化学工程 专业白皮书

学科简介

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。它主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质。简单地定义化学工程的本质，它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上，从而为生产各式化学品或物料的工厂提供一个最节省成本的反应流程设计方式。

化学工程按照研究内容可以归类为六个分支方向：

  • 催化与反应工程
  • 过程系统工程
  • 生物相关
  • 高分子/材料相关
  • 热能与环境
  • 热力学

在每年的申请中，高分子/材料和能源与环境这两个分支占到了整个申请的2/3，这与时下的行业趋势是紧紧相关的。高分子/材料是目前热门程度非常高的一个分支方向，其应用的领域也非常的广泛，主要研究的是有机及生物高分子材料，以及自然界中的无机材料；而能源与环境主要研究的是新能源以及对环境的管理，这和目前社会的发展趋势是一致的。

另外，催化与反应工程的申请人数也达到15%，仅次于高分子和能源，相对来说，催化与反应工程是比较普遍的一个方向，所以大部分学校都有设置。

就业前景

除了像杜邦、拜耳这种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、食品公司等也对化学工程专业毕业生有较大需求。就连通用电气、IBM、Intel等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，这与化工产品贸易也是世界上最大的贸易之一不无联系。

化学工程项目的毕业生一般会有以下几种职业方向：

  • Biotechnologist
  • Chemical engineer
  • Colour technologist
  • Energy engineer
  • Nuclear engineer
  • Petroleum engineer
  • Product/process development scientist

就毕业生薪酬而言，就业薪酬在美国相当不错，新入职的化学工程师的平均年薪大约在$62,730-$91,390之间，其中拥有硕士学位的毕业生的平均年薪大约是$78,739。根据美国劳工统计局2021年的数据显示，化学工程师的整体平均年薪是$105,550，而在工程服务行业内工作的化学工程师的平均年薪更是高达$152,430。

分析化学同样也可以选择制药公司，分析仪器公司等发展。如果希望将来毕业之后能去顶尖跨国制药公司，读书期间就要注意积累很多技能，比如写作、语言、参加行业学术研讨会、认识行业内人士等以此来积累自己的人脉和硬实力。

背景要求

一般来说，留学化学工程专业的基本申请要求大致为：GPA3.0、TOEFL95/IELTS7.0、GRE320。这是语言和平均成绩的要求，而对于理工科来说，招生官最为关注的还是你的软性条件，也就是你的实验能力、综合能力等。软件背景也需要具备，如科研、实习、竞赛、国外交换背景等。

对于工科学生，适当的参加数学建模、英语竞赛等对申请可以起到加分。符合申请专业及方向的科研经历，可以从自己动手及实验方面给申请提供筹码，而相关的企业实习经历在工科申请中相比理科要有更大的作用。

院校推荐

不少大学的化工项目主要都是针对PhD，也有一些硕士项目更像是作为本科和PhD之间的连接项目，所以大家在选择学校和项目的时候也要具体区分项目的性质并考虑好自己的需求。

麻省理工学院

Department of Chemical Engineering

MIT的化学工程项目U.S. News评为全美第一，也被QS University Rankings评为全球第一。学院目前有将近40个专注于不同领域的实验室，在能源和可持续发展、材料学、高分子材料、生物科技和制造等方面不断进行研究和创新。

MIT的化工硕士项目Master of Science in Chemical Engineering Practice (M.S.CEP)，除了要求两个学期的在校课程之外，学生还需要完成一个学期的实践项目。因此，该项目没有毕业论文要求，但是要求学生完成一学期的实习，获取切实的行业实践经验。

官网链接：https://cheme.mit.edu/

卡耐基梅隆大学

Master's Program

卡耐基梅隆大学总共设置了四个不同的化工硕士研究生项目：

  • Master of Science (MS) in Chemical Engineering
    • 该项目时长为四个学期，需要学生修完144个学分。这其中，学生会跟着科研小组用三个学期来完成一个学院内的独立项目。
  • Master of Chemical Engineering (MChE)
    • 该项目时长为两个学期，需要修完96学分，旨在打造对化学工程有深刻理解和专业技能的工程师。
  • MS in Biotechnology and Pharmaceutical Engineering (MS-BTPE)
    • 该项目为期1.5年，需要修满108-117学分，是CMU生物系和化学工程系共同开设的项目。
  • MS in Artificial Intelligence Engineering-Chemical Engineering
    • 该项目时长为三个学期，需要修满120学分，申请这个项目的学生需要有计算机背景（最好会Python），学习过概率学/统计以及线性代数的课程。

不仅如此，卡耐基梅隆大学还有很多跨学科的硕士项目，将化学工程和其它科目紧密地结合在一起，拓宽知识面，大家在申请的时候也可以多方位考察。

MS和MChE核心课程：

官网链接：https://www.cheme.engineering.cmu.edu/index.html

宾夕法尼亚大学

M.S.E. in Chemical and Biomolecular Engineering

宾夕法尼亚大学的相关硕士项目是化学与生物分子工程硕士，设在工程学院之下。项目要求学生需要修满十门课。宾大的化工硕士项目主要目的是为学生打下一个在化学和生物分子工程方面坚实的基础，但是大家也可以一定程度上选择一个细分领域进行重点学习。

除此之外，宾大的化工项目也有PhD Program可以供学生继续深造。

官网链接：https://cbe.seas.upenn.edu/masters/

哥伦比亚大学

Chemical Engineering Master of Science (MS) program

哥大的化工硕士项目设在工程学院之下，既适合那些想要在学维修读完之后直接开始工作的学生，也可以作为申请博士的一个准备课程。申请者需要修过General Chemistry I and II、Calculus I、Calculus II、Calculus III (multi-variable calculus)、Ordinary Differential Equations等课程。

该项目细分为四个硕士项目：

  • MS with a Concentration in Climate Solutions
  • MS with a Concentration in Biotechnology and Biopharmaceuticals
  • MS in Chemical Engineering with a Concentration in Data and Computational Science
  • MS with a Concentration in Electrochemical Energy

下图是该项目的一些必修课程：

官网链接：https://www.cheme.columbia.edu/

帝国理工学院

Department of Chemical Engineering

帝国理工学院的化学工程研究生项目分为MSc programmes in Advanced Chemical Engineering和MRes in Molecular Engineering。其中MS项目又细分为4个不同的项目，每年总共招生约110人，这些项目分别是：

  • Advanced Chemical Engineering
    • 提供广泛的高级技术课程和管理课程，适合希望发展多元化知识基础的学生
  • Advanced Chemical Engineering with Biotechnology
    • 学习生物技术的基本和新兴问题，同时帮助学生加强对化学工程的理解，适合对化学工程和生命科学之间的交叉学科感兴趣的学生
  • Advanced Chemical Engineering with Process Systems Engineering
    • 学习过程工业建模、仿真和优化的基础，适合希望熟练掌握计算机辅助决策这一技术和工具的学生
  • Advanced Chemical Engineering with Materials Engineering
    • 了解影响结构化产品（例如面霜、糊剂等）行为的物理化学现象，适合有兴趣更好地了解材料和加工之间相互作用的学生

核心课程举例：

官网链接：https://www.imperial.ac.uk/chemical-engineering/

伦敦大学学院

Department of Chemical Engineering

伦敦大学学院的化学工程系建立于1923年，是英国第一个开设化学工程系的学校，它也是英国顶尖的化学工程研究和教学机构之一。该系共开设了五个硕士授课型研究生学位（MSc）：

  • Chemical Process Engineering
    • 这个项目分为两个分支：Advanced Chemical Engineering和Research，不同分支的课程会有所不同，其中Research Route更适合本科就读于化学工程专业或其他相似专业的学生
  • Global Management of Natural Resources
    • 这个项目包含5个月的跨国留学交流，学生将在9月到3月的这段时间里在伦敦进行学习，而4月到9月中旬则会前往澳大利亚进行学习
  • Advanced Propulsion
    • 旨在培训下一代工程师和科学家去应对“清洁经济”在电池、燃料电池和电机领域的挑战
  • Digital Manufacturing of Advanced Materials
    • 这个项目是学校与其化学工程行业内的合作伙伴共同开设的项目，为学生提供高需求的多学科技能，从材料合成和表征、机器人和流动化学的高通量实验、自动化和数据管理，到机器学习等计算工具
  • Nature-Inspired Solutions
    • 项目致力于将学生对大自然的见解转化为颠覆性技术，促进工艺工程、材料、生物医学、催化、水和可再生能源等不同领域的可持续发展

其中Advanced Propulsion、Digital Manufacturing of Advanced Materials和Nature-Inspired Solutions这三个项目都是2023年9月新开的项目。

课程举例：

官网链接：https://www.ucl.ac.uk/chemical-engineering/ucl-chemical-engineering

新加坡南洋理工大学

School of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology (CCEB)

新加坡南洋理工大学的化学、化学工程与生物技术学院是一个新建立的学院，由该校的化学与生物化学部门和化学与生物医药工程学院在2022年合并成立为现在的新学院。

该学院开设了一个跨学科课程：Master of Engineering (Research) in Chemical and Biomedical Engineering，将化学工程与生物医药工程相结合。这个项目为期一年，它的研究领域大致涵盖了：纳米技术催化与反应工程、过程系统工程、工业化学、手性和制药科学、生物技术、绿色科技、分离技术、分子建模、组织工程等领域。

课程设置：

官网链接：https://www.ntu.edu.sg/cceb

2023年QS-Chemical Engineering排名

全球TOP10

  1. Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院 美国
  2. Stanford University 斯坦福大学 美国
  3. University of Cambridge 剑桥大学 英国
  4. University of California, Berkeley 加州大学伯克利分校 美国
  5. ETH Zurich 苏黎世联邦理工学院 瑞士
  6. National University of Singapore 新加坡国立大学 新加坡
  7. Imperial College London 帝国理工学院 英国
  8. Delft University of Technology 代尔夫特理工大学 荷兰
  9. University of Oxford 牛津大学 英国
  10. Nanyang Technological University, Singapore 新加坡南洋理工大学 新加坡

美国TOP10

  1. Massachusetts Institute of Technology 麻省理工学院
  2. Stanford University 斯坦福大学
  3. University of California, Berkeley 加州大学伯克利分校
  4. California Institute of Technology 加州理工学院
  5. Princeton University 普林斯顿大学
  6. University of Minnesota Twin Cities 明尼苏达大学双城分校
  7. Georgia Institute of Technology 佐治亚理工学院
  8. University of Texas at Austin 德克萨斯大学奥斯汀分校
  9. University of Wisconsin-Madison 威斯康星大学麦迪逊分校
  10. University of California, Los Angeles 加州大学洛杉矶分校

英国TOP9

  1. University of Cambridge 剑桥大学
  2. Imperial College London 帝国理工学院
  3. University of Oxford 牛津大学
  4. The University of Manchester 曼彻斯特大学
  5. University College London 伦敦大学学院
  6. The University of Edinburgh 爱丁堡大学
  7. University of Birmingham 伯明翰大学
  8. University of Leeds 利兹大学
  9. University of Nottingham 诺丁汉大学

加拿大TOP5

  1. University of Toronto 多伦多大学
  2. McGill University 麦吉尔大学
  3. University of British Columbia 英属哥伦比亚大学
  4. University of Alberta 阿尔伯塔大学
  5. University of Waterloo 滑铁卢大学

澳大利亚TOP5

  1. Monash University 蒙纳士大学
  2. The University of Queensland 昆士兰大学
  3. The University of Melbourne 墨尔本大学
  4. The University of New South Wales 新南威尔士大学
  5. The University of Sydney 悉尼大学

香港TOP2

  1. The Hong Kong University of Science and Technology 香港科技大学
  2. The University of Hong Kong 香港大学

新加坡TOP2

  1. National University of Singapore 新加坡国立大学
  2. Nanyang Technological University, Singapore 新加坡南洋理工大学