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關鍵詞:石化技術 聚合技術 加氫技術 烯烴
石化技術不僅發(fā)展為一個國家經濟繁榮程度的標志,更關系到千家萬戶的日常生活。石化技術是指以石油天然氣為加工原材料,生成橡膠、塑料和樹脂、纖維以及其他多種有機化工與原料的技術[1]。我國的石化技術起步之初,主要的發(fā)展模式為引進、消化、吸收再轉化利用。但是國外不會把最前沿的技術傳給你,這就形成了在石化技術領域我們一直跟著別人的腳步走。文章通過描述傳統(tǒng)和現代的石化新技術及其發(fā)展歷程,并提出了建議。
一、傳統(tǒng)石化技術
1.蒸汽裂解技術
該技術最開始是采用管式爐裂解法,原材料是石腦油,但是隨著乙烯等烯烴的需求不斷加大和石腦油的緊俏,這就促使了新的制備方式的產生:甲烷氧化法和重油裂解法。
1.1甲烷氧化法
在一定的條件下,把甲烷進行氧化,制備成乙烯,該種方法的關鍵點有兩個:一方面要保證甲烷具有較高的轉化率,避免浪費原材料;另一方面要保證反應向著生成乙烯的方向進行,也即是要保證乙烯的生成率。
1.2重油裂解法
它是利用催化劑使重質餾分分解出烯烴的方法,生成率比較高。
2.聚合技術
本節(jié)僅介紹生產聚乙烯所使用的聚合技術。
2.1工藝技術
第一,高壓法工藝。工業(yè)裝置分為釜式法和管式法。這兩種方式的產能基本一致。生產的LDPE能夠達到很高的優(yōu)質率;第二,漿液法工藝。工業(yè)裝置分為釜式和環(huán)管反應器。它們的使用溫度和壓力存在一定差別。但是都能制備各種HDPE、UHMPE和MDPE;第三,溶液法。有三種方法:①用吸附劑活性氧化鋁過濾熱溶液,制備高純度聚合物。低于14MPa和低于300℃才能使用。②生產辛烯共聚物(VLDPE),在3~10MPa和150℃~2500C能夠使用。③制備HDPE/LLDPE。在2~5MPa和180℃~250℃使用。
2.2催化劑
催化劑的好壞直接影響到原料的利用率和產品的收益。生產HDPE/LLDPE使用的催化劑有三種:鉻基催化劑、鈦基催化劑和茂金屬催化劑。第一,鈦基(Z/N)催化劑開發(fā)較早,氣相流化床工藝、溶液法、漿液法、都要用它;第二,鉻基催化劑主要用于制備HDPE;第三,茂金屬催化劑是聚烯烴催化劑,后來應用范圍擴大到生產VLDPE、ULDPE和 LLDPE。
二、新型石化技術
1.加氫技術
加氫作為新型石化技術主要分為兩大類:前加和后加。每一類又分為兩小種:第一種包括蠟油和渣油加氫;第二中包括RSDS和RIDOS。
1.1蠟油加氫技術RVHT
經過加氫催化后的產品的硫含量降低了近1倍,還降低了原料中芳烴和氮的含量,最重要的是,使轉化率和的產率大大提高。
1.2渣油加氫技術RHT
渣油加氫后和VGO按一定比例混合,能成為很好的催化裂化原材料。另外RICP將原RFCC回煉油的循環(huán)順序調整了,即省下了VGO,又減小了渣油加氫原料的粘度,
1.3 RFCC- RIDOS組合工藝
RFCC是獲取經濟效益的重要裝置,但其使得產品中硫和烯烴含量超標。RIDOS是用于脫硫的,能夠很好地降低硫含量。RFCC- RIDOS的組合具有了二者的優(yōu)點。
1.4選擇性加氫脫硫(RSDS)
該技術的主要作用原理是把各餾分按照輕重為兩部分,劃分點是按照含硫量的大小來調整的。該技術脫硫好、耗氫低。
2.甲醇制烯烴技術
甲醇制烯烴(MTO)技術源于用甲醇產汽油技術(MTG) 。在MTG的研制中,發(fā)現C2~C4烯烴是生產的中間物。在適當的溫度和壓力下,再配以合理的催化劑會使反應向著生成低碳烯烴的方向進行。反映的關鍵是找到合理的催化劑。大連研究院對此進行了研究,開發(fā)出ZSM-5 催化劑[2],效果很好,隨后推出了微球SAPO 分子篩型催化劑DO300和DO123。
3.芳烴抽提技術
加氫裂解和催化重整油中的芳烴(BTX)的分離是用液抽提和蒸餾進行的。抽提所用SO2、二甘醇、二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮、N-甲?;鶈徇铜h(huán)丁砜等都是抽提所使用的溶劑。其中RIPP研究出了液抽提再結合環(huán)丁砜抽提蒸餾(SED)工藝[3],能夠很好地適用于各類原材料。它不僅消耗能量少,而且能夠分離的餾分范圍廣、收率較高。
三、存在的問題
我國的石化技術發(fā)展迅猛,研發(fā)了一批具有自主知識產權的工藝技術,逐步擺脫了依靠引進-消化-吸收為主的發(fā)展模式。但是由于我國起步較晚,在發(fā)展過程中難免存在一些問題,這些問題不加以解決會嚴重阻礙我國石化技術的發(fā)展。主要如下:
1.原材料浪費嚴重
雖然在一些產品的研制上采用了改進技術,在一定程度上減少了原材料的浪費,但是大多數產品的生產上還是采用的傳統(tǒng)工藝技術。它使得原材料的短缺進一步加劇。
2.生產成本高
同類別的石化產品,拋開國外緊缺的那些產品,國內的單件成本明顯高于國際市場,這不僅不利于在國際市場的競爭,還制約了國內生產規(guī)模的壯大。
3.環(huán)境污染嚴重
石化產品生產過程中帶來了大量的污染事件,這不僅影響環(huán)境質量,還給人民的生活帶來很多困難。
四、結論與建議
1.文章介紹了傳統(tǒng)石化技術和新型石化技術,并在介紹的基礎上分析了其優(yōu)缺點,指出應加強新技術開發(fā)。
2.開發(fā)綠色石化工藝技術,盡量減少環(huán)境污染。同時,要加強自主研發(fā),爭取使得大部分產品的生產都要具有競爭優(yōu)勢,盡量減少資源浪費和降低成本。
參考文獻
[1]姚國欣. 世紀之交的石油化工技術[J]. 煉油設計.1999,29(2):1-9.
【關鍵字】煤化工技術;發(fā)展;新型煤化工技術
1.前言
世界上儲存最豐富的化石能源是煤炭,但是隨著經濟全球化發(fā)展,煤炭的消耗越來越大。因此在倡導節(jié)能減排保護環(huán)境的號召之下,發(fā)展新型煤化、調整能源化工結構日趨重要。探究煤化工技術以及新型煤化工技術具備實際意義。
2.煤化工技術的發(fā)展
煤化工即是以煤作為原料,在化學加工下將煤炭轉換成固體、液體以及氣體燃料及其他各種化學品,最終產出各種各樣的化工產品。依據生產工藝和產品差異分成了煤焦化、煤氣化、煤電石以及煤液化幾條生產鏈。
1)煤焦化
煤焦化也稱之為煤干餾,是把煤與空氣隔絕加上強熱分解的過程。煤化工包括了一次、二次和深度化化學加工過程,煤化工的產品有焦化產品、氣化產品、液化產品還有合成氣化工產品,焦油化工產品,電石乙炔等。這些化工產品廣泛在應用在工業(yè),農業(yè),醫(yī)藥,化工染料,炭素等行業(yè)之中,許多煤化工產品是石化工產品都無法取代的。
2)煤氣化
煤通過熱化過程,在高溫下借助化學藥劑進行化學反應把固體的炭轉化為氣體混合物的過程。用氣化劑包括(水蒸氣,空氣,二氧化碳)與煤炭的碳發(fā)生均相反應。此外,煤通過熱分解之后的氣態(tài)物(二氧化碳、水蒸氣、烴類)等也能和熱碳發(fā)生均相反應。根據氣化的方法,氣化的外在條件以及煤的性質不一樣,氣化的氣體的組成也大不相同。依據煤氣爐內開成氣體的過程特點,可以把煤層從上到下的分為(干燥、干餾、還帶、氫化)帶與灰層,在干燥與干餾帶之中,煤是返到高溫的加熱而失放出的水分并蒸發(fā)。余下的是焦炭在還原帶中發(fā)生的氧化反應。經過氣化后的煤是粗煤氣,通過凈化加工之后,就生成各種化學品。
3)煤液化
煤液化是指將煤中有機質進行轉化為流質產物,最終達到利用液態(tài)的碳氫化合物代替石油及其相關制品的目的。液化包括真接跟間接技術兩部分,具大的產品市場,發(fā)展工藝及工程技術并提升到一定高度,是世界新型煤化工技術和相關產業(yè)的重要戰(zhàn)略方向。
①直接液化煤;早在1913年德國科學家就發(fā)明了直接液化。就是在高溫下在溶劑作用,將煤炭和氣態(tài)氫進行反應,增加了煤炭中的氫含量,最終成為液體過程。到了1927年研究者又使用了硫化銅與硫化鎢做催化劑,把液化分成了氣相加氫與糊相加氫兩個階段,有效解決工程化的問題,并且建設處規(guī)模巨大的煤直接液化的企業(yè)。隨著發(fā)展,如今各種規(guī)模的煤直接液化企業(yè)林林總總,各式各樣的。
②間接液化;1923年德國皇家煤炭研究生的化學家提出了間接液化煤炭。這種方式就是將煤炭作為了原材料,經過氣化合成了CO2+H2的氣,再將這種氣作為原料,通過催化劑催化,采用F-T合成為液態(tài)的烴類產品。
在幾次石油危機影響下,德國、美國等各個國家都比較重視開發(fā)煤炭的直接液化新技術,組織出大批的科研開發(fā)機構以及各種研發(fā)工作,經過大力開發(fā)之后出現了多種工藝,其中具備代表性工藝有SRC(溶劑精制煤工藝)、EDS(供氫溶劑法)、H-Coal(氫煤法)等等。
3.新型煤化工技術
隨著現代化技術高速發(fā)展,煤化工技術也在不斷前進,在這種形式下就出現了新型煤化工技術。而新型煤化工技術并不是單一的,而是涉及到幾個方面的技術。本文就從三個方面探討煤化工技術。
3.1 煤氣化技術
這種技術主要是以德士古、魯奇以及殼牌等各種爐型比較常見,在我國都引入過上面幾種爐型作為生產合成氣以及化工的產品。這種技術主要是使用了多組分的催化劑,通過化學合成出含有異丁醇(60%)與甲醇(40%)混合物,并將異丁醇經過脫水之后就成為了異丁烯,這樣就能夠將合成氣制取成為甲基叔丁基醚,這種技術就是由煤炭和天然氣作為原料,進而制取出高辛烷值的添加劑。
3.2 用煤作為原材料產出甲醇以及各種化工產品
如今生產甲醇主要是用天然氣作為主要材料。因為相比之下我國儲存煤炭量遠遠超過了天然氣以及石油的儲量,故此在較長一段時間中生產甲醇主要還是依靠煤炭作為主要原料。而甲醇同樣還是重要化工原料,經過了羰基化之后還能夠制取出醋酸酐、醋酸、草酸以及甲酸等各種重要化工產品。經過開發(fā)研制后,西南化工研究院成功從甲醇羧基化中成功制取出了醋酸酐與醋酸工藝的軟件包,如今正在進一步擴展出整個系列產品,實現的生產產業(yè)化。在Pd的催化之下,甲醇和亞硝酸能夠進行反應生成了草酸,成為了合成草酸新的途徑。而且一些公司將甲醇與CO通過叔二胺和乙烷作用下,通過加壓發(fā)生羰基化反應,就能夠得到了甲酸甲酯(HCOOCH3),其中的轉化率是80.7%,選擇性達到了99.4%。
3.3 用煤作為原材料合成烴類
經過相關專家多年的研究之后,實現了將甲醇進行裂解而制取出烯烴。中科院設置在大連的化物所在該方面研究領先世界,其轉化率的成功達到了100%,而烯烴選擇性居然達到了85%~90%;但是在研究轉化過程之中有一些核心問題還沒有被解決,還影響著整個轉化過程,所以要想將這項技術實際化還需要進一步開發(fā)和實踐。而且對于甲烷不按照造氣的工序,而是直接經過氧化脫氫產生出乙烯逐漸被研究者所重視,經過多年努力甲烷的轉化率達到了25%~35%,而C2選擇性也達到了70%~80%,成為了新型煤化工技術中比較重要的項目之一。
4.結束語
總而言之,新型的煤化工產品成為了國內規(guī)模大、前景較好產品,同時也是解決石化產品不足的重要途徑之一。但是要生產出產品就必須要依據煤化工技術,這是最基本的保障。因此就要清楚煤化工技術發(fā)展,進而探究新型煤化工技術才具有實際價值。
參考文獻
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通用知識該課程理論和方法建立在經濟學的基礎之上,所以首先考慮設置經濟學的基本概念和基礎理論知識的教學內容,讓學生通曉研究對象、需求與供給的關系、價格機制等經濟學基礎知識,避免學生學習化工技術經濟時缺乏經濟學分析能力?!按蠊こ逃^”要求現代化學工程師能妥善處理市場經濟環(huán)境中技術內涵涉及的各種問題,能從經濟學角度預見、適應甚至促進技術的創(chuàng)新與變革?,F在的工科大學生普遍存在一定程度的人文精神缺失,添加一些含有人文、道德、藝術、歷史、審美和文學等方面的內容到《化工技術經濟》教學內容中,有利于提高學生人文素質,強化社會責任感,遵守職業(yè)道德和倫理準則,增強團隊精神和協(xié)作能力,培養(yǎng)工程實踐的是非判斷力和正確的價值取向?!按蠊こ逃^”要求工科大學生具有“和諧”工程理念和工程價值觀。因此,有必要在《化工技術經濟》設置現代工程理念教育。工科學生學會抽象的思維方法,學會對工程現象進行邏輯分析和系統(tǒng)把握,即具有哲學家的氣質;工科學生學會正確評價所從事的每項工程活動的社會價值和社會影響,即具有社會學家的風范?;せA知識專業(yè)學科的基礎知識,對化工專業(yè)學生來說,還是比較扎實的。所以,《化工技術經濟》不需設置過多的基礎知識內容。在當今本科4年學制的教育體制下,順應科學技術的飛速發(fā)展,課程教學內容重點加強數學、生物、物理等基礎與化工學科課程的集成與交叉。化工專業(yè)知識本課程的教學時段設置,有時候是在一些主要專業(yè)課未開設前安排的,或正在同步進行中,即使已經學了專業(yè)課也存在專業(yè)課教學中專業(yè)知識與經濟學關聯不足的問題。在教學過程中,我們常常發(fā)現從經濟學角度解釋一種技術問題時,學生應變能力低。所以,作為化工類專業(yè)的《化工技術經濟》課程,應該具備該部分內容,至少在本課程中增加有關工藝類知識,如化工原料、化工技術路線選擇、反應轉化率、產品收率、原料單耗等。實踐技能知識現時的化工專業(yè)本科教育,其實踐教學環(huán)節(jié)綜合型教育來設置實踐教學內容?!痘ぜ夹g經濟》課程綜合型實踐教學環(huán)節(jié)主要包括綜合性課程設計、生產實習和工業(yè)實際設計項目分析以及各類學科競賽的經濟學實踐。通過這些內容培養(yǎng)學生的綜合性實踐能力,提高學生的創(chuàng)新精神。
教學實施方法
(1)講授與課外閱讀相結合。教師在課堂上需講授一些經濟學基礎知識,對工科學生來說,這也許很枯燥。為了加深學生的印象,培養(yǎng)興趣,通常布置課外閱讀,教師擬好主題,如經濟效益、復利、單利、投資、成本、GDP、GNP等等,讓學生查資料、或收看廣播電視,之后寫出課外學習報告。教師在課堂上,要求學生口述這些專業(yè)名詞,解釋其含義,較之于純課堂教學,學生學習興趣較高,對知識點的認識不再模糊,能較好掌握確切的含義。(2)案例教學。許多課程教學都注重案例教學法的應用[2,3],《化工技術經濟》這類課程的一個特征沒有實驗環(huán)節(jié),在課堂上教師只能通過大量的技術經濟學案例來進行教學,使枯燥的定義更加具體化。(3)作業(yè)、考核等以學生自己查資料、寫論文為主。課程教學環(huán)節(jié)中,傾向于鍛煉學生的自學能力和寫作能力,拓寬學生知識面,開闊視野。或者,布置學生下企業(yè),了解企業(yè)的氛圍和工作方式[4],其效果優(yōu)于死板的常規(guī)考試。(4)注重教師的培養(yǎng)與提高,外聘主講教師。安排教師下企業(yè)實踐鍛煉,直接參與企業(yè)的各項生產管理、產品營銷活動,提高自己的實踐工作能力;聘請企業(yè)管理人員來上某章節(jié)內容,甚至直接聘請企業(yè)管理人員作為《化工技術經濟》課程的主講教師。
教師對《化工技術經濟》教學與大工程觀念培養(yǎng)的作用
教師是《化工技術經濟》教學過程的直接控制者。有一些人認為《化工技術經濟》是非主要課程,可以隨意安排某個主講教師,或者不注意課程教師隊伍建設。其實,《化工技術經濟》的課程特征要求教師在人文素質方面成為學生的典范,要求任課教師通曉工藝、管理、工程經濟以及財稅等學科知識,具有一定的實踐經驗,最好是具有企業(yè)管理、工程設計和一線生產經驗的教師。在目前的普通工科院校,《化工技術經濟》課程一般上是獨立授課,要求的教師綜合素質無法集中在某一位教師身上。根據多年的教學調查,表明實踐經驗豐富的教師授課,更能講授該課程,教學質量高,學生的學習積極性非常高,課堂氣氛活躍。因此,高素質的師資是《化工技術經濟》課程實現“大工程觀”教育的關鍵,教師自身應該樹立“大工程觀”的教育思想。
當前,高職院校普遍采用項目化教學模式。項目化教學是指師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。項目教學法是“行為導向”教學法的一種,具有實踐性、自主性、綜合性、開放性等特點,能夠充分發(fā)掘學生的創(chuàng)造潛能,提高學生解決實際問題的綜合能力。毫無疑問,項目化教學模式的推廣和改進,對于高等職業(yè)教育擺脫本本教學,促進課堂教學和社會生產實踐的有機結合起到了不可替代的作用。然而,項目化教學實施過程中也存在著不可忽視的問題。首先,“項目化”課程開發(fā)脫離生產實際,課程體系構建經不起實踐檢驗?!绊椖炕苯虒W的初衷是以企業(yè)生產的內容和工作程序來規(guī)范高職院校的日常教學活動。但是在教學活動“項目化”的過程中,這一良好的愿望很難真正實現。因為“項目”這一概念很寬泛,涉及的內容比較龐雜,既有大項目又有子項目,既有綜合項目又有獨立項目。按照通常的理解,對于小小的課堂來說,項目化教學應該選擇那些子項目或獨立項目,但高職的很多課程是綜合課程,涵蓋方方面面的知識,并不是孤立的,很多項目課程的開發(fā)不可能依靠一個獨立的項目來實現,而是需要多個項目的共同參與,這就形成了矛盾,處理不好會造成綜合項目與子項目關系脫離、各子項目彼此不相關聯、知識重復等現象。要想有效實施項目化教學,就需要對原有高職課程體系進行學科性架構,對課程門類進行重新劃分,對專業(yè)教學計劃、課時分配等進行大幅度的調整。這是不現實的。其次,“項目化”教學的實施缺乏教學資源的有力支撐。項目化教學依仗于豐富的教學資源,若沒有與教學內容相吻合的現代化的生產設備和生產設施,項目化教學就會成為無源之水、無本之木。而這恰恰是目前國內大多數高職院校的短板。由于教學資源嚴重不足,因此很多項目化教學只是對原有的綜合實訓或畢業(yè)設計進行簡單的重復,無法用現實的工作成果引領學生的學習,無法將生產實際中的“項目”變?yōu)榻虒W活動中的“項目”,致使項目化教學收效甚微。
二、成品化教學模式探討
高職教育中,無論是理論基礎課程、專業(yè)基礎課程還是專業(yè)課程,總能夠在社會實踐和生產實踐中找到對應其知識體系的物化原型,這為成品化教學模式的確立提供了條件。成品化教學是指將教學目標產品化,或稱實體化。它脫胎于項目化教學,是項目化教學的具體化。相較于項目化教學,該模式教學目標明確,更加貼近生產實際,適用于各類課程的教學活動。它以“教學做一體化”的高職教育理念和教學方法為支撐,基于工作崗位和工作過程來設計教學程序。它生發(fā)于成品又終結于成品,能夠避免理論講授和實驗實訓的脫節(jié),實現課堂知識傳授和實驗實訓的無縫對接,實現高等職業(yè)教育系統(tǒng)傳授知識、全面培養(yǎng)能力的初衷,能夠克服項目化教學脫離生產實際、內容空泛的弊端,能夠切實提高學生的學習興趣、提高教育教學質量。成品化教學模式很大程度上擺脫了傳統(tǒng)單一課堂的束縛,集中了多媒體教學、仿真教學的優(yōu)勢,實現了教學資源利用的最大化。成品化教學模式也對教師的綜合能力提出了較高的要求,需要任課教師實現由“授人以魚”向“授人以漁”的轉變。教師應該具備廣博的專業(yè)理論知識、高超的職業(yè)技能、敏銳的行業(yè)發(fā)展洞察力、突出的職業(yè)素養(yǎng)。只有授業(yè)教師構建出合理的成品化教學方案,拿出合格的、有實質意義的教學產成品,才能夠保證學生順利完成成品化教學提出的各項任務,達到預期的教學目標[2]。對于高職教育而言,學生實踐技能的獲取需要有專門的實訓場所和實訓模式,同樣,理論知識的傳授也離不開專業(yè)性的教學場所和教學模式。成品化教學模式能夠將傳統(tǒng)課堂教學和實驗實訓有機地結合起來,根據教育教學的目標,靈活、高效地完成發(fā)展型、復合型和創(chuàng)新型高等級技能人才的培養(yǎng)任務。將課程知識體系所對應的物化原型或者類似于物化原型的事物作為教師教學分析和研究的對象,符合教育教學的規(guī)律;將其作為學生知識學習、技能培養(yǎng)的起點,符合認知規(guī)律,符合唯物辯證法的認識論原則。
三、高職應用化工技術專業(yè)成品化教學模式的實施
(一)理論基礎課程
以《有機化學》、《無機化學》、《工業(yè)分析技術》為代表的理論基礎課程是高職應用化工技術專業(yè)教學活動的起點,同時也是教學難點。這三門課程很難套用項目化教學模式,因為它們中的每一門都是一個完整的理論知識體系,無法用一個項目來代表。若強行套用項目化教學模式,只能是換湯不換藥,仍然是傳統(tǒng)的理論教學加實驗檢驗,最多是用“項目”一詞將原有的“教學單元”、“章節(jié)”直接替換掉,將原先的“實驗課程”改為“項目實訓”,達不到理想的教學效果。成品化教學模式可以克服項目化教學的弊端。以有機化學教學為例。我們將Gaussian03量子化學計算軟件作為教學工具引入課堂。使用該軟件可以逼真地展現各類化合物的立體結構、鍵長、鍵角、分子軌道的形狀和電子排布的狀況,揭示分子最外層電荷分布的規(guī)律。學生要在教師的指導下,利用該軟件在課堂上完成不同教學階段的教學成品工作。這樣的教學模式可以用在每一章節(jié)、每一環(huán)節(jié)的教學活動中(如表1所示)。這樣的教學方式,學生喜聞樂見、易于接受、易于配合。實踐證明,成品化教學模式能夠提高學生的學習興趣、激發(fā)學生的成就感,最終實現教育教學的目的。在有機化學中,有些章節(jié)知識的傳授需要實訓環(huán)節(jié)的實時輔助和補充,這就需要引入大型仿真平臺[1]。教師將基于仿真平臺的實驗實訓操作融入這些章節(jié)知識的傳授中,設計好成品化教學任務讓學生來完成。有機化學第五章《醇、酚、醚》的成品化教學方案如表2所示。成品化教學模式在整個理論章節(jié)教學活動中的應用,其難點在于如何設計成品任務。這種成品任務應具有如下的特點:1.必須和當時所傳授的知識相吻合;2.必須是一個具有現實性和合理性的工作過程的結果;3.可操作性強,有明確的評判標準。借助于大型仿真平臺,教師可以及時模擬出所學理論知識在生產實踐中的應用結果,并將此結果作為成品化教學的階段性產品,將此產品目標作為判斷學生課堂知識掌握程度和能力水平的唯一標準,這樣可以達到激發(fā)學生的學習興趣、提高教育教學質量的目的。借助于大型仿真實訓平臺實時模擬實驗實訓的成果,它的優(yōu)點在于可以使實訓內容更豐富、實訓操作更靈活,它立足于實驗實訓又高于實驗實訓,克服了項目化教學模式實訓項目過少、實訓項目不能代表所講授的知識體系甚至以偏概全的弱點。《有機化學》、《無機化學》、《工業(yè)分析技術》這類理論課程的教學目的在于,使學生掌握各類化合物的物理、化學性質及其化學反應的規(guī)律。實踐證明,成品化教學模式的應用能夠在很大程度上降低理論知識的抽象性,提高學生對專業(yè)理論課程學習的興趣,豐富學生的知識體系,拓展學生的學習思路,提高學生的基礎學習能力。
(二)專業(yè)基礎課程
《化工單元操作技術》、《化工設備》、《化工制圖》、《化工設計》、《精細有機合成技術》等是應用化工技術專業(yè)的專業(yè)基礎課程的代表。這類課程以使學生獲得某一方面、某一單元的專業(yè)基礎知識和專業(yè)基礎技能為教學目標。其成品化教學模式中“成品”方案的確立仍然需要克服項目化教學模式中“項目”過大、空洞的缺點,要將某一方面的知識和技能實物化,以靈活多樣、切實可行、緊扣主題、操作性強為原則。以《化工單元操作技術》課程為例。該門課程的成品化教學方案可以進行如下的設計。在該門課程的理論教學中引入大型仿真軟件操作平臺,教師既可以以整個單元操作為成品目標,也可以將一個單元操作細分為不同的部分,將這些部分作為教學成品子目標。總之,要緊跟授課進度,將授課內容物化和實體化。如第二章《流體輸送機械》的教學活動可以如表3所示那樣進行。在該門課程的綜合實訓中,根據實訓課程的教學目標,將實訓內容成品化。在實訓階段,必須要求學生拿出合格的成品來,并以此作為成績評定的依據;同時,在對實訓內容的講解和輔導中,要基于成品目標,將實訓內容歸入相關的知識體系中去。如“精餾塔分離50%乙醇溶液”的成品化綜合實訓,可以按照表4所示的那樣進行設計。成品化教學模式借鑒了企業(yè)培訓中“先習后學”的做法,彌補了學校教育“先學后習”這種方式的不足。同時,以小而全的成品化教學方案組織課堂學習,以實際工業(yè)產品為成品,使學生易于理解、易于接受。這種教學模式符合學生的認知規(guī)律,往往能夠收到明顯的教學效果。
(三)專業(yè)課程
1.項目選取缺乏適應性
專業(yè)核心課程項目的選取大多來源于大型石化公司生產崗位,校內的生產實訓裝置與大型石化公司生產一線裝置相比較,差距太大。導致工作任務項目化在實施過程中難度較大,有很多任務根本無法實施,最終導致項目化專業(yè)核心課程又回到了傳統(tǒng)的授課模式。
2.專業(yè)教師缺乏實踐性
高等職業(yè)教育要求教師具備“雙師”素質,并不是拿到了“高級工證”或“技師證”就屬于“雙師”型教師。學院石油化工生產技術專業(yè)教師的結構不合理,老教師具有一定的企業(yè)生產經驗,但教育理念過于傳統(tǒng)。青年教師學歷層次較高,專業(yè)理論功底較扎實,但由于從教時間短,又缺乏實踐操作經驗和實踐技能。絕大部分教師對教育教學理論了解不深,對職業(yè)教育教學規(guī)律把握不準,對教育教學技藝應用不夠熟練。
3.企業(yè)參與度不足
對學生生產實踐能力的培養(yǎng),只是基于企業(yè),而企業(yè)本身并沒有較好地參加到學生實踐能力培養(yǎng)中來。目前的校企合作只局限于把企業(yè)的生產能手、技能專家等召集到一起討論課程的開發(fā),往往忽略了課程的實施環(huán)節(jié)。聘請的企業(yè)兼職教師并沒有真正參與到教學當中去。另外企業(yè)作為“校企合作”伙伴,對項目化教學的支持也不夠。有些任務的實施是需要在企業(yè)生產一線進行的,但往往由于客觀原因導致學生進不了工廠。
4.學生缺乏社會責任感
化工專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)崗位大多需要倒班,有些工廠離市區(qū)還很遠。一些畢業(yè)生下不去、扎不深、留不住、難干好,跳槽現象較嚴重。
二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的思考
1.職業(yè)崗位分析
從近幾年的石油化工生產技術專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況來看,畢業(yè)生的就業(yè)崗位有6類:一是生產一線的操作崗位。從事化工生產的操作、調試、運行與維護,這類人員占調查人數的30%。二是生產一線的技術崗位。從事化工產品的質量監(jiān)督與控制等,這類人員占調查人數的40%。三是生產管理崗位。從事生產組織、技術指導和管理工作,如,工作在企業(yè)或公司的計劃科、生產科、企管辦等,這類人員占調查人數的15%。四是產品的銷售、售后的技術服務等崗位。這類人員占調查人數的5%。五是產品的開發(fā)、科研、制圖等工作崗位。這類人員占調查人數的5%。六是行政管理和個體、其他等崗位。這類人員占調查人數的5%。以上調查結果表明,高職高專石油化工生產技術專業(yè)是培養(yǎng)生產、管理、服務一線需要的、具有綜合能力和全面素質的技術技能型人才。畢業(yè)后,學生主要從事成熟技術與管理規(guī)范的相關工作。如,操作與維修人員、工藝技術人員和管理人員等。從學院對2011屆和2012屆畢業(yè)生進行調查的結果顯示,畢業(yè)生認為,本專業(yè)最需要改進的地方是“實習和實踐環(huán)節(jié)不夠”。這可以看做是社會對高職高?;iT人才規(guī)格要求的直接反應。
2.職業(yè)能力分析
職業(yè)能力是確定專業(yè)培養(yǎng)目標的依據,良好的職業(yè)道德和職業(yè)素質是學生未來做好所從事工作的前提和基礎,沒有良好的職業(yè)道德和職業(yè)素質不可能做好職業(yè)工作。化工行業(yè)對高職石油化工生產技術專業(yè)人才的職業(yè)能力要求包含:操作能力、認知能力、表達能力及其他的相關能力。(1)操作能力是履行崗位職責的動手能力。包括:崗位需要的職業(yè)技能。如,化工儀表、儀器的操作及使用和計算機的操作等?;镜膶嶒災芰霸O計能力,要求理解石油化工生產技術工作的內容要求和操作程序,掌握應知應會的職業(yè)技術規(guī)范,具有處理生產中出現的事故,一定的維修化工設備的能力等。具體的項目是:化工現場的操作、工藝流程編制實施、工藝參數的調整規(guī)范、緊急事故的及時處理和技術改進等。(2)認知能力是指獲取知識和信息的能力,觀察和判斷臨場應變的能力,運用所學專業(yè)知識分析解決實踐問題的能力,以及進行技術革新和設計的創(chuàng)新能力等。(3)表達能力是指語言表達、文字表達和數理計算及圖表展示的能力。(4)其他相關能力主要指,組織管理能力、自我發(fā)展能力和業(yè)務交往能力及社交能力。能將工程設計轉變?yōu)楣に嚵鞒蹋瑢⒐芾硪?guī)范轉化為管理實效。具有學習小知識、接受新事物的本領,并能自覺開發(fā)、充分發(fā)揮自身優(yōu)勢。能夠處理好業(yè)務關系和人際關系,善于與人合作交流,并能溝通、協(xié)調橫向關系與縱向領屬關系。
3.創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式
結合新疆經濟發(fā)展需要大量石油化工行業(yè)的技術技能型人才的實際,構建出適合化工生產特點,符合人才培養(yǎng)規(guī)律的“校企共育、教訓融合”的人才培養(yǎng)模式,按企業(yè)崗位能力要求設置課程教學內容和教學環(huán)節(jié)。(1)優(yōu)化專業(yè)核心課程體系。根據學校辦學定位,煉油化工行業(yè)對專業(yè)人才培養(yǎng)的要求,以職業(yè)綜合能力為核心,與行業(yè)企業(yè)合作進行基于工作過程的課程開發(fā)和設計,形成“工學結合”特色鮮明的專業(yè)核心課程體系(見圖1)。(2)教學環(huán)節(jié)安排。第一學年進行職業(yè)基本素質能力培養(yǎng),在學校主要進行英語、計算機等職業(yè)素質課程和部分職業(yè)通用技術知識的學習。第二學年、第三學年安排學生開展模擬訓練和實訓,并以工學結合的方式在企業(yè)頂崗實習,實現教學、實習、就業(yè)、工作的緊密結合,提高學生化工專門技能。(3)課程教學實施過程。課程教學實施過程做到“四合一”,即理論與實踐融合,仿真模擬與實際操作結合,教室與實訓室整合,以及教師與師傅配合等。從而強化學生石油化工生產操作能力,提高學生職業(yè)素質,實現企業(yè)與學校在石油化工技術技能型人才培養(yǎng)中的深度融合。
三、實施效果分析
通過各學校一段時期的使用,有些教師和學生反饋,本課程使用的教材存在以下不足:
1.1綜述較多,技術方面知識相對較少
其中核能及新型化學電源方面介紹不盡詳細。例如,燃料電池中的“質子交換膜燃料電池(PEMFC)”,只是簡單地介紹了這種電池的結構、原理及新的應用,而對于電池的材料、性能及電極制備工藝、PEMFC的應用和發(fā)展沒有做詳細的列舉,工作原理也只是以“氫離子通過電解質滲透到陰極,而電子通過外部網路流動,提供電力。同時,以空氣形式存在的氧供應到陰極,與電子和氫離子結合形成水”這樣一句話帶過。
1.2在材料制造和工藝計算方面有所欠缺
例如太陽能集熱器,只介紹其結構、特點、原理,沒有進行相關的分析計算。高職院?;ぜ夹g類專業(yè)的學生,已經學過《化工原理》及《物理化學》課程,具有工藝計算及設計計算的能力,如果能將太陽能集熱器的原理和工藝計算結合起來講解,收效會更好。
1.3理論與應用結合不夠緊密
教材中第四章核能,只講了核能的發(fā)展簡史、核資源的分布、發(fā)電概述等,對于沒有實踐經驗的同學們來說,他們沒有機會接觸核能,所以只通過理論學習并不能了解核能在實際應用當中的重要性。
2《新能源技術》課程使用教材的改進方法
2.1增加技術層面的知識
例如可以從技術角度詳細介紹燃料(含氫、富氧)如何到達質子交換膜,在膜的陽極、陰極發(fā)生了怎樣的反應而產生了電能,PEMFC從結構性能方面又分為單電池及電池組,以及它們的工作原理和特點。
2.2加強工藝計算
如可以對太陽能集熱器傳熱進行分析計算,其效率方程為:fiajcTTttqAHABH其中Ac——太陽能集熱器的面積,m2;A,B——與太陽能集熱器類型和型號有關的常數;tfi——太陽能集熱器入口流體溫度,℃;ta——周圍環(huán)境溫度,℃;qj——熱量;HT——熱焓。由此可以看出,太陽能集熱器的集熱量一方面來自輻射,另一方面來自與周圍環(huán)境交換的熱量,而且與太陽輻射強度成正比,與外界空氣溫度成反比。
2.3理論與實際應用相結合
增加對核能在軍事、民用、供熱及核動力等方面的介紹,尤其是核電技術層面,可以分別就核裂變反應堆和核聚變裝置,闡述電站裝置結構、工作原理、分類,以及其安全性、核廢物處理等發(fā)展。如核裂變反應堆235U,其合理結構:核燃料+慢化劑+熱載體+控制設施+防護裝置,由核燃料、慢化核和冷卻劑三種材料的不同組合,產生出各種堆型,有輕水反應堆、重水反應堆、高溫氣冷堆和快中子反應堆。核聚變反應方式有四個氫核聚合成一個氮核,由氘到氘,由氘到氚,根據反應特點,分析其實現的可能性。
3結語
關鍵詞:化工設備;安裝施工技術;探討
工業(yè)領域是我國國民經濟的重要的支撐,其在推動我國經濟的發(fā)展中,發(fā)揮關鍵作用,而在傳統(tǒng)工業(yè)領域中,化工領域又是其中最為核心的一個基礎組成部分之一,其在保障工業(yè)領域在我國經濟結構的重要地位的過程中,發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著科學技術手段的不斷發(fā)展,近年來我國化工領域也取得了長足的進步,不僅在化學新設備及新技術的使用方面,在化工管理工作水平方面,也取得了極大的提升,這在有效提升化工生產效率,提升化工生產安全性的同時,也極大的為化工領域創(chuàng)造了巨大的社會經濟效益,對于推動其未來的健康長遠發(fā)展,發(fā)揮關鍵作用。在化工生產中,化工設備的安裝施工是一個事關化工生產能否高效、安全進行的關鍵環(huán)節(jié),因此加大對其安裝施工技術的相關研究,有著重大意義。
1化工設備安裝施工的主要特點
(1)風險高在化工生產領域,由于其所使用的設備價值通常較高,其生產制造周期也很長,加之化工設備的使用壽命也較長,因而在對化工設備進行安裝施工時,具有較高的安裝風險,尤其是在試車過程中,因工作人員的失誤,很容易引發(fā)化工設備安裝事故,嚴重的甚至導致化工設備報廢及人員傷亡等。同時化工設備在運輸中,也存在很大的風險,而這些設備一旦出現故障,其在返修時,也存在較大的難度,從而影響化工生產的正常進行,給企業(yè)帶來較大的損失。(2)技術含量高在化工生產領域,其設備的種類及型號多種多樣,其在結構及功能方面,也存在很大的差異,有耐高溫高壓的設備,有耐腐蝕的設備等,而這些高技術含量的化工設備在安裝時,由于其內部程序十分復雜,其對安裝施工技術的要求也是非常高的,其安裝質量的高低,也將直接決定化工設備能否正常運轉,及其功能的充分發(fā)揮,因此在安裝化工設備時,一定要熟悉化工設備的各種構造及功能,掌握較高的安裝施工技術水平,科學合理的進行設備安裝[1]。(3)工種交叉多化工領域是一個涉及電器、管道,及土建等多個領域的交叉行業(yè),其在安裝化工設備時,不僅僅是面對單純的化工生產設備,其還要面對儀表、電器,及土建等設備的協(xié)調系統(tǒng)安裝,因此化工設備安裝施工的另一個重要特點就是其工種的交叉性,其在安裝化工設備時,需要多個單位一起參與,其是一項系統(tǒng)性安裝工程。
2化工設備安裝施工技術探討
(1)設備的安裝在化工設備的安裝過程中,其設備的找正、找平,及就位工序十分關鍵,做好以上幾個重要環(huán)節(jié)的安裝工作,對于降低安裝誤差,保障化工設備的高效安全安裝,有著重要作用。如在化工設備安裝中,放線操作是其安裝工作中的基礎環(huán)節(jié),因而相關領導應合理選擇放線員,嚴格要求其根據施工設計圖,執(zhí)行基準線控制操作,以最大限度的減少其誤差。如該作業(yè)中,需要實施墊鐵安裝,一方面其必須保障所選用的墊鐵,其在大小方面要符合規(guī)定,同時沒有氧化層,其表面也足夠光滑;另一方面,在放置墊鐵時,要保障其和基礎有良好接觸,在檢查完畢后,要對其實施焊牢處理。此外,在化工設備安裝中,除了要注意以上安裝工序外,還要認真做好試運轉、裝配,及軸對中等安裝工序[2]。(2)設備吊裝技術在化工設備的安裝施工過程中,經常要對化工設備進行吊裝處理,而當前我國在化工設備吊裝技術方面,比較常用的吊裝技術有借助雙桅桿滑移,來提升設備的吊裝技術,同時結合化工設備的不同及其他實際情況,其輔助的吊裝技術還有扳轉法等。雖然在化工設備的吊裝領域,其技術發(fā)展已較為成熟,然而由于化工設備種類的繁多,吊裝時其所需用到的輔助設備也在逐漸增多,因此在進行化工設備吊裝時,需注意如下事項:一是吊裝前,保障設備的完整無缺,同時其所使用的鋼絲要達到相應規(guī)格,吊裝人員必須是專業(yè)工作人員,同時對吊裝過程進行實時監(jiān)控,及時發(fā)現問題,并予以處理;二是設備下放時,要保障一定范圍內無人,同時嚴禁無關人員靠近;三是吊裝結束后,要對相關設備物品進行清點,需裝車的設備,需核查其載重量,避免超載,同時做好設備的裝車固定工作[3]。(3)化工工藝管道工程化工設備安裝中,經常要進行化工管道安裝,而這些管道由于其功能的不同,如有的是耐腐蝕材料,有的是耐高溫高壓材料,這使得其在安裝施工時,對其安裝施工技術有較高的要求,不僅要考慮到其運輸情況,還要考慮到其盛裝環(huán)節(jié),其安裝施工工藝要求也存在較大差異。因而在安裝化工管道時,要結合管道的實際情況,采用科學合理的安裝施工技術手段,實現化工管道的高效安全安裝。
3結語
由以上可以看出,化工設備的安裝施工技術,對于高效安全的實現設備安裝,保障化工設備的正常運轉,及其功能的充分發(fā)揮,有著重要作用。因此加大對化工設備安裝施工技術的相關研究,有著深遠意義。
參考文獻:
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我國最具代表性的煤化工產業(yè)是焦化工業(yè),同時,焦化工業(yè)也是冶金工業(yè)、機械工業(yè)鑄造、高爐煉鐵等行業(yè)最主要的輔助產業(yè)。目前,全世界的焦炭工業(yè)所直接消耗的原料精煤大約為4.5億t/a,而全世界的焦炭產量大約是3.2~3.4億t/a,機械化發(fā)達的國家受到世界鋼鐵產量調整、高爐噴吹技術的發(fā)展、生產成本增高以及環(huán)境保護的因素的影響,這些國家的煉焦能力處在收縮狀態(tài)。我國目前有各類機械化焦爐大約750座以上,交談年產量大約是1.2億t/a,在世界上位居第一,直接消耗的原料煤占據全國煤炭消費總量的14%,年設計煉焦能力約9000萬t/a,我國煤氣凈化技術在世界上已處于先進水平,焦炭的質量也得到了較大的提高。上世紀80年代,我國煤炭行業(yè)的煉焦技術得到發(fā)展,一些地區(qū)建成了專門輸送人工煤氣的工廠,也有以焦炭為主要產品的工廠。焦炭是我國的主要出口產品之一,每年的出口量也在逐年增加,目前是世界上焦炭出口量最多的國家。但煤炭行業(yè)的焦化也存在一些問題,其中普遍存在的問題是:焦爐爐型小、受礦區(qū)產煤品種限制、調整焦炭質量的難度較大、煙塵處理技術的缺乏等,造成國內大多數焦化行業(yè)與國外同行業(yè)產生較大的差距。
二、煤氣化
煤化工產業(yè)化發(fā)展過程中最重要的單元技術就是煤氣化技術。煤氣化技術目前在我國廣泛應用的領域有:化工、冶金、機械、建材等工業(yè)行業(yè)和生產城市煤氣的企業(yè),近二十幾年,由于我國引進了加壓魯奇爐、德士古水煤漿氣化爐等用于生產合成氨、甲醇或城市煤氣等。隨著社會的發(fā)展,科技的日新月異,煤氣化技術的發(fā)展和作用也引起了國內煤炭行業(yè)的關注,“九五”期間,兗礦集團與科研機構、國內高校合作后開發(fā)并完成22t/d多噴嘴水煤漿氣化爐中試裝置。這一成果標志著我國在自主開發(fā)氣化的技術上取得了突破性進展。
三、煤氣化合成氨
目前我國有800多家中小型化肥廠。我國化肥生產的主要方式是以煤為原料,采用煤氣化合成氨技術,采用水煤氣工藝,每年消費的原料煤炭以及焦炭都會超過4000多萬噸。與我國不同的是,國外生產化肥以煤炭為原料的工廠很少,國外企業(yè)和工廠一般都以石油或者天然氣為主要原料,而中國因為技術和市場的關系,煤氣化合成氨工廠和企業(yè)不能與國外相比之。
四、煤氣化合成液體燃料
隨著中國經濟的發(fā)展,國內各項事業(yè)對能源的質量和用量的要求也越來越高,而由于我國對油品的消費每年都在增加,國內的資源能源并非取之不盡用之不竭,所以從國外進口原油成為我國煤化工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。20世紀50年代開始,中國就開展了間接液化技術的開發(fā)和研究,到80年代,由鐵基催化劑托合成生產汽油技術的實驗獲得成功,這一技術得到進一步發(fā)展,同時,2000t/a規(guī)模的煤基合成汽油工業(yè)實驗也獲得成功。90年代開始,在對鈷基催化劑合成工藝的開發(fā)方面開展了系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作,并在這一階段中取得令人矚目的有效成果,由此開發(fā)出了3種型號的合成柴油鈷基催化劑?!笆濉逼陂g,針對新型漿態(tài)床合成工藝的催化劑、反應器等小型試驗得到立項,并在這一階段中研制了工業(yè)級煤基合成油工藝軟件包。
五、煤氣化其他產品合成技術
不同的合成技術能合成制成不同的化學品,國外對使用煤通過氣化制出合成氣的相關技術也已進入研發(fā)、開發(fā)以及某些商業(yè)運作上。甲醇這種化工原料在煤化工行業(yè)中占據著重要地位,世界甲醇的生產能力約為3500萬t/a,其中,總產量約為2900萬t/a。在國內,甲醇的生產企業(yè)大概有100多家,這些企業(yè)當中,有一半以上是以煤為原料的工藝制作,而我國甲醇的生產能力約為300萬t/a。但是我國的生產技術與國外相比,甲醇裝置規(guī)模較小,生產工藝相較于國外也比較落后,尤其是在我國以煤為原來哦的工藝,生產過程復雜而成品偏高,因此在與世界上其他大國相比,我國的甲醇生產缺乏較強的競爭能力。此外,作為另外一種代用液體燃料,二甲醚的生產技術也受到各方關注。世界二甲醚產量約為15萬t/a,主要利用甲醇脫水工藝制成,有相關研究人員認為,二甲醚可以作為車用柴油代替燃料,也可以為民用燃料。
六、煤炭直接液化