化學工程

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引言

化學工程學位有助於提供註冊成為專業化學工程師所需的理論和實踐知識。課程可能特別側重於化學過程的建模和流體力學。對於希望未來加入化工行業、生產產品和從事研究的考生來說，化學工程課程非常可行。當程式涉及物理或化學物質時，化學工程師的培訓在某些領域變得至關重要。化學工程師致力於提高人們的生活質量。化學工程資格正在幫助消除疾病、貧困和飢餓。

什麼是化學工程？

化學工程定義為一個工程分支，它有效地利用和轉化物質、能量和化學品，其原理涉及微生物學、經濟學、化學、生物化學、應用數學和物理學。

化學工程師設計和構思流程以建立、運輸和轉化材料 (Saadatkhah *et al*. 2020)。它始於實驗室的實驗，然後在全規模生產中建立技術。

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圖1：化學工程中的流程圖

化學工程師的角色是維護和構建專案，透過這些專案，有機物和原材料被改變以有效地利用化學物質。

近年來，由於大量依賴材料和化學品加工和合成的工業，化學工程需求巨大 (Parra-Cabrera *et al*. 2018)。

化學工程師抓住機遇，並在製藥、生物技術、電子裝置製造和環境工程領域獲得最大機會。

成為化學工程師所需的技能

• 化學工程師應該對技術程式背後的科學和工程原理有定量和全面的理解。

• 考生必須具備傳質方面的適當知識，因為它是化學工程的核心組成部分。基本的裝置設計對於在這個領域成為一名設計工程師來說極其重要且必不可少。化學工程課程的結構旨在為學生提供堅實的生物學、化學和物理學基礎。

• 在執行和設計控制系統時，考生必須對數學有適當的認識，例如拉普拉斯變換，這可能派上用場。

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圖2：流程框圖

在化學工程中，流程框圖主要用於表示比單張紙更復雜的程式。在這個圖中，主要提到質量流量來討論某個點的物料平衡。

• 學生或未來的化學工程師習慣於在傳質、傳熱、熱力學、測量和流體流動下出現的不同物理量的單位。

• 瞭解泵的功能，記住所有無量綱常數（如努塞爾數）是化學工程考生必須具備的技能和能力的一些重要事實。

• 他們必須具備完全掌握技術知識的技能，並專注於學習元素週期表和元素的化學價。一些主題的推導，例如納維-斯托克斯方程、麥凱布-蒂爾圖、克雷姆瑟-布朗方程等，對於化學工程師來說，記住它們未來的方面很重要。

化學工程的未來前景

化學工程專業的畢業生在化學工業工作，仔細研究具有重要機械、光學或電學效能的新型聚合物材料。

在這方面，需要高度關注聚合物合成和流動，並建立方法以製造最終產品。正如 Venkatasubramanian (2019) 所述，化學工程專業的畢業生協助構建利用酶和微生物來鞏固新藥的生產設施。化學工程師擁有廣泛的職業機會。

該領域的畢業生可能會從事突破性科學研究，擔任高階管理人員或擔任現場工程師 (Hartings & Ahmed, 2019)。可以看出，跨國公司僱用的畢業生經常為工作而跨國旅行。化學工程畢業生可以在諮詢、金融或科學新聞領域取得成功的職業生涯。

化學和化學工程的區別

化學	化學工程
化學家傾向於專注於改進新型工藝和材料，評估物質，計算物質的物理性質和檢驗理論。	化學工程師將所有注意力都放在將新發現和想法轉化為可獲得的有益產品上。
大部分工作都涉及機器和工廠的操作、製造和設計以及新型物質和材料的改進。	化學工程師專注於大規模和以盈利為目的創造可供許多人使用的產品。
化學研究涵蓋無機、分析、有機、生物化學和物理方面的科學背景。	關於化學的化學工程在其方法上更有條理，因為它涵蓋了從生物學到物理學的每一個學科。

表1：化學和化學工程的區別

結論

化學工程領域多樣化，有志者可以尋找適合自己理想的特定工作。由於汙染和全球變暖的挑戰，化學工程的範圍非常廣闊。由於 COVID-19 導致的大流行情況，考生有機會利用化學工程的線上課程。未來的大多數化學工程師在畢業和職業生涯開始時都會成為工藝工程師。工藝工程至關重要的是化學工程的應用原理，用於最佳化操作和設計。他們透過改進改變技術來減少溫室效應、鉛汙染和對抗酸雨，從而保護環境。

常見問題

問1. 化學工程師的主要工作是什麼？

化學工程師設計和開發化學制造方法。他們應用不同學科的原理來解決包括化學品、藥物、燃料和其他物質的生產或利用的問題。

問2. 化學工程師創造了什麼？

塑膠、藥品、石油化工產品、化肥和其他相關產品都是由化學工程師生產的。石油和能源行業對化學工程師的需求最大。

問3. 化學工程的核心分類是什麼？

化工行業的工程師主要關注四個方面。這些領域包括研發 (R&D)、運營、設計和除錯。

問4. 化學工程師必須掌握哪些基本知識？

化學工程專業的考生必須掌握材料科學、資訊科技、生物化學和化學知識。除此之外，他們還必須管理環境和安全以及經濟。

參考文獻

期刊

Hartings, M. R., & Ahmed, Z. (2019). Chemistry from 3D printed objects. Nature Reviews Chemistry, 3(5), 305-314. Retrieved from: https://www.nature.com/articles/s41570-019-0097-z

Parra-Cabrera, C., Achille, C., Kuhn, S., & Ameloot, R. (2018). 3D printing in chemical engineering and catalytic technology: structured catalysts, mixers and reactors. Chemical Society Reviews, 47(1), 209-230. Retrieved from: https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/cs/c7cs00631d

Saadatkhah, N., Carillo Garcia, A., Ackermann, S., Leclerc, P., Latifi, M., Samih, S., ... & Chaouki, J. (2020). Experimental methods in chemical engineering: thermogravimetric analysis—TGA. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 98(1), 34-43. Retrieved from: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cjce.23673

Venkatasubramanian, V. (2019). The promise of artificial intelligence in chemical engineering: Is it here, finally. AIChE J, 65(2), 466-478. Retrieved from: https://corsi.unibo.it/magistrale/IngegneriaChimicaProcesso/bacheca/seminario-the-promise-of-artificial-intelligence-in-chemical-engineering-is-it-here-finally-1/venkat-seminar-abstract-2019.pdf/@@download/file/Venkat%20seminar%20%20abstract%202019.pdf

網站

Conceptdraw (2022)。關於如何繪製化學工藝流程圖。檢索自：https://www.conceptdraw.com/examples/chemical-process [檢索日期：2022年6月27日]