时间:2023-08-18 17:16:04
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学工业与工程技术,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:化学工程;发展情况;措施
1引言
化学工程技术是一个复杂的工程性学科,它是采用一系列科学研究方法对化学过程进行深入研究的物理或者化学过程,它还包括对原有设备的优化和改进以及对新技术的研究。它以化学为指导思想,将科学理论和工程实际结合在一起,它包括有机化学、无机化学、以及石油化工等领域。化学工程是国民经济建设中的重要工程,它大大推动了社会进步的步伐,同时化学工程也与高精尖技术联系密切,目前化学工程技术正朝着连续化、集约化、高效化、精细化和自动化方向发展。化学工程技术不仅和工业产生联系密切,它和日常生活也有大的关系,因此对化学工程技术进行探索和研究具有十分重要的意义。对化学工程技术的发展进行研究不仅有利于吸收国内外最新的技术成果,还有利于改进生产设备,提高生产效率。
2新型化学工程技术的研究
2.1绿色化学技术
绿色化学技术是指采用对高新技术使化学反应在进行的过程中不会对环境造成污染,并且有利于环境保护的绿色化学技术。它的理念是在化学反应的过程中采用化学的技术和方法减少或者消除人类健康有害、对生态环境产生不良影响的化学原料或者溶剂等。绿色化学不同于传统的环境保护技术,它是从源头上来消除污染的,因此很彻底。它的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,将反应物的原子全部转化为期望的最终产物。近年来,随着环境污染的加剧和能源的日益枯竭,环境保护已经得到世界各国的重视,我国也在“十二五”规划中也明确提出了环境保护的要求,因此绿色化学技术必将有广阔的发展空间。
2.2超临界化学技术
超临界液体是指当温度和压力处在临界点时,物体会处于一种介于气体和液体之间的特殊状态,这时物体有气体和液体的双重性质。这种超临界状态的液体在化学工业、生物工业、食品工业等有着广泛的应用,尤其是在医药工业领域更有广阔的应用空间。目前,超临界液体的各种性质已经显示出巨大的魅力,发展前景十分诱人。而超临界的化学技术就是与超临界液体相关的化学技术,化学界已经将超临界水氧化法成功的应用到了环境保护的领域。目前,超临界化学技术还处于发展阶段,很多技术还不够成熟。
2.3新的分离技术
在化学工业中常常运用物理法和化学法对化学物质进行分离,例如,利用物质的沸点将不同的物质从分离塔中分离出来,另外还可以根据物质化学性质的不同对其进行分离。这些都是传统的分离方法,这些方法技术比较简单,操作起来也比较简单,但是这些分离方法的效率比较低,分离过程也比较慢,越来越不能满足未来化学工业发展的需要。随着信息技术的不断发展,化学工业中的分离技术也不断的完善,将信息技术和传统的化学技术相结合就形成新的分离技术。例如,在传统的半透膜分离技术中加入了一些新的控制方法,这种新型的分离技术大大加快了分离的速度和效率。
2.4与计算机技术相结合的化学技术
化学技术在发展时遇到了大量的数据计算和数据采集的问题,用传统的方法对这些数据进行处理势必会严重影响化学技术的发展。随着计算技术的发展,化学技术中采用了大量的计算机处理技术使得数据的计算和处理变的非常快捷,在提高效率的同时还节省了大量的物力和财力。计算机技术的在化学中的应用主要体现在在流体力学和数值传热学上,它主要采用数值模拟法进行研究,这种方法需要大量的数据和大量的实验作为支撑,然后利用计算机对数据进行计算和分析,并将数据直观的表示出现。这种方法节约了大量的时间,同时也大大减少了研究人员的工作量,提高了工作效率。总之,与计算机技术相结合的化学技术一定是未来的一个发展方向。
3化学工程技术发展的优化措施
化学工程技术近年来取得了巨大的发展和进步,但是随着时代的发展和进步,传统的化学工程技术也有很多不适合化学产业发展的地方,所以在化学工程技术发展过程中要采取以下几种优化措施:
3.1加强化学工程基础应用的研究
化学工程技术在发展时除了要紧跟科技发展的前沿外,还要对必要的基础应用展开研究。众所周知,基础应用研究投资大,研发时间长,短期内很难看到经济效益,但是从长远出发为了化学工程技术的可持续发展必须加强基础应用研究。另外,在引进外来先进技术时要注意消化吸收其中的基础技术,做好自己的技术储备工作。
3.2利用化学工程技术对现有的化学流程和工艺进行改造
在化学工业中,我们长期都是引进外国的产生工艺和生产线,缺乏独立开发自己生产线的能力。因此,以后我们在引用外国先进技术时要注意消化吸收他们的先进技术,并在此基础上形成自己核心技术。另外,要充分利用过程模拟技术对现有的生产设备进行仔细的分析,找出其中的关键问题所在,根据实际生产的需要对现有的生产线进行改造。
3.3加强高校、研究所和企业之间的联系
高校和研究所搞的项目的和技术往往偏向于理论和研究,实际应用的项目不多,而在企业中往往都是实际的应用项目,但是这些项目缺精确的理论指导。这样就在高校、研究所和企业之间发生了脱节现象,以后必须要加强他们之间的联系,可以根据实际情况在三者之间建立一个有效的合作机制。将企业中的更多的实际课题拿到高校和研究所去做,这样既解决了企业项目理论性不足的问题,也解决了高校和研究所项目过于偏向理论的问题。目前,很多高校和企业都签署了合作协议,建立了校企合作制度,这极大的促进了化学工程技术的发展。所以,只有加强这三者之间的合作和交流才能更好的促进化学工程技术的发展。
3.4加强绿色化学技术的研究
当今世界面临的环境问题日益增多,目前我国也已经意识到了这个问题,明确提出了保护环境,减少能源消耗的目标。而传统的化学工业作为污染的主要来源更要加强技术技术改造,减少对环境的污染。所以,加强绿色化学技术的研究已经变得刻不容缓。它的发展对我们保护环境减少污染有非常重要的意义。
3.5做好人才工程的建设
21世纪国际社会的竞争实质上就是以科技实力为基础的综合国力的竞争,谁在科技上遥遥领先谁就掌握了国民经济发展制高点。而科技的竞争归根到底还是人才的竞争,人才是科技发展的根本动力。而化学工程技术的发展也需要大批的优秀人才作为支撑,因此,我们要加强化学工程的高等教育,以培养出更多的优秀的化学工程人才。另外,还要提高化学工程人员的待遇,稳定化学工程研究队伍,加强国际和国内的学术交流活动。最后还要鼓励创新精神,创新是科技发展的灵魂,做好创新工作也是化学工程技术发展中很重要的一个环节。目前化学工程技术正处速发展的时期,随着化学工业过程技术开发力度的加大,化学工程技术必将以全新的面貌和辉煌的成就呈现在大家面前。
4结束语
现在的化学工程技术与以前传统的化学技术已经有很大的区别,它在发展的过程中采用了很多的新技术,例如绿色化学技术、超临界化学技术、新的分离技术、计算机技术等等。我国的化学工程技术近年来发展很快,取得了很大的成就,很多技术达到了国际先进水平,但是在一些关键领域还比较落后。因此,我们还要调动各种积极因素,采取各种措施促进我国化学工程技术的发展,并且促进我国国民经济的发展。
参考文献:
[1]房鼎业.化学工程的技术进展与化学工业的发展趋势[J].化工生产与技术,2008,(05):33-36.
关键词:化工设计;机械设计;制造技术;分析与应用
1化学工业设计的发展
1.1化学工业设计的概念
化学工业设计及机械设计的是所有设计行业中涉及范围最广、难度最大、科学性最强的学科,它的设计宗旨是让产品和人之间的配合性,设计合理美观,使产品能满足人们创造性的需求。
1.2化学工业设计的发展现状及特点
1.2.1化学工业设计发展现状随着工业革命的发展,世界各国对工业设计的重视开始逐步扩大。因为历史的种种因素,我国工业发展时间晚、速度慢,与先进国家化学工业技术的发展相比,我国在设计技术方面的整体水平低下。而且由于我国在化学工业设计与机械设计制造技术方面的发展还不成熟,因此在机械制造技术方面还存在很多缺陷。因为国家发展的需要,在初期工业缺少发展资金,使得发展速度缓慢,在制造技术方面没有创新性的创造,所以要想增加化学工业设计和机械设计制造技术市场份额,企业内部的相关工作者需要不断加强工业产品的质量和性能的,促进企业可持续发展[1]。1.2.2化学工业设计的特点(1)时代性。在不同的社会发展阶段,面对着时代的变迁和时代主题的变化,对化学工业设计有着不同的要求,如绿色环保是当今的社会发展中的主题,因此所有的化学工业设计都要符合环保、节能等社会主题的要求。(2)实践性和实用性。工业设计的设计目的是为了满足人们的生活需要,随着现代人们生活的不断发展和生活方式的不断变化,化学工业设计需要不断地进行改变、创新,让设计科学、合理的融入到人们的生活中去,使设计更加人性化。
2化学工业设计和机械设计制造技术之间的联系
2.1化学工业设计中机械设计制造技术的核心价值
由于化学工业设计是涉及多种综合性学科知识和技术知识领域的学科,科学技术是工业设计发挥有效作用的重要前提条件,是检验工业产品中设计客观性的符合程度的基本要求。在化学工业设计中符合美观、功能齐全的产品虽然受到人们的喜爱,但是不符合设计制造的客观规律,就不能实现设计自身应具备的价值。因此,机械设计制造技术在工业设计中具有重要的作用,工业设计者需要在理解机械工程技术基础知识的同时,还要保证设计产品没有违反客观的科学设计要求,从而促进工业设计在结构、外形等方面进一步优化,使产品更加符合人们生活的需要。
2.2机械设计制造技术中工业设计的核心价值
化学工业设计在机械设计制造技术的作用同样至关重要,随着现代社会的不断进步发展、社会主题的不断改变,为机械制造技术提供最新的设计理念。所有的设计产品中都应遵循“以人为本”的设计观念,综合为人们生活提供便利的设计角度,将其融入到产品的设计中去,才能设计出符合人机工程学的产品。因此相关的机械设计制造企业应该加强对人们生活需求的研究,从而设计出更加优秀的产品。
3化学工业设计及机械设计制造技术发展的方向
在当今社会工业生产的过程中,科学技术成为工业设计发展的重要前提,随着科技的发展,产品的设计方面走上科学可持续发展道路。如果在化学工业产品设计和生产的过程中没有融入科学技术的发展的要求,很容易造成产品失去应有的设计价值,无法满足科学技术社会的生产标准,阻碍工业企业的在社会工业中的发展。同时机械设计制造技术在化学工业生产过程中也有着重要的地位,不仅可以在人力物力上为企业节省大量的资源,还可以促进企业的可持续性发展,带来更大的经济利益。化学工业设计和机械设计制造技术都有一定的优点和缺点,因此将两者进行科学统一发展,利用优缺点的互补为企业提供更多的经济效益,提高企业的社会竞争力。也只有将两者综合运用,才能提高企业的工作效率和生产目标,因此企业要加强优化化学工业设计及机械设计制造技术的结合应用,实现企业向技术转型。同时以环保的时代主题为标准,正确衡量环境保护程度和工业生产的进程才能促进化学工业生产的有效性,实现双赢。
4结语
总而言之,在当今社会不断进步的时代,只有根据当代的发展主题,将绿色环保作为化学工业设计中的主要标准,学习先进的科学设计技术和制造技术,将化学工业设计和机械设计制造技术有益结合应用,才能使企业受到更大的经济效益,促进社会化学工业技术的健康可持续发展。
参考文献
[1]王思硕.工业设计及机械设计制造技术的运用探析[J].品牌,2015,(4):185.
[关键词]绿色化工技术 化学工程 应用
中图分类号:T655 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)11-0064-01
0.前言
众所周知,地球是我们人类目前唯一的、赖以生存的地方。当代工商业的迅猛发展,着实为我们的日常生活带来了极大的便利,但是与此同时,环境问题已然成为威胁人类健康的头号杀手。诸多行业的发展共同导致了当今比较恶劣的环境问题,其中,化学工业的生产发展带来的影响不容小觑。例如我们熟知的工业三废:即废气、废水、废渣,由此带来的环境恶化和生态破坏的题就极为严重。在此背景下,为了环境友好型、资源节约型社会的建成,我们必须要落实绿色化工技术在化学工程中的应用和实施。
1.当前化学工业的生产发展中存在的问题
化工产业的生产和发展惠及我们生活和工作的各个方面这点毋庸置疑,更新颖、更先进、更高端的技术使得先前貌似不可能的事情成为可能,一而再的刷新人类技术可抵达的上限。但是,不可否认的是,随着化学工业的进一步发展,越发严重的问题的产生成为了化工产业发展的“替罪羊”。
1.1 环境恶化
近几年来,尤其是在某些重工业城市的冬季,频繁而严重的雾霾天气引起了社会各方的广泛注意,人们对此非常恐慌。雾霾,很大一方面是由于日常的生产生活产生的废气导致的,其危害程度不言而喻,而肺癌、呼吸道感染等是其对人类最主要的危害。同时,工业废水和废渣的排放使得原本肥沃的土壤、干净的河流面临威胁,生物种类锐减,进一步加剧了生态的破坏。而且,据气象部门不完全资料统计,恶劣天气的发生频率也因此增加。
1.2 资源短缺
化工产业生产发展面临的资源短缺的问题也愈演愈烈。我们都知道,虽然我国的自然资源总量很大,但是对一个有着14亿人口的发展中国家来讲,其人均占有量就显得极为贫乏了。再加上工业生产对原材料的利用率比较低、浪费严重、缺乏回收再利用技术等实际问题的存在,导致当前资源相对匮乏的问题只会愈来愈严重。
2.绿色化工技术概述
鉴于化工产业当前存在的以上两点问题,如果再不设法改变这一现状的话,资源短缺、环境破坏的问题将会成为阻碍我们当前化学工程发展的主要因素。因此,发展绿色化工技术就显得尤为重要。所谓绿色化工技术,核心是绿色,即全面协调可持续的化工技术,这是科学发展观的基本要求,也是为了促进人与自然的和谐,实现经济发展和人口资源环境相协调,坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。要实现绿色化工技术,就是要通过对现有的化学生产技术和方法进行更进一步的改良和提高,利用最新研究的化学原理成果,旨在降低或减少在化学工业生产的各个环节中产生的化学废物或能够污染环境的化工产品,力争做到零排放,以此来降低化学生产作业对生态环境的污染和可能的危害。同时,对化学生产过程中产生的废弃资源的再利用也要加大力度,应用最新的技术,用可循环的再生资源这种全新的物质代替先前的化学生业中产生的有害废物,从而使得资源的利用率得到充分高效的提高。
3.如何在化学工程中应用绿色化工技术
在目前的化学工程中利用高级而先进的绿色化工技术,对自然资源进行更加充分而高效利用的同时,也可以尽可能的降低对环境造成的危害。鉴于绿色化工技术以上诸多优点,我们必须在开发和研究绿色化工技术上苦下功夫。
3.1 积极寻找洁净新能源
化学原料对化工生产的重要性不言而喻。所谓洁净新能源,无非就是对环境污染较小、利用率高的化学原料。这类能源有着如下特征:1.方便易获取:如果原料的获取方式就很复杂的话,那么成本自然很高,反而得不偿失;2.可循环利用:从而使得提高原材料的利用率成为可能;3.环境危害小:在当前严峻环境下,使用无毒无害、对环境污染小的原材料,才符合绿色可持续发展的要求。例如,天然植物,农作物等就是比较理想的洁净能源。
3.2 革新先进的生产技术
利用先进的清洁生产技术,使得整个化工生产的流程尽可能变得无毒、无害、无污染、无废弃物排放,即使做不到,也至少要对环境造成的危害达到最低。此技术中包括有辐射热加工技术,以及绿色催化技术等,在冶金、印染、废弃物处理等领域已取得较显著的成果。更广为人知的一个例子就是海水淡化技术:针对目前水资源的严重污染和匮乏问题,人们利用先进的设备对储量巨大的海水进行淡化,一方面有效地弥补了淡水资源的短缺,另一方面更是产生了低廉清洁的化工原料--氢氧化镁,完美的做到了一举两得。
3.3 生产出环境友好型的产品
近些年来爆发的各类环境污染的例子不胜枚举,因此人们保护环境的意识也在不断提高,无磷洗衣粉、新型乙醇汽油、低排量汽车等都成为人们购物的首选,有机、绿色成为了一种消费时尚,对此我们应该感到欣慰。同时,生产出对环境友好的产品也是我们反馈社会、回报自然最好的方式。
4.总结
综上所述,积极倡导绿色化工技术在化学工程中的应用具有非常重要的社会意义。为了保护人类赖以生存的生态环境,更好的落实社会主义科学发展观的具体要求,绿色发展的理念应该深入到每个人的内心。通过本文的分析,希望能够起到一定的作用,保障化学工程的可持续发展。
参考文献
[1] 井博勋,莒菲.浅议绿色化工技术在化学工程工艺中的应用[J].天津化工,2015,03:10-11.
[2] 高明江.绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究[J].化工设计通讯,2017,01:35+76.
[3] 桂腾刚.化学工程技术在化学生产中的应用分析[J].化工管理,2016,11:110+112.
1 什么是化学工程
化学工程,简称化工,是研究以化学工业为代表的,以及其他过程工业(如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等)生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,并应用这些规律来解决过程及装置的开发、设计、操作及优化问题的工程技术学科。
化学工程通常应用数理化的基础理论,通过各种各样的实验,在最适化与合理生产量的情况下,充分考虑工业生产中的“放大效应”,并与化学工艺相配合,安排出经济而有效的程序,最终解决工业生产中遇到的问题,化学工程对于我们现在的生活已经有了极大的作用,因此研究化学工程迫在眉睫。
2 化学工程所涵盖的领域
由于化学工程是研究工业生产的化学和物理过程原理的学科,而在传统的工业生产,如矿石冶炼、燃料燃烧,石灰烧制中,往往都伴随着物质分解等化学过程和能量流动等物理过程的同时发生,因此化学工程所涵盖的领域是相当广泛的。它不仅包括矿石冶炼,食品加工,纸张制造等传统的化工产业,还包括生物制药,纳米技术等尖端新型化工产业[2]。这些行业中生产、制造、研究出的产品是我们无法缺少的,因此,可以说化学工程已经与我们的生活密不可分了。
3 化学工程与日常生活的联系
随着化学技术的不断发展,相应的化学工程也逐渐全面地渗透到我们的生活中,从平常的衣食住行中就可以看出化学与我们联系的密切性。
20世纪40年代,合成纤维工业开始起步,锦纶、腈纶、涤纶等陆续投入工业生产并快速发展起来。此后纺织工业的原料完全依赖农牧业的情况开始发生了改变[3]。合成纤维不仅可以用于生产服装、渔网、绳索等生活用品,还可以生产工业用织物、隔音、隔热、电气绝缘材料等,医疗用布、外科缝合线、止血棉、人造器官等医疗用品,它作为重要的纺织纤维,其地位已经超过天然纤维,广泛的应用于服装行业为主的各个行业中,保证了人们的对“衣”的需求。而橡胶合成和皮革加工行业则为几十亿人提供了日常所需的鞋子。
说到“食”,现今社会中,在这个“食”里充斥着的化学产品太多了,这些化学产品中有好的,也有很多具有副作用的,我们要选择性的发展。它们的技术产品革新,特别是合成氨技术的出现大大的提高了世界粮食的产量,保证是数以亿计的人的“吃饭”问题。这已足以说明化学工程在我们日常生活中重要的地位和作用。而日日与我们相伴的调味品,甚至食品添加剂、防腐剂在赋予了食物美味的同时,也保证了他们的新鲜,他们都是通过化学方法所制的,这些也是化学工程对生活的贡献。
在“住”方面,我们盖房所需的钢筋水泥、玻璃门窗,装修所需的油漆石膏、地砖马赛克,日常所需的锅碗瓢盆、肥皂化妆品都是以化学物理原理为基础,通过工业生产而成的典型的化学工程产品。正是这些炼制钢铁、烧制玻璃、配制油漆洗发水等化工工艺的不断提高,才保证了我们“住”的质量的巨大飞跃。
“千里之行,始于足下”,日常行走离不开我们的双脚和脚下的鞋,而说到鞋就不得不提我们前面说到的它对橡胶和皮革制造产业的依赖。当然,现代人在“行”方面更多的会选择自行车或汽车这种相对更加便捷的交通工具,制造它们必不可少的便是钢铁、塑料、皮革、橡胶这些化学工程相关产品。而汽车想要行驶起来,离不开铺设柏油路的沥青和各种汽油、柴油、添加剂、油,这些都是石油化工的主要产物。所以说,我们的日常交通离不开化学工程的功劳。
谈到国防航天事业,虽说是国家大事,但也是与我们每个人都息息相关的事情,航母的下海,飞船的上天,这已不仅仅是关乎民族自豪感了,而是关乎我们整个国家全体国民的安全和利益的事情。但是想要把他们造出来却绝非易事,在太空中或极端恶劣的作战条件下,一般的钢铁材料往往承受不了环境带来的巨大伤害同时较大的自重更会影响其关键时刻的机动性。高分子材料、纳米技术等先进的化学工程技术的出现则较好的解决了这一难题[4]。这使其不仅具有抗高温、抗创击能力,又保持了自身的灵活性,极大的推进了我国国防航天事业的发展与进步,保证了国家的国泰民安。
当然,化学工程对我们日常生活的贡献还远远不只这些,生物制药技术帮助人们治疗病患,造纸厂满足人民生活学习中对纸张的需求,印染工业则给人们带来一个多姿多彩的世界……
但是化学工业在给人们带来无限的“福利”的同时,也对人类造成了一些不小的危害[5]。众所周知,化工产业一直就是工业部门中的污染大户,且较难治理,这给生态环境带来了很大的威胁,并危害着人们的身体健康。同时,化学工程的高物耗、高能耗也在慢慢竭尽着地球上有限的资源,违背着人类的可持续发展战略。
关键词:化学工程;技术创新;石化工业;装置建设
引言
化学工程是研究化学工业为代表的,是对石化工业的生产过程中有关化学过程与物理过程的原理和规律进行研究,并利用这些规律来解决工业装置的建设。随着石化工业的不断发展,石化工业所涉及的范围也越来越广,因此重视化学工程技术的创新,并在石化工业装置建设中得到实践与发展是非常必要的。而同时,随着石化工业装置建设的发展,化学工程技术创新提供了必要的条件。
一、石化工业装置建设中的主要改造的部分
在石化工业装置中,工业炉是整个生产工艺中的重点设备,无论是炼油、有机原料的炼成和合成树脂的工艺都需要借助不同工业炉完成。比如在炼油中,最为常见的石化工业装置有裂解炉、转化炉和加热炉等。它们能够按照不同的作用,不同的工艺要求,发挥不同的效果。但目前大多数的石化工业装置仍然是根据其外形将工业炉分为五类:
1.管式加热炉:按形状分为圆筒炉、立式炉、箱型炉。管式炉炉体一般由钢架及筒体(或箱体)组成,炉内衬有耐火材料和隔热材料,还有炉管系统、炉配件和烟囱等部分。根据其受热形式有纯辐射式和辐射-对流式。管式加热炉是石油化工行业最常用的炉型,以后各节主要围绕管式加热炉展开介绍。
2.立式反应炉:这类炉的炉体基本上是受压容器,如甲烷化炉、中(低)温变换炉、气化炉、二段转化炉等;另一部分类似平顶(底)或锥形顶(底)的常压容器,如沸腾炉、蓄热炉、煤气发生炉等,炉体多数均有复杂的内件和衬耐火材料,催化剂填料等。
3.卧式旋转反应炉:炉体呈卧式旋转筒体,内部装有螺旋输运器或加热炉管,外部有传动及减速装置,如HF旋转反应炉等。
4.带传动、升降投料装置的反应炉:这类炉设备类似容器,但外部有投料提升装置,炉内有内衬或砌筑耐火和隔热材料,如电热炉等。
5.其他工业炉:焚烧炉:用于废气、废液、废渣的焚烧。将其中有害物质经焚烧转化为无害物质排出。如污泥焚烧炉、硫磺回收装置焚烧炉。干燥炉:用于干燥工艺物料。热载体炉:塑料厂用的较多。当化学工程技术得到创新,石油化工装置也需要做出相应的改变,以发挥化学工程技术的作用,提升自我生产率。所以为了进一步提升我国石油工业事业的发展,并且配合化学工程技术的创新发展,石化工业装置的主体——工业炉也应该进行相应的改造。
二、化学工程技术创新在炼油方面的实践与进展
1.催化裂化技术
在炼油装置中的创新体现催化裂化是石油炼制过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化裂化的主要工程需要在裂解炉中完成,裂解炉,主要以石油馏分为原料,进行热裂解生产烯烃,其结构特征为:立管加热裂解炉。裂解炉大多数为立式钢架结构炉体,将几种不同管径组合成一组,炉底有油气联合喷嘴;对流室在顶部,为卧式盘管,预热原料或燃料等。如今催化裂化技术已经成为石化工业装置建设中的核心技术,是石化工业炼油都需要用到的一种方式。在这项技术中就体现了许多化学工程技术的创新之处,如自动开发的高效雾化喷嘴,PV高效旋风分离器、油浆旋液除尘和烟气能量回收等。这些技术的创新与使用,很好的解决了炼油中长期存在的回收烟气压力、取出多余热量等难题。有效的提升了炼油的效率和环保性,让炼油取得了更好的经济效益。
2.炼油装置
炼油装置中的核心部分为常压装置,是处理炼油的重要装置。能有效提升其处理能力,降低能耗,提升拔除率。镇海炼化与SEI对炼油装置大型化开发应用了一系列化学工程创新技术,如在两段闪蒸、三级蒸馏节能型常压蒸馏技术应用其中,并使用真空技术来降低低压降、高减压的拔除率,是其研发出的炼油装置成为目前国内最大的长减压装置。经过实际的投入运用,该常减压设置的处理能力达到了102%,总拔除率达到了79.12%,整个装置的能耗量低至每吨11千克标油。
3.催化重整技术创新
在炼油装置中的体现催化重整是在催化剂的作用下,对油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程。石油在炼制的过程中需要在加热、氢压和催化剂发挥作用的共同环境中,让原油中蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油,并副产液化石油气和氢气的过程。催化重整中可以用作汽油调合组分,也可以使用芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯,副产的氢气是炼油厂中重要的氢气来源。需要注意的是,制氢装置转化炉的结果与其他工业炉的结构不同,炉管里都装有催化剂,并在关于制氢反应过程是在炉管内完成的。炉内温度较高,达到1000°C,反应介质出口温度为800°C左右。而催化重整技术的创新主要是在其中应用了新型再生器催化剂分布器,能均匀的分布下料,有效提升反应器的利用率和催化剂的再生治疗。该技术在进气方式及气体分配流动技术也有所创新改进,通过改善气体的轴向及径向分流的均匀性及提升了气体在径向床成内的压力降和气体在轴向的压力分布情况。这些技术方面的创新都有助于提升整个催化重整技术的效果。
4.新型塔板、填料和冷换设备
在改进炼油中相关的化学工程技术中,选择合适的材料能有效保证创新技术的效果发挥,并能帮助炼油厂的合理成本管理。新型规整的填料或乱堆填料已经成为催化裂化中吸收稳定塔和常减压塔的主要材料。高效换热器也已经成为常减压装置的主要构件,其能很好的回收烟气热能,将热炉热效率提升到90%以上。此外,表面蒸发冷凝器、表面多孔管换热器也已经在炼油装置中得到广泛的应用与普及。
三、化学工程技术创新在有机原料方面
1.乙烯成套技术
自“九五”计划以来,我国乙烯事业就开始快速的发展,仅2000年中国石化集团公司的乙烯产量就达到287×104t,并且在乙烯成套技术方面有了很好的创新和发展。石化股份公司对裂解炉和分离工艺技术进行了创新改进,通过在文丘里管流量控制技术对裂解原料在众多的辐射段炉管中的流量实现了精密的均匀分布控制;应用“湿壁”模型解决了废热锅炉结焦的问题。此外,在底部供热和侧壁供热中是由辐射段,建立有效的供热模式系统,让供热更快、更为均匀。乙烯分离技术一直是化学工程技术集中度非常密集的一个范围,并且对于乙烯大型化节能效果与深冷条件都有着非常严苛的要求。通过对该技术的不断研究与创新,在通过多种考虑后,石化公司选择中型乙烯作为乙烯分离技术创新、改进的切入点。如今该项技术已经成功的在石油化工中得到使用。
2.甲苯歧化和烷基转移成套技术
甲苯歧化和烷基转移技术是芳烃技术中的一个重要组成单元,是满足石油化工对二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究将HAT系列作为催化剂,并以此为基础研制出大型轴向固定床反应器和反应器进口气体分布器,以提升甲苯歧化反应的效率,并提升对二甲苯的回收率,满足了石油化工对二甲苯日渐增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基转移成套技术所使用的40×104t/a已经安全、稳定的使用了6年。
3.苯乙烯成套技术
在苯脱氢制成苯乙烯的成套技术中,乙苯脱氢轴径向反应器是该项技术的创新点。对反应器中的原料与反应物料流向进行更合理、更环保、更节约的改进,能降低对催化剂的使用量,并提升乙苯烯的制成率。华东理工大学在6×104t/a和10×4t/a的反应器中进行多次实验后,终于建立了两维气体的数学模型,并计算出反应器入口处轴向催化器的气封高度。另外,也有研究发现使用新型的高效静态混合器,是解决原有反应器入口处乙苯与水蒸气在高温和高速流动状态发生的质量偏离及乙苯脱氢转化率偏低的问题的最好方式。
4.化工型MTBE合成及裂解一体化成套技术
化工型MTBE合成及裂解一体化技术为制出高纯度的聚合级异丁烯,上海石油化工研究院就以下两点进行了创新:(1)使用带有环柱形催化剂装填构件,以实现深液层塔盘的催化蒸馏技术的使用;(2)在预反应器中是由外循环工艺,改变床层抽出的位置。这两点的创新抓住了化工型MTBE合成及裂成一体化技术的关键所在,因此其所发生的效果也是颠覆性的。在MTBE裂解单元中使用固体酸裂解工艺技术,并适当的放大固定床反应器,并对裂解产物分离和精馏塔系进行合理的设计。目前该项技术已经得到很好的使用,以燕化公司为例,其所生产的高纯度异丁烯很好的与丁基橡胶合成。
结论
【关键词】:化学工程;系统;和谐;辩证法
自然界中的和谐系统比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生态系统是和谐的,动植物群落是和谐的,人类社会体系是和谐的,健康的人体更是一个绝妙的和谐体。所有这些和谐系统遵循着同样的辩证综合的规律,具体可以归纳出三条:1.统一律;2.层次律;3.进化律;所有和谐系统具有同样的性质:1.开放性;2.自组织性;3.非线性;4.无限发展性[1]。当爱因斯坦把大半生致力于统一场论时,其哲学上的需要相对物理学上而言或许要来得大,面对物理学的系统和谐,理论规则的分立是不能令他觉得满意的。而化学工程的发展是不是因循同样的哲学历程呢?
在化学工程作为学科开始被重视之前,化学工业已具有了相当的规模,各种具体的工程与工艺都被独立开来,在认识上是被分为各门特殊的知识,因此,当国外高等院校在十九世纪末开始设置"化学工程学"时,开设的课程大多是学习当时化学工业的各种工艺学,"化学工程"的概念在当时还是相当模糊的,在理论上充其量是化学与机械的一种混合(amalgam)。然而这种理论混合的模式在德国人看来却是很正统的,即使在今天,他们也避免专论"化学工程",而是称之为"过程工程"(process engineering),这一名称实际上要比"化学工程"的范畴更广,甚至更为准确,凡是涉及一定流程与工艺的领域都是适用的。但我们习惯上还是沿用"化学工程"的名称。
二十世纪开始,化学工业迅猛发展,在社会经济中占的比重越来越大,客观上需要化学工程学科的发展和支持。随着生产力的发展,人们对事物运动规律性的认识也愈来愈深化,愈来愈有概括性。伴随着其他领域科学技术的快速进步,人们逐渐认识到化学工业中各门看似不相干的工程和工艺中存在着共同的物理特性。1901年,美g.e.的davis《化学工程手册》的发表,初步提出了"化工物理过程"的原理。1900年始,以合成氨、纯碱、燃料等为代表的近代化工厂出现,如1913年,德哈勃-博施法高压合成氨技术的产业化,星火燎原的,化学工业呈现出巨大的发展前景。到了二十年代,美mit的一些学者提出:不管化工生产的工艺如何千差万别,它们在众多的典型设备中进行着原理相同的物理过程。1920年,美mit成立了第一个严格意义上的化工系,时w.k.lewis任系主任。1922年美国化工学会认同了新的见解,引出了"单元操作"(unit operation)的概念,这一概念在苏联时期和我国则广泛称为"化工原理"。
1900年始的"分离工程"研究使"单元操作"的概念日趋成熟。被称为单元操作的过程主要有流体流动、传热、干燥、吸收、蒸发、萃取、结晶和过滤等,以这些单元操作作为研究和学习的主要内容,是化学工程学科在二十世纪前半期发展的核心,其理论迅速成为发展化学工业的重要基石。这种把千变万化、千差万别的过程和工艺概括成"单元操作"是生产力发展到一定水平的反映,是化学工程学从"个性"到"共性"的第一个哲学性概括,是在一个系统整体性把握的高度上建立了一门技术科学,体现了系统科学发展的和谐统一规律。
随着"单元操作"概念的确定,另一方面,化学工程学科中重要支柱之一的"反应工程"亦逐渐浮出水面。从最初的德winkler流化床煤气化炉的应用到德bergim-pier三相液化床煤液化工艺的开发,又到1931年丁纳橡胶和氯丁橡胶的投产,化学工业上发展的高峰持续不绝,1940年美国fcc炼油开发成功,成为石油化工的起点。直到1957年,欧洲第一届反应工程会议,明确提出"反应工程"的概念,成为化学工程学科的重要组成部分,是化学工程学的进一步和谐统一。"反应工程"的建立,乃至今日仍备受困扰的"过程放大效应"问题,及从"逐级放大"到"数模放大"的研究都带动了"化工过程系统工程"的发展,并共同体现了系统科学发展的和谐层次律。
就在"反应工程"发展的同时,"单元操作"得到了更加深刻的认识,人们发现各单元操作之间存在着更为普遍的原理,"过滤只是流体传动的一个特例;蒸发不过是传热的一种形式;吸收和萃取都包含着质量的传递;干燥与蒸馏则是传热加传质的操作……"[2]于是单元操作可以看成是传热、传质及流体动量传递的特殊情况或特定的组合。这种认识的深化过程并没有停止,人们进一步又发现了动量传递、热量传递和质量传递之间的类似性。于是从二十世纪50年代开始,人们综合了以往的成果,开始用统一的观点来研究三种传递过程。1960年,美威斯康辛大学(univ. wiscosin)的r.b.bird教授出版了《transport phenomena》一书,系统地采用统一的方法来处理三种传递现象,从此化学工程学科的核心过渡到了"三传一反"的系统性概念。"三传"的研究是系统科学和谐进化律的又一体现,使化学工程学达到了一个新的整体性高度,这种高度的和谐统一是对客观世界本质性的认识,并在学科上反映出了系统科学的基本原理和性质,其影响力是普遍性的,是跨学科的,不仅使"传递原理"成为化学工程学的重要基础,同时在生物工程、机械、航天和土木建筑等工程学科上也具有重要意义,并日益成为工程专业共有的一门技术基础课,只是侧重点有所差异而已。
至此化学工程学科自身经历了一系列的演化和发展,并在短短的一个世纪中达到了一个前所未有的高度,涵括了众多的生产和应用领域,如医药、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化学品等,每年为社会提供数以亿吨计的千百万种产品,是人们衣、食、住、行须臾不可离开的物质基础,为社会繁荣作出了巨大贡献。然而事物总是一分为二的,从人类发展最为激动人心的口号"征服自然"到今天庞大的工业化进程,地球自然生态系统遭遇了前所未有的严峻局面,这之中,化学工业是造成大规模环境污染及恶性重复污染的主要过程之一,化学工程学科需要肩负起新的使命。1990年,"生态化工"(eco-chemical engineering)的概念提出来了,相应在化工生产和过程工艺中提出了"清洁化工"和"绿色化工"的概念,因时应势,化学工程学开始了系统科学的自组织过程,这也是和谐系统对立统一发展的需要。在系统科学看来,自组织是和谐系统的基本性质之一,只有自组织系统能通过外部和自身内部的不断协调、整合,在适应环境的同时保持自己的特性并产生新的功能。从自发到自觉地,化学工程学吸收了自组织的理论,不断在广度和深度上充实、完善和发展。
随着新世纪的到来,世界正发生着全球性的变化,经济、社会、环境和技术等领域都面临着新范畴新理念的变更和冲击[3]。化学工程学科需要因应时展而改变传统的限制,不断有新的概念提出来,如化学工程应是伺机而待的专业(a profession in waiting);化学工程师必须"be steeped in technology",能够创新、开发、变换、调控和适应取代;化学工程学科要从"process engineering"达到"product engineering"再到"formulation engineering"。进一步的综合认为,化学工程学关注着同时发生在非常广泛的时空跨度内的现象,必须具备多尺度、多目标的方法来达到过程的总体优化。涵括了五个方面[4,5]:
① nanoscale(纳观尺度):研究量子化学、分子过程与分子模拟等。
② microscale(微观尺度):研究微粒、气泡、液滴、控制界面胶束和微流力学规律等。
③ mesoscale(介观尺度):研究换热设备、反应设备、塔器以及传统的"单元操作"和"三传一反"等。
④ macroscale(宏观尺度):研究生产装置和生产过程等。
⑤ megascale(兆观尺度):研究环境过程和大气生态过程等。
于是化学工程学的核心转变到了"多尺度、多目标择优"的概念,化学工程学科又到达一个新的和谐统一的高度,进入了更高层次的系统工程领域。
新的发展的深度促使化学工程学科作出了一定尺度的"分化",然而这还远未结束,人们对世界的认识还在不断探索不断深入,一个更深刻更普遍也更一般的问题已经触到了化学工程学科的神经,触到了化学工程学的认识本质,并促使化学工程学需要有新的"融合"。这一问题就是"非线性及其包涵的混沌原理",相对于"线性"是人类认识客观世界的基本工具,"非线性"则是客观世界的本质特征,是"线性"反映的目的,是从科学角度看待世界的一种和谐统一;而在对"混沌发展"的研究表明,"混沌运动的普遍存在,揭示了自然界中实际系统发展演化的新行为,混沌态的自相似性使这种时间演化表现为一种空间结构,而且以其不同空间尺度上的相似性,揭示了系统复杂运动的统一性。这种统一性是一个观察"整体"的问题,只有在长时间范围(因为混沌运动是一种长时间行为)和更高层次复杂性中才能显现出来。"[6,7]这一问题涵盖了自然科学和人文社会科学的众多领域,具有重大的科学价值和深刻的哲学方法论意义。马克思曾经预言:"自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面,正如关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样:它们将成为一个科学。"从这一角度上,"非线性"问题是这种过程一体化的契合点以及整体认识论上的共性[8]。当站在这种整体性的高度上,化学工程学科获得了全新的视野和更强大的分析解决问题的能力,并最终具有了学科融合的基础。
在整个化学工程学科的孕育、诞生和发展过程中,始终交织着学科的"分化"与"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外还有着所谓的石油化工、精细化工、高分子化工等专业上的分化;另一方面,作为近代工程技术,它又是自然科学(化学、物理等)和技术科学(机械、材料等)的融合。正如物理学家普朗克(planck)所指出的:"科学是内在的整体,它被分解为单独的部分不是取决于事物的本身,而是取决于人类认识能力的局限性,实际上存在着从物理到化学,通过生物学和人类学到社会学的连续的链条,这是任何一处都不能被打断的链条。"事实上,当化学工程学科的核心发展到"非线性混沌系统"时,实现科学的融合已是其客观系统性的需要,它需要强有力的非线性解算能力和综合分析能力。基于人工智能和神经生物学的人工神经网络(artificial neural networks)技术为这种系统性的融合提供了新的思路和途径。人工神经网络特有的信息处理能力在愈来愈多的领域中展现出广阔的应用前景,它具有如下特点[9,10]:
① 学习:神经网络可以根据外界环境修改自身行为,这使它比其他任何方法接受自身感兴趣的外界信息更敏感。
② 概括:经过学习训练后,神经网络的响应在某种程度上能够对外界信息的少量丢失或自身组织的局部缺损不再很敏感,反映了神经网络的健壮性(鲁棒性),即工程上说的"容错"能力。
③ 抽取:神经网络具有抽取外界输入信息特征的特殊功能,在某种意义上可以说它能"创造"出未见的事物。
④ 模拟:神经网络由众多的神经元组成,以并行的方式处理信息,大大加快了运行速度,可以逼近任意复杂的非线性系统。
当然,神经网络并非十全十美,其自身的发展就曾经历过相当曲折的过程,但是,人工神经网络(anns)特性的融合将是化学工程学科发展到非线性核心系统的自组织适应和需要。例如采用神经网络设计的控制系统,适应性、稳定性和智能性均较好,能处理复杂工艺过程的控制问题,也使得化学工程师不但也是机械工程师,还首先是系统工程师,并能从最一般的非线性原理出发,解决实际过程的创新、应用、开发、生产等问题。
生产力的不断发展,科学技术的持续进步,人类认识自然和改造自然的不断深化,化学工程学科必将不断"分化"和"融合",体现出和谐系统的无限发展性质。
参考文献
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“十二五”期间我国石油和化学工业的核心任务包括以下六个方面:合理安排产能建设,保持产业稳定增长;大力淘汰落后产能,拓展产业发展空间;积极调整产业结构,推动产业升级改造;加强技术创新进步,增强产业发展后劲;切实发展循环经济;加快国际化进程。从总量上估计,到“十二五”末期,我国石油和化学工业的总产值将达到12~15万亿元,相应的工程建设和技术改造项目投资将高达7~8万亿元。为确保2015年石油和化学工业顺利完成国家“十二五”节能减排目标,我国石油和化工建设项目中相应的环保投资也将大规模增长。如何在化工建设项目配套的环境工程中合理筹资并控制工程投资,以较少的费用获得较大收益是摆在我国化工建设者面前的重要课题。
1化工建设中环境工程的主要内容
环境工程是一门新兴的综合性学科,与这门学科密切相关的学科包括土木工程、生物工程、物理学、化学及化学工程、机械工程、伦理学等,目前几乎所有学科都与环境工程有一定的联系。人类社会进入21世纪之后,环境污染日益严重,环境保护和污染治理技术迅速发展起来,环境工程也得到迅速的发展。目前环境工程是一门运用工程技术的方法和手段来控制环境污染及改善环境质量的学科,它不仅要提供合理利用保护自然资源的一整套技术途径和技术措施,还要研究开发废物资源化技术,改革生产工艺,发展无废或少废的闭路生产系统。另外,还要对区域环境系统进行规划与科学管理,以获得最佳的社会和经济效益。环境工程的基本内容有以下几个方面:大气污染控制技术、水污染控制工程、固体废物处理与处置工程、噪声污染控制工程和其他污染的控制技术。化工建设项目中配套的环境工程技术经济评价,根据评价角度的不同分为两个层次,即财务评价和国民经济评价。财务评价又称微观经济评价,是根据国家现行财政税收制度和现行价格,从项目方案本身或企业的角度对项目方案竣工后的获利能力,以及偿还借款能力等情况所做的评价。国民经济评价又称为宏观经济评价,是从国家或社会的角度运用影子价格、影子汇率等经济参数,分析项目需要国家付出的代价和对国家和社会的贡献,计算项目的经济净收益,考察项目投资的经济合理性。
国民经济评价还称为项目经济分析或费用效益分析,是指站在全社会立场上,从国民经济整体利益出发,以资源最优配置和国民收入最大增长为目标的经济效果分析,它是项目财务评价的继续,在评价的形式与所采用的指标上与财务评价基本一致,特别是财务评价所采用的许多数据也是国民经济评价所需要的,或者这些数据是进行国民经济评价时进行费用与效益计算的基础。尽管如此,国民经济评价与财务评价还是存在较大差别的。国民经济评价与财务评价既有联系又有区别,由于国民经济评价相对于财务评价处于较高层次,所以当项目财务评价的结果与国民经济评价结果不一致时,项目的取舍主要决定于国民经济评价的结果。我国的化学工业是我国国民经济的支柱产业,资源资金技术密集,产业关联度高,经济总量大,对促进相关产业升级和拉动经济增长具有举足轻重的作用。特别是近年来,生产总值、销售收入、利润总额、迸出口贸易额年均增幅均在20%以上,合成氨、化肥、纯碱、烧碱、电石、硫酸、合成纤维、染料、轮胎等产品产量居世界第一位,炼油、乙烯、合成树脂、合成橡胶等产品产量居世界第二位,行业整体技术和装备水平明显提高,企业自主创新能力和国际竞争力不断增强,在促进国民经济快速增长、保障社会需求等方面发挥了巨大作用。但是也应看到,我国化学工业在快速发展过程中,长期积累的矛盾和问题已经日益凸现:产品结构不尽合理,产业布局比较分散,集约发展程度偏低,自主创新能力不强,资源环境约束加大。2008年下半年以来受国际金融危机影响,石油和化工产业受到严重冲击,国内外市场萎缩,价格大幅下跌,企业库存增加,生产持续下降,行业经济效益下滑,企业生产经营困难。当前,我国仍然处在工业化、城镇化加快发展的重要阶段,石油和化工产品消费仍处于快速增长期。成品油、化肥、农药、合成材料等主要产品的刚性需求将长期存在,高端石化产品市场潜力巨大,国民经济各相关部门的振兴为石化产业提供了广阔的发展空间。石化行业的决策者必须抓住机遇,有效解决行业发展中存在的深层次问题,加快结构调整的步伐。因此宏观经济评价的结果是绝对不可忽视的,特别是国民经济进入产业结构调整期后,投资者的决策应当更加谨慎,更加注重科学分析的结果。
2技术经济评价工作的要求和程序
技术经济评价工作首先要求客观性。在评价工作中要求每一位参加项目评价人员应对项目的可行性研究报告进行客观评价,讲究实事求是的工作作风,认真作好调查研究,在评价中不能主观地看问题,在工作中不能带个人偏见和本部门本地区的观点,对于疑难或有争议的问题不宜匆忙下结论,而应多问几个为什么,要带着问题开始调查,直至问题得以澄清。其次要求科学性。项目评估人员在工作中要采用科学的评估方法和规定的计算公式,来测算项目的财务效益、国民经济效益及其它内容,保证评估结论准确可靠。不能用落后的陈旧的方法去推算项目的经济效益。三是要求公正性。项目评估工作要求评估人员站在国家和全局的立场上,从国民经济和社会发展的各个方面来考虑项目的必要性、可靠性和合理性,从而正确地决定项目取舍。四是要求严肃性。项目评估的目的在于确认一个项目是否可以接受,为计划决策提供依据,分析工作必须实事求是,对不同意见观点论据要能兼收并蓄,综合权衡仔细分析,盲目自信模棱两可的态度和方法都会有损项目评估工作的严肃性,有损计划决策的严肃性。
化工建设项目技术经济评价的程序:一是确定目标,包括社会目标和具体目标两部分,前者是从整个社会来考虑的,后者则是部门地区或企业所要达到的,该目标应该符合社会总目标。二是调查研究搜集资料,这是投资项目经济评价的重要环节,只有通过深入的调查研究,才能了解实际情况,搜集到所需要的各种基本资料和原始数据,并检验经济评价方法及结论的准确性,实际上在以后的工作程序中有时还要反复或补充做调查研究,搜集资料工作。三是预测备选方案的现金流量,确定有关的参数值,方案寿命期内的现金流量及有关参数值是进行经济评价的基础工作,方案寿命期内的现金流量由总投资年现金收入、年现金支出、固定资产残值寿命期等组成,预测时除采用一般预测方法外,还可使用一些经验方法,计算投资经济效益还必须事先确定一些参数值,包括社会贴现率、影子汇率、利率税率、最低期望盈利率等。四是计算方案的经济效益,一般先计算项目的财务经济效益,然后再计算国民经济效益。计算方案的经济效益可根据实际需要选择评价指标,常用的有净现值内部收益率投资等。经济效益计算还要求区别不同条件或情况,例如是在确定性条件下还是在风险与不确定条件下进行计算,项目的经济效益是计算交纳所得税前还是税后的经济效益,是按不变价还是实际价计算经济效益等等,具体的选择应由评价者和决策者视需要而定,一般应尽可能以风险与不确定为前提条件,按实际价格计算税后经济效益。五是综合评价,根据计算的备选方案经济效益,结合非经济效益对每个可行方案进行全面的比较和综合评价。由决策者根据投资目标和综合评价结果选出技术上先进可靠,经济上合理有效的最优方案。事实上评价步骤都是在投资之前进行的,属事前评价,而投资项目的实施结果与事前评价不会完全一致,为了使人们进一步掌握项目投资过程中事物的变化规律,有必要在投资项目寿命期满退出使用时进行事后评价,并与事前评价进行分析对比。
改革开放以来,我国的基本建设程序和管理体制已逐步走上了良性发展的轨道,根据目前国内建设项目的各个阶段情况的具体分析,不同阶段的工作成绩的优劣对建设投资的影响程度是不同的。一般情况下。初步设计阶段影响投资的可能性为75-95%,技术设计阶段影响投资的可能性为35-75%,在施工图设计阶段影响投资的可能性为10-35%,而施工开始通过技术组织措施节约工程造价的可能性只有5-10%,显然前期建设工作对于降低总概算费用起着决定性作用。了解和掌握技术经济评价在环境工程中应用的重要性,具体体现在:进行技术经济比较,选择合理的路线走向,在方案确定和设计中对污染物处理工艺进行方案筛选,推荐技术先进、投资经济的工艺。经过技术经济比较选择重要构筑物的结构形式,研究工程设计中技术进步的经济效益,在设计工作中开展技术进步活动的最终目的是提高经济效益,包括采用新工艺,可缩短生产周期降低能耗和资源消耗,经过技术经济分析对经济效益不大的技术建议不宜在工程设计中应用,有些技术对建设项目的近期效益不明显而远期效益较高的可在对投入与产出做出评价后进行取舍,有些技术近期投资较大远期效益有但不是很高的,需做全面分析,看能否分期投资。有些技术在工艺上有较大的改进,可节省经常性的运行费用,但在建筑结构方面却增加难度和投资,则建议需作进一步的经济核算后再确定。
3结束语
综上所述,从近年来国家对建设项目投资的宏观管理看,在当前国民经济建设的大环境下,做好化工建设项目中环境工程的技术经济评价,有利于正确引导今后若干年国家的化工建设投资方向,对符合国家当前产业政策的项目可以起到鼓励作用,对高污染高能耗的某些项目可以起到抑制的作用,从而对今后若干年内促进国内资源的合理分配,控制投资规模是十分有利的,甚至可以通过环境工程的技术经济评价来调节和控制化工建设投资的总规模。当环境因素对整个国民经济运行即将产生重大影响时,可以事前通过环境工程技术经济评价环节控制一些因素,对于进一步提高“十二五”期间化工建设项目固定资产投资收益率是十分有意义的。
关键词:石油化工发展状况、石油化工新技术
一、国内外石油化工业发展状况
由于新工艺的开发、新材料的应用及其高额的利润驱使石油化工行业得到飞速的发展,美国、西欧和日本等工业发达国家构成了世界石化工业的主体。这些国家主要石化产品的生产能力已基本满足了世界市场的需要,石化工业也从高速发展时期转向平缓增长期和波动期。
我国在融入经济全球化的过程中,石油化学工业是最活跃的工业体系之一。经历了40 多年尤其是改革开放以来的迅速发展,石化业在国民经济中的重要支柱地位日益凸现;已经形成了门类比较齐全、具有相当规模、品种大体配套并基本可以满足国民经济、相关工业发展和市场需要的工业体系。随着市场经济的发展,石油化工对农业、汽车工业、建筑业、机械电子行业的影响越来越大。
二、石油化工新技术
1、新型催化剂技术
催化技术的发展可归纳为4类,即渐进式、台阶式、跨越式和新生式。由于新催化材料是新催化剂和新工艺的源泉,因此新催化材料是当今催化科学的前沿,已开展的研究:加氢催化剂、异构化催化剂、聚烯烃催化剂等新品种不断推出。IFP开发的乙苯异构化生产对二甲苯新催化剂,可使对二甲苯产率由一般的88%提高到93%,称为Oparis的新催化剂可转化高达40%的乙苯,并使C8芳烃损失减少到小于2%。
2、轻质烷烃活化技术
21世纪石油化工原料将可能转向以更廉价的天然气类烷烃为主,因而,原料路线由烯烃向烷烃的转移将是新世纪石油化工技术研究开发的重点之一。21世纪可能工业化的烷烃活化技术包括乙烷制醋酸,异丁烷制甲基丙烯酸酯,乙烷催化脱氢制乙烯,以及丙烷制丙烯酸等。
乙烷生产乙烯的醋酸;乙烷直接生产氯乙烯;由丙烷直接生产丙烯腈和由正丁烷直接生产1,4-丁二醇等烷烃活化技术已接近工业化。
3、芳烃抽提技术 加氢裂解和催化重整油中的芳烃的分离是用液抽提和蒸馏进行的。抽提所用SO2、二甘醇、二甲基亚砜和n-甲基吡咯烷酮、n-甲酰基吗啉和环丁砜等都是抽提所使用的溶剂。其中ripp研究出了液抽提再结合环丁砜抽提蒸馏工艺,能够很好地适用于各类原材料。它不仅消耗能量少,而且能够分离的馏分范围广、收率较高。
4、生物技术
生物技术在石油化工行业的应用表现在新有机原料的提供、“三废”的治理及多种精细化学品的生产,主要包括生物催化剂、生物塑料、生物农药、生物化肥、生物石油技术、生物环保和传统生物化工产品等方面。生物化工与传统化工相比,具有反应条件温和、能源节省、选择性好、转化率高、设备费低和环境友好等诸多优点。另外,利用细胞技术和基因工程技术将“可再生能源”纤维素酶解、发酵、脱水制取乙烯的研究一直是科技界热切关注的课题,一旦取得突破,将彻底改变传统的石油化工工艺,引起石化产业一场新的革命。生物技术蕴藏着巨大的生命力,在石油化学工业中的应用更加广泛,也将极大地推动石油化学工业的快速发展。
5、纳米技术
由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多,所以在催化剂中加入纳米粒子可以大大提高反应效果、控制反应速度,甚至原来不能进行的反应也能进行。在石油化工工业采用纳米催化材料,可提高反应器的效率,改善产品结构,提高产品附加值、产率和质量。目前已经将铂、银、氧化铝和氧化铁等纳米粉材直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。如:将普通的铁、钴、镍、钯、铂等金属催化剂制成纳米微粒,可大大改善催化效果;粒径为30 nm的镍催化剂可把加氢和脱氢反应速度提高15 倍;纳米铂黑催化剂可使乙烯的反应温度从600℃降至常温。用纳米催化剂提高催化反应的速度、活性及选择性,这些研究将推动石油化学工业的快速发展。
6、清洁生产技术
对环境友好的清洁生产工艺是21世纪石化技术发展的必然趋势,它包括不用有毒有害原材料,废气、废水、废渣生成少,最终实现“零排放”的环保技术,以及排放废弃物料的有效回收利用,更可以涵括生产产品废弃后(如废弃塑料)的回收利用。
可实现工业应用的环保技术主要是不用光气、硫酸、磷酸、氢氰酸、盐酸、三氯化铝等有毒有害原材料生产石化产品的新技术。用离子交换树脂催化剂替代盐酸生产双酚—A,或用离子交换树脂催化剂替代硫酸生产仲丁醇;用氟化氧化硅/氧化铝催化剂替代氢氰酸生产直链烷基苯;改变原料路线,用异丁烯替代丙酮和氢氟酸为原料,生产甲基丙烯酸甲酯;生产可降解(包括生物降解、光降解)塑料等。
7、高效设备技术
研制开发高效设备是提升石化技术的重要内容。如:可大幅度节能的内部换热型蒸馏塔,连续进行100h以上苯-甲苯体系蒸馏分馏,得到高纯度苯和甲苯,同时节能30%以上。
三、总结
石油化工技术不仅发展为一个国家经济繁荣程度的标志,更关系到千家万户的日常生活。随着国家石油化工业的发展,必须努力增强科技原创力,吸收当代真正最先进的高新科学技术;应用绿色化工技术和可持续发展战略,进一步推动石油化学工业迈上新的台阶。
参考文献
[关键词]化学工程与技术;研究生;创新能力
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)05-0181-02
党的十以来,同志把创新摆在国家发展全局的核心位置,高度重视科技创新,实施创新驱动发展战略,加快推进以科技创新为核心的全面创新,提出一系列新思想、新论断、新要求,而且多次强调创新是引领发展的第一动力。
化学工业在我国国民经济中占有重要地位,是我国的基础产业和支柱产业。化学工业包括炼油、冶金、能源、石化、医药、塑料、化纤、橡胶、涂料等众多工业,其发展速度和规模对社会经济的各个方面有着举足轻重的影响。化学工业的发展离不开人才,特别是具有很强科研创新能力的高层次人才,因此培养大量化工类科技创新人才成为我国研究生教育中的重要任务。
一、化工类研究生的培养目标
化学工程与技术学科是研究化学工业及其他工业生产过程中的物质转化、物质组成和物质性状变化的一般规律,以及相关工艺与装备设计、操作及其优化等关键技术的一门工程技术学科。它以化学、物理、数学、传递过程原理、化学反应工程等基础理论为基本知识体系,以实验研究、理论研究和计算机模拟等为研究方法,通过工程应用服务于经济与社会的各领域,尤其是资源加工、原材料制造、专用化学品生产等。化学工程与技术研究生的培养目标是培养适应我国社会主义现代化建设需要,德智体全面发展,掌握现代化学工程与技术的基础理论和实践技能,具有较强科研创新能力的高层次专门人才。
二、提高化工类研究生创新能力的方法与途径
(一)加强化工类研究生创新意识的培养
创新意识是人类进行创新活动的出发点和内在动力,是产生创新思维和创造力的前提。要想提高化工类研究生的创新能力,首先要做的就是增强其创新意识。指出:教育是知识创新、传播和应用的主要基地,也是培育创新精神和创新人才的摇篮。研究生教育一定要加强研究生创新意识的培养,以尊重科W、大胆创新的思想影响学生,并鼓励学生发挥想象力,大胆地异想天开。爱因斯坦说过:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步。”
(二)改革化工类研究生课程教学方式
化学工业是属于知识密集型的行业,涉及化学、物理、数学、机械、电子等多门学科。化工类研究生要掌握如此庞大的知识体系并非一件容易的事情,这就对研究生教师提出了很高的要求,需要教师不断更新教学方法。比如过去一般采用的是教师讲、学生听的单向教学模式,学生学习被动。改革后的研究生教学,教师可以安排学生先对书本知识进行自主学习,再由学生讲述、教师听讲并提问,这样能充分调动学生学习的主动性。教师也可以采用研究性的教学方法,将书本里的主要理论观点、疑难问题、有争议的学术问题、学术前沿提出来,让学生在学习书本知识的基础上查阅其他文献资料,独立钻研或和同学进行合作交流,激发学生的想象力与创新欲望。
教师在实践课程的教学过程中,可组织研究生到生产现场,利用工厂的机器设备进行实践教学,以研究生的独立操作和学习为主,教师的指导为辅,结合工厂生产中的实际案例,提高学生解决问题的能力。化工产品品种繁多,原料来源多种多样,工艺流程也各不相同,而且每种产品的生产都有可能涉及不同的技术。为了克服现场生产条件的局限性,教师还可将现场教学与计算机模拟仿真有机结合起来,通过将模拟结果与生产实际进行比较,培养学生的想象力和创造力。
(三)注重化工类研究生实践能力的培养
化工学科是一门实践性很强的学科,创新思想也只有通过实践才会具有实际意义,因此必须注重研究生实践能力的培养。在研究生实践能力培养的过程中,教师要利用实验室设备进行现场指导,运用科学的方法引导研究生主动观察,通过提问引导研究生积极思考,开展互动式的教学实践。[1]教师要让研究生在实践活动中灵活运用所掌握的理论知识和专业技能去发现、分析和解决问题,有意识地培养研究生的观察能力和解决问题能力,为研究生提升创新能力打好基础。
在实践能力培养过程中,导师应让研究生积极参与到科研项目中来,开展科研实践。为了激发研究生的研究热情,导师可以让研究生独立负责部分课题研究内容的设计与实验,并且注意关注学生的研究进展与及时加以点拨。在科研实践中,导师要充分挖掘研究生的想象力,鼓励研究生提出新的理论观点,肯定研究生的创新思维,从而提升研究生的科研能力和创新能力。
(四)营造良好的创新环境
要为研究生营造良好的创新环境,首先应建立和谐的师生关系。创新意味着标新立异,需要个性的充分发展与张扬。导师要充分尊重研究生的创新思维和创新思想,让学生大胆地设想、实践, 并在实际科研工作中不断总结经验和教训,通过实验和实践来提高自己的研究能力。导师要给学生多一些肯定,鼓励他们敢于挑战,敢于标新立异,敢于创新。导师只有充分尊重研究生的创新精神,才能最大限度地激发其创新能力。
其次要为研究生创造合适的交流平台。给研究生创造学术交流的条件,鼓励他们多参加各种学术会议,多听学术讲座,使他们了解本学科的前沿动态,提高其专业水平和表达能力。通过与不同领域的研究人员进行交流,研究生可以接触到更多更新的科研领域,这不仅能开阔研究生的视野,活跃其思维,激发其求知和创新欲望,还能培养其竞争意识和团队合作精神,从而对其创新能力的提高起到重要的促进作用。[2]
再次要尽早让研究生参与导师的科研课题,调动研究生从事科研工作的主动性,使其不被动学习,不过分依赖老师,并通过对实验设备的自由操作、同学之间的相互交流,及时地发现并解决问题,培养自己的科研创新能力。在研究生学位论文的选题上,导师应给予学生充分的自由度。导师要以论文是否有创新作为评价选题价值的基本出发点,结合社会实际的需要,让研究生选择自己感兴趣的论文题目,并给他们充足的时间进行创造性思考,从而让学生通过自由、创新的选题,将创新思维贯穿于课题研究的始终。[3]
(五)提高化工类研究生导师的业务素质和创新能力
导师的业务素质和创新能力,对研究生培养质量起着至关重要的作用。要提升研究生的创新能力,需要导师具有渊博的知识、精湛的专业技术和强烈的创新意R。为了适应新形势的发展,导师要加大知识的储备量,加快知识的更新,了解学科发展的最新动态,掌握学科最新的技术、方法和工艺,不断提高自己的专业能力和学术水平。[4]名师出高徒,导师只有不断提高自身业务素质,才有可能培养出高质量的学生。当然,导师在授之以鱼的同时更要注重授之以渔,让学生学会获取知识的方法。
在培养研究生的过程中,导师自身要敢于创新。一方面,导师强烈的创新意识与创新精神可以对学生产生潜移默化的影响;另一方面,导师应对学生研究方案的创新性提出较高的要求。这就要求导师掌握本课题最新的研究动态,也要求导师自身有很强的创新能力。有很强创新意识和创新能力的导师,肯定会鼓励学生敢于提问、敢于创新,对于学生提出的问题也会认真对待或给予解答或引导学生去寻找答案,对于学生提出的新观点也会尊重,还有可能引导学生设计实验进行验证,这样就可以激发学生的创新激情,挖掘学生的创新潜能。
三、结束语
化学工业将随着分子设计、催化、激光和化学仿生等方面的重大技术突破而进入一个崭新的时代,这既是化工类研究生的重要机遇,也使他们面临严峻的挑战。高校作为研究生教育的主要基地,任重而道远。化工类院校只有增强研究生的创新意识,改革研究生课程教学方式,提高研究生的实践能力,为研究生营造良好的创新环境,并不断提高研究生导师的业务素质和创新能力,才有可能有效提高化工类研究生的创新能力,培养出满足社会需要的高层次化工人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张晓桂,高波.硕士研究生创新能力培养路径与策略[J]. 中国印刷与包装研究,2010(4):70-73.
[2] 刘同娟,马向国.面向创新实践能力培养的研究生教学改革初探[J].中国现代教育装备,2010(1):150-151.
化学工业是我国国民经济基础产业和支柱产业,对于工农业生产发展、国防现代化建设、人民群众物质文化生活水平的提高,发挥着日益重要的作用。长期以来,化工行业的同仁们认真贯彻科学发展观,致力于环境效益,社会效益和经济效益相协调一致,努力促进化学工业可持续发展,然而由于化学工业的特殊性,在自身快速发展的同时,也给环境和人们的身体健康带来一定的影响,假如说由于公众沟通不畅等诸多因素,一段时间以来,一些人谈化色变,一些项目屡遭公众质疑。就在这样的形势下,举办“美丽化工”,大型宣传活动,显得非常必要,也尤为重要。建设美丽中国,化工行业责无旁贷,打造美丽化工,化工企业义不容辞。
陕西延长石油集团是一家具有百年悠久历史的国有大型能源化工公司,是中国陆上石油工业的开拓者。经过几代延长石油人的努力拼搏,企业不断发展壮大,07年成为千万吨级大油田,2010年销售收入突破千亿元,2011年打成中国第一口陆相页岩气井,去年实现销售收入1621亿元,今年有望成为我国西部地区首个世界500强企业。
延长石油作为能源化工企业,始终秉持感恩自然、低碳延长理念,坚持资源开发与环境保护相协调,发展循环经济,实施清洁生产,坚持不懈打造美丽延长。
打造美丽延长,努力保护环境,实行绿色低碳发展。“十一五”以来,延长石油累积环保投入超过70亿。建成投产40多个油田采出水处理项目和3.47万个清洁文明井场,植树1亿多株,种草7万亩,绿化油区道路1.56万公里,实现油田采出水零排放。建成原油和成品油管线2000公里,实现油品安全低碳运输,建成千气脱硫、硫磺回收、碱渣处理等20多个炼化环保项目,实现炼厂污水达标排放。
打造美丽延长,加快结构调整,实行循环发展。延长石油结合陕北资源禀赋和企业自身特点,确立了油气并重、油化并举,油气煤盐综合利用产业战略,正在开辟一条我国石化产品原料多元化和资源清洁高效转化的新途径。这一产业战略的实施,有效实现多种资源优化配置,有效实现节能减排,大幅度提高资源利用效率。目前,企业已启动实施5大资源综合利用化工园区建设,初步完成油气煤盐综合发展的产业布局。延长石油集团靖边园区项目被列为联合国清洁煤技术示范项目和陕西循环经济示范项目。
打造美丽延长,坚持科技引领,实行创新发展。围绕创新发展,延长石油大力推进企业从资源依赖型向创新驱动型转变。不断加大科技投入,科研经费从06年不足2亿元增加去年40亿元,已形成6个科研设计机构、18个工程技术中心、10个研发试验平台和3个中试基地,启动陕西省1号院士专家工作站,创造了产学研政有效结合延长模式;与国内外机构合作开展了30多项前瞻性技术研发、中试和示范,并在此基础上进行集成创新,已经或正在形成一批具有世界领先水平的高端化工技术,有望对能源化工产业起到重要的引领示范作用。
建设美丽化工,宣传美丽化工,延长石油义不容辞。我们将继续发挥大型企业的表率作用,坚定不移的走资源高效开发综合利用循环经济发展道路。
一、社会服务能力建设目标———以化工专业为例
长期以来,我院化工专业坚持以服务地方精细化工行业、石油化工行业、煤化工行业发展为宗旨,凝聚优势科技资源,积极面向区域经济发展开展技术咨询、技术开发、技术升级、成果转化服务,为区域经济社会发展服务。充分发挥和依靠化工研究所的智力资源,与西安北方惠安化学工业有限公司、陕西宝塔山油漆股份有限公司成立校企合作工作站,与西安户县地区小企业紧密合作,完善技术创新与产品研发服务体系,健全以技术应用为特色的科研机制,以校内外技术骨干、技术专家为研发人员,共同研究解决生产中的技术问题,广泛开展技术开发与技术服务,重点进行化工新技术的应用和推广。
二、社会服务能力建设成效———以化工专业为例
建设期间,通过整合化工专业优势资源,以西安北方惠安化学工业有限公司、陕西宝塔山油漆股份有限公司校企合作工作站为平台,与西安户县地区小企业加强合作,全面完成了建设目标。
(一)强化服务意识,开展科研服务工作。
骨干院校建设期间,学院科研部门不断提升服务意识、营造科研氛围、出台激励措施,极大地鼓舞了广大教师科研工作积极性。教师坚持“以研促教、以教促学”的目标,把理论用于实践,进行有针对性的课题研究,积极开展科研服务工作,创新思路,科研工作取得了优秀成绩,扩大了我院技术服务的范围、提高了技术服务的质量。建设期内,化工专业教科研立项30余项,其中省科技厅火炬计划2项、省教育厅项目1项、省教育科学规划课题2项、省职教学会教学改革课题3项。公开共发表学术论文66篇。出版教材13本,授权专利11项。获学院、中国兵工学会、中国创造学会等学术团体等科研成果奖励4项。
(二)成立专业指导委员会,加强产教结合。
为适应高职教育人才培养的要求,加强学院与社会、生产、科研的紧密结合,建立学院与社会双向参与、双向受益的机制,促进化工专业建设与教学改革的不断深化,使专业人才培养更加符合区域经济建设对人才结构的客观需求,成立了化工专业指导委员会,聘请在理论和实践方面具有较高造诣的企业技术人员担任专业指导委员会成员,编制产教结合工作计划与方案。构建校企合作工作组织,建设化工专业校外实习基地,提升学生的专业技能。
(三)依靠公共服务实训平台,开展技能培训。
建设期间,通过整合、扩建形成了由基础实验中心、专业实验中心、分析检测中心、军工特种化工技术实训基地、工程技术实训基地和仿真车间组成的“三中心、两基地、一车间”的多功能化工公共服务实训平台。依靠实训平台,化工专业共面向社会开展了分析检验工、油品化验工、化工工艺试验工、化工总控工等4种工种的技能培训,接受培训人员1,293人,获得中级工证书的1,074人。
(四)组建“陕西联合新材料工程技术中心”,推动校企合作。
企业、高校、研究机构应更好的合作,互相支持,共同促进。校企合作共建研发中心是一种以市场和社会需求为导向的运行机制,结合地区经济发展和产业结构调整对高技能人才的需求,共同研究制定培养高技能人才的具体计划,开发培养高技能人才的教材,充分运用企业技术、设备设施等方面的优势,将专业理论知识与岗位操作技能以及课题攻关有机结合,确定专业培养目标,实现紧密有效的校企合作。学校按计划为企业提供员工技术培训、继续教育,优先解决合作企业的用工需求;将企业的技术需求和学校的科研项目紧密结合起来,依靠学校教师的优势智力资源进行联合科研攻关,有效降低企业的研发成本,为企业改进生产工艺、提高生产效率提供帮助。通过学院牵头,以陕西宝塔山油漆股份有限公司等企业、高校、科研院所联合组建“陕西联合新材料工程技术中心”。协作开展《高温转相乳化制备零VOC排放包装用胶粘剂》、《脂肪酸加氢工艺研究》、《UV光固化涂料在石油管道中的应用》、《水性热反射隔热涂料》、《高固体份丙烯酸聚氨酯涂料》等课题研究,推动校企双方长期合作发展。
(五)建立校企合作运行机制,推进技术服务。
学院先后与陕西宝塔山油漆股份有限公司、西安北方惠安化学工业有限公司共建了“校企合作工作站”,在校企合作工作站下设企业联络部、技术研发部、化工技术培训部、职工培训部、教师培训部、学生培训部,共同构建“人才共育、过程共管、责任共担、利益共享”校企合作运行机制。与江苏大和氯碱化工有限公司、渭南海泰新型电子材料有限责任公司等企业签订校企合作协议,初步建立了学院与合作企业“互利共赢”的运行机制。学院教师组建技术服务与创新团队,开展项目研发,主动服务行业企业。建设期内,完成了西安奕元包装材料有限公司委托的“聚烯烃薄膜表面粘合剂”研发等企业技术咨询与开发服务项目5项;将“一种油田钻井堵漏用高吸水材料的制备方法”、“一种接枝了螺噁嗪基团的硝化纤维素及其制备方法技术转让”等5项专利技术分别转让与西安凯洁精细制造有限公司等企业,完成技术成果转让(转化)项目5项。
三、进一步提升社会服务能力的思考
高职教育的社会服务职能是要在教学和科研中具有前瞻性和先进性,要研究新技术、开发新课程、传播新技能,为社会、为企业提供广泛、及时、实用、超前的服务,国家骨干高职院校理应肩负辐射示范的神圣职责。我院的技术服务建设项目顺利地完成了建设任务。但从整体看来,还存在各专业服务能力和示范作用发挥不平衡,相应的机制建设还有待完成等问题。为了进一步充分发挥资源优势,展示后示范效应,以下几个方面的建设还尚待加强:
(一)加快理念创新。
将为企业、为社会服务的理念在全体教职员工中贯彻落实,将技术服务工作作为高职院校的中心工作之一来完成,在为企业、为社会进行技术服务的过程中加强师生的技能培养。
(二)整合优势资源。
努力为企业免费提供研发场所、实验室,吸引企业研发中心、检测中心建在学校,使学院优势资源得到充分利用。
(三)提升内涵。
关键词:化工单元仿真;生产实习;化学工程与工艺
基金项目:石家庄学院教学改革研究项目(JGXM-201107B)
中图分类号:G64
文献标识码:A
原标题:化工单元仿真技术在化学工程与工艺专业实习中的应用研究
收录日期:2013年1月31日
化学工程与工艺专业是培养从事化工工程设计、化工技术开发、化工生产技术管理和化工科学研究等方面工作的工程技术人才。本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、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工作的工程技术人才。石家庄学院化工学院化学工程与工艺专业是河北省级重点发展学科。石家庄学院化工学院从2007年开始与石家庄炼油厂、以岭药业等企业共建生产实习基地,积极开展化学工程与工艺专业的生产实习的教学活动。为了更好地开展生产实习的实践教学活动,在石家庄学院教务处教改项目(JGXM-201107B)的支持下,从2012年开始,我院化学工程与工艺教研室积极开展了化工单元仿真技术在本专业生产实习中的应用研究,取得了良好的效果。
一、生产实习的意义
生产实习主要是指高校工科学生(主要指高年级大三或大四的学生),在工厂生产现场主要以技术员或管理人员的身份,直接参与企业相关的生产过程,它的重要意义主要体现在以下几个方面:
(一)理论联系实际。高校学生以实际工作者的身份,直接参与工厂的生产过程,既可以运用已有的知识技能完成一定的生产任务,又可以学习和本专业相关的实际生产技术知识及管理知识。
(二)思想教育。生产实习是对工科学生进行思想政治和道德品质教育的有效途径。在生产实习中,可以生动具体地对学生进行劳动观点教育,培养学生热爱劳动、认真负责及爱岗敬业的劳动精神。
(三)检查教学质量。通过生产实习,不但可以检查工科学生对于专业知识的理解及实际技能的水平,更重要的是通过生产实习的检验,对课堂教学质量做出一些基本的分析和估计,作为全面评价教学质量、改进学校教育工作的重要依据。
二、传统生产实习存在的问题
传统的生产实习主要包括实习动员、厂级安全教育、实习报告与考核等内容,它的弊端主要体现在以下几个方面:
(一)教学方式呆板。传统的生产实习,通常是工厂派个技术员给学生讲一讲工艺流程,然后带学生看看生产过程,而不允许学生动手操作,学生只能走马观花地表面了解工厂的工艺流程。学生通常只是抄一抄图纸,看一看设备,而对于实际的工厂生产情况却了解不多。
(二)生产实习质量不高。由于学生在实习现场基本上只能“看”、“听”、“写”。刚进厂实习的时候,还能认真地学习,时间一长,就失去了刚进厂的新鲜性,就会觉得无事可做,因而生产实习后期,学生通常是纪律涣散,管理困难,影响了整个生产实习的质量。
(三)生产实习成本过高。化学工程与工艺专业的生产实习一般要5~7天,除了要支付实习单位数额不菲的实习经费,期间的交通及食宿费用也较高,这对于实习经费短缺的高校压力很大。如何利用有限的实习经费,更好地开展实习教学活动,是每个高校面对的问题。
三、化工单元仿真系统
(一)化工单元仿真系统介绍。化工单元仿真系统是以计算机为手段,通过建立化工过程的动态数学模型再现真实化工装置系统特性。它是建立在化工工艺、自动化仪表、化工设备等学科基础上的综合性技术,可以模拟化工生产装置运行中的开车、停车、故障处理等工段操作过程,可以提高操作人员的理论水平和实践能力。
(二)化工单元仿真在生产实习中的应用。石家庄学院化工学院于2010年9月从北京东方仿真公司引进1套大型化工生产工艺-乙醛氧化制乙酸工艺。乙醛氧化制醋酸装置是乙醛装置的配套工程,起始原料为乙烯,乙烯氧化生成乙醛,再由乙醛为原料氧化生成醋酸。本软件是参照大庆三十万吨乙烯一期工程-大庆醋酸装置设计,年生产能力为成品醋酸10万吨/年。该生产工艺,工艺复杂、设备齐全、自动化程度高,很适合于化学工程与工艺专业学生的生产实习。根据课程需要,我们选择乙醛氧化制乙酸工艺作为本专业学生生产实习的项目。
四、化工单元仿真系统引进到生产实习中的优势
(一)有利于提高学生的实际操作技能。化工生产过程的特点是整套装置的工艺流程长,设备数量大,所以工程技术人员的综合素质和能力对于化工产品的产量、质量、经济效益的程度影响越来越大。而学生在生产实习中很难有直接动手的机会,这是化工类专业实践教学中所面临的特有困难。而化工单元仿真实验和实际化工生产工艺相结合,提供化工单元操作、过程控制仿真、全工艺过程操作等实训,满足培养化学工程与工艺专业的工艺技术、计算机应用、自动控制、过程装备等岗位的综合能力。
(二)培养学生的化工职业思想。在学习化工单元仿真软件的同时,要对学生进行化工职业教育,使学生清楚地认识到本行业在国民现代化建设中的地位和作用,从而热爱本专业,树立为我国化学工业现代化建设做贡献的雄心壮志,引导学生传承化工行业职员守纪律、爱岗敬业的好作风。通过化工单元仿真软件的学习,使学生具有按计划有序工作的良好习惯和严谨的科学态度,并具有刻苦钻研技术、勇于克服困难和积极向上的精神。
(三)化工单元仿真运行成本低。建设化工仿真实验室的总成本只有中试车间费用的五分之一。将化工单元仿真软件引入到化工原理实验教学中,使用周期长,可大大减少学校在培训工作中的人力及物力消耗,且易于维护。我们教研室在化工仿真实验室还安装了AutoCAD、Chem-CAD、ChemOffice等应用软件,可以满足化工学院其他专业学生的使用,充分利用现有设备,进一步降低其整体运行成本。
五、结论
化工单元仿真教学是运用先进的教学思想和现代化的教学手段,培养学生的实际动手能力,为化学工程与工艺专业人才高质量的培养提高提供了保障。
主要参考文献:
[1]靳海波,宋永吉,赵如松等,化学工程与工艺专业实习改革与实践[J],求实,2010,2