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（清華大學化工係）摘要：本文回顧了化學工程學科的產生及發展過程，介紹了我國化學工業及化學工程技術的現狀和所麵臨的形勢，論述了持續發展化學工程技術的推動力，對21世紀化學工業和化學工程技術發展的幾個重要特征進行了分析和探討，展望了21世紀初化學工業發展前景和化學工程技術的研究開發熱點。
回眸已過去的百年，化學工業與化學工程技術曆經了孕育、誕生、發展直至形成今天龐大產業的過程。它每年為社會提供數以億噸計的千百萬種合成產品，是我們衣、食、住、行所須臾難以離開的物質基礎，為社會繁榮作出了巨大的貢獻。展望未來，前景依然無限美好。
一、新世紀之初，我國化學工業及化學工程技術麵臨的形勢
認識我國在21世紀發展化學及其工程技術進步的起點是十分重要的。至20世紀末我國的化學工業總生產能力已有一定規模，如：合成纖維、水泥、氮肥、染料等多種產品的生產能力已居世界首位；合成橡膠生產能力為80萬t／年，居世界第4位；乙烯生產能力為422萬t／年，列世界第5位；原油一次加工能力為2.7億t／年，居世界第3位；合成樹脂及塑料生產能力為876萬t／年，也具有了相當的規模。更重要的是具備了完整的工業體係，擁有一定的技術實力，形成了一支專業配套的技術開發隊伍，成為新世紀中國化工技術持續發展的支撐。
但是，與世界發達國家相比，我國在全球化工生產加工能力中所占的份額還不大。如：
1998年國際石油一次加工能力為40.2億t/年，合成樹脂生產能力約為1.7億t/年，合成纖維生產能力為2830萬t/年，合成橡膠生產能力1419萬t/年，乙烯生產能力為9101萬t/年。1998年，我國合成樹脂尚進口730萬t/年，無機原料進口300萬t/年。而且，我國又麵臨著人口繼續增加和要求人民生活質量不斷提高的雙重壓力，所以中國化學工業的發展在新世紀中應有著強勁的推動力。即便是國家經濟高度發展了，化學工業也仍應占有重要地位。以美國為例，美國是當今世界上最發達的國家，也是最大的化學品生產國，其化學工業仍是國民經濟三大支柱產業之一，1995年的化工產品銷售額為3675億美元，在全美國各製造業中占10%。
同時，化學工業也是美國經濟民用部門中貿易順差最大（1995年為204億美元）的行業。雖然如此，美國仍然在世紀之交集中大量技術和商務方麵的領導人對化學工業所麵臨的挑戰進行研究分析，以保持其在21世紀能繼續走在世界的前列。
雖然近20年來我國自主開發和引進了一批較為先進的工程技術，但我國化學工程技術水平距世界發展水平仍有差距。主要表現在裝置規模小，企業綜合實力低。由於曆史條件的原因，我國有大量的小氮肥、小煉油廠。即便以較為先進的乙烯產業來看，我國最大的18套乙烯裝置中20萬t/年以下的裝置就有12套，而美國乙烯裝置平均規模為62萬t/年，單係列裝置最大能力為116萬t/年，裝置規模小直接影響技術進步，進而增加了物耗和能耗。對於以能量與物質轉化為目標的過程工業，規模與成本成反比關係是基本的經濟規律，規模因素將成為我們參與國際競爭的重要困難。
二、持續發展化學工程技術的推動力
我國的基本社會發展的需求，包括對傳統物質產品的逐年增加的需求和由發展新興技術帶來的對高新合成物質產品的需求，是我國化學工業和工程技術發展的外部推動力。化學工程技術自身的完善受其他相關學科發展的促進，交叉發展是其本身進步的內在推動力。在新世紀中，推動化工技術發展的因素表現在以下幾個方麵。
1.必須適應我國資源結構的變化
由於許多自然資源特別是礦物資源是不可再生的，因此隨著開采過程的進行，其數量不斷減少，同時品質也不斷劣化。例如，我國國內石油資源的重質化傾向，進口原油的含硫成分不斷增加，均顯示了資源不斷低品位化。並且，我國許多資源構成具有的特征，如鋇鈦鐵礦、高矽鋁礦、共生稀土礦等大量共生礦的利用是沒有國外現成技術可以借鑒的，高附加值地利用它們，須研究開發更為先進的技術。其次更重要，更長遠地適應資源結構變化的研究工作，現在就必須引起重視。例如，麵對21世紀石油資源匱乏的挑戰，必須適時地安排如何代替現在以石化工業為主幹的化工生產體係，適時地開發出以天然氣、煤田氣、煤為重要原料的成套化學工程技術，這將對於我國這樣一個煤炭資源為1140億噸，占全部可利用化石資源92%（1996年）的國家尤為重要。這些問題的解決有賴於新思路新技術的引入。例如近年來國際上用可再生生物質資源轉化的研究工作十分活躍，據報道采用超短接觸裂解技術，可以將木屑等農林廢物轉化成液體生物質油，其質量收率達80%以上。該生物質油的熱值約為常規油的1／2。由於木屑、秸杆等農林廢棄物每年的產出量在數億噸以上，對它們的燃燒利用過程沒有硫的汙染問題，沒有對大氣環境CO2的淨排放問題，而且生物油中含有多種高碳醇等化學物質，對它們的分離和高附加值利用問題值得引起人們的關注。再如低品位銅礦、鈾礦、金礦的生物冶金技術在21世紀會有更廣泛的應用。
2.必須適應節能的需要
20世紀內人類社會文明的高速發展是伴隨著巨大的能源消耗進行的，而且所消耗的能源中大多數是化石資源。下世紀內，隨著化石資源的日趨枯竭，而一時可再生能源如水電、風能、光電轉化等難於大規模替代，裂變核能發展又受到很多製約。所以，直到可控核聚變能可以大規模利用之前，人類社會對能源的短缺是21世紀社會經濟發展的主要障礙，這一情況對於我國來講就更加急迫。近期，以我國國民經濟年均增長速度為8%估算，能源消耗量以年均5.1%的速度遞增，石油消費增長率為4%，而我國石油產量年均增長率僅能達到1.3%左右。預測到2003年，我國進口原油將達到6000萬噸以上。這一形勢的發展給我國造成很大負擔。
所以，整個21世紀化學工程技術麵臨的重大問題是如何開發節能工藝、設備和節能產品。我國技術水平與發達國家的差距之一，就表現在每單位國民生產總值所消耗的能源要數倍於發達國家，在初始階段從技術進步角度尚有一定潛力，但從長期角度來看這一問題，形勢更是十分嚴峻的，這不僅需要從改造傳統產業一點一滴的去解決，更需要堅持不懈地發展諸如高選擇性、低能耗的生物化工製備技術、甲烷及二氧化碳製備合成氣的高新技術。20世紀中人們把大量碳氫化合物最終變成了水和CO2，也許在21世紀的某一時期，譬如在核聚變能得到大規模工程利用時，人們需要大規模地利用從水和CO2合成碳氫化合物的反向工業技術。
3.必須適應環境保護和人類持續發展的需要
近年來，全球環境不斷惡化，引起人們的反思。從20世紀初最激動人心的口號“征服自然”，到今天不能不去關心數十億年演化形成的地球生態係統是否能容納工業化社會給它帶來的變化。化學工業不僅是造成大規模環境汙染的主要過程之一，而且還是造成環境惡性重度汙染的主要過程，實現化學工業的可持續發展，需要化學工程技術在幾個不同層次上開展工作。
第一層次是對汙染的治理，即達標排放，目的是將生產中有害物質的近期危害限製在一定水平內。
第二層次是通過工藝和工程改造盡可能地在正常運行條件下把汙染消化在企業內部。如：循環利用生產廢水，在非事故條件下的微排放，這類技術都是屬於低層次的“末端”治理技術，也是20世紀內已普遍采用的化學工程技術。
第三層次是用無汙染的工藝去代替有汙染的生產過程，即清潔生產過程。基本思想是在產品的源頭和在生產過程中預防汙染，而不是在汙染產生之後再去治理，從而使清潔環境得到有效保障。例如：傳統的烷基化反應（十二烷基苯合成等）常采用氫氟酸、濃硫酸等作催化劑，其毒性對操作工安全的威脅、對設備的腐蝕及少量氟從生產環節帶出引起的環境汙染是非常嚴重的。國內外所開發的固體酸（如分子篩）催化工藝，就是用無汙染的生產過程替代傳統的汙染工藝，這是從“源頭”治理的典型範例。現行工業中大量的類似問題正等待著被逐一加以解決。