石油化学工程原理范文

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中图分类号：G4 文献标识码：A doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.33.151

化工原理课程是我校化工系化学工程与工艺，过程装备与控制专业的一门主干课，它是综合运用数学、物理、化学、计算技术等基础知识，分析和解决化工类生产过程中各种物理操作问题的技术基础课。为适应我校“应用型高校”的办学定位，“高素质应用人才”培养目标，按照“保基础（基础知识，基本原理，基本技术或方法）、强实践、重创新、分流培养”的人才培养思路，再考虑我校生源的实际情况，对化工原理这门课进行建设与改革，具有十分重大的意义。

对于化工原理这门课的优秀课程建设，我们主要做了以下方面工作。

1 教学环节安排及教学方法的改革

《化工原理》这门课在我校的教学安排包括上册教学64学时，下册教学56学时，化工原理课程设计一32学时，化工原理课程设计二48学时和化工原理实验48学时，共计248学时。

《化工原理》课程强调工程观点和创新能力、定量运算、实验技能和工程设计能力的培养，要求学生掌握各单元操作的基本原理，了解各典型设备的结构特点、完成设备工艺尺寸的计算及设备的选型。教学中要理论联系实际、把课堂讲授与课堂讨论相结合，采用启发式教学，不断改革教学内容、教学方法和教学手段，使教学质量不断提高。

下面以《化工原理》下册为例展开讨论。下册书主要介绍传质分离过程，我校一共讲授四个单元操作，分别是精馏，吸收，萃取和干燥。其特点是“共性多，个性少”。共性体现在各章均以各单元操作的基本原理为起点，依次讨论平衡关系、物料衡算、设备主体尺寸计算、过程影响因素分析、操作参数的选择与调节、过程强化等内容，这些共性体现了相同的规律和相似的研究方法。因此在讲每一章时要先讲简化模型，精馏为例，其简化模型中，物系的相对挥发度应为常数（理想物系），传质过程为恒摩尔流，设备为理论板（精馏操作实现的场所）。而由理想模型到实际塔板是通过总板效率校正得到的。因此，在讲传质分离的每一个单元操作时，可以遵循的共性主线为分离原理平衡关系速率关系衡算设备主体尺寸。

“个性”体现在精馏和吸收的平衡关系看似都是气液平衡，精馏的汽相为自身加热产生的，而吸收则需要外界引入液相。精馏实则液气平衡关系，而吸收则是气液平衡。对于组成的表达方式也有不同，精馏采用x，y，为质量分数，而吸收采用X，Y，为质量比，这些都是服从于简化模型的。

教学改革过程中要不断吸纳本课程领域的最新成果，更新教学大纲和教案，例如不断地发展出新的单元操作或化工技术，如膜分离、参数泵分离、超临界技术等。以节约能耗、提高效率或洁净生产为特点的集成化工艺（如反应精馏、反应膜分离、多塔精馏系统的优化集成等）。

2 现场实践与仿真练习的有机结合

化工仿真实习是高校化工类学生的实践性教学环节。可以让同学们最直观地体会《化工原理》中各个单元操作的概念，对于加强学生理论联系实际，培养学生分析问题和解决问题的能力以及动手能力起着重要的作用。然而，这种教学过程在实施中存在一些问题，如学生下厂实习，只能在现场摸摸流程，被动地看和听，难以深入实际；不能在控制室长时间停留，不能分析和处理生产中出现的问题，学生的相应能力就得不到训练；不允许学生动手操作，无法让学生亲身体验工业装置的开停车与事故处理，学生的动手能力得不到训练等等。

我校利用先进的计算机仿真技术开发具有虚拟化工生产、仿真操作、典型化工生产工艺流程与设备介绍等功能的系列多媒体课件，以增强学生如下能力：（1）以具有代表性的真实生产工程流程的仿真。营造类似于工厂控制室的教学环境，训练学生分析问题、解决问题和故障处理能力，训练学生利用物料衡算、能量衡算的方法对工业过程进行评估与优化的能力，并了解过程监控的方法。（2）以典型工业实例，训练学生开、停车的操作能力，包括简单装置的开、停车和复杂装置开、停车。（3）通过工艺与设备介绍使学生建立典型工业过程的背景知识，包括工艺流程、设备、控制方案、操作参数等，透彻了解生产过程与设备工作原理。从而对化工原理课程的教学起到巩固和促进的作用。

3 逐步建立和充实化工原理教学资源库

教学资料的收集包括教材，试题库以及课程设计优秀作品库几个方面。

目前我校使用的教材是天津大学出版的《化工原理》上下册，除此之外，我们还收集了北京化工、大B理工、华东理工、华南理工、清华大学等国内各具特色的化工原理教材，以及Unit Operations of Chemical Engineering等国外著名教材。已经购买教学辅导资料三套，并计划逐步添置国内知名教授编著的化工原理辅导书和习题集。课程设计指导书已有天津大学编著的两套，Aspen Plus教程一套。试题库包括天津大学历年考研试卷，天津大学工程硕士考卷以及往年华北赛区化工原理竞赛的试题。目前已分章节建立化工原理考试题库，每章题目分别为填空、选择和大题，每章题目数目在50～80题。已建立的化工原理课程设计优秀作品库收集了2008级至2012级学生的优秀作品12件。

4 考核内容和方式的改革

以往的《化工原理》考核办法采用卷面考试的形式，满分100分，得分作为学生的期末成绩。这种方式虽然能够反映学生对知识的掌握情况，但也具有一定局限性。相当一部分同学抱有“突击一下”就能考过的侥幸心理。因此我们对考核方法进行了改革，将成绩分为三个部分：平时分30%，包括上课出勤，课堂表现，作业情况；口试分20%，口试采用教师学生一对一的形式，学生随机抽取题目作答，由老师当场给出成绩；卷面分50%。

改革后的考核办法能够反映出学生平时的学习状态，特别是口试环节，教师可以与学生正面交流，对一些卷面无法考察的内容可以通过口试考察，例如干燥一章，湿焓图的应用，口试时可将图纸打印出来，标明状态点，让同学们读取湿空气的状态参数。通过口试可以更为直观地了解学生们对知识点的掌握情况，对今后的教学也是十分有帮助的。

同时，我们对化工原理实验的考核也进行了改革，以往只凭实验报告给成绩，改革后预习报告10%，出勤不迟到10%，回答问题10%，实验操作10%，实验报告60%。这样，从预习到操作再到最后实验数据的处理，都能够从这些环节的得分反映学生的完成情况。

5 学生对课程建设的评价

我们对2013级学生进行了课程问卷调查，本次调查问卷共发放152份，其中包括工艺学生77份，过控学生75份。问卷主要包括以下几个方面：

5.1 对化工原理这门课现状的认识

85%的同学认为化工原理这门课很重要，因为它是重要的专业基础课，也是考研专业课。对化原期末考试，75%的同学认为需要平时努力学习，才能顺利通过期末考试。假如考试不及格，认为自己学习方法不适当的学生占26%，平时不努力的占30%，对化工原理这门课不感兴趣的占11%，认为缺少实践机会的占6%，期末没有好好复习的学生占24%。

分析：大部分同学认可化工原理课程在专业基础课中的核心地位，成绩不理想的同学也意识到跟自己平时不用功有关。也有同学提出化工原理课要结合工程实例才更吸引人的有效建议。

5.2 学生对于化工原理课程的学习积极性调查

对于上课睡觉或玩手机的现象，偶尔有的学生占60%，经常有的占29%。对于老师课后布置的作业，每次都认真独立按时完成的占16%，经常借鉴他人成果的占50%，大多数时候都认真独立按时完成的占33%。对于课后作业题的讲解，认为错的比较集中的题需要讲评的占43%，每一道作业题都需要讲评占48%，不需要讲评的占9%。

分析：从调查数据看，学生们对学习化工原理课程的学习积极性有待进一步提高，而这部分工作要结合加强学风建设则更为有效，例如：每次课前把学生的手机统一收齐，做到课堂无手机。

5.3 学生对课程建设与教学改革的看法调查

对目前实施的化工原理优秀课程建设，50%的同学态度为积极参与，34%的同学认为无所谓。对于老师是否应该在课后布置一些延伸作业（如论文，学习报告等），38%的同学认为有必要，62%的同学认为无必要。对《化工原理》课程的考核方式结合口试会带来的效果，64%的同学认为比单纯笔试更难了，需要更加努力学习。

分析：可以看出，同学们对课程建设和教学改革有一定的配合意愿，对老师提出的教改方案能够认可，对化工原理这门课的课程建设可以激发学生的学习兴趣，端正学习态度，更努力地学习专业课。

6 结语

我们对化工原理这门课的课程建设思想是：坚持以学生为本，以加强基础，提高学生工程能力、培养学生创新意识为宗旨，积极深入探索适应于应用型创新人才培养目标定位的课程体系，教学内容和教学方法。以改革创新培育特色，力求教学和质量达优秀，向独立院校中优秀课程的目标而努力。

参考文献

[1]倪献智.化工原理n程教学中突出工程观点和方法教育[J].化工高等教育，2007，（3）：79-82.

[2]王h，王立轩，.独立学院化工原理课程教学方法的改革探讨[J].中文信息，2016，（5）：194-196.

[3]郑莹.化工原理理论教学的改革与研究[J].化学工程与设备，2012，（7）：242-244.

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【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0224-01

1.现状

化学工程与工艺专业是一个老牌的专业，长久以来为行业输送着新鲜血液，促进着经济的长足进步。但是近年来，由于高校的扩招，挂靠化工专业的热门方向此起彼伏诞生，专业师资的整体能力跟不上等等原因，使专业人才的整体素质和能力有所下降，而国民经济的不断发展，技术水平的不断提升，对专业人才的需要异常迫切。高校要抓住机遇，善于利用地方资源，促进专业办学特色， 提升人才综合能力， 提振专业的就业水平与竞争力。因此高校培养既有专业理论能力，又有动手能力的高素质人才尤为重要。

因此，新培养方案的制定与实施尤显突出。我校于2010年着手修改化学工程与工艺专业培养计划，新培养方案于2011届开始实施。

2.新培养方案的特点

2.1 培养目标明确，突出专业特点，体现专业应用

“本专业培养德、智、体、美全面发展，能够掌握化学工程与工艺方面的基础理论、基本技能以及相关的工程技术和知识，能在石油化工、煤化工、化工工艺、工业催化、能源、医药和环保等部门从事生产、服务、研发以及设计的高级技术应用型人才。”

“本专业执行宽专业，厚基础的教学指导方针，在培养学生理解和掌握化学工程与工艺学科理论知识的基础上，着重培养学生掌握化工领域工艺设计与设备设计、模拟优化方法、对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的基本能力。学生在专业课学习阶段，通过专业实习等途径，紧密联系石油化工、煤化工的生产实际，使学生具有独立思考和解决实际问题及创新的初步能力”。

我校的化学工程与工艺专业有两个方向，即石油化工方向和煤化工方向。我校地处辽宁化工城，素有“煤都”之称，既有石油化工的研发和生产优势，又有煤化工的产业与科研依托，发挥优势，凝练特色，致力于教学理念和方式的创新，培养应用型人才，具有强大的优势。

2.2注重培养规格，强化毕业生应获得的知识和能力

首先，强调德、体。“热爱祖国，遵纪守法，身体健康，具有良好的思想品德、社会公德和职业素养”。

其次，强调外语和计算机能力。外语和计算机属于工具型能力，会广泛应用于将来的工作和学习。

重点强调专业能力。获得专业基本知识，具备在专业生产第一线工作的基本能力；掌握专业领域内工艺与设备的基本设计能力；了解专业学科前沿，了解新装置、新技术、新工艺的发展动态；具有对新装备、新技术、新工艺、新方法理解、运用和掌握的初步能力。

再次，强调了学生掌握文献检索、资料查询的基本方法，要具有创新意识和独立获取知识的能力。

2.3优化课程体系，体现厚基础、宽专业的培养特色，拓宽专业口径，淡化专业意识，加强基础教学，培养通才，增强人才的适应能力，提升自我发展能力。

首先，新培养方案提高了原来要求的规定修满教学学分，其中适当增加了实践教学学分。

学校前两年实施通识教育，不分专业，基础教育课程一致性，后两年体现专业特色，突出学科优势。

其次，在专业基础课设置上，强化了四大化学的理论课时与实验课时，同时整合了两个培养方向在《化工原理及实验》、《化工热力学》、《化学反应工程》、《化工设计》、《专业外语》、《仪器分析与实验》、《电工学》等课程的一致性，体现了厚专业基础，宽专业口径的特点，增强了人才强大的理论基础。

在专业必修课设置上，既要突出两个方向的特色专业，又要体现我们学校的办学特点，扬己之长，使培养的人才具有特色，满足化工不同行业的需要。因此，我们将两个专业方向的部分特色课程交叉选修。如：石油加工方向选修《煤化工基础》、《洁净煤技术》，煤化工方向选修《石油化学》、《石油加工基础》，使所有的学生，既懂得了本专业的知识，也跨入了另一个相邻领域，扩展了知识面，也强化了就业优势。

2.4重视实践和创新能力培养，锻炼和强化学生实践动手能力，培养学生的创新思维和综合实践能力，最终成为具备实践和创新能力的应用型化工人才

新培养方案中，在实践教学环节，除了传统实习之外，引入了仿真教学，综合实验和综合能力素质训练，强化了实践能力的重要性，促进了学生综合能力的提升。

在实践教学体系中，金工实习、认识实习、生产实习，为学生提供了广阔的实践平台，我们学校先后与地方6个化工企业及科研院所签订了实习协议，每年都有学生去进行不同类型的实习，同时，我们也鼓励学生到企业委托实践，增强学生理论与实践结合能力的培养。

在课设和毕业设计（毕业论文），大胆创新，允许学生参与教师或者企业的科研课题，发散思维，在实践中提升学生的创新能力；鼓励学生积极参与“挑战杯”、“创新实践”、“科技小论文大赛”“资格认证”、各种论文和实验等大赛、以及参与各种培训及调查报告等，提升学生的创新思维，培养创新能力。

在仿真教学环节，学校引入了化工仿真实训软件，提供计算机房，使学生足不出户，在计算机上就可以模拟实际化工工艺路线与实际化工装置，自己动手操作，将理论知识与实际处理问题相结合，既巩固了专业知识，也应用了专业知识，同时提升了动脑和动手能力。

在专业实验环节，既体现两个专业方向的共性，也强化了专业方向的特色。比如；石油化工方向学生开设化学工艺学专业实验与石油加工专业实验，而煤化工方向学生开设煤化工专业实验的同时，也进行石油加工实验，这样既淡化了专业方向性，强化了大化工的概念，也使学生在就业中更具备了竞争力。

3.新培养方案的实施效果

新培养方案从2011届开始实施至今，效果明显。具体体现在如下几个方面：

学生对学习的课程感兴趣程度增强，理论课学分普遍提高，受学业警示率明显下降。

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一、引言

随着社会经济的快速发展，化工行业也日益蓬勃壮大，生产规模和产量逐步扩大，污染物的排放对环境造成的污染越来越严重，同时极大的影响了人类的身体健康和生命安全，不利于化工产业的可持续性发展。绿色化工技术成为当前化工行业急需的新技术，应用化学原理，采取相应的措施最大限度地控制化工生产过程中污染物的排放，降低排放物中的有毒有害物质，有效的解决化学工业对空气、土壤、水源等环境造成的污染问题。

二、绿色化工技术的优势

1、科学利用化工原料

在绿色化工技术中科学利用化工原料是首要的优势，也是研发绿色化工技术的关键步骤。在化学生产过程中选用无毒无害的原材料，可以有效地降低化学生产过程中有毒有害物质的生成，极大的减少污染物的排放量，对解决环境污染问题具有重要的作用。随着科学技术的不断进步与发展，许多新型的无毒无害的原材料和添加剂、催化剂、溶剂等被研制和生产出来，例如天然的植物、生物等原材料代替有毒有害的化学原料，既保证了原材料的绿色环保无毒无害，还能够降低生产成本。

2、合理的使用催化剂

在传统的化学生产过程中大量的使用催化剂用来加快化学反应速度，提高生产效率，但过量的使用催化剂也会增加废弃物的排放，加大对环境的污染。在绿色化工技术开发过程中重点研究了无毒无害催化剂的使用，比如对烷基化固相催化剂的研发，这项技术能够使催化剂达到无毒无害绿色环保，用此代替传统的催化剂，可以降低化学反应中污染物的生成，同时还可以将排放的废弃物进行收集处理后再次利用，提高利用效率，促进化学生产的可持续发展。

3、强化化学反应的选择

在石油化学生产过程中通常使用的烃类选择性氧化，这个化学反应产生的物质非常容易产生氧化现象，严重破坏了化学反应生成物。为了避免这种现象的发生，使化学生产更加环保健康，产品质量能够得到有效的保证，就要采用绿色化工技术，强化化学反应的选择性，使化学反应的生成物能够得到有效的提取和净化，降低生产成本和能源消耗，减少废弃物的排放，实现化学生产的绿色环保。

三、在化学生产中广泛应用的绿色化工技术

1、清洁生产技术的应用

在绿色化工技术中采用绿色催化技术、辐射热加工技术等新型科学技术进行化学工业生产，实现无毒无害、无污染的现代化清洁生产技术。在垃圾处理过程中采用这项清洁化工技术可以有效的降低垃圾中有毒有害物质的生成和扩散，同时将垃圾再处理加工成可以利用的沼气，实现废弃物的循环再利用，既减少了垃圾对环境的污染，还可提高资源的利用率。同样在清洁煤气化的化工生产过程中清洁生产技术可以有效的降低污染物的生成，减少对大气的污染。在海水淡化生产过程中利用清洁生产技术生成的氢氧化镁，不仅生产成本低，而且不会产生污染环境的物质，有效的避免了二次污染，解决了我国淡水资源短缺的问题。目前清洁生产技术已经被广泛的应用到冶金工业、印染企业、风能和太阳能发电、煤气化和垃圾处理等化学生产领域中，取得了良好的效果。

2、生物化学技术的应用

随着化工产业的发展，化学原料的大量使用加剧了不可再生资源的消耗，同时严重的污染了环境，影响了人类身体健康。绿色化工技术中的生物化学技术涉及了基因、细胞和酶等先进的科学技术，利用植物、生物等体内的生物酶和生物催化剂，降低化学生产过程中污染物的生成和排放，这些原材料来源于动植物，来源广泛成本低。比如利用自然界中的生物酶代替丙烯腈制成丙烯酰胺不仅可以减少环境污染还可以降低能源消耗。在石油化工生产过程中就是采用了氯离子、葡萄糖、丙烯和过氧化氢等作为原料利用生物发酵法制成环氧丙烷和环氧乙烷，。化学反应的生成物是左旋果糖，不会产生氯化钙等废弃物，化学反应的生成物成本低，使用性能好有很高的生产和利用价值。

3、光催化技术的应用

化学物在光和催化剂的共同作用下进行的光化学反应与催化反应的有机结合，使化学反应速度得到极大的提高。在氧气、氧化锌、硫化锌、二氧化钛等常见的光催化剂中尤其是二氧化钛的效果是最显著的，被广泛的应用到化学生产过程中。将二氧化钛作为功能材料复合到塑料、皮革、纤维、涂料等材料中研制成无毒无害、无污染的二氧化钛光催化绿色复合材料，能够充分发挥降解有机污染物的抗菌作用达到除臭和净化的功效，在建筑材料、室内装饰材料、家俱以及家用产品的生产过程中被广泛的采用，为人们生活环境的净化和环保开辟了新的天地。

四、结语

综上所述，随着绿色化工技术的不断进步与发展，在化学生产过程中被广泛的应用，极大的减少有毒有害污染物的生成和排放，降低对大气、土壤、水源等环境的污染，减少不可再生资源的消耗，有效的推动化工产业的可持续化、绿色化健康发展，实现最大的经济效益、社会效益和环保效益，对社会进步和经济发展具在积极的促进作用。

作者: 单位:沈阳师范大学化学化工学院

参考文献:

[1]朱明乔，谢方友，吴廷华.绿色化学与技术在化学工业中的应用[J].化工生产与技术，2002年第9卷第4期.

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1绿色化工技术

绿色化工技术指的是在化学工业发展中运用化学工艺或者原理对化学方法进行改造，以此来减少化学技术中化学原料、化学废弃物或者有害化工产品对环境的危害和污染，尽量将化学过程中的废弃物进行二次利用，提升废弃物利用率的同时也减少排放量，促进化学工业的绿色和生态发展。

2绿色化工技术在化学工程工艺中的开发

2.1化学原料的选用

绿色化工技术的开发过程中，化学原料的选用就非常重要，这能够从根本上解决污染问题。绿色、无害的化工原料在生产、排放的过程中也能产生较少的污染物。当前高科技发展下，已经生产处很多无毒无害或者较少毒害的原料、催化剂、各种溶剂供化学工业的发展使用，在化学工业生产中尽量选择这样的化学原料，比如是很多天然的植物，包括各种农作物或者野外农作物，还有很多生物，都是无害化学原料的最佳选择。在化学工业发展中，尽量使用这些物品代替，而且这些物品的成本通常比较低，来源广泛。

2.2化学催化剂的选用

化学工业发展中常常使用各种催化剂加速化学反应的速度，但是很多化学催化剂容易加重化学反应废弃物的排放量。现在绿色化工技术开发过程中重点关注的就是对无害化学催化剂的开发。同时，在化学催化剂的选用上，尽量用毒害较小的催化剂代替毒害大的催化剂，促进化学反应过程的绿色发展。很多化学行业的研究人员正在大力开发烷基化固相催化剂，其没有毒害，期望这种催化剂能够早日被广泛运用。在无毒害化学催化剂开发过程中，注重其废弃物的排放量和循环使用率，最好能够提升其循环使用的过程。

2.3强化化学反应的选择性

在化学反应过程中，尽量提升化学反应的选择性，让化学生成物的提取和净化更加便捷，也能够有效地控制化学生产成本，减少能源消耗和废弃物的排放。比如在石油化学工业中经常进行的烃类选择性氧化，其反应的生成物极易发生氧化现象破坏生成物，因此，在化学反应中，会尽量避免使用这种反应。强化化学反应的选择性，能够提升化学生产过程的健康发展水平。

3绿色化工技术在化学工程工艺中的运用

3.1清洁生产技术的运用

清洁生产技术在包括冶金、印刷、垃圾处理、海水淡化、煤气化技术、发电技术等行业中已经被广泛运用，在其过程中没有毒害，而且没有污染物。多种行业中运用清洁生产技术已经有效地控制了废弃物和有毒物品的发生。比如在海水淡化过程中，运用清洁的化学方法对海水进行处理，其原料是海水，这是一种比较丰富的天然资源，产生的主要成分是淡水，整个过程中的生产技术对环境的污染非常小。

3.2生物技术的运用

生物技术在化学仿生学与生物化工中的运用集中在细胞、微生物、酶的范围内，其中酶、膜化学技术运用地非常广泛。生物技术可以讲很多可再生的资源在生产过程中转化成有用的化学品，比如自然界中存在的酶是非常普遍的一种催化剂，其在生产过程中没有污染物的生成和排放，而且反应的条件比较温和，受到化学行业的广泛利用。

3.3环境友好型产品生产过程的运用

当今社会环境污染问题非常严重，各行各业对环境友好型产品的生产与利用非常急切。从人们的实际生活来讲，运用绿色化工技术的目的就是能够生产处大量的环境友好型产品，这能够给人们的实际生活带来优势。环境污染问题严重影响到人们的生活质量，环境友好型产品的开发和利用能够避免产生环境污染问题。比如在生活中传统的汽油燃烧给大气带来污染，也影响人类的健康；各种产品中氟利昂破坏了大气中臭氧层，给人们的生活埋下安全隐患；很多塑料产品在人们生活中广泛利用，带来很多便捷之处，但是使用后形成垃圾不容易被分解。这些严重的污染问题急需被解决，这些带来污染的产品急需被取代。所以，随着技术的发展，可分解的塑料制品、清洁型汽油、新型燃料逐渐地被开发使用，人们的环保意识也在增强，现在已经有很多的研究用在环境友好型产品的开发上，比如在酒精的生产上，其原料已经变成了天然的甘蔗；利用较易提取的乙醇汽油取代原来的汽油，在汽车行业中被广泛运用。环境友好型产品受到大众喜爱的同时，应该提升开发技术，加大对其的开发利用，这是与人们的实际生活紧密联系的问题，需要社会各界齐心协力的支持。

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中图分类号：TE624.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0353-01

1.Z-18催化裂化增液剂

Z-18催化裂化增液剂（以下简称Z-18增液剂）是北京鑫联达晟石油化工科技发展有限公司研发生产的（技术指标见表1）。

该公司生产的Z-18增液剂由多种活性组份构成，能有效抑制热裂解、脱氢缩合等副反应，增强原料与催化剂的接触效果，同时还能抗击自由基的进一步聚合，抑制热裂化反应，从而降低催化生焦，提高轻收和总液收，降低干气和油浆产率。

2. Z-18催化裂化增液剂工业试验过程

2.1 工业试验条件

（1）在工业试验生产期间，保持加工原料不变，装置加工原料为混合原料，包括溶脱油、减压渣油和加氢尾油。

（2）在工业试验生产期间，保持催化剂不变，仍然采用

LVR-60R催化剂。

（3）在工业试验生产期间，平稳操作装置，避免因操作不稳定影响试验结果。

2.2 工业试验过程

Z-18增液剂加注采用装置原有的钝化剂加注系统，将Z-18增液剂装入钝化剂罐V2116，通过钝化剂注入泵P2102注入提升管原料线与原料混合后（喷嘴前）进入提升管。

Z-18增液剂于2012年3月7日开始在长庆石化公司催化裂化装置使用，至2012年5月6日试验结束，共加入Z-18增液剂30吨，前七天为快速加注200ppm，即33kg/h，一天加注约800kg（相对原料165t/h）。以后为平稳加注100ppm，即16.5kg/h，一天加注约400kg。

2.3 工业试验数据选取

工业试验结束后，收集所需相关数据。选取Z-18增液剂加注量较为平稳的4月份（4.1-4.30）数据作为处理数据。对照数据选择上，因2月份为春节节假月份，工业加工量降低，所以选取1月份（1.1-1.30）的数据作为对照数据。

3.工业应用结果与讨论

3.1 产品分布变化情况

对统计的数据进行物料衡算，并对比试用前后数据的变化， 以柴油收率为例：

从试验前后柴油收率对比得知，Z-18增液剂试用后，柴油收率有了较明显的增加；经平均计算得知，柴油收率由18.98%增加至19.79%，增加0.81%。

从试验前后物料衡算表得知，使用Z-18增液剂后，催化加工量由4157.37吨/天提高至4303.77吨/天，提高146.40吨/天；总液收由81.52%提高至82.96%，提高1.44%；干气烧焦及损失由14.39降低至13.51%；油浆产率由4.09%降低至3.51%。

3.2 产品性质变化情况

3.2.1 轻柴油质量

检验Z-18增液剂试用前后，轻柴油产品的质量变化，以轻柴油闪点为例，选取相应的数据作图如下：

从试验前后轻柴油闪点的变化情况得知，试用Z-18增液剂后，柴油闪点由68.2℃降低到65.7℃，降低2.5℃，并不能对轻柴油的质量造成明显影响，轻柴油闪点满足工业生产质量要求。

从试用前后轻柴油质量参数表得知，试用Z-18增液剂后，轻柴油的初馏点温度和闪点温度降低，其他参数无明显变化，轻柴油质量满足工业质量要求。

3.2.2 稳定汽油质量

检验Z-18增液剂试用前后，稳定汽油的质量变化。从试用前后稳定汽油质量参数得知，试用Z-18增液剂后，稳定汽油的初馏点、10%、50%、90%温度均略有提高，汽油中烯烃含量稍有降低，芳烃含量略有增加，总体来说，汽油性质保持稳定。

3.2.3 液化气质量

检验试用Z-18增液剂前后，液化气质量变化。

从试验前后液化气质量参数得知，试用Z-18增液剂后，液化气丙烯含量从36.65%增加到39.13%，丙烷含量从16.18%降低到14.83%，其他质量参数无明显变化，液化气质量满足工业质量要求。

结 论

Z-18催化裂化增液剂在我公司催化裂化工业装置中试用过程中，试用正常，对装置生产无不良影响。试用期间，在相近原料、催化剂不变、操作方案主要条件变化不大的情况下，装置加工量提高146.40吨/天，总液收提高1.44%，油浆产率下降0.58%，并且对产品质量基本无负面影响，具有良好的使用效果和应用前景。

参考文献

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[4] 140万吨/年催化裂化装置操作规程

[5] 徐春明，杨朝合. 石油炼制工程（第四版）. 石油工业出版社. 2009，09

[6] 李阳初，刘雪暖. 石油化学工程原理. 中国石油出版社. 2008

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2改革教学方法，提高教学效果

教学是一门艺术，教师有好的教学方法，才能使学生对所学的课程感兴趣。传统教学中主要存在以下问题：①工学结合不到位，重理论、轻实践，与实际生产结合不紧密。②教学方法单一，以课堂讲授为主，学生被动的接受。③教学评价指标单一，以期末考试成绩评价为主，忽略了过程的评价。针对这些现状，本课程采用了项目驱动教学法教学。

2.1项目驱动教学法的教学设计项目驱动教学法，起源于德国职业教育在20世纪80年代推行的一种教学模式，师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。项目驱动教学法是以企业案例为核心，根据课程教学目标选取具有代表性的案例，将所要讲授的知识隐含在典型案例中，以案例引导学生自主学习。物理化学是一门实践性很强的学科，学生通过实践获取知识是高职院校学生学习的重要途径。在项目驱动教学法中，教学项目的设计是整个教学的关键，直接影响教学效果，因此教师应紧扣教学内容，依据高职学生的专业特点，经仔细分析研究，设计出包含关键理论知识的实践项目。例如：乙酸乙酯皂化反应的速率常数测定、碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线测定绘制、环己烷-无水乙醇二元液系沸点组成图的绘制、乙烯基正丁基醚与正丁醇有效分离等。通过实验测定与理论计算的比较、分析，找出产生误差的原因，使学生在实践中掌握相关理论知识。

2.2项目驱动教学法的实施项目驱动教学法把教学过程分成四个阶段：理论教学、实训过程、分析总结和过程评价。理论教学：引入案例，提出问题，讲解案例需要的相关理论知识，使学生对所学知识的实际用途有所了解，激发学生的学习兴趣，使学生感到学有所用。实训过程：作为教学内容实施的载体，主讲教师将实训项目分解成若干个任务，按照企业的工作方法和管理模式，对学生分组，在具体任务的驱动之下，充分发挥学生的主动性与创造性，学生根据任务查阅资料，相互交流、讨论，提出具体实施方案，在完成方案的过程中，及时发现问题，分析解决问题，通过这样一个完整过程，达到教学目标要求。分析总结：教师通过指导观察，对实验方案及学生普遍出现的问题进行点评、总结，同时用相关理论对案例进行剖析，提高学生对理论知识点的理解。过程评价：考察学生从方案设计、实训过程到结果分析，包括理论知识、实验室安全管理等方面是否完成学习任务、实现教学目标，教师根据完成情况给出客观评价。

3将多媒体教学与传统教学模式结合，提高教学质量

传统教学由于板书占据时间长，课堂信息量较少。用PPT课件和Flas上课，内容生动、形象、直观、丰富，课堂教学容量大，提高了课堂效率，但由于物理化学许多问题抽象、逻辑性强、公式复杂，多媒体表达文字显示速度快，学生思维跟不上，不适宜所有内容都用多媒体授课。建议采用多媒体与板书结合的方式授课，使学生有充分的时间消化、吸收，师生互动，提高教学质量。

4建立全面、可控的考核体系

《物理化学》课程考核采用理论考核和过程评价相结合的方式，具体考核方式如下。理论考核：采用闭卷、笔试方式，占总成绩的60%。主要进行基本知识、基本原理、分析理解能力、数据综合运算能力的考查。过程评价：占总成绩的40%。包括学习积极性和阶段学习效果评价(日常考勤、课堂表现、实训项目的设计)，自主学习能力评价(独立操作能力、实训报告、课堂作业)，表述能力评价(课堂发言、实验结果讨论、分析答辩)，职业道德、团队协作能力评价。

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我国是一个地大物博的国家，相对来讲煤炭资源是比较丰富的，再加上近些年来我国社会经济和科学技术的飞速发展，在一定程度上促进了我国煤化工行业的进步，其中最关键的环节就是如何将煤炭转化为清洁高效的合成气，即CO+H2，也被人们称之为煤气化技术。先进的煤气化技术不仅可以极大地降低在燃烧排放过程中对大气环境的污染程度，而且也可以在一定程度上提高煤炭的利用效率，其在煤炭直接液化、煤炭间接液化、煤炭化工、燃料电池等方面起到了至关重要的作用，具有一定的显示意义。

1国内外煤气化技术的发展现状

从世界范围内各种能源的储备量来看，天然气、石油占比12%，而煤炭占比高达79%，由此不难看出，在能源战略中煤炭利用技术的开发和研究占据了何等重要的位置。世界煤化工的发展经历了漫长的时间，早在二十世纪初，逐渐兴起的煤炭炼焦工业标志着煤炭化工正式进入了发展初期阶段，到了二十世纪中期，有机化学工业一直以煤炭为主要的原材料，随着石油化学工业的逐步兴起，在化工原料的配比中，逐渐强化了天然气和石油的重要性，慢慢降低了煤炭的应用比例，缺乏在实践中的研究、发展和应用，必然会在一定程度上影响世界煤炭化工技术的深入发展和进步。但是到了二十世纪70年代，大幅度攀升的石油价格，对石油化学工业的健康发展产生了不利的影响，与此同时在煤液化、煤气化等方面煤化工都取得了一定的成绩，尤其是到了二十世纪末，石油价格在世界范围内都始终居高不下，并呈现不断上涨的态势，这就为煤化工技术的发展提供了有力的外部环境，人们也逐渐重视煤化工的重要性。就我国而言，传统的UGI炉块煤间歇气化已经无法满足时展的需求，其迫切的需要向先进的粉煤加压气化工艺进行转化，同时这种迫切的需要也为新型煤气化技术的创新和发展提供了可能。据不完全统计，正在建设的和已经投产的大型洁净煤气化技术的相关装置就有80余套，其中已投入运行中的煤气化装置占比约一半左右，其中对水煤浆气化技术中的四喷嘴、GE煤气化、多原料浆气化、分级气化等和干煤粉气化技术中的Shell煤气化、GSP两段式干煤粉加压气化、单喷嘴干粉气化技术等的应用比较广泛，并且已经取得了不错的成绩。

2现代煤气化技术

通常来讲，气化工艺可以分为固定床（也称之为移动床）、气流床和流化床这3种类型。其中最为清洁的而且具有较高的效率的煤气化类型就是气流床，这也是为什么气流床气化技术被广泛的应用于现代大型煤气化装置当中的主要原因，而气流床气化主要包括两种：（1）干煤粉进料；（2）水煤浆进料。

2.1水煤浆加压气化

2.1.1德士古水煤浆加压气化工艺（TGP）起初在渣油部分氧化技术的基础之上，由美国Texaco研发了水煤浆气化技术，其采用的是水煤浆进料，并确保水煤浆的质量分数控制在60%~65%，在气流床中进行加压气化工艺，在高温高压的作用下可以将O2和水煤浆转化成合成气，液态排渣。提高气化压力，可使装置的投入得到有效的降低，从而实现降低能耗的目的。就德士古气化炉单炉而言，其最大投煤量为每天2000t，并且实践证明这种气化过程可以在一定程度上有效控制其对环境的污染程度。根据气化后不同的加工顺序及产品的要求，可以将加压水煤浆气化分为废锅流程、废锅激冷联合流程和激冷流程这3种工艺流程。通常会采用激冷流程来生成合成氨，这样可以直接用水激冷气化炉出来的粗煤气，粗煤气被激冷之后其水蒸汽的含量会比较多，可以无需补加蒸汽就可以直接送入变换系统。若产品气用作燃气透平循环联合发电工程，宜使用废锅流程，蒸汽透平发电机组可以有效利用其副产高压蒸汽。若产品气用作羟基合成气并生成甲醛时，需要变换部分粗煤气，通常会采用半废锅流程，即激冷联合流程和废锅流程的有机结合，粗煤气从气化炉出来之后先经辐射废锅冷却，再用水激冷，直至其温度符合实际需要，而在后续的部分变换工序中可以对粗煤气显热产生的蒸汽进行充分有效的利用。2.1.2多喷嘴对置式水煤浆加压气化这项技术是在德士古水煤浆加压气化法的基础之上加以创新而得到的最先进的煤气化技术之一。在2000年，鲁南化肥厂、华东理工大学、中国天辰化学工程公司共同努力和研究，在多喷嘴对置水煤浆气化炉中取得了一定的成绩，并获得了国家主管部门的肯定和审批，在第二年的2月份就申请了专利授权。相比于德士古气化工艺的各项指标而言，新型气化炉的各项指标不仅均得到了优化，而且其灵活稳定的操作，逐渐引起了国家科技部门的高度支持和重视。多喷嘴对置式水煤浆气化炉装置不仅便于开车，而且操作灵活，可以根据实际情况和特点来增减投煤负荷，相较于德士古水煤浆气化而言，这种新型的水煤浆气化炉装置可以降低能耗约7%，目前，这项技术在我国得到了广泛的推广和应用。

2.2干粉煤加压气化工艺

2.2.1壳牌干粉煤加压气化工艺（SCGP）Shel气化炉的外形是立式圆筒形状的，并将由沸水冷却管组成的膜式水冷壁安装在炉膛周围，将耐热土层铺设在内壁上，当气化时，在水冷壁内壁涂层上熔融灰渣会形成液膜，沿着内部自行顺流而下，针对检修频繁和高温耐火材料损毁情况可以充分利用以渣改渣的防腐措施。可以将输出集气管、输入给水管安装在筒体外壳与水冷壁之间的环形孔隙内，为维修和检查水冷壁奠定良好的基础；环形孔隙内充斥着有压合成气，且其温度在250~300℃。2.2.2GSP干粉煤加压气化在1976年由原民主德国VEBGaskombiant的黑水泵公司研发的干粉煤加压气化技术，其进料分为液体进料和干粉煤进料这两种形式。GSP气化炉对盘管式水冷壁气化炉结构进行充分有效的利用，无需严格要求气化粉煤的粒度要求，且具有较高的一次性碳转化率，可高达98%，除此之外，还可以在一定程度上增加水冷壁和喷嘴的使用年限，可以灵活的调节负荷，具有较大的操作弹性。但是尚未在国内工业化装置方面验证GSP煤气化技术的经济性和投资性。

3煤气化技术的发展趋势

随着我国社会经济和科技的飞速发展，在一定程度上也促进了大型煤气化技术的进步，如何提高煤种适应性、煤气化效率、装置可靠性、气化炉单炉生产能力、降低污染物排放量、控制成本投入、新型煤化工技术集成等内容将成为煤气化技术未来的主要发展方向。

3.1煤气化过程的能量高效转化与合理回收

要想实现煤气化整体效率的切实提高，就需要合理回收煤气化合成气高温显热。在回收合成气显热方面主要有两种工艺，一种是废热锅炉、另一种是激冷工艺，前者具有较高的热量回收率，但是投资和设备均比较庞大；后者尽管设备操作便捷、投资费用较低，但是其能量回收效率也会大大降低。对气流床气化技术进行充分有效的利用，可以提高碳转化率，甚至可以高达99%，事实上，在气流床煤气化效率的提高方面仅仅是通过强化煤气化炉中的传递过程和混合过程已经难以实现。近些年来，人们在利用高温合成气显热方面充分利用了化学激冷的方式，如二次喷煤等，通过改进技术和优化工艺，并增加了对煤气化整体工艺匹配程度进行深入的研究，实现了节能降耗的目的。

3.2提高煤种的适应性问题

一方面应该根据实际情况和特点来合理选择配煤技术，并在规定时间内实现气化炉的稳定进料，并对气化机理进行深入研究，对气化炉结构进行适当的改进，在一定程度上使多元混配煤种或单一煤种的运用范围有所扩大，使其可以更加匹配后续的加工装置，为气化装置稳定安全的运行奠定良好的基础。另一方面开发诸多的先进技术，如劣质煤预处理提质等，可以提高为气流床气化技术所使用到的气化原料的匹配度。此外，为了提高煤炭资源的利用率，可以充分利用符合煤气化技术，例如，合成气制天然气的过程中，对粉煤的充分利用，并有效的结合气流床技术和固定床技术，可以兼顾煤炭资源利用效率的提高和煤气化效率、废水处理等问题的妥善处理。现如今，对煤炭资源的利用和开发在一定程度上促进了我国科技进步、经济发展以及各个领域的企业发展壮大，但是其主要的污染物排放严重威胁了人们的生存环境和自然环境，因此，洁净煤气化技术的发展势在必行，这也是坚持可持续发展战略的必然选择。总结其发展趋势，可以得到以下结论：（1）多煤种适应性有待提高，使得任意煤种的气化都将成为可能；（2）气化效率和气化能力有待提高；（3）充分利用加压气化工艺，尽可能的使压缩能耗有所降低，使气化强度有所提高，尽可能的有效控制带出物的损失程度；（4）有利于减少环境问题，降低污染程度，为保护生态环境奠定良好基础。

4结语

总之，我国国情的客观需要就决定了煤炭气化技术必将会迎来广阔的发展空间，并且在煤炭气化技术的自主知识产权方面我国应给予大力扶持，兼顾先进技术的引进和成本的有效控制这两者之间的关系，从而在一定程度上增强我国的综合竞争力。

参考文献

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［2］烈.煤气化技术在我国的发展前景［J］.广州化工,2014,18:45-46.

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［5］梁永煌,游伟,章卫星，等.我国洁净煤气化技术现状与存在的问题及发展趋势（上）［J］.化肥工业，2013,（6）:30-36.

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2热量传递与节能

热量传递过程可以分为导热传热、对流传热和辐射传热三种基本方式，它们有各自不同的传热规律，石油化工生产过程中的传热通常是几种传热方式的组合。强化传热的目的就是力求使换热器在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能的多。从传热基本方程Q=KFΔT可以看出，增大传热量Q可以通过增大传热温差ΔT、扩大传热面积F和提高传热系数K三种途径来实现。(1)优化平均传热温差。在换热器中冷热流体的流动方式有四种，即顺流、逆流、交叉流、混合流。在冷热流体进出口温度相同时，逆流的平均传热温差ΔT最大，顺流时ΔT最小，因此，为增加传热量应尽可能采用逆流或接近于逆流的传热方式。增加冷热流体的平均传热温差T虽然可以强化传热，但同时也增加了传热过程的不可逆性，增加了传热过程的损失，因此，通过权衡，优化冷热流体的平均传热温差T是节能必须进行的工作。(2)扩大换热面积。增大传热面积以强化传热，并不是简单地通过增大设备体积来扩大传热面积，而是通过传热面结构的改进来增大单位体积内的传热面，从而使得换热器高效而紧凑。如采用小直径的管子，并实行密集布管，采用各种形状的翅片管来增加传热面积。一些新型的紧凑式换热器，如板式换热器和板翅式换热器，同管壳式换热器相比，在单位体积内可布置的换热面积要大得多。对于高温、高压工况一般都采用简单的扩展表面，如普通翅片管、销钉管、鳍片管，虽然它们扩展的程度不如板式结构高，但效果仍然是显著的。(3)提高传热系数K。提高传热系数是增加传热量的重要途径，也是当前强化传热研究工作的重点内容。提高传热系数的方法重点是提高冷热流体与管壁之间的换热系数。尤其要提高管子两侧中换热较差一侧的换热系数，以取得较好的强化传热效果。强化对流传热的措施有[7]：表面粗糙化，提高壁面的表面粗糙度以影响湍流粘性底层的传热；表面加扰动单元，如表面为引发涡流而引入的小翅；管道中加入插件以引发转动；用水射流冷却热表面等。上述各独立措施通常可以组合使用，以取得更好的强化效果。需要注意的是，强化传热的所有措施总要以较高的压力损失和驱动功率为代价。因此，把传热和驱动功率统一到过程的不可逆性上来评价强化传热过程的效果，才能使各种技术具有可比性。

3质量传递与节能

精馏过程是一个典型的分离过程，也一个重要的质量传递过程。根据热力学基本原理可知，不同物流的混合是自发的不可逆过程；反之，要把混合物分离成不同组成的产品时，必须消耗某些形式的外界功或热能。精馏过程中物质在不同相间的转移是在恒温和恒压下进行的，相转移过程的推动力是化学势，化学势在处理相变和化学变化时具有重要意义。精馏过程中，蒸汽以一定压力降通过精馏塔是产生不可逆因素的原因之一。其次是再沸器和冷凝器分别以一定的温差加入和移走热量，更重要的原因是气液两相相互接触或混合时因未达到相平衡而使精馏过程的不可逆程度增大。因此，降低流体流动所产生的压力降，减小传热过程中的温度差，减小传质过程中的浓度差即化学势差，均能使精馏过程中的功耗降低。使损失的减少。精馏塔通常可以采用以下节能措施：(1)在精馏塔的操作方面，应尽可能减小回流比，预热进料，减小再沸器的负荷；应充分利用塔釜液余热，减小再沸器与冷凝器的温差，并通过防垢除垢减小传热热阻等。(2)在精馏塔的结构方面，应尽量采用新型塔盘或新型填料以减少塔的压降。在石油化工生产中，过去板式塔多为泡罩塔，填料塔多用拉西环、鲍尔环。随着塔设备技术的发展，老式的塔板和填料逐渐被淘汰。浮阀、筛板、旋流塔板、波纹穿流塔板被采用。在填料上则选用较先进的阶梯环、扁环、矩鞍形金属环和孔板波纹、格栅等新型填料，为提高产量、减少能耗、安全生产和稳定操作创造了条件。此外，采用设置中间冷凝器和中间再沸器的方法减少塔的有效能损失，这样可以降低塔的操作费用，但却增加了塔的设备折旧费用。

4化学反应与节能

化学反应过程同时受动量传递过程、热量传递过程、质量传递过程以及化学反应的规律支配。化学反应的平衡问题和速率问题是互相关联的，可以从反应速率导出化学平衡，但却不能从化学平衡导出反应速率，因此化学反应动力学比化学反应热力学更为基础。热力学仅是给出了化学反应的可能性，要实现这种可能性还必须从动力学的角度研究化学反应的速率及相关影响因素。化学反应进行时，大多数情况下都伴有热量的吸入或放出。如何有效地供给或利用反应热是化学反应过程节能的重要方面。对于吸热反应，应合理供热。吸热反应的温度应尽可能低，以便采用过程余热或汽轮机抽汽供热，节省高品质的燃料。对于放热反应，应合理利用反应热。放热反应的温度应尽可能高，以回收较高的品质的热量。例如，利用乙烯装置裂解气急冷锅炉产生的8~14MPa的高压蒸汽驱动汽轮机，可使每吨乙烯消耗的电力由2000~3000kW/h降到50~l00kW/h，大大提高了乙烯装置的经济性。不论是吸热反应还是放热反应，均应尽量减少惰性稀释组分。因为对吸热反应，惰性组分要多吸收外加热量；而对放热反应，要多消耗反应热。化学反应器是进行化学反应的重要设备。绝大多数反应过程都伴随有流体流动、传热和传质等过程，每种过程都有阻力，都需要消耗能量。所以，改进反应装置，减少阻力，就可降低能耗。

反应设备的选型应满足如下基本要求：(1)反应器内要有良好的传质和传热条件；(2)建立合适的浓度、温度分布体系；(3)对于强放热或吸热反应要保证足够的传热速度和可靠的热稳定性；(4)根据操作温度、压力和介质的耐腐蚀性能，要求设备具有材料稳定、型式好、结构可靠、机械强度高、耐腐蚀能力强等特点。例如，凯洛格(Kellogg)公司为减少合成氨催化剂床层压力降、提高单程转化率以及简化设备结构，开发了激冷型卧式反应器。催化剂呈水平板状，反应气体垂直通过催剂床层，反应器压力损失明显下降。文献较为全面、系统地讨论了各种化学反应器，特别是新型化学反应器在节能降耗中的作用。催化剂的选取则是另一个决定物耗和能耗水平的关键因素。由阿勒尼乌斯(Arrhenius)方程可知，化学反应速率与反应温度成正比，与反应活化能成反比，与指前因子，即碰撞因子成正比。所以，选择合适的催化剂至关重要。例如，意大利蒙特爱迪生公司与日本三井石油化学公司共同开发的丙烯聚合反应高效催化剂，与以前采用的齐格勒(Ziegler)型催化剂相比，生产强度提高了7~10倍，并省掉了脱灰工序，原料、蒸汽、电力等消耗均显著下降。

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作者简介：刘雪暖（1960-），女，山东曹县人，中国石油大学化学化工学院，教授。（山东青岛266555）胡静（1983-），女，湖南长沙人，克拉玛依职业技术学院石油化学工程系，助教。（新疆克拉玛依833600）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0100-02

一、概况

尽管社会、高校和大学生自己都认为，结构化的知识才有利于理解、掌握和运用，但是只有部分学习者形成了结构良好的知识表征。康威等[1]和隋洁等[2]均认为，长时记忆中保持的是图式及部分细节，并通过实验检验了一般知识（图式）和具体细节随学习时间发生的变化，结果均表明，知识获得是知识表征由情景记忆转化为语义记忆的过程，结构性强的课程更容易促成这种转化，优秀学生完成这种转化的速度更快、比例更高。

为什么有些学生能更好地促成知识的结构化？学习方式理论[3]认为，这与学习者的学习取向有关。深层型取向使学习者倾向于理解知识，在新知识与其他知识之间建立广泛联系，其知识表征的质量高。表面型取向使学习者倾向于复制知识，将知识作为一个个孤立的单元分别记忆以备日后检查，其知识表征非常零乱。东方学生还普遍采用第三种学习取向，称为成就型取向，它使学习者倾向于按照教育者（或其他权威）的要求选择加工学习材料的方式，既有可能通过阅读指定的内容建构较好的知识表征，也有可能为满足低认知水平的题目（如列举）的要求而死记硬背。优秀学生可能因其较高的信息加工能力和先前具有的结构较好的知识而视新的学习内容为较小的负荷，能在理解的基础上充分加工信息（深层型取向）并建构新的知识，学习质量高，有利于知识获得的良性循环；而学习较差的学生受学习任务的高负荷所迫，即使认识到学习取向上可能存在问题，还是常常采用表面型取向以完成最低的学习要求，始终没能比较好地建构知识。也就是说，学习取向与知识掌握的程度密切相关。

然而，传统的评价知识获得的方法往往不去区分死记硬背的学习者和理解建构的学习者，无论他们以何种方式再现了所学内容，得到的评价大致相同，偶尔建构者还会因回答离题太远而获得较复制者更低的评价。[4]在基础教育阶段学习任务相对较少，无论采用何种学习取向的学习者均有可能获得成功，当他们进入大学以后，面对骤然增多的学习任务，表面型取向未能建构知识的问题就较容易暴露出来，而且到了高年级的专业课上，由于其基础知识未能建构成体系，要融会贯通、灵活运用就越发显得困难，深层型取向的学习者则正好相反。例如在化工专业，通常认为，“化工热力学”比“化工原理”难学，但“化工原理”的结构性不如“化工热力学”完整，零散的知识比较多，时而要用到不同的基础课的知识，很可能表面型取向的学习者会认为“化工原理”容易学，而深层型取向的学习者会认为“化工热力学”容易学（尽管难度大）。在这两门难度和结构化程度不一致的课程上，较优秀的大学生因学习取向的不同可能有什么样的学习结果，值得研究。

二、调查对象和方法

1.对象

226名中国石油大学三年级学生参加了实验，其中“化工热力学”课程有132名学生参加（男生73人，女生46人，其余未填写），“化工原理”课程有94名学生参加（男生64人，女生30人）。

2.工具和材料

使用Biggs学习过程问卷（1987）测量学习取向，[5]该问卷的6个维度分别为表面型动机、深层型动机、成就型动机、表面型策略、深层型策略、成就型策略，每个维度有6个项目，5点计分。合并对应的动机和策略分别得到表面型取向、深层型取向、成就型取向得分。

知识获得的测量采用了隋洁等的R/K判断，[2]其中R是自我觉知的操作定义，代表情景记忆，K是一般觉知的操作定义，代表语义记忆。具体方法如下：课前由任课教师按照授课内容编写10道有三个选择支的单项选择题，题目的难度控制在学生只要记得当堂课讲过的内容就能凭记忆答出的水平，每道选择题之后附有意识状态类型的选项，要求学生回答自己作此选择是“记忆的”、“知道的”，还是“猜测的”，依次记为R、K、G。样题如：

目前应用最广泛的传热设备是（ ）换热器。

A. 列管式 B. 蛇管式 C. 套管式

你完成选择的方法是（ ）。

A. 记忆的 B. 知道的 C. 猜测的

指导语要求学生先选择答案，然后对所选择答案进行意识状态类型的判断，并详细说明“记忆的”指“记得老师讲解这一内容时的情景，比如她正站在窗户边，或者当时曾叫你在书上第几页划过线”，“知道的”指“就是知道这个答案对，但是已经记不得讲这一内容时发生的各种事件”，“猜测的”指“不知道哪个是正确答案但是觉得其他选项不对因而推测出这个选项或随意猜了一个答案”。按照这一指导语，R和K的含义与康威等的一致，而G更类似于他们的F（熟悉感）。

3.施测程序和数据处理

在课堂教学完成后，由任课教师整班发放选择题，在陈述完指导语之后请学生作答。之后发放学习过程问卷，要求学生按照指导语完成，并将两份测量工具一同收回。

学习过程问卷上极少数项目的缺失值用受试者所在班级该项目的众数代替，分别求出其表面型取向、深层型取向、成就型取向得分并换算成其在各自班级里的标准分数，然后以±0.5个标准差为分界点将受试者分为各种学习取向上的低分组、中间组、高分组。统计受试者R、K、G上的正确数，并求出正确总数，按照正确总数在0～3、4～5、6～7、8～10之间，将受试者分为学生等级上的不合格组、合格组、中等组和优秀组。

三、调查结果

1.226名大学生的学习取向

学习“化工热力学”的学生的表面型取向、深层型取向、成就型取向得分（M±SD）依次为37.54±6.02，40.83±6.10，36.89±6.34，学习“化工原理”的学生的上述得分依次为36.76±5.68，43.48±6.07，37.23±7.01，经检验均为深层型取向得分高于表面型取向和成就型取向得分；“化工热力学”班级的深层型取向显著低于“化工原理”班级，tα/2 = -3.221，p = 0.001。

2.不同等级的学生各种意识状态类型下的正确数

表1详细列出了学生各意识状态类型下的正确数。方差分析表明，意识状态类型与学生等级的交互作用显著，F（6，438）= 4.518，p < 0.0005；二者的主效应也都显著。简单效应分析表明，中等组的R和G小于K，优秀组的G小于R和K；优秀组的R高于其他各组，合格组的K低于优秀组，各等级的G没有差别。

3.不同学习取向对正确总数的影响

方差分析表明课程的主效应总是显著，在表面型、深层型、成就型三种学习取向上分别有F（1，220）=14.416，p

4.不同学习取向对各种意识状态类型下的正确数的影响

方差分析表明意识状态类型和课程的主效应总是显著（p

四、讨论

实验结果支持知识获得是知识表征从情景记忆向语义记忆转化的观点，更优秀的学习者有更多的K，说明他们的图式化完成得更充分；但是知识表征不会彻底转化为图式，最高等级的学习者不仅有更多的K，而且有更多的R，在已很好地建构了知识的基础上，记住一些细节能让学习者的知识结构更为丰富。反映熟悉感和猜测成分的G并无差异，它很可能是无意学习的结果，知识表征的知觉特征较明显。

学习“化工原理”课程的学生，深层型取向更高，可能是因为这门课程的知识理解起来较容易，无需高负荷的认知活动，那些既可以采取表面型取向又可以采取深层型取向的学习者可以实现深层型取向的要求即理解并建构知识；而“化工热力学”认知负荷更高，上述学生极有可能在来不及理解的情况下转而采用表面型取向以求先记住再说，特别是那些过去曾经采用表面型取向取得成功的学习者。相比之下，总是采用深层型取向（或表面型取向）的个体不太容易一遇到困难就改变学习取向，他们对这种差异的贡献应该不太大。

为什么不是所有学生都在更难的“化工热力学”课程上更少或更慢地建构了知识，即他们都有较低的深层型取向？以下实验结果不支持这种推测：“化工热力学”的正确总数多于“化工原理”，在“化工热力学”上有G

当然，本研究采用的测验形式本身不利于检验出表面型取向对R/K判断的影响，因为题目的内容和难度都是学生可以凭借对课堂情境的记忆回答出来的，不能充分暴露持深层型取向者建构知识的后果。如果在各种类型的问题上深层型取向都显示出有助于知识的掌握，而且课程的图式化程度越高这种作用就越明显，就有必要通过调整课堂教学使课程更易于图式化以促进学习者去采用深层型取向建构知识。大学教材的编写通常遵循着学科本身的逻辑，反映的是人类到近期为止对某一事物的综合认识，但一般来说没有反映形成这种认识的过程，也就是说它很有可能与学习者建构知识的心理过程不符。学习者不可能像编写者那样高屋建瓴，一开始就整体把握学科的框架，因此，教材需要适应他们现有的知识结构，从容易建构的切入点开始，而不必固守从学科的最基本的概念出发等做法。即使是对于通过高考选拔进入重点大学的优秀学生，由于考试本身在评价学习质量上的缺陷，其中不乏高表面型取向的复制者，这也是不可避免的现象。为提高他们的学习质量，教育者不仅要对其进行心理辅导与教育，也需要为他们营造适宜建构知识的学习环境，使他们能从学习取向的转变中得到最大的益处。

五、结论

掌握知识首先需要形成一定数量的语义记忆，在此基础上情景记忆能使知识表征更为完善；图式化程度高的课程有利于知识表征转化为语义记忆，因而有利于掌握知识，表面型取向仅在图式化程度不高的课程上减少正确总数，即妨碍知识获得。

致谢：感谢中国石油大学2008级参加“化工热力学”和“化工原理”课程学习的各位同学及任课教师的配合与支持！

参考文献：

[1]Conway,M. A.,Gardiner,J. M.,Perfect,T. J.,Anderson,S. J.,& Cohen,G. M. Changes in memory awareness during learning:The acquisition of knowledge by psychology undergraduates[J].Journal of Experimental Psychology:General,1997,126(4):393-413.

[2]隋洁,吴艳红,王金凤,等.中学生知识获得过程是从情景记忆向语义记忆转化的过程[J].心理科学,2003,26(5):784-789.

篇10

中图分类号：T-9文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-12-0-02

工业生态学是把工业基础结构看作是人工生态系统和自然生态系统互相交叉相连的体系，用自然环境模式作为解决工业发展与环境治理的样板模式。工业生态学为全面解决污染控制、资源利用以及提高企业竞争力，提供了一种全新的理论方法和实际应用策略。兰州工业发展已进入了以提高产业素质为核心、提高增长质量和市场竞争能力为方向的新阶段。阶段性的变化在经济政策上要求以生态工业理念为基础，构建新型工业结构。

一、鼓励各企业用成熟的高新技术和先进适用技术改造提升传统产业

目前兰州的工业基本上仍然以传统产业为主，且现有传统产业普遍存在着设备老化、技术落后、生产粗放、能耗、物耗较高等现象。从兰州的实际情况看，今后相当长一段时期，传统产业仍是经济发展的支柱性产业，既不能在短时期内淘汰，也不能任其发展，而必须根据经济发展和产业结构优化升级的整体要求，加快对传统产业改造提升的步伐，使其能耗不断降低，污染不断减少，科技含量不断增加。大力发展高技术产业，不断增强自主创新能力，提高其在产业结构中的比重，对于兰州市节能降耗乃至产业结构优化升级来说，是一项带有战略性和方向性的措施。

（一）要加大技术创新的力度

技术创新是传统产业进行改造提升的核心内容，主要应集中在两大方面：1、要在促进产品升级换代和深加工上下功夫，只有如此，才能使新产品不断涌现，形成和创造出新的需求，使传统产业在降耗的基础上真正成为促进经济发展的支撑力量；2、要在研发现有产品降耗方面的新技术上下功夫，这是现有传统产业在节能降耗方面取得实质性进展的关键所在。这个问题不解决，传统产业的节能降耗乃至整个改造提升工作都会落空。

（二）要加大产品创新的力度

主要是在技术创新的基础上大力开发出既符合人们消费不断升级需要、又能节约能源和清洁环境的新产品。尤其是有些与人们日常消费息息相关的传统产品，由于长期使用，其性能已得到人们的喜爱和高度认可，所以有关行业部门和生产者应下大功夫对现有机器设备进行技术改造和革新，以便进一步降低能耗、节约资源、保护环境。

（三）要加大市场创新的力度

企业只有利用技术创新的成果，开发出符合消费者需求的新产品，才能最终赢得市场优势，从这个角度来说，市场创新就成为传统产业改造提升的最终归宿，也是检验传统产业节能降耗成效大小的基本标准。从目前我国实际看，企业应主要采取三种方式进行市场创新。1、要充分利用自己原有的市场优势，通过进一步挖掘市场潜力，强化产品在原有市场上的销售量，不断提高市场占有率，采取这种方式主要是一些名牌产品；2、利用现有产品，通过市场细分，主动出击，开拓新的市场，寻找新的消费者，采取这种方式主要是原有市场基本饱和、竞争能力一般化的产品；3、加快技术改造、降低耗能的步伐，不断淘汰老产品、开发新产品，用新产品去占领新市场，采取这种方式主要是一些工艺落后、技术低档、产品没有销路的企业。总而言之，唯有创新，才能使我国大量的传统产业的能源消耗真正降下来。

（四）要加大组织创新的力度

加强企业的资本运营能力，通过并购提高企业规模经济水平和产业集中度，加快大型企业发展，形成一批拥有自主知识产权、主业突出、核心竞争力强的大公司和企业集团。积极促进中小民营企业发展，充分发挥中小企业的作用，推动中小企业与大企业形成分工协作关系，提高生产专业化水平，促进中小企业技术进步和产业升级。

二、对重点行业进行技术和制度创新，实现行业结构优化

在几大重点行业分别组织实施工业锅炉改造、区域热电联产、余热余压利用、电机系统节能、能量系统优化、建筑建材节能、绿色照明工程、政府机构节能工程、新能源可再生能源开发利用和节能监测和技术服务体系建设工程等十大节能工程。

（一）炼油化工一体化是石油化工重要的经营战略

石油化工业要坚持大型化、集约化、精细化方向，延伸产业链，实现集聚发展。美国《化学工程》2007年5月号指出，世界炼油工业发展的新动向之一是石油化工更加紧密的一体化。近10年来，面对化工轻油供应不足及油价高企带来的一系列严峻挑战，炼油化工一体化战略的重要性日益得到提升，一体化的程度已从初级的以单供原料为主的松散型发展到全面互供原料的紧密型。实现炼油和化工一体化，有利于原料的优化配置和综合利用，提高资源利用率，共享公用工程，减少库存和储运费用；有利于提高炼厂的竞争能力，可使炼厂10%~25%的低价值油品变成高价值的石化产品；有利于适应石油化工市场结构的改变，多产化工原料，提高炼油化工企业的整体经济效益。

（二）推进电力行业结构调整，提高资源利用效率

结构调整是电力工业可持续发展的关键所在，促进兰州西固热电公司西热东输工程供热管网和国电兰州热电公司供热管网建设，减少燃煤锅炉和燃煤使用量；提高可再生能源发电比重，降低燃煤发电比重，鼓励新能源发电；大力发展水电，优化发展煤电，积极推进核电建设，适度发展天然气发电。

基于兰州水资源短缺的实际，要提高电厂用水效率，电厂含煤废水、净水站自用水、生活污水、化学酸碱废水及循环水处理后再生废水等处理后要排入复用水池；电厂应有完整的水务管理制度，建立水量和水质平衡图，并建设完整的水回收系统。提高电厂粉煤灰利用率；探索脱硫副产品回收利用方法，增加运行收益，减少资源浪费；积极实施电力行业脱硫工程，近期重点完成大唐西固热电公司烟气脱硫工程、国电兰州热电公司烟气脱硫工程，力争在2015年火电行业二氧化硫排放量不超过5.73万吨。

（三）构建铝业发展新模式

煤―电―铝―加（铝产品加工）一体化生产模式被公认为是一种符合循环经济发展原理的铝工业可持续发展模式。使用一体化生产模式，企业自备煤电炼铝的电力成本约为网电电价的一半，使得原铝、铝材加工电力成本锐减。一体化生产模式可实现“再循环”和“再利用”。例如，火电厂可以将燃烧后的炉渣作为水泥原料，也可熔制成玻璃出售，发电余热可做化肥厂的热能，而化肥厂的炉渣可作为发电厂的燃料；铝材加工厂的废料可以返回电解厂重新铸造，而电解厂使用后的残极又可返回碳素厂。

（四）转变建材工业增长方式，提高自主创新能力

目前，建材工业仍然是粗放型的增长方式，落后生产工艺所占比重较大，而广大落后的生产技术装备是建材工业生产的主要污染源，只有加强结构调整，实行“扶优汰劣”，彻底淘汰落后生产工艺和装备，才是解决建材工业的环境污染问题的根本办法。

技术进步是建材工业节能降耗的基础，建材工业应不断增强自主创新能力，探索建立以企业为主体，市场为导向的产学研结合的科技创新体系和运行机制，在共性关键技术方面有所突破。要确保到2015年新型干法水泥熟料比重达到70%，要探索水泥、玻璃和砖瓦等企业的余热利用，并不断提高低温余热发电装置的能源转换效率；开发形成城市生活垃圾、建筑垃圾、相关工业可燃废弃物和各类矿山尾矿等固体废弃物在建材工业中的配套技术等。

三、构造基于工业生态理念的兰州工业结构

工业生态将自然生态系统原理引入工业体系中，探索产业间产业链，结构产业网，组成一个“资源－产品－再生资源－再生产品”的物质循环模式。生态工业的发展实现了资源综合利用和废物综合利用，同时通过积极主动地采取调整产业结构，产业升级，引进高新技术等措施，将这些措施与治理区域性污染相结合，与治理结构性污染相结合，选择性地改变工业“食物链”和“食物网”，做强做大工业系统，使其持续发展。在生态工业经济系统中，物质循环方式有三种：小循环――企业内部的物质循环；中循环――企业之间的物质循环；大循环――整个社会的物质循环。兰州市工业结构优化方向应该围绕企业、园区、社会3个层面全面推进生态工业建设，打造园区和区域两大闭路资源循环系统，实现企业层面全面推进清洁生产，园区层面突出集成共享，社会层面侧重绿色产品与回收再生的生态工业示范项目。

（一）大力发展清洁生产，实现企业内部的工业生态化

兰州市是国家清洁生产试点城市，从2000年开始，兰州市首批确定推行清洁生产的试点企业共10家，同时确定清洁生产典型示范企业3家，2002年清洁生产企业已扩大为20家，2005年清洁生产企业逐步扩大为50家，到2015年争取大多数的企业进入清洁生产的行列。

兰州市工业结构调整的主要方向是发展机械工业、石油化学工业和医药食品业，三种工业行业都对环境有严重污染。基于循环经济理念实现区域工业内部结构优化调整，须淘汰、关闭浪费资源、污染环境的机械、化学工业中落后的设备和企业，按《清洁生产促进法》的要求，用清洁生产技术改造能耗高、污染重的传统产业，大力发展节能、降耗、减污的高新产业、推行循环经济，以提高资源利用效率为目标，降低单位产值污染物排放强度，建立“资源使用最小化、废物产生减量化和生产过程的无害化”的循环型生态工业体系。至关重要的是将科技引入传统工业行业中，实行清洁生产。

（二）探索相关产业间的产业链，发展生态工业园

加快工业企业“出城入园”步伐，限期将城区的污染企业搬入工业园区，实行污染集中治理。目前世界上最为成功的生态工业园为丹麦的卡伦堡生态工业园，以发电厂、炼油厂、制药厂、石膏板生产厂为主体企业，通过贸易方式利用对方生产过程中产生的废弃物和副产品，减少废物产生量和处理的费用，产生较好的经济效益，形成经济发展与环境保护的良性循环。兰州工业园区经济发展迅速，已具规模的有以高新技术为主的兰州经济技术开发区，以建材企业为主的晏家坪工业园区，以精细化工为主的西北永新化工园区，以有色化工为主的兰州榆中和平工业园区等，兰州装备制造业聚集区也正在筹划中，为兰州市工业结构优化打下了良好的基础，但尚未形成一个较为规模的生态工业园，产业间产业链的设计尚处于摸索阶段。在以新型工业化理念指导下，兰州工业园的建设须不断进行技术创新和制度创新，构建全面连接企业之间、产业之间和社会消费系统内部及其与生产系统之间的资源循环链，开拓循环经济发展领域，实现清洁生产从“重点企业”向“园区企业”的根本转变，全面促进清洁生产。

（三）构建全社会物质循环大系统，发展宏观层次的循环经济

构建全社会物质循环大系统，将全社会的废物资源进行开发再利用，要对废旧物资调剂和资源回收产业给予财政税收方面的政策支持；大力支持技术攻关，对发展生态工业的关键技术和共用技术要充分调动政府、社会、企业资源进行重点攻关；要用多种有效形式，积极引进国内外先进技术，促进兰州生态工业体系的快速发展。

参考文献：

[1]解振华.生态工业理论与实践[M].北京:中国环境科学出版社,2002.

[2]汤慧兰,孙德生.工业生态系统及其建设[J].中国环保产业,2003,(2).

[3]林道辉,朱利中.工业生态学的演化与原理[J].重庆环境科学,2002,24(4).