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化学工程发展趋势目前的研究领域，包括能源，化工等等，都涉及到多尺度分析。其中从设计，合成，计算，优化再到积分，放大等等。那也就面临一个问题，如何有效地打破微观、介观、宏观等尺度的的界限呢？也就是要寻求有效的手段。计算机模拟工具因此体现了其重要性。而目前借助来研究的多层次系统也逐渐应用到了石油、煤、天然气、可持续发展和环保方向。在能源和环境方面，我们面临着强劲的挑战。多次国际环境会议上，目前面临的全球性问题都涉及到能源和环境。其中包括三大主题。第一是能源安全和逐渐增加的能源需要。二是能源的可持续性。三是低碳能源的发展。这些挑战都直接或间接地影响环境。例如，低碳经济需要商业化可再生能源广泛化利用、持续发展以及清洁化石燃料技术等。一：化工过程的多尺度化多尺度系统工程首先需要小范围的新发现和研究，再进行商业化评价评估其商业化可用性。因为它涉及到很多模拟计算、优化等方面问题。近20年来，涉及多尺度效应有关的研究有了急剧的增长。一些文献记录在多相催化剂和材料的合成过程进行多尺度模拟，并有学者认为涉及多尺度效应的过程问题对反应器放大和材料应用是个大挑战，有的文献还记载利用多尺度来模拟过程的转化率尤其是对供应链水平上的影响很大。可再生能源的技术开发和利用是一个热门话题。众所周知，二氧化碳排放问题涉及到全球的温度和气候变化。人们在越来越意识到这个问题的严重性的同时，也深深意识到减少温室气体的排放需要人类自己的觉醒也需要科学技术的支持。在化工领域，开发可再生能源，利用清洁的化石燃料是科学研究的基石。首先是二氧化碳捕捉、再利用、储存和可再生能源的广泛利用。但是这样带来的高成本、技术局限性和供应链问题仍然存在。其次就是技术的进步和经济规模的扩大让人们把目光聚焦在一些易得的能源开发上。天然气的开发利用解决了上述的问题。但同时天然气本身也有自己需要克服的因素。例如它的净化、储存、转化途径、技术等问题。解决地球温室效应需要人类意识到温室气体的重大影响。自1995年开始，地球二氧化碳气体的排放就逐年增长。计算机技术手段使我们准确预测二氧化碳混合物中的热力学和动力学数据从而设计新型应用材料来满足不同的标准。而很多方面的研究已经跨越了单一学科。例如很多不同压力、温度下二氧化碳的物性数据都是不可得的，于是分子层面的计算可以通过模拟得出含有二氧化碳和水混合物的自扩散系数。分子动力学方面的计算也可以验证金属有机结构对二氧化碳分离的效果。我们也已经说过在二氧化碳捕捉、利用、储存等过程多尺度系统的应用。二:化工过程的绿色化绿色化就是清洁生产。是对生产过程及产品采取整体预防性的环境策略，以减少对人类及环境的危害，包括节省原材料与能源，尽可能不采用有毒原材料，减少废弃物排放的数量和毒性，使生产过程对人类和环境的影响减少到最低程度。（1）清洁能源，包括常规能源的合理利用，尽量利用可再生能源、同时开发清洁的新能源；此外，还要开发各种节能技术等；目前来自化工方面的能源需求已达到65%以上，不同于其他产业部门，能效可以弥补需求增长，这就造成化工行业对石油需求量极大。在接下来的几十年时间里，可再生能源的开发利用仍是迫在眉睫的问题。化石燃料的使用量旨在逐渐减少。新兴的有生物质能源，用于生产能够代替汽油等燃料的液态燃料。在反应器水平上，就运用了模拟、计算和优化等方法。（2）清洁生产过程，尽量不用有毒有害原料，清除风险（如：易燃、易爆，噪音等）输入，采用高效设备，减少排放，尽可能回收利用，改善管理，在过程的设计和应用中应将环境因素融入其中；（3）清洁产品，要求产品不危害人体健康和不破坏生态环境，易于回收再用，强调使用寿命等。根据文献记载20世纪化工发展可以概括为“四化”，即化学工程学的多尺度化，化工过程的绿色化，化工生产的逐步微型化和过程参数的极限化。这两种方向是目前化工过程最中心的发展方向。以多尺度研究方法为核心内容的未来的化学工程学，清洁生产，绿色化工受到国际上普遍关注。[1]FloudasCA,NiziolekAM,OnelO,etal.Multi‐ScaleSystemsEngineeringforEnergyandtheEnvironment:ChallengesandOpportunities[J].AIChEJournal,2016.[2]GrossmannIE,WesterbergAW.Researchchallengesinprocesssystemsengineering[J].AIChEJournal,2000,46(9):1700-1703.[3]SalciccioliM,StamatakisM,CaratzoulasS,VlachosDG.Areviewofmultiscalemodelingofmetal-catalyzedreactions:mechanismdevelopmentforcomplexityandemergentbehavior.ChemEngSci.2011;66(19):4319–4355.[4]SalciccioliM,StamatakisM,CaratzoulasS,VlachosDG.Areviewofmultiscalemodelingofmetal-catalyzedreactions:mechanismdevelopmentforcomplexityandemergentbehavior.ChemEngSci.2011;66(19):4319–4355.