導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇煤氣化技術(shù)的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：煤 化工 能源 發(fā)展

我國(guó)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在很大程度上依賴(lài)于能源，雖然我國(guó)的石油儲(chǔ)量較豐富，但是為部分周邊國(guó)家所窺視，甚至是公然盜取，我國(guó)石油開(kāi)采技術(shù)也稍顯落后，不能快速的進(jìn)行深海開(kāi)采，這就使我國(guó)的石油面臨緊缺的危險(xiǎn)。日益上漲的油價(jià)便是最好的佐證。如果不能找到適當(dāng)?shù)哪茉刺娲?，我?guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)必深受影響。能替代石油的能源在目前來(lái)看只有兩種：煤和可燃冰?？扇急膬?chǔ)量是不存在爭(zhēng)議性的，然而可燃冰在現(xiàn)階段還處于試驗(yàn)階段，開(kāi)采技術(shù)尚未解決，使用技術(shù)的研究更是沒(méi)有開(kāi)展，可見(jiàn)可燃冰只能作為未來(lái)的主要能源，短期內(nèi)沒(méi)法替代石油。而我國(guó)是煤儲(chǔ)量相對(duì)于石油儲(chǔ)量豐富，開(kāi)采技術(shù)和使用技術(shù)都比較發(fā)達(dá)，可以作為主要能源從石油到可燃冰的中間替代品。

我國(guó)既是煤炭資源的生產(chǎn)大國(guó)也是煤炭資源的消耗大國(guó)，對(duì)于煤炭資源的合理、高效、經(jīng)濟(jì)的利用具有很重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。煤化工是以煤為基本原理，經(jīng)焦化、氣化、液化以及化學(xué)合成等技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為氣體或者液體以及其他化學(xué)生產(chǎn)的過(guò)程。未來(lái)我國(guó)的煤化工將向煤新型材料和煤制油和煤制天然氣等新型清潔能源方面發(fā)展。

一、煤化工技術(shù)的現(xiàn)狀

世界進(jìn)入能源緊缺時(shí)代后，各國(guó)競(jìng)相加快提高能源利用率。由于儲(chǔ)量等原因，對(duì)煤化工技術(shù)的研究已經(jīng)成為了主要研究方向，煤化工技術(shù)主要指以下幾個(gè)方面：

1.煤液化

煤炭液化技術(shù)包括煤炭的直接液化和間接液化。對(duì)于煤炭的液化技術(shù)，我國(guó)尚處于初級(jí)階段，但是其液化產(chǎn)品豐富，市場(chǎng)潛力巨大，煤化工技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。直接液化法是指在一定溫度壓強(qiáng)條件下，直接從液化煤中提前液態(tài)產(chǎn)品的技術(shù)。我國(guó)煤炭階級(jí)液化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到了突破性發(fā)展，相關(guān)單位已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)投產(chǎn)。煤間接液化法是指先在一定條件下對(duì)煤氣化生產(chǎn)合成氣，然后在一定溫度壓強(qiáng)和相應(yīng)的催化劑作用下將合成氣轉(zhuǎn)化為其他液態(tài)產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)相較于直接液化法稍顯落后。但是其發(fā)展空間仍然寬廣。我國(guó)也將加快煤的直接液化法和間接液化法的研究步伐，使煤的液化技術(shù)趨于成熟。

2.煤焦化

煤焦化技術(shù)相對(duì)于其他技術(shù)更加成熟，其主要研究方向是從煤中提取冶金用的焦炭以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品。煤炭焦化技術(shù)是在隔絕空氣的條件下，在焦?fàn)t中對(duì)煉焦煤進(jìn)行加熱，生產(chǎn)焦炭、干餾煤氣、煤焦油以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品的技術(shù)。煤焦化技術(shù)在化學(xué)化工中占有重要比重，如干餾煤是生產(chǎn)甲醇、合成氨的主要原料；焦炭用于高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、價(jià)格鐵合金以及高新科技方面。為解決焦炭和干餾煤供應(yīng)緊張的問(wèn)題，煤焦化技術(shù)正在朝著大面積、全方位、高效益方向發(fā)展。干法熄焦技術(shù)、煤氣脫硫技術(shù)、煤焦化廢水處理等技術(shù)將被大力推廣。一大批的煤焦化工程已經(jīng)開(kāi)始投資建設(shè)。

3.煤氣化

煤氣化技術(shù)是對(duì)煤炭深度轉(zhuǎn)化的技術(shù)，在煤化工技術(shù)中占有重要比重，也是衡量一國(guó)煤化工技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。煤氣化的主要幾種方式有以下幾種：

3.1 shell煤氣化

Shell煤氣化技術(shù)于20世紀(jì)70年代，屬于氣流床技術(shù)，工藝流程包括原料煤的預(yù)處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除塵脫硫等。該技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)原料要求低，適用于大型化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是shell煤氣化法裝置建設(shè)周期長(zhǎng)，煤轉(zhuǎn)化率較低等缺點(diǎn)也是不容忽視的，目前我國(guó)只有部分煤氣化工廠采用此技術(shù)。

3.2 兩段式干煤粉加壓氣化

西安熱工研究院早在1994年就開(kāi)始對(duì)干煤粉氣流床氣化技術(shù)精心研究，在相關(guān)單位和部門(mén)的支持下，西安熱工研究院于1997年建成了我國(guó)第一套干煤粉加壓氣化試驗(yàn)裝置并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在此研究基礎(chǔ)之上，西安熱工研究院提出了兩段式干煤粉加壓氣化工藝，在我國(guó)科技部“十五”863計(jì)劃的支持下完成了研究，并通過(guò)國(guó)家科技部的驗(yàn)收。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加壓氣流床氣化技術(shù)，其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用不受?chē)?guó)際的干擾，應(yīng)用前景廣闊。

3.3 高灰熔點(diǎn)（粉）煤加壓氣化

目前，全國(guó)絕大部分小化肥和化工企業(yè)仍在采用固定床氣化爐，其技術(shù)深受原料的限制，企業(yè)的效益也受到較大影響。采用灰熔聚循環(huán)流床粉煤氣化技術(shù)能很好的解決原料和運(yùn)輸費(fèi)用的問(wèn)題，能在中小企業(yè)中大力推廣。灰熔聚流化床粉煤技術(shù)具有煤種適用性廣，操作溫度適中，操作穩(wěn)定，工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

此外還有航天爐煤氣化、恩德?tīng)t煤氣化、多元料漿煤氣化等煤氣化技術(shù)。

二、合成甲醇技術(shù)

煤制甲醇是在煤氣化的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，通過(guò)煤氣化得到CO、H2為主的合成氣，在一定的穩(wěn)定、壓強(qiáng)以及催化劑的作用下合成甲醇。甲醇在化學(xué)化工技術(shù)方面也占有重要地位，在國(guó)外主要利用天然氣為原料制作甲醇，考慮到我國(guó)的資源問(wèn)題，我國(guó)主要采用煤為原料制作甲醇。目前，煤制甲醇技術(shù)在我國(guó)技術(shù)較成熟，正向大規(guī)模和高效率方向發(fā)展。未來(lái)的研究將使煤制甲醇技術(shù)更趨環(huán)保、高效。

三、煤化工技術(shù)的意義

由于煤是固體燃料，它與空氣接觸比液體和氣體少，容易產(chǎn)生CO等有毒氣體，不利于煤的充分利用，另外，由于煤中含義部分硫、硝等元素，這部分元素與空氣的反應(yīng)所生成的氣體大都有毒，對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的破壞性。對(duì)煤化工的研究能提高煤的利用率，降低對(duì)環(huán)境的破壞，同時(shí)也能利用煤中的硫硝等化學(xué)元素，做到煤資源的充分利用。使煤成為清潔、高效的能源。對(duì)煤化工產(chǎn)品的發(fā)展也能更低成本地生產(chǎn)化學(xué)化工原料，進(jìn)而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

四、煤化工的發(fā)展趨勢(shì)

煤化工以及有近百年的發(fā)展歷史了，由上世紀(jì)的煉焦技術(shù)到本世紀(jì)的液化技術(shù)與氣化技術(shù)，煤化工技術(shù)由簡(jiǎn)入難，由單一到復(fù)雜。煤化工技術(shù)緊隨世界是經(jīng)濟(jì)發(fā)展而發(fā)展，推動(dòng)著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，煤化工技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）繼續(xù)開(kāi)發(fā)煤炭潔凈氣化技術(shù)，為煤炭化工發(fā)展提供基礎(chǔ)原料，煤化工技術(shù)在現(xiàn)代煤化工技術(shù)中占有核心地位，世界各國(guó)也將主要研究煤氣化技術(shù)；（2）能源安全與環(huán)境保護(hù)將成為影響煤化工產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。隨著世界各國(guó)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，世界對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中影響環(huán)境的因素也將重點(diǎn)關(guān)注，煤化工技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響尤為大，社會(huì)將重點(diǎn)關(guān)注煤化工產(chǎn)業(yè)在環(huán)境中的影響。（3）煤化工將向以煤化學(xué)為產(chǎn)業(yè)鏈的化工產(chǎn)業(yè)深度發(fā)展。新世紀(jì)由于石油的枯竭，煤勢(shì)必將取得石油在化學(xué)方面的地位。

五、總結(jié)

煤化工產(chǎn)業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要比重，在我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀的口號(hào)下，煤化工將進(jìn)行一次新的蛻變。將在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到更重要的作用。煤化工將朝著效益、環(huán)保方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]汪家銘.shell煤化氣技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用及前景展望.《氮肥技術(shù)》.2009年第02期

篇2

Abstract： Based on the characteristics of Coal Chemical Technology course， and combined with the author's teaching experience， this article discusses on how to make students understand， recognize and apply the professional course. The author's teaching experience is stated in this article in hope of getting more improvements and support in the future teaching.

關(guān)鍵詞： 煤化工工藝學(xué)；教學(xué)；體會(huì)

Key words： coal chemical technology；teaching；experience

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）02-0238-02

0 引言

《煤化工工藝學(xué)》是煤化工專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課，煤化工專(zhuān)業(yè)在我校是屬于化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的一個(gè)方向。為了順應(yīng)國(guó)家大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的大戰(zhàn)略，培養(yǎng)煤化工專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用型人才迫在眉睫。而只有學(xué)懂《煤化工工藝學(xué)》，才能基本了解煤化工專(zhuān)業(yè)的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵?！睹夯すに噷W(xué)》課程的主要內(nèi)容包含：煤的低溫干餾、煉焦、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制、煤的氣化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生產(chǎn)的污染與防治，內(nèi)容涉獵了煤的絕大部分轉(zhuǎn)化原理、工藝及其方法。通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生獲得專(zhuān)業(yè)基本知識(shí)，具備在專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)第一線工作的基本能力。所以教授好這門(mén)課程，并且使學(xué)生獲得必要的收效顯得尤為重要。

《煤化工工藝學(xué)》是一門(mén)以應(yīng)用為主的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，學(xué)生學(xué)起來(lái)比較抽象難懂，因此比較科學(xué)而易懂的講授方法，才能夠與學(xué)生引起共鳴，達(dá)到較好的收效。這門(mén)課程的基礎(chǔ)課是《煤化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《化工原理》、《物理化學(xué)》等，作者本人講授《化工原理》和《煤化學(xué)》課程多年，同時(shí)結(jié)合自己多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在駕馭這門(mén)課程方面談一下自己的教學(xué)體會(huì)。

1 合理分配課時(shí)，順應(yīng)人才需求

我校引用的《煤化工工藝學(xué)》教材是大連理工大學(xué)郭樹(shù)才老師編寫(xiě)的，建議課時(shí)80學(xué)時(shí)。而我校在教學(xué)計(jì)劃中規(guī)定課時(shí)是128學(xué)時(shí)，大三下80學(xué)時(shí)，大四上48學(xué)時(shí)，因此在分配教學(xué)內(nèi)容時(shí)，筆者將煤的低溫干餾、煉焦、焦化產(chǎn)品回收與精制三大部分放在大三下的80學(xué)時(shí)里，把煤的氣化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生產(chǎn)的污染與防治放在大四上。這樣分配的優(yōu)點(diǎn)在于：大三下的內(nèi)容主要是傳統(tǒng)煤化工的精髓，學(xué)生利用較多的學(xué)時(shí)理解、消化、吸收；大四上的內(nèi)容主要是新型煤化工的知識(shí)，并且是傳統(tǒng)煤化工與石油化工的交匯。從我校的特色辦學(xué)里可知，我校的煤化工專(zhuān)業(yè)既保留了煤化工專(zhuān)業(yè)的特色，又吸收了石油加工專(zhuān)業(yè)的營(yíng)養(yǎng)，具有大化工的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)在煤化工的開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)在煤氣化、煤液化以及煤制天然氣等方面，所以把新型煤化工知識(shí)放在這個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)，可以使參加應(yīng)聘的同學(xué)很容易回憶起所學(xué)過(guò)的東西，面試時(shí)更有自信。

2 內(nèi)容詳略有當(dāng)，緊跟學(xué)科前沿

郭樹(shù)才老師的《煤化工工藝學(xué)》是按照80學(xué)時(shí)的課程來(lái)設(shè)計(jì)的，我們拆開(kāi)來(lái)講解，如果只理解課本上的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足教學(xué)需求，因此，必須依托課本，適度引進(jìn)《煉焦工藝學(xué)》、《煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)》、《煤炭氣化工程》、《煤炭直接液化》、《煤炭間接液化》、《煤基醇醚燃料》、《煤化工過(guò)程中的污染與控制》等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，才能達(dá)到既使課堂內(nèi)容飽滿(mǎn)，又使學(xué)生了解學(xué)科前沿，了解新裝置、新技術(shù)、新工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài)，具有對(duì)新裝備、新技術(shù)、新工藝、新方法理解、運(yùn)用和掌握的初步能力。

比如在第一章，煤炭的低溫干餾內(nèi)容里，實(shí)質(zhì)重點(diǎn)是煤的低溫干餾和中溫干餾的基本原理、工藝過(guò)程、主要設(shè)備以及主要技術(shù)，為第二章煤的高溫干餾做足了鋪墊。在講解的過(guò)程中，筆者就結(jié)合國(guó)內(nèi)的央企大唐國(guó)際比較成熟的“褐煤提質(zhì)工藝”，以及《煤化學(xué)》教材中講到的相關(guān)煤的基本性質(zhì)與工藝性質(zhì)來(lái)做適當(dāng)重點(diǎn)講解，這樣，既使學(xué)生回顧起來(lái)《煤化學(xué)》課本上的基本重點(diǎn)知識(shí)，又使學(xué)生了解了煤低溫干餾工藝的風(fēng)向標(biāo)，既滿(mǎn)足了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)好奇，又為未來(lái)就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。在第二章煉焦內(nèi)容里，大量引進(jìn)《煉焦工藝學(xué)》的基本原理、工藝過(guò)程、國(guó)內(nèi)外主要焦?fàn)t類(lèi)型、焦化工藝等的主要內(nèi)容，同時(shí)也結(jié)合國(guó)內(nèi)鞍山焦耐院與化六院開(kāi)發(fā)并且使用的各類(lèi)大型焦?fàn)t，展開(kāi)評(píng)價(jià)，既使學(xué)生把握了煤的高溫干餾的基本知識(shí)，也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了煤焦化的瓶頸以及突破的入口，為未來(lái)煤高溫干餾的技術(shù)研發(fā)打下深厚的基礎(chǔ)。在第三章煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與精制一章，除了詳細(xì)講解煤氣凈化過(guò)程中如何提取并且回收重要的化學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)也就目前比較看好的苯加氫工藝，以及煤焦油加氫工藝做了必要的闡述。使學(xué)生了解了課本知識(shí)的同時(shí)，也較好的把握了國(guó)內(nèi)煤化工專(zhuān)業(yè)動(dòng)態(tài)，為自己選擇專(zhuān)業(yè)方向做好了準(zhǔn)備。在第四章以后的煤炭氣化、煤炭液化等新型煤化工知識(shí)方面，更是結(jié)合國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的煤化工產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)，在講解氣化原理、氣化設(shè)備、氣化工藝的同時(shí)，結(jié)合本人對(duì)歐洲煤化工技術(shù)的考察，把學(xué)生引進(jìn)以煤氣化為基礎(chǔ)的碳一化工領(lǐng)域，使學(xué)生對(duì)未來(lái)煤化工發(fā)展的大戰(zhàn)略有了初步的思考，并對(duì)就業(yè)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。在煤化工產(chǎn)業(yè)的背后，實(shí)質(zhì)是大量的能耗、大量的污染，如何解決，必須要使學(xué)生了解污染產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)，污染物的主要類(lèi)型，針對(duì)不同性質(zhì)的污染如何在生產(chǎn)的初、中、末，采用必要的技術(shù)消除。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，也知道了自己的專(zhuān)業(yè)不僅可以去煤化工行業(yè)去就業(yè)，也可以去環(huán)保、能源動(dòng)力方面去就業(yè)，拓展了思維，開(kāi)闊了眼界。

3 教學(xué)方法靈活，學(xué)科聯(lián)系緊密，學(xué)生互動(dòng)加強(qiáng)

在《煤化工工藝學(xué)》的教學(xué)過(guò)程中，如果僅僅是循規(guī)蹈矩地一味去講解，學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥、晦澀、難以進(jìn)入模型。因此，教學(xué)方法的靈活多變可以促進(jìn)學(xué)生的理解。

首先采用比擬的授課方式，為學(xué)生建立立體的圖形，使學(xué)生對(duì)設(shè)備及工藝加深認(rèn)識(shí)。比如在講解煤加工的設(shè)備時(shí)，我們習(xí)慣稱(chēng)“爐子”，使學(xué)生與家庭里常見(jiàn)的火爐聯(lián)系起來(lái)，建立形象化的模型，然后，把模型拆開(kāi)來(lái)，逐一再理順，大家就對(duì)設(shè)備有了直觀的認(rèn)識(shí)。然后又把“爐子”與化工生產(chǎn)中的“反應(yīng)器”聯(lián)系起來(lái)，大家就知道了在不同的領(lǐng)域，設(shè)備的叫法有所不同，但是原理基本相似；再就是在焦?fàn)t的認(rèn)識(shí)過(guò)程中，我把學(xué)生坐的桌子和椅子分別形象地比擬成“炭化室”和“燃燒室”，使大家直觀地對(duì)焦?fàn)t建立起了立體的印象，然后再把成焦過(guò)程中模型分解開(kāi)來(lái)畫(huà)在黑板上，大家就很直觀地對(duì)“單向供熱”、“成層結(jié)焦”有了更深刻的體會(huì)。其次采用相關(guān)專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化了專(zhuān)業(yè)理論的理解，同時(shí)也強(qiáng)化了相關(guān)專(zhuān)業(yè)課的應(yīng)用。比如在學(xué)習(xí)《煤化工工藝學(xué)》之初，先復(fù)習(xí)《煤化學(xué)》相關(guān)知識(shí)重點(diǎn)，使大家為不同煤化度和不同性質(zhì)、不同產(chǎn)地的煤種如何應(yīng)用，對(duì)號(hào)入座；在講到焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)及煙囪的流體流動(dòng)時(shí)，我們及時(shí)地與《化工原理》課程的精髓之流體流動(dòng)和傳熱對(duì)接，把各個(gè)環(huán)節(jié)流體流動(dòng)的性質(zhì)分析到位，同時(shí)把如何廢氣循環(huán)和節(jié)能關(guān)鍵點(diǎn)拋給學(xué)生，使學(xué)生帶著問(wèn)題去思考，培養(yǎng)大學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；還有在講解煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制過(guò)程中，及時(shí)與《化工原理》里吸收及萃取的單元操作聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)課的同時(shí)，把握了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課如何應(yīng)用的方法，既促進(jìn)了本專(zhuān)業(yè)的理解，也促進(jìn)了其他課程的學(xué)習(xí)，一舉兩得。再次，利用復(fù)雜的工藝流程路線圖，強(qiáng)化訓(xùn)練，啟發(fā)學(xué)生快速識(shí)別并分解工藝路線。教會(huì)學(xué)生如何去理清復(fù)雜的化產(chǎn)回收工藝流程圖，然后再自己去設(shè)計(jì)工藝加工步驟，既可以快速地理清工藝，又可以把機(jī)械制圖及AUT CAD用到實(shí)處。在工藝學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅僅是學(xué)會(huì)原理、工藝，認(rèn)識(shí)設(shè)備，識(shí)別流程，更重要的還有如何去設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)，因此，組織學(xué)生討論，帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)思考，利用相關(guān)知識(shí)去引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手，寫(xiě)專(zhuān)業(yè)小論文，進(jìn)行相關(guān)工藝設(shè)計(jì)，工藝計(jì)算以及工藝設(shè)想，掌握專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)工藝與設(shè)備的基本設(shè)計(jì)能力，很值得去推廣。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

【關(guān)鍵詞】：化學(xué)工程；系統(tǒng)；和諧；辯證法

自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是，大至宇宙，小到原子；地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的，動(dòng)植物群落是和諧的，人類(lèi)社會(huì)體系是和諧的，健康的人體更是一個(gè)絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律，具體可以歸納出三條：1．統(tǒng)一律；2．層次律；3．進(jìn)化律；所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì)：1．開(kāi)放性；2．自組織性；3．非線性；4．無(wú)限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛(ài)因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場(chǎng)論時(shí)，其哲學(xué)上的需要相對(duì)物理學(xué)上而言或許要來(lái)得大，面對(duì)物理學(xué)的系統(tǒng)和諧，理論規(guī)則的分立是不能令他覺(jué)得滿(mǎn)意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢？

在化學(xué)工程作為學(xué)科開(kāi)始被重視之前，化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，各種具體的工程與工藝都被獨(dú)立開(kāi)來(lái)，在認(rèn)識(shí)上是被分為各門(mén)特殊的知識(shí)，因此，當(dāng)國(guó)外高等院校在十九世紀(jì)末開(kāi)始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時(shí)，開(kāi)設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時(shí)化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué)，"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時(shí)還是相當(dāng)模糊的，在理論上充其量是化學(xué)與機(jī)械的一種混合（amalgam）。然而這種理論混合的模式在德國(guó)人看來(lái)卻是很正統(tǒng)的，即使在今天，他們也避免專(zhuān)論"化學(xué)工程"，而是稱(chēng)之為"過(guò)程工程"（process engineering），這一名稱(chēng)實(shí)際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣，甚至更為準(zhǔn)確，凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱(chēng)。

二十世紀(jì)開(kāi)始，化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中占的比重越來(lái)越大，客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對(duì)事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律性的認(rèn)識(shí)也愈來(lái)愈深化，愈來(lái)愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，人們逐漸認(rèn)識(shí)到化學(xué)工業(yè)中各門(mén)看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年，美g.e.的davis《化學(xué)工程手冊(cè)》的發(fā)表，初步提出了"化工物理過(guò)程"的原理。1900年始，以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn)，如1913年，德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，星火燎原的，化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代，美m(xù)it的一些學(xué)者提出：不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬(wàn)別，它們?cè)诒姸嗟牡湫驮O(shè)備中進(jìn)行著原理相同的物理過(guò)程。1920年，美m(xù)it成立了第一個(gè)嚴(yán)格意義上的化工系，時(shí)w.k.lewis任系主任。1922年美國(guó)化工學(xué)會(huì)認(rèn)同了新的見(jiàn)解，引出了"單元操作"（unit operation）的概念，這一概念在蘇聯(lián)時(shí)期和我國(guó)則廣泛稱(chēng)為"化工原理"。

1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱(chēng)為單元操作的過(guò)程主要有流體流動(dòng)、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過(guò)濾等，以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心，其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬(wàn)別的過(guò)程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映，是化學(xué)工程學(xué)從"個(gè)性"到"共性"的第一個(gè)哲學(xué)性概括，是在一個(gè)系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門(mén)技術(shù)科學(xué)，體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。

隨著"單元操作"概念的確定，另一方面，化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德bergim-pier三相液化床煤液化工藝的開(kāi)發(fā)，又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn)，化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕，1940年美國(guó)fcc煉油開(kāi)發(fā)成功，成為石油化工的起點(diǎn)。直到1957年，歐洲第一屆反應(yīng)工程會(huì)議，明確提出"反應(yīng)工程"的概念，成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分，是化學(xué)工程學(xué)的進(jìn)一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立，乃至今日仍備受困擾的"過(guò)程放大效應(yīng)"問(wèn)題，及從"逐級(jí)放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動(dòng)了"化工過(guò)程系統(tǒng)工程"的發(fā)展，并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。

就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時(shí)，"單元操作"得到了更加深刻的認(rèn)識(shí)，人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理，"過(guò)濾只是流體傳動(dòng)的一個(gè)特例；蒸發(fā)不過(guò)是傳熱的一種形式；吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞；干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動(dòng)量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認(rèn)識(shí)的深化過(guò)程并沒(méi)有停止，人們進(jìn)一步又發(fā)現(xiàn)了動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類(lèi)似性。于是從二十世紀(jì)50年代開(kāi)始，人們綜合了以往的成果，開(kāi)始用統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)研究三種傳遞過(guò)程。1960年，美威斯康辛大學(xué)（univ. wiscosin）的r.b.bird教授出版了《transport phenomena》一書(shū)，系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來(lái)處理三種傳遞現(xiàn)象，從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過(guò)渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進(jìn)化律的又一體現(xiàn)，使化學(xué)工程學(xué)達(dá)到了一個(gè)新的整體性高度，這種高度的和諧統(tǒng)一是對(duì)客觀世界本質(zhì)性的認(rèn)識(shí)，并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì)，其影響力是普遍性的，是跨學(xué)科的，不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)在生物工程、機(jī)械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義，并日益成為工程專(zhuān)業(yè)共有的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，只是側(cè)重點(diǎn)有所差異而已。

至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展，并在短短的一個(gè)世紀(jì)中達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度，涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等，每年為社會(huì)提供數(shù)以?xún)|噸計(jì)的千百萬(wàn)種產(chǎn)品，是人們衣、食、住、行須臾不可離開(kāi)的物質(zhì)基礎(chǔ)，為社會(huì)繁榮作出了巨大貢獻(xiàn)。然而事物總是一分為二的，從人類(lèi)發(fā)展最為激動(dòng)人心的口號(hào)"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進(jìn)程，地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面，這之中，化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過(guò)程之一，化學(xué)工程學(xué)科需要肩負(fù)起新的使命。1990年，"生態(tài)化工"（eco-chemical engineering）的概念提出來(lái)了，相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過(guò)程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念，因時(shí)應(yīng)勢(shì)，化學(xué)工程學(xué)開(kāi)始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過(guò)程，這也是和諧系統(tǒng)對(duì)立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來(lái)，自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一，只有自組織系統(tǒng)能通過(guò)外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合，在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺(jué)地，化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論，不斷在廣度和深度上充實(shí)、完善和發(fā)展。

隨著新世紀(jì)的到來(lái)，世界正發(fā)生著全球性的變化，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時(shí)展而改變傳統(tǒng)的限制，不斷有新的概念提出來(lái)，如化學(xué)工程應(yīng)是伺機(jī)而待的專(zhuān)業(yè)（a profession in waiting）；化學(xué)工程師必須"be steeped in technology"，能夠創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代；化學(xué)工程學(xué)科要從"process engineering"達(dá)到"product engineering"再到"formulation engineering"。進(jìn)一步的綜合認(rèn)為，化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時(shí)發(fā)生在非常廣泛的時(shí)空跨度內(nèi)的現(xiàn)象，必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來(lái)達(dá)到過(guò)程的總體優(yōu)化。涵括了五個(gè)方面[4，5]：

   ① nanoscale（納觀尺度）：研究量子化學(xué)、分子過(guò)程與分子模擬等。

② microscale（微觀尺度）：研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。

③ mesoscale（介觀尺度）：研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。

④ macroscale（宏觀尺度）：研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過(guò)程等。

⑤ megascale（兆觀尺度）：研究環(huán)境過(guò)程和大氣生態(tài)過(guò)程等。

于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念，化學(xué)工程學(xué)科又到達(dá)一個(gè)新的和諧統(tǒng)一的高度，進(jìn)入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。

新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化"，然而這還遠(yuǎn)未結(jié)束，人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)還在不斷探索不斷深入，一個(gè)更深刻更普遍也更一般的問(wèn)題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng)，觸到了化學(xué)工程學(xué)的認(rèn)識(shí)本質(zhì)，并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問(wèn)題就是"非線性及其包涵的混沌原理"，相對(duì)于"線性"是人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀世界的基本工具，"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征，是"線性"反映的目的，是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一；而在對(duì)"混沌發(fā)展"的研究表明，"混沌運(yùn)動(dòng)的普遍存在，揭示了自然界中實(shí)際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為，混沌態(tài)的自相似性使這種時(shí)間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu)，而且以其不同空間尺度上的相似性，揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個(gè)觀察"整體"的問(wèn)題，只有在長(zhǎng)時(shí)間范圍（因?yàn)榛煦邕\(yùn)動(dòng)是一種長(zhǎng)時(shí)間行為）和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來(lái)。"[6，7]這一問(wèn)題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)的眾多領(lǐng)域，具有重大的科學(xué)價(jià)值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言："自然科學(xué)往后將會(huì)把關(guān)于人類(lèi)的科學(xué)總括在自己下面，正如關(guān)于人類(lèi)的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣：它們將成為一個(gè)科學(xué)。"從這一角度上，"非線性"問(wèn)題是這種過(guò)程一體化的契合點(diǎn)以及整體認(rèn)識(shí)論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上，化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強(qiáng)大的分析解決問(wèn)題的能力，并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。

在整個(gè)化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過(guò)程中，始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合"，除了上述尺度（scale）上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工等專(zhuān)業(yè)上的分化；另一方面，作為近代工程技術(shù)，它又是自然科學(xué)（化學(xué)、物理等）和技術(shù)科學(xué)（機(jī)械、材料等）的融合。正如物理學(xué)家普朗克（planck）所指出的："科學(xué)是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨(dú)的部分不是取決于事物的本身，而是取決于人類(lèi)認(rèn)識(shí)能力的局限性，實(shí)際上存在著從物理到化學(xué)，通過(guò)生物學(xué)和人類(lèi)學(xué)到社會(huì)學(xué)的連續(xù)的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實(shí)上，當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時(shí)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要，它需要強(qiáng)有力的非線性解算能力和綜合分析能力?；谌斯ぶ悄芎蜕窠?jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificial neural networks）技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來(lái)愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，它具有如下特點(diǎn)[9，10]：

① 學(xué)習(xí)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為，這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。

② 概括：經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感，反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性（魯棒性），即工程上說(shuō)的"容錯(cuò)"能力。

③ 抽?。荷窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能，在某種意義上可以說(shuō)它能"創(chuàng)造"出未見(jiàn)的事物。

④ 模擬：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成，以并行的方式處理信息，大大加快了運(yùn)行速度，可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。

當(dāng)然，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美，其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過(guò)相當(dāng)曲折的過(guò)程，但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（anns）特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好，能處理復(fù)雜工藝過(guò)程的控制問(wèn)題，也使得化學(xué)工程師不但也是機(jī)械工程師，還首先是系統(tǒng)工程師，并能從最一般的非線性原理出發(fā)，解決實(shí)際過(guò)程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)等問(wèn)題。

生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然和改造自然的不斷深化，化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合"，體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無(wú)限發(fā)展性質(zhì)。

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