時(shí)間:2023-09-22 09:43:00
序論:在您撰寫(xiě)有機(jī)化工合成時(shí),參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞:有機(jī)化工合成;應(yīng)用;過(guò)氧化氫;技術(shù)
在我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的形勢(shì)之下,人們意識(shí)到化學(xué)污染的治理難度及其不可逆的后果,為此,在環(huán)保綠色的社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念之下,綠色化學(xué)的概念應(yīng)運(yùn)而生,人們?cè)谥圃旌蛻?yīng)用化學(xué)產(chǎn)品的過(guò)程中,要避免使用有毒或危險(xiǎn)性的試劑和溶劑,過(guò)氧化氫就成為了綠色化學(xué)中的極為重要的綠色化工產(chǎn)品,它運(yùn)用新型的反應(yīng)器,并基于過(guò)程集成與強(qiáng)化的視角,將氫氧直接合成過(guò)氧化氫的工藝與其他生產(chǎn)工藝相集成,從而實(shí)現(xiàn)了過(guò)氧化氫在有機(jī)化工合成應(yīng)用中的安全性和環(huán)保性。
1過(guò)氧化氫應(yīng)用概念分析
過(guò)氧化氫的化學(xué)式為H2O2,它在溶液的狀態(tài)下被稱(chēng)為雙氧水。過(guò)氧化氫具有自身獨(dú)特的特性,它既具有氧化功能,同時(shí)還具有還原性能,可以當(dāng)作催化劑在化工合成中加以應(yīng)用。它在酸性介質(zhì)中的氧化性能強(qiáng)于在堿性介質(zhì)中的氧化性能;而恰恰相反,過(guò)氧化氫在堿性介質(zhì)中的還原性能強(qiáng)于在酸性介質(zhì)中的還原性能。過(guò)氧化氫的分子結(jié)構(gòu)如下圖所示:過(guò)氧化氫的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng),都會(huì)生成沒(méi)有污染、沒(méi)有毒性的水和氧氣,可以說(shuō),是一種極為理想的綠色化學(xué)反應(yīng)試劑。它在自然界中的植物和動(dòng)物之中有少量的存在,如:放屁甲蟲(chóng)。過(guò)氧化氫最早是采用硝酸酸化過(guò)氧化鋇制備而成,隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展,過(guò)氧化氫的全球產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了220萬(wàn)噸,并且其制備方法也改為蒽醌自氧化法(AO)制備。還有采用酸處理的碳載體Au—Pd納米催化劑催化O2和H2,即可以直接合成過(guò)氧化氫,這種新型方式極為經(jīng)濟(jì),也較好地避免了蒽醌自氧化法的污染大、能耗高的劣勢(shì)。隨著過(guò)氧化氫的綠色化特性的不斷實(shí)現(xiàn),普遍性地應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,如:紡織、造紙、電子、衛(wèi)生、軍工等。在過(guò)氧化氫中的催化活性組分,主要表現(xiàn)為:(1)Pd基催化劑。它在氫氣和氧化的直接合成過(guò)氧化氫的技術(shù)運(yùn)用中,極為普遍。相較而言,單金屬Pd催化劑則無(wú)法獲得這種高選擇性和高產(chǎn)率的過(guò)氧化氫。這種Pd基催化劑摻雜有第二金屬活性組分,如:Pt、Ce、La、Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Zn、Cd、Cu等,這些不同的第二金屬組份可以極大地提升Pd催化劑的活性,但是對(duì)催化劑活性的影響卻不盡相同。(2)Au基催化劑。Au催化劑對(duì)于氫氧直接合成過(guò)氧化氫的過(guò)程,具有一定的活性影響。如:SiO2—Al2O3、Al2O3、ZnO、MgO等載體,都可以產(chǎn)生對(duì)過(guò)氧化氫的催化活性影響。在氫氧直接合成過(guò)氧化氫的反應(yīng)中,還有諸多新型的反應(yīng)器的參與,這些新型的反應(yīng)器,極大地提高了合成反應(yīng)的安全性和生產(chǎn)能力。它們主要包括有:(1)膜催化反應(yīng)器。在這種新型的膜催化反應(yīng)器之中,主要是由膜分離技術(shù)和催化反應(yīng)技術(shù)合成,在這個(gè)新型的反應(yīng)器之中,可以使反應(yīng)物選擇性地穿透膜,進(jìn)入到反應(yīng)區(qū)內(nèi),實(shí)現(xiàn)對(duì)某一反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度調(diào)節(jié)。這種致密無(wú)機(jī)膜還可以將氫氣和氧氣活化為原子態(tài)或離子態(tài),提高反應(yīng)的選擇性,并在無(wú)機(jī)膜的隔離作用之下,使易燃易爆的反應(yīng)物從膜的兩側(cè)進(jìn)料,從而極大地提高了反應(yīng)的安全性。(2)介質(zhì)阻擋放電型反應(yīng)器。這種新型的介質(zhì)阻擋放電,是指在放電區(qū)域內(nèi)插入絕緣介質(zhì)的氣體放電,并使絕緣介質(zhì)覆蓋于電極之上,當(dāng)放電電極間施加有足夠高的電壓時(shí),電極間的氣體就會(huì)被擊穿,而生成介質(zhì)阻擋電壓。(3)微通道反應(yīng)器。這種新型的反應(yīng)器具有良好的傳熱性能,由于其微通道的寬度和深度較小,反應(yīng)物可以在流動(dòng)中快速、充分地融合;合成反應(yīng)中的反應(yīng)物的用量也較少,對(duì)于昂貴、有毒的反應(yīng)物的用量大量減少,對(duì)環(huán)境的污染也隨之減少,提供了環(huán)境友好合成研究的技術(shù)平臺(tái);在連續(xù)流動(dòng)的方式下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程,可以精準(zhǔn)地控制反應(yīng)物的反應(yīng)時(shí)間。尤其適應(yīng)用于異常激烈的合成反應(yīng),可以較好地規(guī)避爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
2過(guò)氧化氫人名反應(yīng)簡(jiǎn)述
2.1過(guò)氧化氫的Fenton反應(yīng)這種反應(yīng)是在過(guò)氧化氫和亞鐵鹽的條件下,將α—羥基酸氧化為α—酮酸、1,2—乙二醇氧化為羥基醛。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.2過(guò)氧化氫的Ruff—Fenton降解反應(yīng)這種反應(yīng)可以應(yīng)用于糖類(lèi)的減鏈或脫羧,將過(guò)氧化氫、鐵鹽與醛糖酸進(jìn)行反應(yīng),可以得到減少了一個(gè)羧基的醛糖。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.3過(guò)氧化氫的Baeyer—Villiger氧化反應(yīng)這種反應(yīng)可酮或環(huán)酮轉(zhuǎn)化成酯或內(nèi)酯,這種合成反應(yīng)要在過(guò)酸下實(shí)現(xiàn)。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.4過(guò)氧化氫的Harries臭氧化反應(yīng)這種反應(yīng)將烯烴雙鍵斷開(kāi),并在還原條件下獲得醇或羰基化合物;在氧化條件下獲得羧酸和酮。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.5過(guò)氧化氫的Dakin氧化反應(yīng)這種反應(yīng)是在堿性過(guò)氧化氫的存在前提下,將芳甲基醛或酮氧化轉(zhuǎn)變成酚。它的化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.6過(guò)氧化氫的Algar—Flynn—Oyamada反應(yīng)這種反應(yīng)可以在堿性過(guò)氧經(jīng)氫的氧化反應(yīng)條件下,將2—羥基查爾酮轉(zhuǎn)變?yōu)?—芳基—3—羥基四氫苯并吡喃—4—酮。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.7過(guò)氧化氫的Milas烯烴羥基化反應(yīng)這種反應(yīng)是指烯烴在紫外光的照射下、釩或鉻氧化物的催化條件下,被過(guò)氧化氫氧化,轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖洁彾?。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.8過(guò)氧化氫的Baudisch反應(yīng)這種反應(yīng)是在過(guò)氧化氫和銅鹽的存在條件前提下,將苯轉(zhuǎn)化得到鄰位亞硝基苯酚。其化學(xué)反應(yīng)式如下所示:2.9過(guò)氧化氫的Brown硼氫化反應(yīng)這種反應(yīng)屬于烯的硼氫化—氧化反應(yīng),通常應(yīng)用于醇的化工合成。其化學(xué)反應(yīng)式如下:由上可知,過(guò)氧化氫的有機(jī)合成人名反應(yīng),應(yīng)用極其廣泛,具有極為重要的研究?jī)r(jià)值和意義。
3過(guò)氧化氫在有機(jī)化工合成中的實(shí)踐應(yīng)用分析
過(guò)氧化氫在有機(jī)合成的中的實(shí)踐應(yīng)用,自二十世紀(jì)九十年代開(kāi)始,就有一些綠色介質(zhì)如:臨界流體、氟相、離子液體等參與其中。過(guò)氧化氫在有機(jī)合成中的應(yīng)用有多種如:氧化反應(yīng)、羥基化反應(yīng)、氧鹵化反應(yīng)等,并從反應(yīng)起始物和目標(biāo)分子而言,可以應(yīng)用于如下有機(jī)物的合成過(guò)程:(1)過(guò)氧化氫在醇的氧化應(yīng)用在醇系列的化工合成過(guò)程中,過(guò)氧化氫是必不可少的化學(xué)試劑,由于醇系列如:仲醇、脂肪族伯等產(chǎn)物,極易與過(guò)氧化氫試劑產(chǎn)生氧化反應(yīng),因而應(yīng)用極為廣泛而重要。醇在過(guò)氧化氫的合成作用之下,便會(huì)生成羥基化合物,形成良好的循環(huán)狀態(tài)。然而,醇的氧化與其他化合物不同,在鎢、錳、硒的化合物之中,醇系列產(chǎn)物起到了“催化劑”的作用。甲醇是常用的醇系列產(chǎn)物,它在光照的條件下,可以生成乙二醇。由此可見(jiàn),醇系列的氧化反應(yīng)有其常見(jiàn)性和特殊性,需要在化工生產(chǎn)中加以嚴(yán)格而有效的控制,使其產(chǎn)品與市場(chǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)相契合。(2)過(guò)氧化氫在烯烴的氧化應(yīng)用過(guò)氧化氫在烯烴中的氧化應(yīng)用也是極為常見(jiàn)的類(lèi)型。在不同的反應(yīng)條件前提下,過(guò)氧化氫可以實(shí)現(xiàn)對(duì)烯烴的氧化,生成類(lèi)型不同的混合物,在反應(yīng)過(guò)程中使用催化劑,則可以對(duì)氧化反應(yīng)條件實(shí)施有效的控制,使烯烴在過(guò)氧化氫的反應(yīng)作用下,轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)氧化物。然而,對(duì)于分子量較大的烯烴來(lái)說(shuō),其氧化反應(yīng)又有所不同,烯烴要與鎢酸鹽、磷酸鹽、轉(zhuǎn)移催化劑按照1:2:1的比例,加以混合反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,轉(zhuǎn)移催化劑主要是采用常見(jiàn)的甲級(jí)三辛基氯化銨的環(huán)氧化催化劑。在這個(gè)氧化反應(yīng)中,由于長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸酯的環(huán)氧化物是塑料的增塑劑,因而顯現(xiàn)出氧化反應(yīng)的重要性。在氧化反應(yīng)之中,由于鎢酸的作用,過(guò)氧化氫對(duì)鏈烯的氧化,可以開(kāi)環(huán)生成鄰二醇,隨后在催化的反應(yīng)作用條件下,過(guò)氧化氫又將烯烴輕基化,使之成為順式鄰二醇,在這個(gè)反應(yīng)中,過(guò)氧化氫對(duì)鏈烯具有立體的選擇性,當(dāng)生成順式鄰二醇之后,如果條件充足,鄰二醇還可以被進(jìn)一步氧化,生成酮和醛式酸,實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)的合理調(diào)節(jié),并可以廣泛應(yīng)用于對(duì)芳香醛的制備生產(chǎn)過(guò)程之中。如:茴香腦制茴香醛。(3)過(guò)氧化氫在芳香烴中的氧化應(yīng)用在金屬離子存在的前提下,過(guò)氧化氫可以與芳香化合物在氧化環(huán)境內(nèi),產(chǎn)生極為劇烈的反應(yīng),其反應(yīng)后生成的產(chǎn)物錯(cuò)綜復(fù)雜,具有較強(qiáng)的特殊性,這些反應(yīng)后生成的產(chǎn)物主要有氧化偶聯(lián)、羥基化、支鏈氧化等混合物。在化工企業(yè)的冬麥制備芳香烴產(chǎn)品的過(guò)程之中,如果需要在制備條件具備的條件下,獲得最好的產(chǎn)品,就需要使過(guò)氧化氫與芳香烴產(chǎn)物充分結(jié)合,具體的方法是先利用鈷鹽、鐵實(shí)現(xiàn)催化作用,在過(guò)氧化氫參與的條件下,與20%~30%的苯酚產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng);隨后,當(dāng)化學(xué)反應(yīng)終止之后,即會(huì)生成70%~80%的鄰苯二酚。這種化學(xué)反應(yīng)極為迅速,也可以獲得較多的合成產(chǎn)物。另外,在乙酸存在的條件前提下,過(guò)氧化氫可以與芳香烴反應(yīng),使芳香烴物質(zhì)的側(cè)鏈與過(guò)氧化氫產(chǎn)生氧化反應(yīng),生成酮、醛的化學(xué)反應(yīng),具有極為重要的工業(yè)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。(4)過(guò)氧化氫在羥基化合物中的氧化應(yīng)用醛是相較于醇而言的更易被過(guò)氧化氫氧化的化合物,它可以在缺少催化劑的環(huán)境下,與過(guò)氧化氫發(fā)生反應(yīng)作用而被氧化,并生成羥酸。但是,醛與醇不同的一點(diǎn)在于,芳香醛物質(zhì)是極為特殊的物質(zhì),它在堿性環(huán)境下可以與過(guò)氧化氫產(chǎn)生“達(dá)金反應(yīng)”,在這個(gè)環(huán)境作用下所生成的甲酸酯會(huì)在水的溶解下,得到比原料少一個(gè)碳的酚。它在酸性環(huán)境下,可以與過(guò)氧化氫產(chǎn)生反應(yīng),對(duì)環(huán)酮進(jìn)行反應(yīng)處理,生成二聚環(huán)烷和三聚環(huán)烷的過(guò)氧化物,在對(duì)其進(jìn)行加熱和分解之后,又可以生成大環(huán)烷烴和內(nèi)酯,這是制備大環(huán)化合物的重要方法,但是產(chǎn)率較低。另外,在酸催化的條件前提下,羥酸可以與過(guò)氧化氫產(chǎn)生反應(yīng),生成過(guò)氧酸,并且在反應(yīng)過(guò)程中一旦產(chǎn)生酸,則會(huì)迅速與反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)。這種過(guò)氧酸具有比過(guò)氧化氫更為優(yōu)良的氧化作用。(5)過(guò)氧化氫在含磷、氮、硫化合物中的氧化應(yīng)用在堿性存在的條件前提下,含磷、氮、硫的化合物與會(huì)過(guò)氧化氫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),得到產(chǎn)率較高的硫醚,硫醚還可以被氧化為亞砜或砜,在氧化反應(yīng)中生成的二硫代氨基甲酸鹽與過(guò)氧化氫發(fā)生反應(yīng),便會(huì)生成四烷基秋蘭姆化二硫。硫醇、胺在與過(guò)氧化氫的氧化反應(yīng)之下,可以發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng),這種氧化反應(yīng)通常用于制備炎黃酰胺。
4結(jié)束語(yǔ)
煤炭有機(jī)化工發(fā)展的目的與意義
1有利于替代石油能源,實(shí)現(xiàn)煤炭高效潔凈轉(zhuǎn)化
結(jié)合我國(guó)煤炭工業(yè)現(xiàn)狀,發(fā)展以煤炭為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè),是解決企業(yè)對(duì)能源需求穩(wěn)定而持續(xù)的要求,進(jìn)而不斷推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在實(shí)際操作中,主要應(yīng)用煤炭液化的手法,使得傳統(tǒng)煤炭向高能石油的功效上相似的過(guò)度。其中液化的方法主要分為2類(lèi):直接液化與間接液化。直接液化是指工人在煤炭加工中通過(guò)對(duì)煤炭施加高溫高壓作用,使其直接加氫裂化成為油料產(chǎn)品;間接液化是指先直接對(duì)煤炭原料予以氣化凈化,得到氫氣與一氧化碳等初級(jí)產(chǎn)品,之后在高溫高壓及催化劑作用下,合成相應(yīng)的油料產(chǎn)品。此種方法對(duì)煤炭資源高效率的應(yīng)用有著很大的促進(jìn)作用,有利于對(duì)石油能源的替代,對(duì)當(dāng)下能源資源危機(jī)的化解起到一定的緩解,進(jìn)而提高了我國(guó)在能源經(jīng)濟(jì)上的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
2促進(jìn)煤炭焦化工業(yè),提高生產(chǎn)附加值
在傳統(tǒng)的煤炭能源利用方面,由于其使用的技術(shù)與設(shè)施的局限,使得煤炭的利用上低效化,為此在今后煤炭企業(yè)發(fā)展過(guò)程中,為減少這樣的浪費(fèi),我們需通過(guò)在原始煤炭利用的基礎(chǔ)上,融入有機(jī)化學(xué)的技術(shù),從而獲得高效的能源利用效果,間接的對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品附加價(jià)值予以提升,其中煤炭焦化工業(yè)就是提升能源效率利用的典型代表。在煤炭焦化過(guò)程中,生產(chǎn)者一般以原煤為資源,在隔絕空氣的環(huán)境下,經(jīng)由高溫高壓的特殊處理,以此獲得焦炭及其相關(guān)煤焦油、煤氣等附屬產(chǎn)品。在獲得這些分解產(chǎn)品后,我們還需對(duì)其進(jìn)一步加以處理與利用。如煤氣可以直接收集輸送給生產(chǎn)企業(yè)與大眾用戶(hù)使用,焦炭可用于制備水煤氣或是用來(lái)合成有用的原料氣體,對(duì)于煤焦油這一多成分混合物的利用,可采用提純分離的方法,以獲得多種原料產(chǎn)品,通過(guò)以上的方式有效提升煤炭資源的利用效率。
3綜合利用廢棄能源,促進(jìn)能源可持續(xù)化發(fā)展
在煤炭開(kāi)發(fā)過(guò)程中,一般伴隨著煤層氣的釋放,在過(guò)去由于開(kāi)采與利用技術(shù)的限制,往往將其視為一種有害的氣體,加以隨意的排放。但隨著近代煤炭利用與有機(jī)化學(xué)工業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,科研人員現(xiàn)已探明,煤層氣實(shí)質(zhì)是一種新型的高效優(yōu)質(zhì)性潔凈化工能源,為此需對(duì)其認(rèn)真利用,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)于廢棄能源的綜合利用,變害為利,促進(jìn)能源的可持續(xù)化發(fā)展。
未來(lái)煤炭有機(jī)化學(xué)發(fā)展目標(biāo)與技術(shù)改革
1以煤炭為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)發(fā)展存在的缺陷
(1)煤炭有機(jī)化工技術(shù)水平不高,進(jìn)步緩慢受我國(guó)科技水平的影響,我國(guó)在煤化工等方面的工業(yè)更新進(jìn)展非常緩慢,雖煤化工供應(yīng)發(fā)展至今已經(jīng)有100多年的歷史,但我國(guó)煤化工基礎(chǔ)技術(shù)工藝基本沒(méi)有突破性的大提高,做過(guò)的一些技術(shù)的改進(jìn)真正應(yīng)用與工業(yè)化的也不多。雖然在此期間,我國(guó)也做過(guò)向國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù),但總體而言,由于我國(guó)自身環(huán)境的限制,大型的煤化工設(shè)備與技術(shù)并不能完全適用于我國(guó)的發(fā)展,其引用技術(shù)對(duì)我國(guó)煤化工全局化技術(shù)改革的帶動(dòng)作用極為有限。(2)全國(guó)煤炭有機(jī)化工低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重由于不同的化工產(chǎn)品應(yīng)用范圍不同,市場(chǎng)廣度也有不同之處,為此我國(guó)煤炭有機(jī)化工發(fā)展出現(xiàn)了低水平重復(fù)化建設(shè)現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在對(duì)于市場(chǎng)較廣,應(yīng)用于生活生產(chǎn)較多的有機(jī)產(chǎn)品,全國(guó)煤炭化工企業(yè)集中向此方向生產(chǎn),由此導(dǎo)致了某些有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)量,造成市場(chǎng)供大于求,由此大大影響了煤炭化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展。(3)技術(shù)開(kāi)發(fā)機(jī)制不完善在我國(guó),煤資源是最為主要的能源主體,為此實(shí)際生產(chǎn)中,企業(yè)側(cè)重于其原材料的提取與開(kāi)發(fā),但對(duì)于煤資源相應(yīng)的轉(zhuǎn)換技術(shù)并未放在主要的地位,企業(yè)對(duì)其關(guān)心的投入力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,為此造成了煤炭有機(jī)化工在技術(shù)提升上的缺陷,進(jìn)一步造成了我國(guó)煤資源技術(shù)與國(guó)外的差距。
2未來(lái)工業(yè)發(fā)展改革與創(chuàng)新
(1)實(shí)現(xiàn)一體化構(gòu)想根據(jù)現(xiàn)代煤化工技術(shù)密集型和投資密集型的特點(diǎn),若想實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益的提升,需要實(shí)現(xiàn)其一體化的構(gòu)想。所謂一體化是指,在具體的化工企業(yè)中,企業(yè)為將大型的煤化工應(yīng)用設(shè)備、大型電力設(shè)施與實(shí)際煤礦相結(jié)合,而提出的一種整合式一體構(gòu)想。其主要是將煤化工裝置直接建立于礦區(qū)或是臨近與礦區(qū)的地帶,實(shí)現(xiàn)煤化工與煤礦開(kāi)采工作協(xié)同配合,以此達(dá)到減少煤炭運(yùn)耗上的資金投入,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭資源合理化優(yōu)化配置。(2)實(shí)行基地化生產(chǎn)所謂煤炭有機(jī)化工基地化,是指在有機(jī)化學(xué)工業(yè)中,企業(yè)團(tuán)體內(nèi)部在布置相關(guān)部門(mén)企業(yè)的過(guò)程中,根據(jù)其內(nèi)部特有屬性與工業(yè)生產(chǎn)流程,對(duì)企業(yè)群體地理與配合上予以合理配置布局,以此發(fā)揮出企業(yè)集聚的效果,實(shí)現(xiàn)煤炭有機(jī)化工資源配置效率與效益的提高,謀求有機(jī)化學(xué)工業(yè)集約化經(jīng)營(yíng),真正做到對(duì)現(xiàn)有煤炭資源的高效合理化利用。(3)努力開(kāi)發(fā)有機(jī)化工新技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)有機(jī)化工發(fā)展向現(xiàn)代化與大型化轉(zhuǎn)變,提高煤炭化工水平,以此加強(qiáng)煤炭資源對(duì)石油能源的取代效果,相關(guān)工業(yè)部門(mén)必須在其企業(yè)發(fā)展過(guò)程中,努力加強(qiáng)有機(jī)化工新技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作。對(duì)于有機(jī)化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)而言,只有在技術(shù)上尋求突破才能真正實(shí)現(xiàn)其企業(yè)的發(fā)展,與我國(guó)能源戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施。
結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞 低碳經(jīng)濟(jì);有機(jī)化工;能源發(fā)展;走勢(shì)
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前言
隨著世界終將走進(jìn)到工業(yè)化時(shí)代,各種制品的消耗也將會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。雖然物料的循環(huán)使用效率逐漸在強(qiáng)化,但地球范圍內(nèi)的金屬、非金屬礦藏是有一定限度的,而且正在逐漸面臨開(kāi)采難度上和消耗過(guò)大的問(wèn)題。有機(jī)化工科技百年來(lái)的進(jìn)步已經(jīng)在很多領(lǐng)域內(nèi)以低得多的資源、成本、低碳放替代礦物材料,不斷滿(mǎn)足人們的需要
低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下的能源發(fā)展
所謂低碳經(jīng)濟(jì),是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下主要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開(kāi)發(fā)等多種手段,盡可能地減少煤炭的使用,以避免奢侈和浪費(fèi)的碳排放。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是根據(jù)目前整個(gè)國(guó)際社會(huì)都在關(guān)注碳排放,要求實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的背景下提出的。從19世紀(jì) 50 年代工業(yè)化時(shí)代的開(kāi)始,150多年來(lái),工業(yè)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展,帶來(lái)了社會(huì)上的很多變化,方便了人們的生活水平。工業(yè)化在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),也給氣候帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。據(jù)IPCC(政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì))的評(píng)估結(jié)果顯示,全球氣候正在變暖,導(dǎo)致變暖的原因主要是人類(lèi)燃燒化石能源和毀林開(kāi)荒等行為向大氣中排放大量溫室氣體,加劇了溫室氣體的效果。而據(jù) NOAA(美國(guó)國(guó)家大氣和海洋管理局)最新的調(diào)查結(jié)果,全球大氣中的二氧化碳濃度已從工業(yè)革命前的280ppm左右上升到了 2010 年的 389ppm。CO2等溫室氣體濃度的增加會(huì)造成地球表面溫度增加,造成冰雪的快速融化、海平面上升等氣候?yàn)?zāi)害。整個(gè)國(guó)際社會(huì)對(duì)溫室氣體引起氣候變化的關(guān)注促成了聯(lián)合國(guó)氣候會(huì)議。對(duì)我國(guó)能源的發(fā)展來(lái)講,要結(jié)合低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求,實(shí)現(xiàn)能源的合理利用。首先要調(diào)整改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),堅(jiān)持以煤炭為主、電力為中心、油氣和新能源實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展的戰(zhàn)略,制定一個(gè)科學(xué)的并趨向量化的使用標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范能源使用情況,建立低碳、高效、節(jié)能的能源結(jié)構(gòu),加快研發(fā)新能源,減少溫室氣體的排放;其次是要節(jié)約能源,提高能源的使用效率。在日常的生產(chǎn)和生活中重視能源的利用和開(kāi)發(fā)。在經(jīng)濟(jì)上要通過(guò)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、管理體制創(chuàng)新的手段來(lái)促進(jìn)能源消費(fèi),提高能源利用效率和利用范圍;三是要緊跟國(guó)際能源發(fā)展趨勢(shì),各個(gè)國(guó)家都意識(shí)到能源的可持續(xù)性以及可替代性,都在積極的發(fā)展新能源,發(fā)展綠色可持續(xù)能源,都在為能源的發(fā)展進(jìn)行著長(zhǎng)遠(yuǎn)的探討和分析,所以我國(guó)也要緊跟世界能源的發(fā)展步伐,大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用新能源,實(shí)現(xiàn)新能源代替舊能源。從根本上實(shí)現(xiàn)能源的充分利用。
低碳時(shí)代有機(jī)化工的走勢(shì)探討
1、煤化工有機(jī)化工的發(fā)展與能源的發(fā)展有著緊密聯(lián)系。所謂有機(jī)化工,即為有機(jī)化學(xué)工業(yè),也可稱(chēng)之為有機(jī)合成工業(yè),它的原料包括氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯等。有機(jī)化工原料發(fā)展到現(xiàn)在也歷經(jīng)近百年的發(fā)展歷程。有機(jī)化工原料最早是從19世紀(jì)的煤化工發(fā)展起來(lái)的,煤化工的發(fā)展伴隨著煉焦副產(chǎn)品以及電石工業(yè)的發(fā)展,利用焦炭通過(guò)電石生產(chǎn)乙炔和聚氯乙烯,利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)城市用煤氣以及甲苯、瀝青等化工用品。到20世紀(jì)初,隨著石油的出現(xiàn),石油以其流動(dòng)性強(qiáng)、高氫碳比的優(yōu)勢(shì)以及汽車(chē)和飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展而逐漸取代了煤化工,成為有機(jī)化工的新主體。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了現(xiàn)代煤化工,現(xiàn)代煤化工不同于傳統(tǒng)煤化工,現(xiàn)代煤化工更加注重了技術(shù)對(duì)有機(jī)化工的影響?,F(xiàn)代煤化工起源于第一次世界大戰(zhàn)之后,德國(guó)因缺乏油氣資源無(wú)法維持戰(zhàn)爭(zhēng),開(kāi)展了煤化工和由煤制取液體燃料的研究,并成功發(fā)明了克虜伯一魯奇外熱式煤低溫干餾爐及魯奇一斯皮爾蓋斯內(nèi)熱式干餾爐。二戰(zhàn)后國(guó)際社會(huì)對(duì)南非實(shí)施石油禁止政策,這一政策進(jìn)一步促成了煤化工業(yè)的發(fā)展,并成功開(kāi)發(fā)了大型流化床反應(yīng)器及成功建成兩座規(guī)模化的人工石油生產(chǎn)工廠。隨后煤化工業(yè)進(jìn)入短暫的慢發(fā)展期,于73年國(guó)際石油大幅漲價(jià)后重新受到重視,在以后的發(fā)展中隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代煤化工業(yè)在規(guī)模、成本及效能上都得到了快速的進(jìn)步和長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。有機(jī)化工在低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展背景下,未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)也是要實(shí)現(xiàn)低碳、綠色可持續(xù)發(fā)展,符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求,這也就要求有機(jī)化工在未來(lái)的發(fā)展中要不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)有機(jī)化工的綠色可持續(xù)發(fā)展。
2生物質(zhì)從化學(xué)角度來(lái)看,狹義的天然氣可以作為有機(jī)化工原料,因?yàn)榧淄檗D(zhuǎn)化為合成氣之后,能夠形成各種化學(xué)品。但是從一般情況分析,天然氣化工不能夠成為有機(jī)化工原料的主流產(chǎn)品。以甲烷為主要原料的天然氣主要應(yīng)用在燃料上是經(jīng)濟(jì)、高效、潔凈的,但是制除氫氣和甲醇等一些一碳化合物是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如石油的。當(dāng)然,在一定的條件之下,天然氣一碳化工也能夠得到很好的發(fā)展。生物質(zhì)作為有機(jī)原料有著非常獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),很多自然界及其人工種植的作物主要成分是淀粉和纖維素等大分子碳水化合物。在酶的作用之下經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工,能夠生產(chǎn)乙醇等產(chǎn)品。最早的乙烯工業(yè)原料路線就是由發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇脫水。由太陽(yáng)能夠經(jīng)過(guò)光合作用產(chǎn)生的,我們可以認(rèn)為是資源無(wú)限的生物質(zhì),經(jīng)過(guò)干餾和氣化的諸如煤氣化,獲得合成氣。藻類(lèi)及其一些植物種子經(jīng)過(guò)加工可以獲得生物柴油,這也是化工原料。從另外一個(gè)方面分析,生物質(zhì)在生長(zhǎng)的過(guò)程當(dāng)中吸收了非常多的二氧化碳,所以生物質(zhì)化工具備著“碳中和”的能力,這是化石能源完全不具備的。所以,生物質(zhì)作為有機(jī)化工的原料具備著非常廣闊的前景。21世紀(jì)將會(huì)出現(xiàn)石油化工、煤化工和生物質(zhì)化工共同競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的趨勢(shì)。
3、乙烯和丙烯乙烯是有機(jī)化工原料中的標(biāo)志性產(chǎn)品,乙烯主要用來(lái)生產(chǎn)聚乙烯、二氯乙烯、乙苯等,據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó) 2010 年乙烯的消費(fèi)量達(dá)到了 26Mt,而預(yù)計(jì)到2020年乙烯的消費(fèi)量將達(dá)到36Mt。要實(shí)現(xiàn)單位乙烯產(chǎn)能的增加及運(yùn)行成本的降低,可以采用大規(guī)模裝置的生產(chǎn)方式。丙烯主要采用在生產(chǎn)聚丙烯、環(huán)氧丙烷、丙烯酸上,根據(jù)對(duì)丙烯的現(xiàn)有量及使用數(shù)量的研究,未來(lái)丙烯的需求增速將炒股乙烯,因此在現(xiàn)有狀況下要注重丙烯的使用效率,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)丙烯的有效利用。提高丙烯的收率可以通過(guò)使用催化劑的方式,在催化劑中加入ZSM一5沸石,另外還可以通過(guò)調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)的方式縮短停留時(shí)間來(lái)提高丙烯收率。
4、芳烴及苯芳烴的生產(chǎn)過(guò)程主要是通過(guò)是有種的環(huán)烷烴脫氫等反應(yīng)生成。對(duì)芳烴的創(chuàng)新方式主要是通過(guò)生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新,像近期研發(fā)出的抽提蒸餾工藝及與液液抽提工藝相結(jié)合的生產(chǎn)方式的創(chuàng)新,還可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化工藝的創(chuàng)新,像正在研究的以甲苯和甲醇為原料,通過(guò)催化劑的轉(zhuǎn)化形成芳烴。苯是重要的基本有機(jī)產(chǎn)品中的一種。苯的工藝創(chuàng)新主要是體現(xiàn)在提取工藝上,近年來(lái)由于生產(chǎn)無(wú)苯清潔汽油的需要,采取了抽提蒸餾方法將汽油中的苯分離出來(lái),這也是未來(lái)苯的主要來(lái)源之一。
結(jié)語(yǔ)
低碳、環(huán)保是現(xiàn)代環(huán)境迫切需要的,低碳時(shí)代的發(fā)展之路是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,而有機(jī)化工在低碳時(shí)代的發(fā)展中起著重要作用,同時(shí)也需要進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)的謀劃。未來(lái)我國(guó)有機(jī)化工原料主要將來(lái)源于石油、煤、生物質(zhì)碳化工三方面,因此要實(shí)現(xiàn)有機(jī)化工的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,也要積極采取措施保證石油、煤、生物質(zhì)碳化工的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,同時(shí)政府也要從宏觀角度上因地制宜制定天然氣資源的優(yōu)化利用,才能從戰(zhàn)略角度上實(shí)現(xiàn)資源的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和利用。
參考文獻(xiàn)
[1]石海佳,石磊.中國(guó)有機(jī)化工原料供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)——復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角[J].化工學(xué)報(bào),2009(6).
[關(guān)鍵詞]煤炭行業(yè);節(jié)能減排;煤炭資源;有機(jī)化工技術(shù)
根據(jù)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看,煤炭資源作為工業(yè)發(fā)展急需的各種資源中成本低技術(shù)低的優(yōu)先選擇,可是目前世界資源都處于一個(gè)匱乏的大趨勢(shì)下,在這種大趨勢(shì)中,對(duì)煤炭使用的節(jié)能減排會(huì)成為企業(yè)能否真正獲得經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié),煤炭行業(yè)在有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用中可以找到新的節(jié)約資源的方式,從而促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。
一、煤炭行業(yè)中有機(jī)化工技術(shù)的前景與特點(diǎn)
(一)有機(jī)化工技術(shù)與煤炭行業(yè)結(jié)合的前景
有機(jī)化學(xué)工業(yè)是化學(xué)工業(yè)中對(duì)于含碳物質(zhì)的化工技術(shù)進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用的化工產(chǎn)業(yè)統(tǒng)稱(chēng),所以又叫做碳化合物工業(yè)。有機(jī)化學(xué)工業(yè)發(fā)展到今天,從一般的動(dòng)植物化學(xué)工業(yè)發(fā)展到不可再生能源行業(yè)中重要的技術(shù)手段。目前以煤炭為主要原料的有機(jī)化工技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景,在各種資源匱乏的條件下,有機(jī)化工技術(shù)可以和煤炭行業(yè)相結(jié)合,不僅成為了有機(jī)化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要的基礎(chǔ)增長(zhǎng)點(diǎn),也成為了煤炭資源在各種工業(yè)應(yīng)用中節(jié)省成本提升效益的重要手段。
(二)有機(jī)化工技術(shù)和煤炭行業(yè)結(jié)合的具體應(yīng)用
1.煤炭的液化技術(shù)
有機(jī)化工技術(shù)在煤炭行業(yè)中的應(yīng)用有很多方面,其中比較重要的應(yīng)用就是煤炭的制油技術(shù),這種技術(shù)是比較先進(jìn)的煤炭行業(yè)和有機(jī)化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),它的重要手段是利用煤炭來(lái)進(jìn)行烴類(lèi)化合物的提煉,一般情況下是對(duì)液體的烴類(lèi)化合物的提煉,分為間接液化和直接液化兩種方式。直接液化的方式是指將煤炭進(jìn)行直接的野花,通過(guò)催化進(jìn)行加氫處理,然后使其變成液體。在這個(gè)過(guò)程中主要有以下幾個(gè)處理的步驟:煤炭的處理、對(duì)處理后的煤炭進(jìn)行加強(qiáng)和液化、對(duì)煤炭野花后的固體和液體進(jìn)行分離,對(duì)產(chǎn)出物進(jìn)行油品的煉制和對(duì)工業(yè)殘?jiān)M(jìn)行一定的處理。間接液化的方式是指創(chuàng)造一定的條件,如一定的溫度和一定的壓強(qiáng),使用煤基合成的氣體對(duì)化工類(lèi)的原料和烴類(lèi)的原料進(jìn)行定向催化和處理,從而產(chǎn)生需要的產(chǎn)品。
2.煤炭的清潔技術(shù)
有機(jī)化工技術(shù)和煤炭行業(yè)的應(yīng)用還體現(xiàn)在對(duì)煤炭的清潔,洗煤是針對(duì)不合格或者燃燒后污染比較嚴(yán)重的煤炭進(jìn)行處理的一種方式,在對(duì)煤炭進(jìn)行洗煤工作之后,可以對(duì)煤炭的效率有一個(gè)進(jìn)一步的提升,從而進(jìn)行以煤炭為原料的各種化學(xué)化工產(chǎn)品的合成,這種有機(jī)化工技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展比較成熟,目前國(guó)內(nèi)還需要一定的技術(shù)和資源才能在這方面取得更好的發(fā)展。
3.煤炭的氣化技術(shù)
煤炭的氣化過(guò)程中有著大量的物理變化和化學(xué)變化,一般情況下煤炭的氣化技術(shù)是指把煤炭或者煤焦用氧氣和水蒸氣來(lái)作為氣化劑對(duì)高溫和高壓條件下的取值進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng),來(lái)把煤炭中的可燃物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的過(guò)程,煤炭的氣化技術(shù)主要分為地面氣化和地下氣化兩個(gè)階段。
地面氣化是指在氣化爐內(nèi)對(duì)煤炭進(jìn)行氣化,地下氣化指的是在地下的每層中就進(jìn)行氣化操作,兩者的施工位置有所差別,但最后的結(jié)果卻基本相同,都是保障煤炭氣化的重要有機(jī)化工技術(shù)手段。
二、有機(jī)化工技術(shù)和煤炭行業(yè)結(jié)合的重要性
煤炭雖然說(shuō)是成本很低的資源,但是在環(huán)境保護(hù)方面,煤炭的燃燒相對(duì)于其它能源會(huì)產(chǎn)生大量的環(huán)境成本,對(duì)于環(huán)境會(huì)造成極其惡劣的影響,煤炭燃燒產(chǎn)生大量的二氧化碳會(huì)產(chǎn)生臭氧層空洞等一系列的影響,而隨著煤炭需求量的增加,大量的不合格煤炭也進(jìn)入了煤炭的需求行列,這些不合格的煤炭還會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫等,對(duì)環(huán)境有更加嚴(yán)重的影響。在煤炭行業(yè)中使用有機(jī)化工技術(shù)可以對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行有效的遏制和改善,通過(guò)復(fù)合型的硫酸鈣載氧體的制備來(lái)對(duì)固體類(lèi)的燃鏈化學(xué)鏈進(jìn)行一定的強(qiáng)化和改善。
有機(jī)化工技術(shù)在煤炭行業(yè)的結(jié)合方面也有像前文提到的洗煤技術(shù)的改進(jìn),在這種技術(shù)中,對(duì)于潔凈的生產(chǎn)技術(shù)、加工技術(shù)和轉(zhuǎn)化技術(shù)都有較高的要求,對(duì)煤炭資源進(jìn)行高效率和清潔的利用也是目前我國(guó)對(duì)于節(jié)能減排和提高企業(yè)效益的強(qiáng)大的企業(yè)技術(shù)需求,也是解決我國(guó)能源短缺等環(huán)境和能源問(wèn)題最根本也是最有效的途徑。有機(jī)化工技術(shù)在洗煤的工序中可以減少這部分的污染物排放和加強(qiáng)煤炭在加工轉(zhuǎn)化和燃燒過(guò)程中的污染程度的控制。
有機(jī)化工技術(shù)還對(duì)煤炭在形態(tài)的轉(zhuǎn)化和利用方面起到很大的作用,煤炭在經(jīng)過(guò)形態(tài)的轉(zhuǎn)換,尤其是氣化和液化之后對(duì)于其他工業(yè)有著很重要的原料作用,煤炭的氣化對(duì)于化工產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)具有很重要的作用,煤炭的氣化是指對(duì)煤的熱作用以及一定的化學(xué)作用進(jìn)行利用從而對(duì)煤炭中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w進(jìn)行提取和開(kāi)發(fā),使得煤炭的利用從傳統(tǒng)的物理開(kāi)發(fā)方式轉(zhuǎn)化為物理與化學(xué)方式相結(jié)合的煤炭利用方式,將采煤工藝和氣化工藝結(jié)合在一起的采煤方法被稱(chēng)為第二代采煤方法。煤炭的轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升以及國(guó)家能源基本結(jié)構(gòu)的改善起著重要的作用,其顯著的影響就是減少煤炭開(kāi)采廢棄物對(duì)于環(huán)境的印象和煤炭大幅度開(kāi)采造成的地面沉降與他先,使得煤炭的利用率得到大幅度的提升。
而煤炭的液化則有利于煤炭資源的運(yùn)輸和使用,可以作為同等液化燃料――石油的替代品來(lái)使用,從而節(jié)省大量的稀缺資源,在液化煤炭的過(guò)程中,也能把煤炭對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響降到最小,從而維護(hù)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境,提高企業(yè)的生態(tài)環(huán)境效益。
三、煤炭產(chǎn)業(yè)和有機(jī)化工技術(shù)結(jié)合的有效策略
(一)實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)與其它產(chǎn)業(yè)的一體化發(fā)展
煤炭產(chǎn)業(yè)是工業(yè)發(fā)展的能源基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),將煤炭產(chǎn)業(yè)與其它產(chǎn)業(yè)進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)可以對(duì)整體產(chǎn)生較大的幫助,如把煤炭產(chǎn)業(yè)和化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)鏈上的深度結(jié)合,把化工裝置和煤炭開(kāi)采結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)企業(yè)之間的協(xié)同配合,從而促進(jìn)有機(jī)化工技術(shù)在煤炭行業(yè)中的應(yīng)用,節(jié)省雙方的成本。
(二)對(duì)煤炭產(chǎn)業(yè)和化工產(chǎn)業(yè)結(jié)合的新技術(shù)發(fā)展改革提出重視
煤炭產(chǎn)業(yè)和有機(jī)化工產(chǎn)業(yè)的結(jié)合在于對(duì)于高新技術(shù)的應(yīng)用,所以為了適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì),煤炭產(chǎn)業(yè)必須進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)研發(fā),以提高煤炭化工技術(shù)的水平,實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的改善。
結(jié)語(yǔ)
煤炭產(chǎn)業(yè)之中對(duì)于有機(jī)化工技術(shù)的使用應(yīng)該體現(xiàn)在方方面面,這是煤炭產(chǎn)業(yè)未來(lái)更加節(jié)能更加環(huán)保發(fā)展的大趨勢(shì),煤炭產(chǎn)業(yè)的工作者一定要對(duì)這種問(wèn)題產(chǎn)生重視。
參考文獻(xiàn)
[1]賴(lài)寒.以煤炭為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的分析與探究[J].煤炭技術(shù),2012,09:256-257.
有機(jī)化工廢水成本比較復(fù)雜,處理難度較大,尤其是濃度在1-20%的廢水更需要綜合多方面因素進(jìn)行處理工藝的選擇。本文對(duì)有機(jī)化工廢水處理技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析,并對(duì)處理技術(shù)的發(fā)展前景做了簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞:
有機(jī);廢水;處理技術(shù)
1概述
化工、農(nóng)藥、制藥、皮革、金屬表面處理等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的母液、濃縮液、清理液、槽液以及乳化液等,含大量的難降解有機(jī)物質(zhì),若不對(duì)其進(jìn)行有效的降解處理,不僅會(huì)影響企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,還會(huì)給周邊的環(huán)境造成污染,進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)平衡。有機(jī)物濃度低于1%的廢液,可經(jīng)過(guò)稀釋或簡(jiǎn)單預(yù)處理后即可進(jìn)入污水處理站處理;若有機(jī)物濃度超過(guò)20%的,則可通過(guò)焚燒法處理;而處于1-20%范圍內(nèi)的有機(jī)化工廢液處理難度較大,不僅要考慮處理效果,還應(yīng)考慮成本問(wèn)題。本文主要以1-20%范圍內(nèi)的有機(jī)化工廢液為例,對(duì)其處理技術(shù)進(jìn)行分析。
2有機(jī)化工廢水處理技術(shù)分析
高濃度有機(jī)化工廢水處理問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題,經(jīng)過(guò)多年的研究和試驗(yàn),已經(jīng)形成了一系列較為成熟的處理體系。
2.1物理處理法
2.1.1吸附法
吸附法原理是利用疏松多孔結(jié)構(gòu)的吸附劑吸附廢液中的污染物,從而達(dá)到凈化廢水的目的。活性炭、樹(shù)脂等物質(zhì)是常用的吸附劑,如印染廢水通過(guò)活性炭后,可除去大部分的有機(jī)成分,取得良好的處理效果;樹(shù)脂在處理頭孢G酸醫(yī)藥廢水時(shí),可取得很好的處理效果。李麗娟等人利用多種樹(shù)脂,多級(jí)串聯(lián)的方法對(duì)醫(yī)藥廢液進(jìn)行了試驗(yàn)處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該法對(duì)頭孢G酸的去除率可達(dá)95%以上,CODCr的去除率也達(dá)到了90%;而樹(shù)脂經(jīng)過(guò)5%的NaOH處理后,還可恢復(fù)吸附功能。吸附法應(yīng)用過(guò)程中也存在一定的不足,吸附劑容易達(dá)到飽和狀態(tài),影響后期的處理效果;吸附劑再生工藝難度大,且成本高,一定程度上限制了該法的推廣。
2.1.2萃取法
萃取法原理是利用一種溶劑對(duì)不同物質(zhì)的溶解度具有明顯差異的性質(zhì)而達(dá)到分離物質(zhì)組分的目的。處理時(shí),向有機(jī)廢水中投入萃取劑,萃取劑不溶于水,且對(duì)有機(jī)物的溶解性較高,因而廢水中的有機(jī)物質(zhì)溶解到萃取劑中,實(shí)現(xiàn)與水相的分離。王曉兵等人將叔胺N235、乙苯和煤油按比例混合成萃取劑,對(duì)含羧酸的有機(jī)化工廢液進(jìn)行處理,經(jīng)過(guò)三次萃取后,去除率達(dá)到96%以上;處理含苯酚的有機(jī)化工廢液時(shí),可選用脂肪酸甲酯為萃取劑,萃取率可高達(dá)99.97%,基本實(shí)現(xiàn)了苯酚的循環(huán)再利用。
2.1.3膜分離法
膜分離法是借助外力作用使廢水中的物質(zhì)選擇通過(guò)薄膜,進(jìn)而達(dá)到去除有機(jī)物的目的。如在處理城市污水時(shí),超濾法的使用能去除水中95%以上的濁度;納膜處理染料廢水時(shí),可將廢水中96%以上的染料成分截留,不受溶液pH的影響。膜分離技術(shù)運(yùn)行成本低,操作簡(jiǎn)單,但容易發(fā)生結(jié)構(gòu)現(xiàn)象,影響處理效果,限制了膜分離技術(shù)的使用。
2.2化學(xué)氧化法
2.2.1濕法氧化法
高溫、高壓條件下,廢水中大分子有機(jī)物與氧化劑反應(yīng),生產(chǎn)無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物的過(guò)程,稱(chēng)為濕法氧化法。濕法氧化法可應(yīng)用在印染廢液處理工藝中,提高水的可生化性。濕法氧化法反應(yīng)時(shí)間短、處理效果好,不易產(chǎn)生二次污染,因此具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域;但該法對(duì)設(shè)備要求較高,因此運(yùn)行成本相對(duì)較高,無(wú)法在大規(guī)模廢水處理中進(jìn)行推廣。
2.2.2催化氧化法
催化氧化法作用原理與濕法氧化法運(yùn)行條件相似,但是通過(guò)催化作用將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低污染或無(wú)污染的小分子物質(zhì),Cu、Fe、Ni、Mn等是常用的催化劑。例如,利用該法處理有機(jī)廢水,當(dāng)溫度控制在240℃,壓強(qiáng)控制在6.5MPa時(shí),CODCr的去除率可達(dá)到96.9%;催化氧化法適應(yīng)性較好,但反應(yīng)條件苛刻,只能在有限范圍內(nèi)處理少量有機(jī)廢水。
2.2.3超臨界水氧化法
超臨界氧化法在催化劑作用下,有機(jī)物在超臨界水中與氧氣反應(yīng),導(dǎo)致有機(jī)物結(jié)構(gòu)發(fā)生重組,進(jìn)而達(dá)到分解大分子有機(jī)物的目的。利用超臨界水氧化法處理造紙黑液時(shí),廢液內(nèi)的CODCr和色度去除效果十分理想,控制實(shí)驗(yàn)條件時(shí),廢水中CODCr的去除率可達(dá)到99.8%。超臨界水氧化法反應(yīng)速度快,處理效率高,但由于反應(yīng)條件仍為高溫高壓,因此限制了該法的大范圍應(yīng)用。
2.2.4其他氧化法
除以上幾種氧化法外,還有臭氧氧化法和光催化氧化法。其中,臭氧氧化法氧化能力強(qiáng),無(wú)二次污染,殺菌和脫色效果好,但對(duì)廢液pH、反應(yīng)時(shí)間要求較高;光催化氧化法氧化能力強(qiáng),處理速度快,效果好,可用于ABS有機(jī)廢水的處理,但應(yīng)用也受到了限制,對(duì)廢液顏色、成本均有一定要求。
2.3生物處理法
生物處理法是好氧或厭氧微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝,從而達(dá)到去除有機(jī)污染物的目的。在對(duì)味精工業(yè)廢水進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),SBR法對(duì)CODCr的去除率達(dá)到90%以上,達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。生物處理技術(shù)能耗低,符合綠色環(huán)保的要求,但占地面積大,管理過(guò)程相對(duì)復(fù)雜,對(duì)CODCr以及色度的去除率相對(duì)較低,且受溫度、pH影響較大,因此一般不宜單獨(dú)使用。
2.4微電解法
微電解法是利用金屬腐蝕原理,構(gòu)建原電池從而達(dá)到對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行處理的目的。處理時(shí),在廢水中填充的微電解材料可在自身電位差的作用下自行電解,消耗廢水中的發(fā)色基團(tuán)、助色基團(tuán)、甚至斷鏈,降低CODCr的含量。在利用微電解法對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理時(shí)CODCr的去除率可達(dá)到39%,廢水的可生化性由0.28上升至0.36。微電解法占地面積小,工藝簡(jiǎn)單,處理效果好,使用壽命長(zhǎng),便于維護(hù),成本較低,因此可在大范圍內(nèi)推廣使用;但該法存在的不足是鐵耗量與碳耗量不均衡、容易生銹結(jié)垢,影響處理效果。
3有機(jī)化工廢水處理技術(shù)發(fā)展前景
有機(jī)化工廢水中組分含量復(fù)雜,使用單一的處理方法難以得到理想的處理效果,因此,多種處理方法的聯(lián)合使用將是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì);另一方面,在我國(guó)提倡綠色經(jīng)濟(jì)的大背景下,發(fā)展綠色環(huán)保、低成本的處理技術(shù)將是未來(lái)研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
作者:王亞偉 單位:石家莊昊普化工有限公司
參考文獻(xiàn):
[1]梁勝東.微電解法處理有機(jī)化工原料生產(chǎn)廢水實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì),2012,08:51-54.
[2]陳言臣.微電解法處理有機(jī)化工原料生產(chǎn)廢水實(shí)驗(yàn)研究[J].化工管理,2013,24:118.
關(guān)鍵詞:低碳時(shí)代 有機(jī)化工 生物質(zhì)能源 可持續(xù)發(fā)展
隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人口劇烈增長(zhǎng),人類(lèi)欲望的無(wú)限增長(zhǎng)和生產(chǎn)生活方式的無(wú)節(jié)制,地球面臨越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,二氧化碳的排放量愈來(lái)愈大,地球臭氧層面臨前所未有的危機(jī),全球?yàn)?zāi)難性氣候?qū)覍页霈F(xiàn),已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類(lèi)的生存環(huán)境和健康安全。因此,創(chuàng)新發(fā)展清潔煤技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)及可再生能源技術(shù),大力推進(jìn)節(jié)能環(huán)保和資源循環(huán)利用,加快構(gòu)建以低碳排放為特征的有機(jī)化工體系,將成為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容。
一、低碳時(shí)展下的能源格局
低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式。低碳經(jīng)濟(jì)實(shí)質(zhì)是高能源利用效率和清潔能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題,核心是能源技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和人類(lèi)生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式,為節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供了操作性詮釋?zhuān)且粓?chǎng)涉及生產(chǎn)方式、生活方式和價(jià)值觀念的全球性革命。工業(yè)革命不僅豐富了人們的經(jīng)濟(jì)生活,還給人們帶來(lái)了諸多的方便,但同時(shí)又給人們帶來(lái)了生態(tài)環(huán)境破壞等環(huán)境問(wèn)題。由于問(wèn)題的嚴(yán)重性,我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始改變能源格局,合理使用現(xiàn)有的能源,并注重其它新能源的開(kāi)發(fā)與利用,希望能從根本上解決能源短缺的問(wèn)題。
二、中國(guó)有機(jī)化工趨勢(shì)分析
由于工業(yè)時(shí)代的到來(lái),消費(fèi)產(chǎn)品數(shù)量的持續(xù)上升,資源越來(lái)越短缺,而有機(jī)化工原料儲(chǔ)量畢竟是有限的,所以應(yīng)采取多種渠道進(jìn)行循環(huán)利用,以此最大程度滿(mǎn)足人們的需求。隨著有機(jī)化工科技的進(jìn)步,能源消耗的減少以及替代相關(guān)礦物能源的出現(xiàn),為滿(mǎn)足人們的相關(guān)需求提供了可能。
1.煤化工的發(fā)展
伴隨化工技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,有機(jī)化工領(lǐng)域出現(xiàn)了現(xiàn)代煤化工,其不同于過(guò)去的煤化工,在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)的改革。煤化工按其產(chǎn)品種類(lèi)可分為傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工。傳統(tǒng)煤化工是指煤制焦炭、電石、甲醇等技術(shù)成熟的產(chǎn)業(yè)。新型煤化工是指煤制油、煤制天然氣、烯烴、二甲醚、乙二醇等以煤替代能源為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,我國(guó)煤炭能源化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)擁有雄厚基礎(chǔ)。截至2013年底,我國(guó)焦炭產(chǎn)量為4.76億噸,電石產(chǎn)量2033萬(wàn)噸,合成氨產(chǎn)量為5745萬(wàn)噸,甲醇產(chǎn)量為2878萬(wàn)噸,均位居世界前列。2013年,我國(guó)鼓勵(lì)發(fā)展新型煤化工。10多個(gè)新型煤化工項(xiàng)目相繼獲國(guó)家發(fā)展改革委批準(zhǔn)建立,其中包括了煤制天然氣、煤制烯烴和煤制油等項(xiàng)目。目前,大多數(shù)新型煤化工項(xiàng)目仍處于產(chǎn)業(yè)化示范和開(kāi)發(fā)研究階段,預(yù)計(jì)部分項(xiàng)目將在未來(lái)3-5年內(nèi)建成并投產(chǎn)。相信在未來(lái)的努力下,進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與技術(shù)改革,我國(guó)煤化工的綠色發(fā)展指日可待。
2.生物質(zhì)的發(fā)展前景
作為一種新型化工資源生物質(zhì),生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定地球上的太陽(yáng)能,這個(gè)過(guò)程當(dāng)中吸收了非常多的二氧化碳,所以生物質(zhì)化工具備著“碳中和”的能力,這是化石能源完全不具備的,因此生物質(zhì)能最有可能成為新世紀(jì)主要的新能源之一。據(jù)估計(jì),植物光合作用每年貯存的能量約相當(dāng)于世界燃料消耗的10倍;而作為能源的利用量還不到其總量的百分之一。其實(shí),生物質(zhì)能源是人類(lèi)利用最多、最直接、最早的能源。生物質(zhì)燃燒是最原始的利用方式,不僅熱效率低,而且污染嚴(yán)重。通過(guò)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)可以高效地利用生物質(zhì)能源,生產(chǎn)清潔燃料,來(lái)替代煤炭,石油和天然氣等燃料。從而減少對(duì)礦物能源的依賴(lài),以此達(dá)到保護(hù)國(guó)家資源,減輕能源消耗給環(huán)境造成污染的目的。
2.1生物柴油的研發(fā)
我國(guó)多年來(lái)開(kāi)展了大量的生物柴油研發(fā)工作,為此也付出了相當(dāng)大的人、財(cái)、物力。“八五”期間,我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行利用纖維素、廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的研究和探索,主要是研究纖維素、廢棄物的稀酸水解和發(fā)酵技術(shù)。目前,中科大、遼寧能源所、西北農(nóng)林科技大、石油化工研究院等分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研發(fā)及小型工業(yè)試驗(yàn),一系列關(guān)鍵技術(shù)已被攻克,我國(guó)生物柴油工業(yè)產(chǎn)業(yè)化已日見(jiàn)成效。我國(guó)正在進(jìn)行和探尋著可持續(xù)性好、污染小、資源利用率高的綠色環(huán)保道路。探索生物質(zhì)合成液體燃料技術(shù),對(duì)確保我國(guó)能源安全意義重大。
2.2生物質(zhì)-沼氣的應(yīng)用
沼氣技術(shù)是我國(guó)發(fā)展最早的生物質(zhì)能源項(xiàng)目,是一種生物質(zhì)氣化技術(shù)。沼氣與其他燃?xì)庀啾?,其抗爆性好,是一種很好的清潔燃料。此外,沼氣氣體調(diào)節(jié)技術(shù)作為一種新興科研技術(shù)廣泛應(yīng)用于果蔬保鮮。以沼氣作為環(huán)境的氣體調(diào)節(jié)劑,用于糧食、果蔬的貯藏,可以降低貯藏物的呼吸強(qiáng)度,減弱其新陳代謝,推遲后熟期,并可以抑制貯藏器內(nèi)糧食、果蔬的生理病害,防止真菌病害及蟲(chóng)害等。
結(jié)束語(yǔ)
低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和延伸將是一個(gè)持續(xù)升溫的發(fā)展話題,在這低碳時(shí)代里,以往作為主要化工原料的石油將失去它的主導(dǎo)地位,為各種新型綠色環(huán)保能源所取代,最終退出化工原料的舞臺(tái)??沙掷m(xù)發(fā)展是未來(lái)發(fā)展的主題,伴隨著經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,能源作為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的血液,已成為經(jīng)濟(jì)、科技界及各國(guó)政府優(yōu)先考慮的問(wèn)題。我們通過(guò)對(duì)石油、煤炭和生物質(zhì)這些有機(jī)化工原料進(jìn)行科學(xué)合理的分析后,不難看出只有因地制宜,科學(xué)制定有機(jī)化工發(fā)展規(guī)劃,才能讓我們?cè)诘吞冀?jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的今天,使中國(guó)有機(jī)化工持續(xù)健康優(yōu)質(zhì)高效的發(fā)展下去。我們有理由相信,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),我國(guó)生物質(zhì)能的綜合開(kāi)發(fā)與利用必將達(dá)到一個(gè)新的高度。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞: 《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程 教學(xué)改革 教學(xué)目標(biāo)
1.高職《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程改革的必要性
《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程是高職高專(zhuān)化工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)主干課程。它要求學(xué)生通過(guò)該課程中典型有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)方法的學(xué)習(xí),了解或掌握典型有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的原料路線、產(chǎn)品的主要應(yīng)用、產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展、反應(yīng)原理、工藝條件、工藝流程、主要設(shè)備等知識(shí),并能舉一反三,拓展到其它有機(jī)化工產(chǎn)品的工藝參數(shù)的確定和工藝流程的組織,以及生產(chǎn)中應(yīng)注意的安全操作知識(shí),等等。
我院《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程采用的是教育部高職高專(zhuān)規(guī)劃教材,該教材是按照烴類(lèi)熱裂解、碳一、碳二、碳三、碳四、芳烴系列典型產(chǎn)品和化工生產(chǎn)典型操作技術(shù)的順序編排的。本教材主要涉及的有機(jī)化工產(chǎn)品達(dá)18個(gè)之多,但每個(gè)產(chǎn)品闡述得不夠詳細(xì)。教師在上課時(shí)假如完全按照書(shū)本上的內(nèi)容,照本宣科,就會(huì)形式單調(diào),且內(nèi)容空洞,進(jìn)而學(xué)生學(xué)起來(lái)會(huì)很乏味,失去興趣,或是所學(xué)的知識(shí)是孤立和片面的,不能前后聯(lián)系貫通,更不能舉一反三和應(yīng)用。這也就無(wú)法達(dá)到融“知識(shí)、技能、態(tài)度”于一體的課程教學(xué)目標(biāo)。怎么來(lái)避免這一現(xiàn)象?如何通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)提升學(xué)生的職業(yè)能力?[1]-[2]進(jìn)行課程教學(xué)改革是很有必要的,而教學(xué)改革可以從課程模式、內(nèi)容,以及教材、教學(xué)法、手段等多方面進(jìn)行探索[3]-[5]。筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革。
2.課程教學(xué)改革探討
2.1重視對(duì)學(xué)生所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的及時(shí)復(fù)習(xí)和應(yīng)用
高職學(xué)生的基礎(chǔ)較差,有些學(xué)生前面所學(xué)的《有機(jī)化學(xué)》和《物理化學(xué)》的大部分知識(shí)掌握不扎實(shí)或已經(jīng)忘得差不多了。而在《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》課程中,我們經(jīng)常涉及《有機(jī)化學(xué)》和《物理化學(xué)》的內(nèi)容。在講解“反應(yīng)原理”時(shí),我們要提到有機(jī)反應(yīng);在講解“反應(yīng)溫度和壓力等工藝參數(shù)的確定”時(shí)我們要用到《物理化學(xué)》中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理。因此在該課程的教學(xué)中重視對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的及時(shí)復(fù)習(xí)和應(yīng)用是很有必要的,及時(shí)的復(fù)習(xí)和應(yīng)用可以收到事半功倍的效果。
例如在講“丙烯羰基合成丁辛醇”時(shí),筆者先復(fù)習(xí)有機(jī)化學(xué)中的羥醛縮合反應(yīng),雖然教材中的主副反應(yīng)列舉了很多,但學(xué)生找到了反應(yīng)的規(guī)律以后,掌握起來(lái)就很輕松了。又如在講苯烷基化制乙苯時(shí),筆者先復(fù)習(xí)苯的親電加成反應(yīng)及其特點(diǎn),于是該部分的主副反應(yīng)就非常清晰了,如何盡量避免副反應(yīng)、甚至工藝條件中的配料比等工藝參數(shù)如何確定也已基本說(shuō)清楚了。再如,在講解“甲醇合成反應(yīng)工藝參數(shù)的確定”時(shí),它涉及反應(yīng)的熱效應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)和平衡組成,以及催化劑的活性和選擇性等大量的《物理化學(xué)》中的知識(shí),結(jié)合起來(lái)進(jìn)行講解以后,學(xué)生對(duì)甲醇合成的工藝條件的確定,以及在工業(yè)上采用的高、中、低壓法流程等知識(shí)理解起來(lái)就水到渠成。在理解的基礎(chǔ)上掌握,才能加以運(yùn)用,達(dá)到舉一反三的學(xué)習(xí)效果。
2.2采用模塊式教學(xué)方法
對(duì)工藝參數(shù)的確定、反應(yīng)器型式、化工操作單元等具有共性的產(chǎn)品我們采用模塊式教學(xué)方法,即打破教材中各章節(jié)的編排順序進(jìn)行教學(xué)。由于本教材各章節(jié)的內(nèi)容相互之間沒(méi)有理論上的關(guān)聯(lián)性,因此各章節(jié)的內(nèi)容在教學(xué)時(shí)間上提前或推后是完全可行的。
2.2.1模塊之一――具有共性的作用或反應(yīng)原理
例如:在烷烴熱裂解、甲醇氧化制甲醛、丙烯氨氧化制丙烯腈、丙烯氧化制丙烯酸、丁烯氧化脫氫生產(chǎn)丁二烯、乙苯脫氫制苯乙烯等,工業(yè)生產(chǎn)時(shí)在反應(yīng)器中我們都要加入一定量的水蒸氣。加入水蒸氣的作用具有共性的是降低產(chǎn)物的分壓,促進(jìn)平衡移動(dòng);穩(wěn)定操作溫度,避免局部過(guò)熱;清除催化劑表面積炭;提高催化劑的選擇性,等等。因此教師在教學(xué)中可以把教材中的某些內(nèi)容的順序作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,并作一定的補(bǔ)充和歸類(lèi)。
某些反應(yīng)的反應(yīng)物的配比如何確定是相通的。例如在苯與乙烯烷基化生產(chǎn)乙苯中,因乙苯的活性比苯更大,所以它與乙烯繼續(xù)反應(yīng)生成二乙苯,進(jìn)而生成三乙苯的趨勢(shì)很大,工業(yè)上通過(guò)控制苯與乙烯的配比來(lái)抑制副反應(yīng)的發(fā)生。在環(huán)氧乙烷水合生成乙二醇的生產(chǎn)過(guò)程中配比的確定與此類(lèi)似。在環(huán)氧乙烷水合生成乙二醇中,由于生成的乙二醇更容易與環(huán)氧乙烷繼續(xù)反應(yīng)生成二乙二醇,因而會(huì)生成三乙二醇、多縮乙二醇等副產(chǎn)物,生產(chǎn)中應(yīng)通過(guò)增加水的配料比等來(lái)抑制副產(chǎn)物的生成。顯然其原料配比的確定具有共性。通過(guò)采用模塊式教學(xué),把上述內(nèi)容作為一個(gè)模塊進(jìn)行講授,效果顯然比孤立的講解要好。
2.2.2模塊之二――具有共性的反應(yīng)設(shè)備
例如:對(duì)于氣固相強(qiáng)放熱催化反應(yīng),反應(yīng)設(shè)備主要采用列管式固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。但采用何種反應(yīng)器,各有優(yōu)劣。一般來(lái)說(shuō),固定床反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率較高但溫度控制不夠均勻,而流化床反應(yīng)器適用于大規(guī)模生產(chǎn),可以避免局部過(guò)熱,但其主要的缺點(diǎn)是催化劑會(huì)受磨損,以及單程轉(zhuǎn)化率較低,等等。
在乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯(教材中未加以提及)、丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈、丁烯氧化脫氫生產(chǎn)丁二烯等工業(yè)生產(chǎn)中,上述兩種反應(yīng)器或兩床結(jié)合的型式都有采用。優(yōu)劣要依具體情況進(jìn)行分析。這樣把上述教材中不在一起的內(nèi)容整合到一個(gè)模塊中進(jìn)行教學(xué),通過(guò)這一模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)氣固相強(qiáng)放熱催化反應(yīng)采用何種反應(yīng)器會(huì)有一個(gè)比較全面的理解和掌握。
2.2.3模塊之三――具有共性的化工操作單元
工藝流程的組織中涉及很多的化工操作單元,而對(duì)于具有共性的化工操作單元,可以采用模塊式進(jìn)行教學(xué)。
例如,吸收與解吸操作單元,在乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷、丙烯氨氧化制丙烯腈、丙烯氧化生產(chǎn)丙烯酸等生產(chǎn)中,都有直接的應(yīng)用。
又如,教材幾處涉及萃取精餾在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用:在丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈中,在丁二烯的制備時(shí),碳四餾分的分離過(guò)程中,等等。
這樣通過(guò)對(duì)相同的操作單元在不同產(chǎn)品中的應(yīng)用的學(xué)習(xí),可以讓學(xué)生較扎實(shí)地掌握相關(guān)的化工單元操作的原理及其在工業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。
2.3采用探究式教學(xué)方法
在本課程的教學(xué)中,多設(shè)置情境,經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行有目的性的探究,不但可以避免課堂單調(diào),提高課程的活躍度,提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性,而且無(wú)形中可以加強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。
上文已提到碳四餾分的分離是通過(guò)萃取精餾實(shí)現(xiàn)的。工業(yè)上根據(jù)所用的萃取劑的不同分為乙腈法和二甲基甲酰胺法等,教材上對(duì)這兩種不同萃取劑的流程都進(jìn)行了描述,但對(duì)兩種流程的優(yōu)劣沒(méi)有進(jìn)行比較。在講解完兩種流程以后,教師可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探究,對(duì)這兩種流程的適用條件和優(yōu)劣進(jìn)行比較。從而加深學(xué)生對(duì)兩種工藝的理解。
又如,苯烷基化生產(chǎn)乙苯的工業(yè)生產(chǎn)中,烷基化液中主要含有苯、乙苯、二乙苯、多乙苯等,怎么對(duì)它們進(jìn)行分離?除了書(shū)上所提及的分離流程以外還可以采用哪些流程?各有什么優(yōu)劣?與本課程開(kāi)始時(shí)所學(xué)的裂解氣的深冷分離進(jìn)行對(duì)比探究。讓學(xué)生體會(huì)化工產(chǎn)品分離的復(fù)雜性、重要性和分離方法的多樣性,在較為單調(diào)和機(jī)械的學(xué)習(xí)中增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和主動(dòng)性。
在探究式教學(xué)中教師要經(jīng)常采用對(duì)比的手段。進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí),可以加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解,加深學(xué)生探究問(wèn)題的深度與廣度。
2.4采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法
任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué),可以讓學(xué)生的主體地位得到進(jìn)一步的發(fā)揮。
任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的實(shí)施之一:在講解完工藝參數(shù)以后,在教師適當(dāng)?shù)奶崾鞠?,要求學(xué)生對(duì)該產(chǎn)品的工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和描述。之后再要求學(xué)生體會(huì)實(shí)際的生產(chǎn)流程是如何布置的。學(xué)生進(jìn)行參與及對(duì)照,對(duì)提高學(xué)生合理設(shè)計(jì)工藝流程的能力是很有好處的。
任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的實(shí)施之二:可以在先一次課結(jié)束時(shí)把課程中的某些內(nèi)容以任務(wù)的形式布置下去,讓學(xué)生預(yù)習(xí)及準(zhǔn)備幾個(gè)問(wèn)題,并明確告之下次課請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)講解或討論。每10―15名學(xué)生組成一個(gè)學(xué)習(xí)小組,每個(gè)小組輪流選派代表上臺(tái)講解或發(fā)言,學(xué)生講解完以后,其他同學(xué)或提問(wèn)或補(bǔ)充或討論。最后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和講解。該法鼓勵(lì)學(xué)生相互競(jìng)爭(zhēng),評(píng)價(jià)結(jié)果按適當(dāng)?shù)谋壤?jì)入期末總評(píng)成績(jī),能培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、表現(xiàn)自我的意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
2.5采用現(xiàn)場(chǎng)與課堂相結(jié)合的教學(xué)方法
《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》是與生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程,甚至可以說(shuō)是實(shí)際生產(chǎn)的縮寫(xiě)。有條件的話,我們可以到學(xué)校附近的工廠去看看相同的產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)流程。把工廠的流程與課本上的內(nèi)容作比較,看看有何異同。我院對(duì)化工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都安排有專(zhuān)門(mén)的時(shí)間去附近的株洲化工廠等大中型化工企業(yè)去進(jìn)行實(shí)習(xí)的時(shí)間。教師可以考慮把教室搬到車(chē)間進(jìn)行教學(xué),采用現(xiàn)場(chǎng)與課堂相結(jié)合的教學(xué)方法。請(qǐng)看以下教學(xué)案例設(shè)計(jì):
課程教學(xué)單元設(shè)計(jì)案例:
不拘泥于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,采用現(xiàn)場(chǎng)與課堂相結(jié)合的教學(xué)方法,能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性;有利于增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),做到理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合;有利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、學(xué)以致用的工作態(tài)度,提高其表達(dá)能力。對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)果以適當(dāng)?shù)谋壤?jì)入期末總評(píng)成績(jī)。
3.結(jié)語(yǔ)
《有機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)》是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程,其相關(guān)內(nèi)容建立在《有機(jī)化學(xué)》與《物理化學(xué)》等基礎(chǔ)學(xué)科之上,教師在教學(xué)中要重視對(duì)學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)的及時(shí)復(fù)習(xí)和應(yīng)用,還應(yīng)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式方法進(jìn)行改革。筆者結(jié)合對(duì)本課程的教學(xué)經(jīng)歷,對(duì)采用模塊式教學(xué)方法、探究式教學(xué)方法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué),以及現(xiàn)場(chǎng)與課堂相結(jié)合等教學(xué)方法進(jìn)行了探討。通過(guò)教學(xué)改革,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)與參與課程的積極性和主動(dòng)性,提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),能有效地培養(yǎng)其溝通與表達(dá)能力,使學(xué)生從“要我學(xué)”逐漸轉(zhuǎn)變到“我要學(xué)”,可以有效達(dá)到融“知識(shí)、技能、態(tài)度”于一體的課程教學(xué)目標(biāo)。
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