美国留学化学工程(Chemical Engineering)专业全解
2025-07-21 14:38:46 来源:中国教育在线
专业介绍
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。
化学工程专业的理论基础主要是化学、物理学和数学。包括上述学科的分支,如:热力学、流体力学和化学动力学。化学工程专业的研究领域最初只是化工单元操作,后来又发展出一些新的分支:化工热力学、反应工程学(又称化工动力学)、输送现象(为化工学科中“单元操作”的理论基础)。在化学工程中经常会用到这些概念:质量结算、能量结算、平衡关系、过程速率等。化工领域的分支庞大,因应现代工业发展的需要,以化工的知识背景为基础,可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作,例如半导体工业。
学制及课程设置
美国大学的化学工程硕士多数开设在工程院的化学工程系、化学与生物工程系、化学与生物分子工程系里面。专业也通常为化学工程和分子化学工程。学位一般情况下有两种:Master of Science和Master of Engineering或者Master of Chemical Engineering,Master of Science一般为学术型硕士,毕业前需要进行论文写作或者project。学制通常为2年,学生硕士毕业后可以继续攻读博士或者在行业内就业;Master of Engineering为职业型硕士,学制一般需要1 - 1.5年,学生毕业后一般在行业内就业。
比如以卡耐基梅隆大学的Master of Science in Chemical Engineering(化学工程理学硕士,下文简称MSCE)和Master of Chemical Engineering(化学工程硕士,下文简称MCE)为例,MSCE需要完成144 units的成绩,4个学期读完,其中需要修读4门共计48 units的课程(化工过程数学建模、化学和反应系统、运输现象的分析和建模、过程系统建模),4门选修课,以及为期三个学期的独立项目Independent project,学生毕业后可继续读博士或者进行更高级的研究。而MCE更注重先进知识的获取和实践技能的提升,以便在行业中更好的应用,学生共计需要完成72 units课程(8门课),在2个学期内完成课程毕业,其中同样包含和MSCE一样的4门核心课,此外还需要根据自己的职业规划选修4门选修课。
专业分支和学位情况
化学工程常见的分支为:
Ø 生物分子工程(Biomolecular Engineering)
Ø 复杂流体工程(Complex Fluids Engineering)
Ø 过程系统工程(Process Systems Engineering)
Ø 可持续能源系统(Sustainable Energy Systems)
Ø 计算与模拟(Computing & simulation )
Ø 纳米技术(Nanotechnology)
Ø 材料科学(Materials)
Ø 新创企业(New Ventures)
化学与分子生物工程专业常见的分支为:
Ø 先进材料与纳米技术(Advanced Materials & Nanotechnology )
Ø 细胞与生物分子工程(Cellular and Biomolecular Engineering )
Ø 催化与反应工程(Catalysis and Reaction Engineering)
Ø 替代能源与可持续发展( Alternative Energy& Sustainability)
Ø 生物医学设计与工程( Biomolecular Design & Engineering)
Ø 吸收与表面化学( Adsorption and surface chemistry)
Ø 环境科学与工程( Environmental science and engineering)
Ø 过程建模与控制( Process modeling and control)
专业背景及先修课要求
美国大学的化学工程硕士接受广泛的理工科背景学生申请,比如化学工程、材料科学与工程、生物医学工程、环境工程、机械工程、物理、数学、化学、高分子科学等。申请需要满足先修课要求。
对于先修课方面,一般会要求化学和数学的基本课程,比如化学类课程:四大化学(有机、无机、分析、物化)、化工原理、流体机械、化工热力。数学类课程:微积分I, II和III(包括多元微积分),常微分方程等。一些进阶课程,比如计算方法 / 物理化学 / 化学热力学 / 有机化学 / 无机化学/化学反应工程 / 建模模拟 / 动力学 / 热力学平衡 / 生化工程 / 动力学和反应器设计对申请也会有帮助。
此外美国化学工程硕士青睐数理背景强、有一定计算机编程和擅长工程制图的学生,因此这些方面在做背景提升时要重点考虑。
申请建议
化学工程硕士总体申请难度适中,顶尖名校对于学生背景要求比较高,比如斯坦福大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校等,建议申请者具备国内化工专业TOP10重点院校或者海外名校本科背景,GPA 3.8以上,TOEFL 105+,GRE 328+。此外,还需具备至少2-3前沿的学术科研经历,比如海外暑研、海外知名实验室项目经历、顶级期刊论文发表等。
对于其他专业排名top 20院校及综排20院校而言,比如宾夕法尼亚大学、康奈尔大学、卡耐基梅隆大学、密歇根大学安娜堡分校、普渡大学等,建议具备3.7以上GPA,TOEFL 100+,以及GRE 320+的成绩,高质量的科研和实习经历也是必不可少的,比如国内重点实验室科研项目、知名化工企业研发经历等。
对于第三档位专业排名top 20-40而言,比如约翰霍普金斯大学、圣路易斯华盛顿大学、加州大学欧文分校等,建议GPA 3.2以上,TOEFL 95+,GRE如有建议320以上,同时具备1-2段相关的实习或者科研经历。
就业方向分析
化工专业在环境、制药、材料、燃料、特殊化学工业领域都有稳定的就业机会。在替代能源和生物技术领域的就业机会也在快速增加。化工专业常见的工作岗位为:
Biotechnologist 生物技术学家
Chemical engineer 化学工程师
Color technologist 色彩技术员
Energy engineer 能源工程师
Geochemist 地球化学家
Materials engineer 材料工程师
Metallurgist 冶金家
Nuclear engineer 核工程师
Petroleum engineer 石油工程师
Product/process development scientist产品/工艺开发科学家
此外,该专业毕业生在下列岗位中也非常有优势:
Analytical chemist 分析化学家
Energy manager 能源经理
Environmental engineer 环境工程师
Manufacturing engineer 制造工程师
Mining engineer 采矿工程师
Production manager 生产经理
Quality manager 质量经理
Waste management officer 废物管理干事
Water engineer 水务工程师
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