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《化學(xué)工程發(fā)展戰(zhàn)略：高端化、綠色化、智能化》圍繞化學(xué)工程高端化、綠色化、智能化三個主題，由國家自然科學(xué)基金委員會化學(xué)科學(xué)部五處組織，邀請全國化工領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者編寫而成。全書共7章，包括緒論、分子設(shè)計與產(chǎn)品高端化、化工過程綠色化、重要資源的高效綠色轉(zhuǎn)化利用、安全智能系統(tǒng)與循環(huán)經(jīng)濟、跨尺度關(guān)聯(lián)——介科學(xué)與智能過程、未來發(fā)展趨勢與展望。全書聚焦國際視野和前沿，面向國家重大需求，在深入洞悉各學(xué)科方向的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，凝練出關(guān)鍵科學(xué)問題及技術(shù)難題，展示了我國化工領(lǐng)域最新的科研成果、進展和技術(shù)水平，提出重點發(fā)展方向與趨勢，為我國化工學(xué)科基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新提供重要指導(dǎo)。本書適合化工、材料、能源、環(huán)境等相關(guān)領(lǐng)域的高等院校師生、研究機構(gòu)研究人員閱讀，對他們明確科研方向、瞄準(zhǔn)學(xué)術(shù)前沿，起到引領(lǐng)和指導(dǎo)作用。本書也是科技管理部門重要的決策參考資料，還適合社會大眾認(rèn)識和了解化工學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。

化學(xué)工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，具有重要的戰(zhàn)略地位。目前，我國已經(jīng)形成了較為完善的化學(xué)工業(yè)體系，化學(xué)工業(yè)規(guī)模居世界首位，但是國際競爭壓力大、高端產(chǎn)品發(fā)展受限、化學(xué)工業(yè)能耗物耗高等瓶頸問題仍然突出，特別是在“雙碳”目標(biāo)下，面臨的挑戰(zhàn)更加不可忽視�；W(xué)科是研究化學(xué)工業(yè)及其他相關(guān)過程工業(yè)中的一門工程技術(shù)學(xué)科，集成了物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化中高值化與規(guī)�；目茖W(xué)與技術(shù)問題。隨著學(xué)科交叉的不斷深入，逐漸形成了現(xiàn)代化工學(xué)科發(fā)展的新范式，推動了化工學(xué)科的不斷融合創(chuàng)新�！笆濉逼陂g，我國化工學(xué)科研究水平不斷提高，在介科學(xué)、煤制烯烴、綠色介質(zhì)、分子辨識、合成生物學(xué)等基礎(chǔ)研究方面取得了突出成就，對我國化學(xué)工業(yè)發(fā)展起到重要的支撐作用。國家自然科學(xué)基金委員會近年來也不斷提升了對化工學(xué)科的資助力度，新設(shè)立了一批重大項目，支撐著化工領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，極大促進了化工學(xué)科的發(fā)展。國家自然科學(xué)基金委員會化學(xué)科學(xué)部五處組織專家開展了化工學(xué)科“十四五”戰(zhàn)略研究，圍繞介尺度科學(xué)核心內(nèi)涵和化工過程高端化、綠色化、智能化的發(fā)展趨勢，聚焦與化工學(xué)科交叉融合等優(yōu)先發(fā)展及國際合作優(yōu)先領(lǐng)域，在分子、過程和系統(tǒng)三個層次依次布局，凝練了化工學(xué)科發(fā)展存在的關(guān)鍵科學(xué)問題，提出要加大對重大源頭創(chuàng)新、基礎(chǔ)科學(xué)引領(lǐng)和人才的支持力度。進一步強調(diào)化工學(xué)科要面向國家重大需求，通過科學(xué)基金引導(dǎo)和政策的支持，推動化工學(xué)科理論的源頭創(chuàng)新，提高成果轉(zhuǎn)化能力，為解決化學(xué)工業(yè)中的“卡脖子”技術(shù)和實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供重要手段。本書在國家自然科學(xué)基金委員會化工學(xué)科中長期及“十四五”戰(zhàn)略研究的基礎(chǔ)上，由化學(xué)科學(xué)部五處組織，匯集了百余位國內(nèi)化工領(lǐng)域的學(xué)者參與編撰。緊密圍繞化學(xué)工程高端化、綠色化、智能化的發(fā)展趨勢，重點突出和體現(xiàn)了四個面向，即著眼于化工學(xué)科及與其他學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)科學(xué)前沿，凝練化工學(xué)科多個方向的關(guān)鍵科學(xué)問題，通過典型實例展示重大研究進展及成果，并對未來重要發(fā)展方向進行展望。自2020年5月確定本書編寫大綱，經(jīng)過線上和線下多次研討、審稿及專家咨詢，逐步明確撰寫定位和思路，不斷提升書稿水平，最終完成了《化學(xué)工程發(fā)展戰(zhàn)略：高端化、綠色化、智能化》。本書共分為7章。第1章為緒論，系統(tǒng)分析了化學(xué)工業(yè)的戰(zhàn)略地位、作用、貢獻及目前面臨的挑戰(zhàn)，重點介紹了化工學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀、態(tài)勢及未來的發(fā)展方向；第2章～第6章分別介紹了分子設(shè)計與產(chǎn)品高端化、化工過程綠色化、重要資源的高效綠色轉(zhuǎn)化利用、安全智能系統(tǒng)與循環(huán)經(jīng)濟、跨尺度關(guān)聯(lián)—介科學(xué)與智能過程等領(lǐng)域的主要研究進展及成果；第7章為未來發(fā)展趨勢與展望，重點論述了化工高端化、綠色化、智能化、學(xué)科交叉及前沿等方向今后的發(fā)展趨勢。最后，誠摯感謝國家自然科學(xué)基金委員會對本書的大力支持，感謝顧問組、編寫人員、統(tǒng)稿人及秘書組對本書的貢獻，還要感謝化學(xué)工業(yè)出版社在編輯出版工作中的辛勤付出。限于編寫人員的時間與精力，本書難免存在疏漏，敬請讀者批評指正！編者

張鎖江，中國科學(xué)院院士，中科院過程工程研究所所長，研究員。主要從事離子液體、綠色過程、系統(tǒng)集成等方向的研究。揭示了離子液體氫鍵特殊性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及構(gòu)效關(guān)系，形成了功能化離子液體的設(shè)計方法；建立了離子液體傳遞/反應(yīng)原位研究方法，闡明了其結(jié)構(gòu)對工程放大的影響規(guī)律；研發(fā)了系列反應(yīng)/分離新體系，發(fā)展了綠色過程系統(tǒng)集成方法，實現(xiàn)了離子液體的規(guī)模制備和多項綠色新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。主持973計劃項目、863項目、國家自然科學(xué)基金重點項目、杰出青年科學(xué)基金項目、國際合作項目等科研項目，獲國家自然科學(xué)二等獎、中科院科技促進發(fā)展獎、侯德榜化工科技成就獎、“何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進步獎”等多項獎勵。出版著作有《離子液體納微結(jié)構(gòu)與過程強化》《綠色過程系統(tǒng)集成》《綠色介質(zhì)與過程節(jié)能》等。彭孝軍，中國科學(xué)院院士，大連理工大學(xué)化工學(xué)院院長，教授。主要從事精細(xì)化工領(lǐng)域功能分子結(jié)構(gòu)設(shè)計、清潔制造工藝的研究。提出了近紅外比率熒光菁染料的設(shè)計原理，發(fā)展出大Stokes位移的氨基菁染料平臺母體分子；通過染料分子識別和傳感性能研究，開發(fā)出多種熒光染料探針；攻克了相關(guān)染料的耐受性和清潔制造工藝等工程難題，形成了信息打印染料和血液細(xì)胞分析用染料等系列專利技術(shù)，得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，推動了染料在信息、生命領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。曾獲國家自然科學(xué)獎二等獎、國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

1緒論1.1　化學(xué)工業(yè)的戰(zhàn)略地位及挑戰(zhàn)0021.2　化工學(xué)科的現(xiàn)狀及態(tài)勢0031.2.1　化工學(xué)科的戰(zhàn)略地位及學(xué)科內(nèi)涵0031.2.2　化工學(xué)科的現(xiàn)狀及問題0031.3　化學(xué)工程的發(fā)展趨勢0051.3.1　化工高端化0051.3.2　化工綠色化0071.3.3　化工智能化0081.4　化工學(xué)科發(fā)展任務(wù)及目標(biāo)009參考文獻0112分子設(shè)計與產(chǎn)品高端化2.1　分子熱力學(xué)與分子設(shè)計0142.1.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)0142.1.2　關(guān)鍵科學(xué)問題0172.1.3　主要研究進展及成果0182.1.4　未來發(fā)展方向與展望0242.2　典型化學(xué)反應(yīng)的催化材料與反應(yīng)機制0252.2.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)0252.2.2　關(guān)鍵科學(xué)問題0272.2.3　主要研究進展及成果0282.2.4　未來發(fā)展方向與展望0422.3　高效分離材料及傳遞機制0432.3.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)0432.3.2　關(guān)鍵科學(xué)問題0452.3.3　主要研究進展及成果0462.3.4　未來發(fā)展方向與展望0552.4　高端專用化學(xué)品功能調(diào)控機制0572.4.1　生物分子熒光探針及功能染料0572.4.2　有機光致變色材料及有機太陽電池敏化染料0612.4.3　有機發(fā)光二極管（OLED）關(guān)鍵化學(xué)品0652.4.4　紡織染整助劑0682.4.5　綠色農(nóng)藥的研究進展及展望0712.4.6　高端綠色表面活性劑0772.4.7　香料香精0812.4.8　新一代氯氟烴替代物0862.4.9　高端含能化學(xué)品0902.4.10　重要小分子藥物的先進制備0942.4.11　疫苗用工程納米佐劑0992.4.12　單原子催化劑1032.4.13　可降解綠色高端專用化學(xué)品1062.4.14　膠黏劑1092.4.15　電子化學(xué)品1172.4.16　高端化電池材料1202.5　合成生物學(xué)及生物醫(yī)藥產(chǎn)品1242.5.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)1252.5.2　關(guān)鍵科學(xué)問題1282.5.3　主要研究進展及成果1292.5.4　未來發(fā)展方向與展望1512.6　聚合物產(chǎn)品工程及高端聚合物1532.6.1　聚烯烴1542.6.2　工程塑料1572.6.3　熱固性高分子1592.6.4　熱塑性彈性體160參考文獻1623化工過程綠色化3.1　綠色介質(zhì)設(shè)計與綠色工程2063.1.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)2063.1.2　關(guān)鍵科學(xué)問題2073.1.3　主要研究進展及成果2083.1.4　未來發(fā)展方向與展望2253.2　過程強化新原理新機制2253.2.1　超重力過程強化2263.2.2　納微化工過程與裝備2293.2.3　微加工與智能過程2343.2.4　反應(yīng)-分離耦合強化過程2383.2.5　納微界面?zhèn)髻|(zhì)強化2433.3　綠色高效反應(yīng)工程2483.3.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)2483.3.2　關(guān)鍵科學(xué)問題2493.3.3　主要研究進展及成果2503.3.4　未來發(fā)展方向與展望2613.4　綠色高效分離工程2633.4.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)2633.4.2　關(guān)鍵科學(xué)問題2663.4.3　主要研究進展及成果2663.4.4　未來發(fā)展方向與展望2723.5　聚合與聚合物加工過程2733.5.1　聚合過程的強化與綠色化2743.5.2　聚合物加工過程的強化與綠色化2773.5.3　聚合過程在線監(jiān)測與智能化2793.6　食品綠色加工與安全控制2833.6.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)2833.6.2　關(guān)鍵科學(xué)問題2853.6.3　主要研究進展及成果2853.6.4　未來發(fā)展方向與展望290參考文獻2914重要資源的高效綠色轉(zhuǎn)化利用4.1　煤炭資源利用綠色過程3204.1.1　煤熱解過程3204.1.2　煤氣化過程3244.1.3　煤制烯烴過程3294.1.4　煤制油新過程3324.1.5　煤制芳烴過程3354.1.6　煤制含氧化學(xué)品3374.2　石油資源高效利用綠色過程3404.2.1　重油高效清潔利用3404.2.2　原油多產(chǎn)化學(xué)品3484.2.3　煉化副產(chǎn)資源高值化利用3574.3　天然氣資源轉(zhuǎn)化利用3614.3.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)3624.3.2　關(guān)鍵科學(xué)問題3644.3.3　甲烷轉(zhuǎn)化利用技術(shù)及研究進展3654.3.4　未來發(fā)展方向與展望3754.4　低品位礦產(chǎn)資源的高效利用化工過程3764.4.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)3774.4.2　關(guān)鍵科學(xué)問題3794.4.3　主要研究進展及成果3804.4.4　未來發(fā)展方向與展望3924.5　生物資源綠色轉(zhuǎn)化過程3924.5.1　生物基化學(xué)品的綠色生物制造3934.5.2　智能抗逆微生物細(xì)胞工廠的設(shè)計3984.5.3　生物體的生理特性和調(diào)控機制4054.5.4　現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)菌種的系統(tǒng)改造4104.5.5　生物過程智能裝備與過程控制4164.6　新能源化工與儲能工程4234.6.1　新能源材料化工熱力學(xué)4234.6.2　新能源轉(zhuǎn)換與化學(xué)利用過程4274.6.3　化學(xué)儲能器件與系統(tǒng)制造過程4314.6.4　物理儲能中的化工問題4354.7　農(nóng)用化學(xué)品綠色化4384.7.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)4384.7.2　關(guān)鍵科學(xué)問題4414.7.3　主要研究進展及成果4424.7.4　未來發(fā)展方向與展望4484.8　農(nóng)作物提取物加工利用技術(shù)4504.8.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)4504.8.2　關(guān)鍵科學(xué)問題4524.8.3　主要研究進展及成果4534.8.4　未來發(fā)展方向與展望4554.9　海洋化工4564.9.1　海洋生物質(zhì)提取與高效利用4564.9.2　海洋腐蝕過程模擬、優(yōu)化與控制4604.9.3　海洋涂層功能設(shè)計與工藝4624.9.4　深海常規(guī)與非常規(guī)能源開采與流動安全4664.9.5　海洋化工裝備服役大數(shù)據(jù)和全壽命期管理470參考文獻4745安全智能系統(tǒng)與循環(huán)經(jīng)濟5.1　面向可持續(xù)發(fā)展的過程系統(tǒng)工程5095.1.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)5095.1.2　關(guān)鍵科學(xué)問題5125.1.3　主要研究進展及成果5135.1.4　未來發(fā)展方向與展望5285.2　人工智能前沿在過程系統(tǒng)工程中的應(yīng)用5305.2.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)5305.2.2　關(guān)鍵科學(xué)問題5385.2.3　主要研究進展及成果5405.2.4　未來發(fā)展方向與展望5525.3　綠色碳科學(xué)與碳循環(huán)5555.3.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)5555.3.2　關(guān)鍵科學(xué)問題5575.3.3　主要研究進展及成果5585.3.4　未來發(fā)展方向與展望5685.4　化工污染多介質(zhì)系統(tǒng)控制與資源循環(huán)利用5695.4.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)5695.4.2　關(guān)鍵科學(xué)問題5715.4.3　主要研究進展及成果5725.4.4　未來發(fā)展方向與展望585參考文獻5866跨尺度關(guān)聯(lián)——介科學(xué)與智能過程6.1　介科學(xué)基本原理及其在化工復(fù)雜體系中的應(yīng)用6086.1.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)6096.1.2　關(guān)鍵科學(xué)問題6106.1.3　主要研究進展及成果6116.1.4　未來發(fā)展方向與展望6196.2　功能納米材料介尺度結(jié)構(gòu)形成機制與性能調(diào)控6196.2.1　納米材料介尺度結(jié)構(gòu)特征6196.2.2　功能納米材料介尺度形成和控制機制6206.2.3　納米材料介尺度結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系預(yù)測6226.2.4　未來發(fā)展方向與展望6236.3　裝備/過程層次的介科學(xué)研究與應(yīng)用6236.3.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)6236.3.2　關(guān)鍵科學(xué)問題6266.3.3　主要研究進展及成果6276.3.4　未來發(fā)展方向與展望6336.4　層次界面與跨層次耦合的介科學(xué)研究與應(yīng)用6346.4.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)6356.4.2　關(guān)鍵科學(xué)問題6376.4.3　主要研究進展及成果6386.4.4　未來發(fā)展方向與展望6466.5　從虛擬過程到無人工廠——介科學(xué)驅(qū)動的過程工業(yè)智能化6486.5.1　發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)6496.5.2　關(guān)鍵科學(xué)問題6526.5.3　主要研究進展與成果6526.5.4　未來發(fā)展方向與展望662參考文獻6647未來發(fā)展趨勢與展望7.1　化工高端化6807.1.1　加強創(chuàng)新提升技術(shù)含量6807.1.2　功能強化提高附加值6817.2　化工綠色化6817.2.1　原料和介質(zhì)綠色化6827.2.2　過程綠色化6827.2.3　能源綠色化6837.2.4　資源循環(huán)及高效利用6837.3　化工智能化6847.3.1　系統(tǒng)智能化6847.3.2　過程智能化6847.3.3　產(chǎn)品智能化6857.4　多學(xué)科交叉685參考文獻686索引

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