什么是化学工程


化学工业研究生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。众所周知,从实验室到工业生产特别是大规模的生产,都要解决一个装置的放大问题。生产规模扩大和经济效益提高的重要途径是装置的放大,以节省投资、降低消耗、减少占地、节约人力。但是 在大装置上所能达到的某些指标,通常低于小型试验结果。原因是随着装置的放大。物料的流动、 传热、 传质等物理过程的因素和条件发生了变化。这种起源于放大过程的效应,长期以来被笼统地称作“放大效应”。它包含了很多已查明或未查明的物理因素(或称工程因素)的影响。化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应,特别是在放大中的效应以解决关于过程开发,装置设计和操作的理论和方法等问题。它以物理学化学和数学的原理为基础,广泛应用各种实验手段与化学工艺相配合,去解决工业生产问题。


化学工程在美国


美国留学化学工程(chemical engineering),简称化工,是研究化学工业以及其他工业(如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等)生产过程中的共同规律,并应用这些规律来认识、解决生产中的工程问题的工程技术学科。化学工程是传统工业界的称法,宾夕法尼亚大学提出一个叫崭新的观点,它不将其称作“化学工程”,而称作“工程化学”;传统化学工程的意义是在化学工业中的工程应用,而工程化学的观点是把工程技术应用在化学工业上,这是一个反面思考,同时也是一个新观点,宾夕法尼亚大学提出的观点或许可以为化学工程提供一个工程上的新契机。


化学工程在英国


英国化学工程专业课程,不局限于化工包含其他专业课程。英国化学工程专业并不是为了让你在化工厂里做一名员工而开设的,而是为了让你在化工厂里做一名领导人物而开设的,所以化学工程专业下设的课程不仅仅局限于化工,而是开设了会计、管理、商务、市场和经济等专业课。英国化学工程专业实验,注重实践模拟企业经营。学生们在做项目的时候也并不是单单的做一个实验,而是要从市场调查开始一直到这个项目日后是否盈利,在多久之内能够盈利,从研发开始一直到物流到销售,这些统统都是英国化学工程专业毕业生所具备的优势。


化工的研究分支


目前,化学工程在美国的主要研究方向有以下几个分支:


1. 生物技术、生物工程方向


生物工程方向,作为一个交叉性的方向,很多学校都将该方向作为主要研究的对象,虽然每个学校称呼不同,例如bioengineering, biomolecular engineering, protein engineering, tissue engineering等等。其实都是将生物和化学方向结合在一起进行一系列的研究,有的偏重于材料方向的研究;有的偏重于分子生物学的研究,如代谢路径的模式和转换、生物信息学、生物材料及组织学等;目前此方向作为科研领域的一个热点,受到许多申请人的青睐。例如UIUC的化工系=chemical and biomolecule engineering。


2. 纳米工程方向Nano materials engineering


主要做一些纳米材料在光电磁方面的应用以及纳米材料的表征(SEM TEM XPS AFM), 和一些复合纳米材料。 这个方向大概在21世纪开始以后非常热门。值得注意的是,最近几年有一些走下坡路的趋势。所以很多搞纳米的老板开始和搞生物的人一起联合或者转向纳米生物方向。例如。将纳米材料和一些特异的蛋白质等复合,作为纳米或者分子荧光探针, 以期在医学诊断方面有良好的应用。


3. 过程控制方向


这个叫法也很多。例如process systems engineering, process control等等。这个主要是利用数学方法在电脑上模拟优化一些放大过程。这个领域目前十分热门。比如Carnegie Mellon University的过程控制方向可以说是全美第一的。这个方向毕业的学生们去向广泛。甚至可以参与到ME EE等毕业生的就业竞争中去。包括化工厂、制药厂、汽车制造业、甚至金融方向。


4. 高分子方向


高分子材料是以高分子化合物为基础的材料,有天然高分子,半合成高分子、合成高分子。高分子材料的结构决定性能,通过对结构的控制和改性得到不同的高分子材料,人类社会的进步伴随着高分子材料的发展,从最初的天然高分子到高分子改性材料的应用到现在合成高分子材料的发展,各种新型的材料为航天航空、近代通讯、电子工程、生物工程、医疗卫生和环境保护等各个方面提供各种新型材料、高分子材料的共混加工、阳离子自由基聚合、 polymer brush等等。 这个领域与工业界的联系密切。一直以来,是一个就业非常稳定的方向,就业前景良好。


5. 流变学方向,即Rheology


该方向主要研究一些材料特定的剪切力, 温度湿度等条件下与时间有关的变形和流动规律。 由这个方向的定义我们可以看出。该方向的就业前景也是十分广泛的。在建筑、石油管道、 化工厂等等方向都有人才缺口。


总体来讲,化工专业的竞争激烈,每年都有大量的申请人,常见的学校中,天大、清华,北化工,川大等化工老牌院校为多。 化工系在美国作为常见的一个院系,每所学校也有着自己的特色,因此,根据不同申请人不同的研究方向,各取所需。由于化学工程方面的人才需求广泛。又与工业界联系紧密,因此就业前景比较好,甚至化学工程在所有工程学科中是最好找工作且薪水很高的专业之一。


化工申请难度以及对申请者专业背景的要求


总的来说,申请难度和毕业出路好坏是成正比的。就整个专业大方向申请难度而言,生化>纳米科学与工程> 催化&反应工程>表面科学&界面工程>高分子>材料。化工因为市场需求大、就业前景好、平均薪资高,深受广大美国本土毕业生爱戴,所以申请竞争也就显得额外激烈。不少化工系规模不大,每年招收的学生也不多,除了招收很多本土学生外,录取的国际学生很少,中国学生就更少了。


硬件条件(GPA, TOEFL/IELTS, GRE/GMAT)


对于GPA当然是越高越好,但基本上来说,TOP50的化工专业的GPA至少达到3.3,才有比较大的申请可能性。而一些名校的化工专业,建议GPA能够至少是3.5,甚至3.8,才具备一定的竞争力。


TOEFL/IELTS:

申请U.S News的综合排名TOP50之前的学校的学生建议IELTS至少要达到7.0(小分不低于6.0), TOEFL至少达到90(小分不低于20)。而申请TOP30之前学校的学生建议IELTS至少要达到7.5(小分不低于7.0)TOEFL必须达到100以上(不包含100)(小分不低于22)。


GRE/GMAT:

申请化学工程专业只接受GRE成绩,不接受GMAT成绩。综合排名TOP50之前的学校,综合多个学校的要求来看, GRE的话,建议至少达到315+。 而对于Top 30的学校而言, GRE至少要达到320+,争取达到325+。如此一来,才具备一定的竞争力。


英国与美国申请的不同之处

而对于申请英国大学的化学工程专业而言,与美国相比略有不同。由于英国大学非常看重申请者所在的学校是不是211,985院校 ,所以,所指定的录取标准也有所区别。不少学校并不接受非211学生的申请。换言之,即便申请者自身背景非常出色,但由于所在院校为非211,必然会收到拒信。当然,英国中,不需要提交GRE成绩。而且,英国学校申请的时候,并不严格要求申请者提供雅思成绩,雅思成绩可以在拿到有条件录取之后再补充。所以,对于没有相关成绩的申请者来说,申请英国也算是一个不错的选择。


软件要求(实习,科研,工作等等)


虽然大部分的化工项目不强制需要工作经验,但如果有相关的实习经历,对于申请而言是非常有帮助的。而拥有多年全职工作经验的申请者,更是能够取得非常好的录取。


此外,科研背景对于申请化工也是极为重要的。申请者一定要在本科期间尽可能地参与化工相关的科研项目。有条件的话,能够发表相关paper,那是最好不过的了。


学费介绍


前言:由于化工专业为工科专业,通常来说,学费不会太高,一般会比商科专业便宜一些。


以下是美国部分大学化工专业学费的介绍,每年的学费范围基本在 $25,000~$70,000之间。(注:美国大部分化工专业为两年制,剩下基本都是一年制)



以下是英国部分大学化工专业学费的介绍,每年的学费范围基本在 £16,000~£35,000之间。(注:英国化工专业为一年制) 




典型项目介绍 



Massachusetts Institute of Technology


Massachusetts Institute of Technology(麻省理工大学)是美国一所综合性私立大学,有“世界理工大学之最”的美名。作为全美化工专排第一的学校,该学院的研究分支众多,其中有上百个独立研究的项目在九个研究方向之中。化学工程师们可在在这些关键的领域,提高自己的专业技能和知识,以实现并促进相关研究在全球的更多成果。Thermodynamics and Molecular Computations、Catalysis and Reaction Engineering 催化和反应工程、Systems Design and Engineering系统设计工程、Transport Processes传输加工、Biological Engineering、   Materials、Polymers、Surfaces and Structures、Energy and Environmental Engineering 方向。


MIT作为美国顶尖的理工院校,每年都会收到成千上万的申请材料,而化工系作为全美化工专业第一的院系,竞争更是激烈,每年对于每年择优录取的国际学生人数,更是少之又少。对于中国学生的申请者而言,每年拿到录取的人数大约在2名左右,但每年也会随着资金,教授招人的人数而随之变动,总之,申请难度较大。


此外,MIT所在位置剑桥市与波士顿只有一河之隔,而良好的教育系统和良好的研究氛围,都为该校的毕业生提供了足够的竞争力。而化工毕业的研究生,尤其是PHD的毕业生多成为美国各大大学的教授,同时作为研究者继续某向领域的研究。


University of Illinois at Urbana-Champaign


伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,简称UIUC),是一所位于美国伊利诺州的公立研究型大学伊利诺大学校园系统的总校区,长久以来一直是全美理工科方面最顶尖最有名望的高等学府之一。伊利诺伊大学香槟分校为美国中西部名校联盟十大联盟(The Big Ten)之一员,并与加州大学伯克利分校、密歇根大学三所州立大学被并称为美国之“公立大学三巨头”。


UIUC的化工专业名称是Chemical & Biomolecular Engineering。隶属化学学院下。因此它最突出的一点就是与化学的研究非常紧密,而UIUC的化学又是出了名的强大,牛人众多,历史中曾有10次登上Nobel化学奖和医学奖榜。另外,截至2000年, 共有25位UIUC化学系教授和毕业生曾任美国化学学会(ACS)会长。因此可以说,是化学系的空前强大造就了目前的化学和生化工程系在生物分子工程和生物材料方面的繁荣发展。纵观该系的研究领域,除了Computational, Process and Systems Science、Energy Conversion Devices and Systems与传统化工相关,其他均属新兴领域,因此,如果希望从事石油、冶金等传统工业工作的化工专业学生选择UIUC就不太合适了。


该校竞争异常激烈,虽然每年都有不少国人被招走,但不可否认都是牛人。UIUC化学系对北大和科大的学生很友好,如果是这两校top5的申请者大可放心申请。如果套到教授基本就是全奖了。对于大多数申请者,该校往年化学系招生IBT平均分都在102以上,如果申请TA,那么口语要达到24分,可以说要求不是很夸张,如果申请者GPA3.5以上可以尝试申请。


虽然伊利诺伊州是美国的工业重镇,但UIUC的地理劣势在就业上就不方便了,学校每年2月和10月都各有一次招聘会,很多学生从低年级就开始做准备。院里面也有专门的career fair的培训和资源,需要及早研究和准备,为以后走入职场打下基础。平时的活动也是很多的,各种社团,专业的和非专业的,没事可以多参加,交些朋友,或是参与到课题的研究中,锻炼下自己。在这里最忌两耳不闻窗外事,那样会很难得到有价值的资源。


University of Southern California


USC的化工专业隶属于2005年美国能源公司首席执行长 John Mork家族为名的Mork 家族化学工程与材料科学系; Department of Chemical Engineering and Materials Science,而该系主要由化工、材料及石油三大块组成,共有33名教授组成的科研队伍,共设有基础合成中心、光子技术中心、纳米结构和装置中心等九大研究中心共同组成。而化工的研究方向主要由Biomolecular and Cellular Engineering、Chemical Reaction Dynamics and Catalysis、Polymers、Rheology、Statistical and Molecular Thermodynamics、Molecular Transport Processes等六大方向组成,其中生物分子和细胞工程作为主要的研究方向。


南加的化工与材料科学专业作为一个丰富的院系,每年都会招收大量的申请者,而MASTER申请人更受到该系的青睐。由于该系拥有石油这个方向,对于很多申请人来讲,申请到这个系也是一个不错的选择。


University of Minnesota–Twin City


明尼苏达双城校区是全美最具综合性的大学之一,为世界一流的本科、研究生教育学府和研究机构,双城分校傲居于全美十所最佳公立研究型大学之列。自1851年建校至今,学校已拥有众多声名显赫的校友,包括13位诺贝尔奖获得者,1位前美国首席大法官,2位前美国副总统,以及多为名列美国财富500强的企业巨子。


UMN也是老牌的化工牛校,专业名称叫做Chemical Engineering & Materials Science。看名称就可以发现它的研究重心放在材料科学。重数理和传统化工的传统使得该系生物材料、过程控制、晶体研究、光电材料、流变学的研究都处于美国高校领先地位。另外UMN高分子方向规模不大,只有五六位教授,不过基本上都是数一数二的牛人。化学系大牛的TimothyP Lodge现在是Macromolecule的主编,研究方向偏重高分子物理,如嵌段共聚物,自组装等等,化工系的Frank S Bates也绝对是大师级人物,化学系的新秀Marc A Hillmyer是Catech牛人Grubbs的学生,又在Bates那里做过postdoc,主要从事高分子合成方面的研究,与Lodge和Bates合作发了不少好文章,前途无量。要说不足我觉得恐怕还是规模小了些,听说这几位大牛的组比较难进。该系拥有Supercomputing Institute、Nanofabrication Center、Polymer Characterization Facility在内的共7个研究中心,每个研究领域都有自己的研究所,可见学校对该系重视程度。


双城校区位于连续多年被评为全美生活环境最佳最安全地区的明尼阿波利斯市和圣保罗市的双城中心。双城地区金融业、制造业、医疗、食品加工和运输等行业发达,拥有多家国际性大公司:美国西北航空公司、3M公司等。因此就业在这里完全不成问题,化工作为目前最好就业专业之一,该系的毕业生在该地区基本上是各个企业抢着要,一般起薪也要高于其他同类工程专业。但是因为明尼苏达州在美国北部,冬天很冷,所以南方人或者怕冷的申请者需要注意一下。


Imperial College London


帝国理工学院位于英国的伦敦市,是专长于科学,工程,医学和商业的英国大学。 伦敦帝国学院是高校罗素集团(Russell Group),黄金三角(Golden Triangle),IDEA联盟(IDEA League),欧洲大学协会(European University Association),AMBA(Association of MBAs),以及英联邦大学协会(Association of Commonwealth Universities)的成员。作为一个专精于科学技术和医学的大学,帝国理工享有和麻省理工在全世界所享有的声誉,研究水平被公认为在英国大学三甲之列。此外,在就业前景方面,帝国是在英国大学中表现最好的之一。帝国理工学院在最新的TIMES化工类学术排名仅次于剑桥大学,位列全英第二。


帝国理工学院化学工程与技术系开设的硕士学位课程包括高级化学工程与生物技术、高级化学工程与过程系统工程、高级化学工程与结构产品工程、高级化学工程等。帝国理工学院高级化学工程和生物技术课程主要介绍一些基本的生物技术,同时帮助学生更牢固地掌握化学工程知识。学生将接受相关专业技能的培训,并将花大约一年时间参与涉及生物工程领域的化学研究项目。


帝国理工学院高级化学工程专业主要吸引那些对化学工程和生命科学的跨学科领域感兴趣的学生。高级化学工程和过程系统工程专业主要培养学生在过程工业中的建模、仿真和优化技能,学生也将被指派参与相关的研究项目。在实践中,学生将精通计算机辅助设计软件和工具。


University of Manchester


曼彻斯特大学是一所位于英格兰第二大城曼彻斯特的顶尖大学,罗素集团成员之一。现有约四万余名学生就读五百多个科系或学程,该校每年收到超过六万件来自全世界的入学申请,为全英之冠。


该校化学工程与分析科学学院从事世界领先的化工工业相关的教学与研究工作,共开设高级化学工程(Advanced Chemical Engineering)、高级化学工艺设计(Advanced Chemical Process Design)、化学工程与设计(Chemical Engineering with Design)、高级能源工艺设计(Advanced Process Design for Energy)等四门化工相关硕士课程。高级化学工艺设计重点培养学生设计化学工艺流程的能力,通过优化改良化学工艺流程来降低生产成本,课程主要针对大宗化学制品、精细化学制品和特殊化学制品等生产工艺流程的设计。而化学工程与设计专业则侧重于培养学生设计和开发配方产品,并掌握部分生物技术和环境保护方面的知识。


就业方向与平均薪资


在美国,就业市场上除了传统化工公司需要大量化学工程毕业生之外,还有各大制药公司、石油公司、橡胶、轮胎公司等也对化学工程专业毕业生有较大需求。有些和化工没什么关系的全球知名大公司也招收很多化工人才。因为这些大公司不管主营什么产品,都还是需要一部分化工人才从事开发工作。跨国贸易公司也需要很多化工人才,因为化工产品贸易也是世界上最大的贸易之一。


据往年统计的美国平均时薪数据显示,隶属化学工程类专业工作的时薪遥遥领先于其它专业。


化工专业就业前景:化工行业涉及的范围非常广泛,许多行业都有化工的身影,所以说化工行业还是很有前途的,而且就业机会也比较多。感觉化工行业想做出成就来相对于其他行业还是比较容易的。该行业对人才的技术性要求较强。需求职位中以技术类、销售类、管理类职位为主。从行业来看,该专业用人需求主要集中在化工业、能源业、医药、生物制药业以及环保业,附加值高的化工新型材料、精细化工制造业等也都需要大量专业人员,由于对专业技术要求高,毕业生 2-3 年内转行的较多,人才相对缺乏,所有市场对此专业人才需求量都大,可以说,有此专业经验的,5 年内不愁找不到工作。


就业方向:在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面的工作。


化学工程方向有很多分支方向。化学方向就业整体不错,因为化学化工产业比较成规模,有很多大公司需要化学人士。其中,有机化学总容易进大的制药公司,博士毕业起薪可达8万至9万美元,硕士起薪越5万至7万美元。“金饭碗”就这样到你手里了。分析化学同样可以去制药公司、分析仪器公司等。还有应用化学、前景也很乐观,优秀的化学人才供不应求。


案例分享


案例一

毕业院校:国内某211院校

主修:化学工程与工艺

GPA: 3.78/4.0

托福/雅思:7

GRE/GMAT:318

实习/工作: 两段相关实习

科研经历: 两段相关科研项目

录取院校:Columbia University, University of Southern California


案例二

毕业院校:国内某985院校

主修:食品科学

GPA: 3.5/4.0

托福/雅思:105

GRE/GMAT:328

实习/工作: 无

科研经历:两篇SCI共同作者论文

录取院校:Columbia University, University of California, San Diego, Cornell University


案例三

毕业院校:国内某985院校

主修:药学

GPA: 3.3/4.0

托福/雅思:102

GRE/GMAT:322

实习/工作:无

科研经历:一段相关科研

录取院校:University of Florida, University of California, San Diego


案例四

毕业院校:国内某211院校

主修:生物工程

GPA: 3.1/4.0

托福/雅思: 98

GRE/GMAT: 318

实习/工作: 无

科研经历:一段相关科研

录取院校: Rutgers University, University of Florida


案例五

毕业院校:某美本院校

主修:化学

GPA: 3.8/4.0

托福/雅思: waive

GRE/GMAT: 317

实习/工作:无

科研经历:无

录取院校:University of California, San Diego, University of Washington


案例六

毕业院校:国内某985院校

主修:化学工程

GPA: 3.3/4.0

托福/雅思:101

GRE/GMAT: 318

实习/工作: 两段相关实习

科研经历: 五段相关科研项目

录取院校: John Hopkins University, Purdue University, West Lafayette