBE 451）

二、阿伯塔大学化学工程专业课程与教材调研及分析

阿伯塔大学位于加拿大的西部地区，具有丰富的石油与天然气资源，其中石油蕴藏量非常丰富，但开采出来的石油含有油沙，该大学化学工程专业的课程设置、教材选用、科研项目及人才培养都或多或少于石油化工及油沙有关。目前化学工程与材料工程合成一个系，化学工程类相关专业的课程设置与美国基本相同，包括基础课如数学、物理、生物、地质及石油开采，由其它系及本系教师开设，化学课程由化学系开设，主要有普通化学、无机化学、物理化学、有机化学、生物化学、材料化学等。化学工程专业课每位学生要选9-12门课程，主要有：

（1）流体力学与传热（Fluid Mechanics and Heat Transfer）

课程编号：CBE 160

课程性质：必修课

开课学期：秋季

选课对象：大学三年级（上学期）

课程教材：Warren L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harriott,

Unit Operations of Chemical Engineering

Boston : McGraw-Hill Higher Education,  2006.

主要内容：流体力学、动量传递过程方程及热量传递过程方程的推导、原理及应用。

（2）传质与分离工程（Mass Transfer & Separation Engineering）

课程编号：CBE 170

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学三年级（下学期）

课程教材：Warren L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harriott,

Unit Operations of Chemical Engineering

Boston : McGraw-Hill Higher Education,  2006.

主要内容：质量传递过程方程的推导、原理及应用。

上述两门课程合在一起就是国内大多数院校开设的“化工原理（The Principle of Chemical Engineering）”（又称“化工单元操作”，Unit Operations of Chemical Engineering)，是化学工程最重要的学科基础课程，注重化工过程的应用。

（3）传递现象（Transport Phenomena）

课程编号：CBE 251

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学三年级（下学期）

课程教材：Robert S. Brodkey, Harry C. Hershey

Transport Phenomena

Boston : McGraw-Hill Higher Education, 2005.

主要内容：三种传递过程（动量、热量与质量传递过程）方程程推导、原理及应用。该课程是在化工原理基础上发展于深入，从微观于非稳态方面研究化工课程，是化学工程的交叉学科基础。

（4）分离过程（Separation Processes）

课程编号：CBE 371

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学三年级（下学期）

课程教材：Seader, J. D.

Separation Process Principles (2th edition)

Chichester : Wiley, 2006

主要内容：蒸发、气/液分离（双组分、多组分、间歇过程和填料塔精馏）、液/液分离、液/固分离和膜分离方法等。

（5）过程传热（Process Heat Transfer）

课程编号：CBE 271

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学四年级（上学期）

课程教材：Donald Q. Kern

Process Heat Transfer Separation Process Principles (2th edition)

Boston : McGraw-Hill Classic Textbook Reissue Series, 2003.

主要内容：石油化工过程的热量传递、传热基本原理、换热器设备设计与选型等

（6）化工过程控制（Chemical Process Control）

课程编号：CBE 260

课程性质：必修课

开课学期：春季

选课对象：大学四年级（下学期）

课程教材：Stephanopoulos G.,

Chemical Process Control,

Prentice-Hall, 1984.

主要内容：化工过程控制原理及方法，以及控制系统工具箱MATLAB软件的应用、涉及多输入和多输出过程系统的PID控制等。

(7)化工单元操作实验（Experiment forUnit Operations of Chemical Engineering）

课程编号：CBE 340

课程性质：必修课

开课学期：春秋季

选课对象：大学三年级（上下学期）

课程教材：Experiment forUnit Operations of Chemical Engineering,

Boston : McGraw-Hill Higher Education, 1992.

此外还有其他的课程作为选修课，比如：

（1）油沙输送与分离（Transport and Separation of Oil and  Sand，CBE 153）

（2）环境工程（Environmental Engineering，CBE 275）

（3）纳米材料的制备（Nano-material Preparation，CBE 584）

（4）化学反应器设计（Chemical Reactor Design ，CBE 651）

(5) 化工设计(Chemical Engineering Design, CBE 455)

结束语

化学工程专业在宾夕法尼亚大学与阿伯塔大学属很强的学科，它们也是北美大学该领域代表，比较两者开设的课程与教材选用即有相同也有各自的特色，但其核心课程与基础课程基本相同，都是注重基础，联系实际并结合本国及地区的经济发展对课程进行设置与选用不同教材，这些对国内化学工程专业培养计划的制定、修订和课程设置与选用教材具有一定的参考意义。