《化工工艺学》课程国内外教材研究

华南理工大学  化学与化工学院 苏沁

2024年2月

前言

化工工艺学，又称化学工艺学，是高等学校化学工程与工艺专业的核心必修课，是研究由原料经化学加工制取化工产品的一门科学。该课程建立在基础化学、化工热力学、化学反应工程和分离过程等课程知识的基础上，与生产生活中的工程实践密切相关，具有知识点多、覆盖面广和综合性强等特点。其主题是以当今重要的化工产品为导向，从原则流程出发，重点阐述典型化工产品生产的基本原理及先进的生产技术与工艺流程。这门课程内容是化学工业的基础，涉及具体化工产品生产过程的基本理论与技术，综合运用所学的单元操作、过程控制、技术经济以及安全环保等理论，是化工设计和毕业设计的基础，在专业课程的学习过程中起着承上启下的作用。

本研究包括以下几个部分：首先介绍国内外近年受到广泛关注的教材；其次，选择国内外各一本具有代表性的教材进行详细对比分析，阐述包括教材内容和深度等方面的异同；最后根据分析比较结果进行总结反思并提出建议。

一、国内外化工工艺学教材情况

1.国内《化工工艺学》教材基本情况

近几年国内的《化工工艺学》教材出版具体情况见表1.1所示。

表1.1 近年来国内出版的《化工工艺学》教材信息

从表1.1可知，近些年来国内不同高校教师在不同出版社出版了多本《化工工艺学》相关教材。总体来说，根据教师本人及学校专业设置情况，各教材在内容上有部分差异，基本适用于高校授课需要。但由于国内的专业质量标准要求，这些教材在重点内容、编写方式、深度和广度上差异不大，作为专业基础核心课程，有相对统一的教材内容和学时安排。

2.国外《化工工艺学》教材基本情况

近年来国外的《化工工艺学》教材出版情况如下表1.2所示。

表1.2 近年来国外出版的《化工工艺学》教材信息

从表1.2可知，近些年来国外不同教师也在不同出版社出版了多本《化工工艺学》相关教材。但从教材名称来看，教材各具特色。进一步调研发现，每本教材的重点内容和研究领域也有差异，且其中呈现的案例不仅和研究领域相关，也随着时代变化而不断更新。

二、国内外经典教材比较研究

选定较为经典的国内外教材各一本进行详细对比分析，其中国内教材选择化学工业出版社于2022年出版的《化工工艺学》（第三版）（薛为岚编写），国外教材选择Wiley公司2013年出版的《Chemical Technology: An Integral Textbook》。

1.国内教材介绍

《化工工艺学》（第三版）由华东理工大学教师薛为岚、朱志庆和唐黎华主编，化学工业出版社于2022年出版发行。全书主要包括化工原料及其初步加工、无机化工产品典型生产工艺、基本有机化工产品典型生产工艺、精细有机化工产品典型生产工艺、聚合物产品典型生产工艺、化工工艺计算、化工生产与环境保护共8章内容。该教材全面系统地介绍了一些重要化工产品、石油和煤炭资源的能源化工生产工艺现状，将工艺与工程相结合，综合分析，重点反映了国内外化学工业的发展面貌。

2.国外教材介绍

《Chemical Technology: An Integral Textbook》教材由Technical University of Aachen的Andreas Jess和Peter Wasserscheid教授编著， Wiley公司于2013年出版。全书共6章，内容涉及工业化学、热力装置和机械装置单元操作、化学反应工程、化工产品的生产工艺及具体的工业过程示例分析。该教科书为化学和化学工程专业的学生提供了与工业相关问题的整体综合处理方法，通过举例说明了化工工艺固有的应用性质，阐明了化学和工程的原理及其相互作用，帮助学生将其应用于工业实践。

3. 《化工工艺学》（第三版）与《Chemical Technology: An Integral Textbook》的比较分析

3.1总体对比

华东理工大学薛为岚教授等编著的《化工工艺学》第一版于2011年5月出版，第二版于2017年2月出版，2014年入选为 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，是国际工程教育认证系列教材。为了更好地适应21世纪我国高等教育改革和化工工艺技术发展的需要，遵循绿色工程理念，力求在内容和形式上均有较大突破和创新，编者对本教材进行了修订，推出了第三版。本版共8章， 336页。编写顺序为前言、目录、正文、参考文献。每章正文前有内容提示和学习目的要求，正文后有习题部分。

Technical University of Aachen的Andreas Jess和Peter Wasserscheid教授编著的《Chemical Technology: An Integral Textbook》由Wiley公司出版于2013年3月，全书共6章，888页。编写顺序为目录、前言、注释、正文、参考文献、索引。每章正文前有学习目标，正文后有总结归纳。

本研究报告将从以下几个方面比较分析国内外优秀教材：

（1）教材总体架构和内容体系的比较。

（2）教材中知识点的剖析。

（3）教材中例题和习题的比较。

（4）教材中数字化资源的比较。

3.2教材总体架构和内容体系的比较

表3.1列出了《化工工艺学》（第三版）和《Chemical Technology: An Integral Textbook》两本教材的章节目录对比。

表3.1 两本教材的章节目录对比

Andreas Jess和Peter Wasserscheid教授编著的《Chemical Technology: An Integral Textbook》全书共6章。第一章介绍了化学工业和化工工艺的概况，第二章介绍了工业化学中的基本化学原理，包括化学键的稳定性和反应性、反应的一般分类及催化作用，第三章阐述了热力和机械装置单元操作，包括气液固的性质、化学工程中的传热传质、热装置操作和机械装置操作，第四章介绍了化学反应工程的定义及其应用、各种非催化和催化反应动力学、反应器及其停留时间分布和建模以及动力学数据的测量和评估，第五章介绍了化学技术的原材料、产品、环境因素和成本，第六章分析了20个具体的工艺过程示例。该书内容分为两大部分：第一部分是前五章的内容，涵盖工业化学的基本原理及工业过程的分析和设计，综合了化学、热力学和机械单元操作、化学反应工程、化工工艺四门学科的基础知识，侧重培养化工学生的综合能力。。第二部分是第六章，列举了20个具体工艺过程的示例。相比之下，薛为岚教授等编著的《化工工艺学》（第三版）内容更为精简专一，编排结构清晰分明，从现代化学工业的基本知识点入手，系统介绍了化工原料及其初步加工，以及各类化工产品的生产工艺与环境保护，重点突出，适合教学需求。

3.3教材中具体知识点的剖析

以下按章节顺序介绍《Chemical Technology:An Integral Textbook》的知识点。

1.引言

化学技术和化学工业的概况。

2.工业化学中的基本化学原理

化学键的稳定性和反应性；反应的分类；催化作用。

3.热力和机械装置操作

气体、液体和固体的性质：理想和真实气体，热容，焦耳-汤姆逊效应，纯物质的物理变化；化学工程中的传热传质：热传导，对流，沸腾传热，辐射，瞬态传热，管道和填料床中的流体流动，扩散传质和多孔固体中的扩散；热力装置操作：热交换器，蒸馏，吸收，液-液萃取，吸附，液-固萃取，结晶和膜；机械装置操作：流体的输送，管道中的压力损失，固定床，流化床，压缩机和泵，流体的混合以及固体与流体的分离。

4.化学反应工程

化学反应工程的主要概念和基本定义；化学热力学；各种非催化和催化反应动力学；理想反应器和真实反应器，停留时间分布和反应器建模；动力学数据的评估。

5. 化工工艺的原材料、产品、环境因素和成本

原材料和能源：化石燃料、可再生能源、天然气、石油和炼油产品、煤炭和煤产品、可再生原材料的储量和资源；无机产品：卤素、酸和碱、氨和肥料以及金属；有机中间体和最终产品：烯烃和芳香烃，含氧、卤素和氮的有机组分，聚合物，洗涤剂和精细化学品；环境因素：大气污染和烟气净化以及水污染和治理；燃料和化学品制造业的生产成本：化工产品的价格和投资及变动成本。

6.工艺过程示例

合成氨；合成气；硫磺酸；焦炭和钢铁；蒸汽裂解；重油裂解制液体燃料；加氢处理清洁液体燃料；催化重整制高辛烷值汽油；炼油烷基化；合成气中的燃料和化学品:甲醇和费托合成；环氧乙烷和环氧丙烷；邻二甲苯催化氧化制邻苯二甲酸酐；氢甲酰化(羰基合成)；醋酸；乙烯齐聚法生产1-己烯；精细化学品生产工艺((如薄荷醇)；来自移动和固定污染源的废气处理；工业电解；聚乙烯合成。

从上述总结可知，本书介绍的知识点由浅入深，循序渐进，全面丰富，图文并茂，叙述详尽清晰，易于读者理解；整合了几大基础学科的知识应用于工业实践的解决方案中，有助于加深读者对工艺过程的理解并将其应用于反应器的设计以及原料和产品的前处理和后处理中。而《化工工艺学》（第三版）则侧重于对化学工业的研究发展的系统阐述。首先介绍了化学工业的发展和地位以及化工工艺学的研究对象与内容，化工产品的生产原则、工艺流程的评价体系；随后详细阐述了化工三大原料（煤、石油、天然气）及其加工；然后根据化工产品的性质详细介绍了典型的生产工艺；最后介绍了化工工艺计算方式以及化工生产与环境保护，包括三废的处理、绿色化工和双碳减排。

国内教材篇幅较短，内容精炼，深度到位，注重化工工艺学的发展现状和趋势，对实际工业应用的挖掘较深；国外教材篇幅较长，涵盖面广，整合了几大基础学科的知识，理论和实际并重。

3.4教材中例题和习题的比较

两本教材均有适宜的例题，相关概念会有至少一个详细的例子说明。由于篇幅差异较大，《Chemical Technology: An Integral Textbook》中的例题较《化工工艺学》（第三版）更多。国内教材的例题主要集中在第七章化工工艺计算，国外教材的例题则分散在各知识点后。两本教材均在理论知识后附有相应的例题和具体的解题思路和过程。而在习题方面，国内教材的章后习题以概念辨析为主，旨在巩固课上知识，加强练习，加深对基本概念和相关工艺过程的理解，帮助学生融会贯通，理论联系实际；国外教材在章后以总结归纳代替了习题部分，也利于学生深入理解相关知识点。

3.5教材中数字化资源的比较

《化工工艺学》（第三版）配套了5个典型反应器工艺流程动画视频、习题参考答案和教学课件，以加深读者对化工生产过程中反应器的理解，可通过扫描二维码观看。相较之下，《Chemical Technology: An Integral Textbook》由于出版时间较早，未跟进配备相关数字化资源。

四、思考与总结

通过对《Chemical Technology: An Integral Textbook》和薛为岚编著的《化工工艺学》（第三版）在整体概况、体系与内容、例题与习题、配套资源等方面的比较和分析，我们可以得出结论：国内外经典《化工工艺学》教材在结构和内容上各具特色，区别明显。国外教材知识体系更加广泛完整，内容全面丰富，知识点详尽清晰，为读者提供了更深的阅读体验，帮助读者了解学科全貌并深入学习研究，利于发散思维的建立和创新能力的培养。国内教材内容精炼简明，结构严谨清晰，使读者能在有限的学习时间内获取学科的基本知识，构建完备的知识体系。同时，在此基础上增加了许多相关习题和新型技术的介绍，配备了丰富的教学教辅数字化资源，进一步丰富了高校学生对化工工艺的知识和理解。

总而言之，两本经典化工工艺学教材都在不断发展和进步。对待优秀的国外教材，一方面我们要积极引进，作为学习和参考的工具，另一方面也要与时俱进，不断更新，积极编写出版适应我国国情和课程需求的教材，保持优秀教材鲜活的生命力，为培养更多创新型人才作出贡献，并对我国化工领域的发展产生积极的影响。