石油化工发展及人才需求.ppt

1,对接化工产业需求 优化化学化工教学-与教指委共议企业对高校化学化工教育的需求,目 录,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术新进展与需求二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业三、进一步提升本科生工程能力的建议,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,（一）炼油化工总体进展-我国炼油化工产业经济总量令人印象深刻 2009年，我国炼油化工产业取得了总体向好的业绩，经济总量占全国GDP的10%以上；,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,（一）炼油化工总体进展-我国一批航母级石化企业正在形成壮大 2009年，中国石化和中国石油双双进入世界500强；中国石化排位由上年的第10位上升到第7位；中国石油上升到第10位。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(二)大炼油进展-炼油领域装置大型化技术进步明显：2009年，全国原油加工能力5.11亿吨/年；加工量3.75亿吨（中石化1.84、中石油1.26）；新增4个千万吨级炼厂（惠州1200、独山子1000、福建炼化一体化、天津石化1350万吨/年）。千万吨级炼厂17家（中石化11，中石油5，中海油1）,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(二)大炼油进展-装置大型化工程技术能力增强-自主建成1000万吨级现代化炼油厂 用自主产权技术建成青岛炼化1000万吨/年、海南洋浦800万吨/年大炼油;核心工艺技术及大型关键设备具有自主知识产权，如千万吨级节能型常减压、300万吨级重油FCC、300万吨级高压HC和VRDS以及120万吨级第三代CCR。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(三)大乙烯进展-乙烯产能、产量双破千万吨大关 2009年，乙烯产能1205吨/年，产量1074.5万吨；我国石化工业贡献：-全球炼油能力从上年42.8亿吨/年增加到2009年43.6亿吨/年；-全球乙烯能力达到1.373亿吨/年。,2009年我国乙烯及其衍生物生产情况表,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(三)大乙烯进展-乙烯领域装置大型化技术进步明显：-自主建成天津石化、镇海石化100万吨级现代乙烯厂我国自主建成100万吨/年乙烯装置（天津）：采用ST/Lummus合作技术，2006年6月开建，2010年1月开车，6月转入商业运行；天津乙烯裂解部分：11台10万吨/年LS-1型裂解炉、液体炉两程2-1型，气体炉四程2-1-1-1型，热效率94%，国产化线性废锅、低NOx底烧；镇海采用15万吨/年特大型乙烯裂解炉。天津乙烯急冷部分：采用急冷油减粘技术，有效地降低了塔釜急冷油粘度，提高急冷塔釜温，增加DS产量。,天津100万吨/年乙烯工程技术开发成功,乙烯裂解炉雄姿,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,-自主建成天津石化、镇海石化100万吨级现代乙烯厂 天津乙烯分离部分：顺序分离流程，高、低压脱丙烷、二元制冷、65万吨/年国产裂解汽油加氢、20万吨/年国产BD抽提技术，100万吨/年国产化裂解气压缩机；80%负荷下能耗631千克标油/吨。天津乙烯配套装置：国产化30万吨LLDPE和12/5万吨/年MTBE/丁烯-1；引进30万吨Innovene HDPE、45万吨Spherizone PP、35万吨苯酚/丙酮、4/36万吨Dow EO/EG。镇海乙烯已于年中建成开车，现正平稳运行。,天津100万吨/年乙烯装置流程图,乙烯裂解区（热区）,乙烯分离区（冷区）（前脱丙烷前加氢）,天津100万吨/年乙烯工程技术开发成功,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(三)大乙烯进展-自主开发建成一批乙烯装置下游标志性配套装置（1）30万吨环管PP及大型粉体输送系统建成；（2）首套30万吨/年LLDPE装置建成投用；（3）百万吨级芳烃抽提技术被外企选用；（4）百万吨级甲苯歧化技术建成装置并有技术出口；（5）15万吨级C5分离装置建成投产；（6）20万吨级PP双螺杆挤压造粒机组开车成功；（7）7万吨级新型环己酮氨肟化装置通过生产考核；,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(四)大化肥进展-自主开发大化肥技术实现突破（1）50万吨合成氨/70万吨尿素大型氮肥全流程技术开发成功，获国家科技进步二等奖 首次建成了第一套大氮肥国产化装置，具50万吨合成氨、20万吨甲醇、1.2万立方米/小时一氧化碳、70万吨尿素和4万立空分装置；以煤为原料，装置各项指标达到了设计要求。结束了我国化肥工业自1973年第一次进口13套大化肥装置起，先后引进了33套大型化肥装置的历史。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,(五)专用化学品装置建设进展-自主开发建成一批标志性专用化学品技术（1）具自主知识产权30万吨级MDI装置在宁波万华建成；（2）6万吨级丁基橡胶装置工程技术开发成功；（3）3万吨级乙烯齐聚制1-己烯装置建成投产；,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,（六）现代煤化工技术进展-具自主产权CTL、CEG、MTO/MTP、SNG等技术迈入工业示范108万吨/年煤直接制油（CTL）装置在伊金霍洛旗建成试产；20万吨级煤制乙二醇（CEG）装置建成试车（通过CO与亚硝酸酯氧化偶联制草酸酯和草酸酯加氢制乙二醇）；60万吨级DMTO装置在包头建成试产；3万吨级煤甲醇制丙烯（FMTP）示范装置建成运行。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,（六）现代煤化工技术进展-自主集成开发建成108万吨/年煤直接液化制油装置 2008年12月31日神华煤直接液化制油项目开车成功，运行13天，实现煤制油的试生产。经整改，2009年10月投入第二次运行；主要工艺流程由煤液化、液化油提质加工和煤制氢3大部分组成。,神华煤直接液化工艺流程示意图,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,直接法煤制油的工艺过程煤制氢：部分原料煤用于制氢，用壳牌粉煤气化技术；悬浮床煤加氢液化：在悬浮床加氢反应器中，洗精煤粉与供氢溶剂油混合制浆，加入催化剂；在反应压力19MPa、温度约450下加氢液化得到粗油；反应器为下流式，Exens公司设计，国内制造，重2100吨，壁厚380mm；浆态床粗油重馏分加氢改质：粗油经过分馏，重馏分进入关键设备T-STAR浆态床加氢反应器，T-STAR工艺系引进H-Oil技术。加氢后制得煤液化用供氢溶剂油，并排出固态油渣（由原料煤中89%的惰质组形成）。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,直接法煤制油的产品：粗油分馏出重馏分后的其余馏分（中轻质）去加氢改质装置，改质后得到柴油（70%）、石脑油（20%）和副产LPG。直接法煤制油技术经济：3.5吨原煤制1吨油（包括原料、燃动和制氢用煤，次烟煤），折标煤是2.5吨，能源转化率为59.8%，是目前世界上煤制油效率最高的；化学氢耗6.7%，40%的原料煤用于制氢气；水耗7吨/吨油；1吨油产生3吨CO2；项目建设投资1.33亿元/万吨，是炼油厂投资的810倍。,60万吨级DMTO装置在包头建成试产,60万吨级DMTO装置在包头建成试产,2006年12月11日，国家发改委核准总投资121.81亿元，年用煤量473万吨，煤制烯烃项目主要包括240000(2)米3/小时空分、煤气化、净化、180万吨/年甲醇、60万吨/年烯烃分离（MTO）、30万吨/年聚丙烯（PP）、30万吨/年聚乙烯和产汽1440吨/小时的自备燃煤热电站。关键技术集成引进美国GE公司水煤浆气化、英国庄信万丰公司世界级甲醇合成、中国科学院开发的甲醇制烯烃等技术;MTO单元，采用前脱丙烷及后加氢乙烯分离流程，分离出C1、C2、C3、C4；装置设计能力30万吨/年乙烯、30万吨/年丙烯、10万吨/年碳4和3.6万吨/年碳5，由ABB Lummus提供工艺技术并完成工艺包设计，上海工程公司完成基础设计、总体设计和EPC总承包。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,（七）促进传统石化与现代煤化工结合的关键工程技术获重要进展-大型加压煤气化装置、低温甲醇洗及IGCC开发建成 华化开发成功2000吨/日四喷嘴水煤浆气化炉，在灵谷投用；大工开发成功低温甲醇洗国产化技术，获广泛应用。福建炼化一体化项目集成建成我国首套396MW气（汽）电联产装置（IGCC）。,一、增加校企交流，了解炼油化工产业技术进展与需求,-福建炼化IGCC装置构成：IGCC装置空分：氧气71000Nm3/h，氮气67000Nm3/h；气化（POX）：脱油沥青76.2万吨/年；制氢：4.44万吨/年；汽电联产：发电396MW，蒸汽718t/h；IGCC集成的主要单项工艺技术来源：设计单位宁波工程公司；渣油脱沥青技术：石科院；气化技术：壳牌；燃气轮机：GE。,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,（一）对接化工产业需求 革新化学化工教学 化工产业四大需求（二）妨碍本科教学进一步贴近炼油化工产业的因素初探 七个因素,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,（一）对接国家化工产业需求 革新化学化工教学1、需求一：化学工业发展及技术进步需要大量化学化工技术人才 2、需求二：化工园区发展、延伸产业链需要大量化工技术人才3、需求三：石化产业为饯行可持续发展，确保资源能源获取安全，实施“三个结合”资源战略，需要大量化学化工技术人才4、需求四：石化产业为提高全球竞争能力，强身健体，全力实施“四化”工程战略，需要大量化学化工技术人才,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,（一）对接国家化工产业需求 革新化学化工教学 1、需求一：化学工业发展及技术进步需要大量化工技术人才“十二五”期间，形成4大石化基地：“长三角”大型石化企业集群、“环渤海”大型石化企业集群、“珠三角”大型石化企业集群、“沿长江”石化产业带。建成17个千吨级炼油厂、6个百万吨级乙烯厂。,我国乙烯产能与乙烯及其衍生物需求预测,环渤海湾大型炼化一体化企业集群,长三角大型炼化一体化企业集群,珠三角大型炼化一体化企业集群,沿长江大型炼化产业带,长三角、珠三角、环渤海湾大型炼化一体化企业集群及沿长江产业带分布图,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,2、需求二：化工园区发展、延伸产业链需要大量化工技术人才（1）建成一批化工园区宁波化工园区、大亚湾化工园区、南京化工园区、云溪化工园区、大港化工园区、燕山材料园区等；（2）在园区内培育了一批产业链并实现延伸乙烯产业链：以乙烯为原料，向下游延伸可以生产聚乙烯、环氧乙烷、苯乙烯、醋酸乙烯、乙醛等数百种产品。丙烯产业链：以丙烯为原料，向下游延伸可以生产聚丙烯、丙烯酸、丙烯腈、环氧丙烷、环氧氯丙烷、异丙苯-苯酚/丙酮等数百种产品。,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,碳四（C4）产业链：以C4为原料，向下游延伸可以生产ABS树脂、丁苯橡胶、丁基橡胶、聚丁烯1、顺酐等数十种产品。芳烃产业链：以芳烃为原料，向下游延伸可以生产苯乙烯、苯酚/丙酮、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、己内酰胺、己二酸、甲苯二异氰酸酯（TDI）、对二甲苯等数百种产品。精细化工/化工新材料产品链：凡具有特殊功能的，如耐高温、高强力、高阻隔、高透明、可降解等功能的精细化学品/化工新材料就构成精细化工/化工新材料系列产品链。,乙烯产业链示意图,乙烯产业链,丙烯产业链示意图,丙烯产业链,C4产业链示意图,芳烃产业链示意图,精细化工/化工新材料系列产品链示意图,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,3、需求三：石化产业为饯行可持续发展，确保资源能源获取安全，制定并实施“三个结合”资源战略，需要大量化学化工技术人才 以“走出去”为重点的资源“内外结合”；以提高资源利用率为目标的“油化结合”；实现石油化工产业二次创业的“煤化结合”。,石化产业可持续发展需借力于现代煤化工,现代煤化工主要产品示意图,MTO,乙烯&丙烯,天然气,合成气制造（CO+H2）,天然气制烯烃(GTO),煤,煤制烯烃(CTO),甲醇合成,甲醇,乙烯,丙烯,高碳烃,H2O,水,+,+,+,提高乙烯、丙烯选择性，抑制高碳烃生成,烯烃制造新补充原料路线（MTO）,石化可持续发展需要结合现代煤化工,石油成熟路线,原 料,筹划少依赖石油的“石油化工”,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,4、需求四：石化产业为提高全球竞争能力，强身健体，全力实施“四化”工程战略，需要大量化学化工技术人才 装置大型化；石化产品专用化；合成材料高性能化；生产清洁化。,石脑油催化重整,芳烃抽提(SED),芳烃间转换甲苯歧化,芳烃间转换异构化,C8芳烃吸附分离,石脑油,氢气,PX,异构后二甲苯,MXOX,二甲苯,甲苯,苯,苯,二甲苯,裂解汽油加氢,装置大型化-百万吨级芳烃联合装置技术,石化产业可持续发展需关注CCSR技术,生产清洁化需要加速开发：1、CO2与甲烷、水蒸汽制合成气（日本石油JGTL）；2、CO2与氢气合成甲醇（三井化学）；3、CO2与环氧丙烷制可降解树脂PPC（中海油）；4、CO2与氨与卤水合成纯碱联产氯化氨（中石化）；5、CO2与甲醇合成碳酸二甲酯,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,（二）妨碍本科教学进一步贴近炼油化工产业的因素初探1、本科专业基础课以及专业课教材更新速度不够：化学工业的技术进步需要在教学中反映出来；校企间交流得到的信息一般到达研究生层次，但止于本科生层面，尤其在本科教材补充更新方面；2、工科本科生毕业设计用研究论文来替代设计：这几年的毕业生不太熟悉企业。过去毕业论文做两样：一是课程设计，综合几门专业基础课和专业课来设计计算分离塔系统；二是进实验室做毕业合成实验。,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,3、缺少一门向本科生系统介绍现代化学工业概貌的课程：以融会贯通所学的化学化工知识；4、现教材缺乏单元操作结合真实流程的组合集成：装置的构成介绍-原料精制-反应-分离-后处理；5、深化节能基础：节能概念及夹点理论；6、企业接受学生实习的积极性减退；,二、化学化工本科教学进一步贴近石化产业,（二）妨碍本科教学进一步贴近炼油化工产业的因素初探7、其他几个值得注意的问题（1）对中试的重要性强调不够；（2）对技术开发过程分阶段的任务及相对应的课程间的关系捋得不顺；（3）产业链延伸挑战传统的化工工艺课程-要求将基础原料、基本有机原料、合成材料、专用化学品、精细化学品串在一起；（4）加强技术开发流程及工艺包规范、工程设计流程及规范教育；（5）知识产权、安全与环保法规教育较薄弱；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,三、进一步提升本科生工程能力的建议,1、建议一：增开化学工业导论课程2、建议二：现有课程增加新内容3、建议三：强调中试等放大环节的必要性4、建议四：强化工程数学教学-掌握重要工具5、建议五：调整规范毕业设计体系-建议由三部分内容构成6、建议六：提高学生对化学化工的热爱和责任感7、建议七：双向落实交流成果,三、进一步提升本科生工程能力的建议,1、建议一：增开化学工业导论课程内容以知识性为主，突出技术、经济与管理的结合；突出4年所学课程与实际化学工业的关联、本专业的重点课程在实际化学工业中的关联及用处；明确工艺包构成及各课程间相辅相承的有机联系；化学工业导论课程内容建议为：,三、进一步提升本科生工程能力的建议,化学工业导论课程内容建议：（1）炼油与化学工业概况（2）炼化企业概况（3）工厂装置构成（4）总工艺流程（5）公用工程配套设施（6）安全环保与职业卫生（7）企业技术进步（8）石化固定资产投资项目建设全过程（9）本科生应具有的基本概念、基本学识、基本素质和基本技能,三、进一步提升本科生工程能力的建议,化学工业导论课程分章内容建议：（1）炼油与化学工业概况 业务分类-石油化学工业（炼油、乙烯、基本有机原料、化肥、合成材料、合成纤维）、盐化工工业、煤化工工业、专用化学品与精细化学品工业等；主要原料构成：原油、天然气、煤、盐、水、氢气、氧气、氮气；主体产品构成-成品油与液化气、化工轻油、基本有机原料（三烯三苯）、合成树脂、合成橡胶、合纤原料/合纤聚合物/纤维、专用与精细化学品；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,主体加工流程：石油炼制-原油蒸馏、重整、加氢（精制、裂化、处理）、调合；石油化工-石脑油蒸汽裂解、低碳烯烃分离、聚合/有机合成；现代煤化工-煤气化、水蒸汽变换、净化、碳1化学合成、MTO。炼油与化学工业发展沿革及在国民经济中的地位。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（2）炼油与化学工业企业概况 企业规模、性质与机构；生产装置、公用工程与储运设施；生产调度、物资装置、采购营销、技术进步、固定资产投资、安全环保等管理。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（3）工厂装置构成 主体工艺装置-炼油装置；-乙烯装置；-芳烃装置；-三大合成材料合成装置；-合成氨装置等。配套装置-制氢装置、汽电联产装置、空分装置、硫磺回收装置、污水处理装置、储运设施等。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（4）总工艺流程 原料构成 加工总流程；装置构成；总物料平衡；产品收率；节能减排；产业（品）链延伸与产品精细化；资源接替。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（5）公用工程配套设施 水、电、汽、风；（6）安全环保与职业卫生 HSE认证与管理；三废处理与达标排放。（7）企业技术进步 装置技术改造；新技术/新产品开发。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（8）石化固定资产投资项目建设全过程 项建书；可研报告；工艺包；基础设计；详细工程设计；工程项目施工及管理；项目技术与经济评估。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,成套技术工艺包主要内容：（1）工艺流程图（PFD）及工艺流程说明：工艺原理及特点、操作条件、物流数据表、物料恒算与物料平衡；（2）能量恒算与能耗、物耗：原料、催化剂、化学品、公用物料与能耗；（3）工艺管道及仪表流程图（PID）：工艺设备、管道与阀门、仪表与控制；（4）设备选型、工艺设备表与其设备位置布置：反应器等工艺设备、工业炉与换热器、转动设备；（5）安全阀数据表及专利文件目录；（6）工艺手册：操作程序、开车准备及开/停车程序；（7）分析化验手册。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（9）本科生应具有的基本概念、基本学识、基本素质和基本技能-基本概念（1）化学工业是材料制造业，渗透着众多学科的光辉：化学工业能大规模、经济地制造人类需要而自然界没有的材料和物质；化学工业渗透着众多学科的光辉：化学的分子与原子结构、物质间的化学转变及其催化机理；热力学对反应热的定量分析；流体力学对反应物料间动量、热量、质量传递的定量描述、微分方程在反应动力学中对反应速率等参数的定量表达等。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（9）本科生应具有的基本概念、基本学识、基本素质和基本技能-基本概念（2）化学工业是流程工业：由众多学科构成化学工业整体架构：主要是由以下7个学科及关键工程要素来构成，即：化工工艺、化学工程、催化工程、化工机械、化工自动化、化工项目建设工程、化工装置运行工程。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（9）本科生应具有的基本概念、基本学识、基本素质和基本技能 基本学识-学科知识：化学工艺知识（化学合成反应、化工热力学、化工动力学、单元操作）、化学工程知识（三传一反计算、工程放大设计等）、催化剂选用知识、设备选用知识、流程模拟知识等。-专业意识：安全意识、环保意识、节能意识、知识产权意识、法律意识。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本学识-学科知识（1）了解化学工程放大中物理化学的责任 协助化学反应工程学进行工程放大，研究化学热力学和催化反应动力学计算基础问题。（2）了解工程放大中化工原理的责任 协助化学反应工程学进行工程放大，主要解决化工工艺放大中各单元操作的计算问题；单元操作是有限的几种基本过程，由构成多种化工产品生产的物理过程归纳而成；如流体输送、换热（加热和冷却）、蒸馏、吸收、吸附、蒸发、压缩、萃取、结晶、过滤、干燥等；对单元操作的研究，得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,-学科知识（3）工程放大中化工热力学的责任-协助化学反应工程学进行工程放大，解决化学反应热效应计算及传热问题。化工热力学已成化学工程学的主要分支学科之一，集化学热力学和工程热力学的大成；化工热力学的基本内容：一是在热力学第一定律基础上进行过程的能量衡算：包括进、出设备每股物料的数量、组成、温度、压力，从而求得设备中的传热量、传质量或反应量；确定生产过程中所需设备的尺寸和台数（如换热面积等），是化工工艺设计的基础；二是判断过程进行的方向和限度；建立在热力学第二定律上的一些热力学函数是判定过程进行方向与限度、确定平衡状态的依据；而在化工单元操作及反应器设计中，平衡状态的确定、平衡组成的计算、多组元相平衡数据的求取均是不可或缺的内容。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,三是研究化工过程能量的有效利用，对化工过程进行热力学分析。计算各种热力过程的理想功、损耗功、有效能等，找出可以节能的环节和设备。四是热力学数据与物性数据的研究：描述体系处于一定状态是用一系列的宏观热力学性质（如T、P、Cp、H、S、G等）表示。前述三个问题的解决离不开热力学数据与物性数据。能够计算出体系发生变化与环境交换的热量、功量；相际传递和化学反应的平衡组成；计算理想功Wid、损耗功WL、有效能B。其中，混合物的热力学性质的研究和计算，目前已成为化工热力学的主攻方向之一。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-总体要求：能较快上手、独立解决问题、责任心强、诚信可靠、善于合作。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-总体要求：（2）了解设计一套化工装置需要具备的能力要求 1）具备化学工程方面的能力 小试工艺流程的工程放大-放大反应器、传热与传质问题 A、反应器类型选择及确定 B、反应器容积选定需要动力学数据：反应速率常数、催化剂堆比 C、反应器放大后出现的传热及传质问题 2）做中试概念设计 3）进行中试放大试验-冷模和热试 4）编制出建造工业试验装置需要的工艺包,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-总体要求：（3）了解化学反应工程学的实验室研究部分 做好化学方面的实验室小试，为放大计算提供3方面的数据依据：（1）第一方面：要确定合适的合成路线（包括原料路线）、催化剂、反应器类型、工艺条件、转化率及产品收率；（2）第二方面：要科学研究物料的化学变化过程，并求出其变化规律（如：反应速率及影响反应速率的诸因素）。方法是：根据反应类型建立化学反应的动力学模型（基础为化学反应的动力学微分方程及有关常数-反应级数、活化能、频率因子等）；（3）第三方面：要研究物料的物理传递过程（物料流动形式、传热、传质），建立物料在反应器里的流动模型（停留时间分布函数及其测定）及获得相应的传递过程常数（轴向扩散系数等）。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-总体要求：（4）了解中试反应结合数学模拟放大 即利用数学模型的计算来模拟实际过程，并不断完善数学模型。反应工艺流程及工艺条件数学模拟放大 可借助计算机软件：Pro II、Aspen Plus。动力学模型数学模拟放大 以实验室研究结果-动力学模型为依据进行中试反应器数学模拟放大计算；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-总体要求：（4）了解中试反应结合数学模拟放大 可借助CFD、Flurent软件。CFD（计算流体力学）软件的基本研究方法是：以高速数值积分求解偏微分方程所组成的流体力学仿真模型，得到随时间变化及二维或三空间变化的数据场。通过可视化软件处理后，以箭头、流线、流面、迹线等方式，用不同的颜色显示密度、温度或压力等物理量，表现各物理量变化过程，揭示流场的变化规律。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-总体要求：（5）了解化学反应工程学的工业放大计算设计 工业规模反应器数学模拟放大计算：1）进行流程模拟、修正物料平衡和流程工艺条件；可借助计算机软件：Pro II、Aspen。2）再次修正反应动力学数学模型。没有专门软件。3）用流体力学计算机软件进行流动模型计算：CFD、Flurent 4）用应力学计算机软件进行关键设备应力计算：Ansys 5）最终完善的数学模型还可用于自动控制、流程模拟和生产调优以及化学工程的,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本素质-企业需要的各型人才还有不同侧重的素质要求：例如，（1）研究型：好奇心强、刨根问底、弄不清楚不罢休，独立性强；（2）技术型：钻研技术、严谨、固执、不放过细节，精益求精；（3）生产经营型：钻研流程、决策果断、独立思考、遇事不慌、人脉丰富、数字敏感性强；（4）管理型：智商-情商平衡、知识面宽、表达流畅、记忆力强、宏观前瞻、人格魅力。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本技能-初期阶段：学生个体在企业从业后（如在装置现场），大量日常工作是利用前人已搞清的反应原理生产化学品的过程，企业需要你具有的3种技能是：静态工况下：能熟知装置生产线所涉及到的化学反应机理（前人已搞清）；并能熟记工艺流程构成和工艺参数及各参数间的关系；正常动态工况下：会分析、判断工艺流程中各单元参数的波动原因并能提出恢复正常的具有可操作性的处理意见；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,基本技能非正常工况下：会分析、判断因原料改变、某单元设备不正常、催化剂飞温、跳闸停电等引发的工艺流程中各单元参数的扰动，并能提出恢复正常或安全停下装置的具有可操作性的处理意见。-后续阶段：本科生将根据个体对企业需要的各型人才不同侧重的素质要求的吻合程度、个人的才华、工作需要的机遇以及上级的判断得以发展。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,2、建议二：现有课程增加新内容 钱伟长讲过，他鄙视那种一本教科书讲30年不变的教学方式。建议首先加大工程项目建设中可行性研究报告、工艺包、专利设备和基础工程设计及建设项目管理等知识的教学份量；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,现有课程内容增加：（1）典型化工企业总工艺流程（大乙烯、大芳烃、大化肥等）的图示、文字叙述、流程模拟及设计计算要求；（2）企业近几年已拥有的一批典型装置工艺流程、反应机理；（3）增加与工艺密切相关的化工企业配套装置内容：-建议增加空分、挤压造粒、粉体输送、吸附分离、絮凝、粉碎（煤）、双向拉伸、冷箱、热泵、CFB、PSA等新型单元操作。（4）增加新型化工材料品种及新合成工艺等内容，如PU、UPR、EPR、PC、PA、PBT、POM、IIR、芳纶、碳纤维等；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,（5）工业放大成功的关键：乙烯冷区工艺包开发成功的关键点是含氢物系低温下相平衡物性参数确定、横跨段设计、烧嘴开发时用CFD和ANSYS。（6）高校与企业合作开发技术是一个重要渠道，如：PA6、Ziegle-Natta与PE/PP、DMTA、PET、EB 脱氢工业化等；,Ziegler催化剂 配位聚合机理：活性中心形成-烷基配位及形成活性空位,Ti,Cl6,Cl4,Cl2,Cl3,Ti,Cl2,Cl5,Cl3,Cl4,Cl6,Al,转化为含有一个烷基和一个新空位的活性构型,烷基先在空位上配位,层状-TiCl3晶体侧面存在氯空位，含有相当数量的带有一个空位的五配位钛化合物,空位,Cl5,1,ALR3,R,R,R,Ti,Cl2,Cl4,R,Cl5,Cl3,+,AlR2Cl,钛八面体活性中心,Ziegle-Natta与PE/PP产业化,Ziegler-Natta催化剂进展-配位聚合：单金属活性中心COSSEE模型（PE）,双键在空位上配位,双键打开并插入Ti-R键,乙烯分子链实现了第一次增长,活性中心,活性中心,R,CH2=CH2,2,2,CH2=CH2,乙烯,2,第二次插入反应后,第一次插入反应后,RCH2CH2CH2CH2,聚乙烯,Ziegle-Natta与PE/PP产业化,石化产业可持续发展也需借力高校和中科院,（7）一批高校为主或参与开发的技术已被企业采用 大连理工的低温甲醇洗工业技术，60多套业绩，中石化将采用；热泵工业技术，中石化已用2套；膜分离炼厂气回收轻烃技术中石化已用一套；华东理工的2000吨/日四喷嘴水煤浆气化技术、参与EB脱氢、PET等反应釜开发；浙江大学参与开发30万吨/年LLDPE技术；天津大学开发成功燃料乙醇精制工艺、BPA 合成技术；清华参与开发10万吨级苯胺、环己酮肟精致及FMTP技术；南京工大参与开发环己酮氨肟化新工艺催化剂膜分离技术；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,3、建议三：强调中试等放大环节的必要性 检验、校核和改进小试建立的数学模型；考察催化剂在长周期、大负荷条件下的稳定性；有利于实现全流程运转，如原料精制、溶剂或未转化原料的精制与回用、产物正规分离；对关键设备进行运行考察或改进；考察设备材料的腐蚀情况；考察原料带入和反应过程中生成的有害杂质积累及影响情况；拿到一定数量的产品做市场开发；培训潜在用户的操作技术人员。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,3、建议三：强调中试等放大环节的必要性 数学模型模拟与真实装置工况有差别，简化或忽略了一些因素，还不能替代中试放大；PP成功放大的经验：PP装置起先是经验放大，后来是计算放大，因为积累了大量数据，包括不同规模的PP装置工艺包数据。进行工艺模拟和数学模型计算，能计算流体力学参数，如微混合情况等。企业中试开发不成功的例子及原因：PPTA、IIR、反应相转移催化剂制备PO开发遇到的问题，小试没碰到，放大遇到几乎无法克服，迄今未成功。,Benefits from the miniplant Continuous operation(closed solvent and feedstock cycles)Mutual check with the ASPEN simulation at each stage of development Optimization of the technical concept Testing of different raw materials Validation of the product Material testing under realistic conditions Testing of shut-down and emergency scenarios,中试环节的必要性：伍德公司HPPO开发用 Miniplant,HPPO Plant Pictures,March 2005,June 2007,July 2008,三、进一步提升本科生工程能力的建议,中试解决传递方面的工程放大问题：如EB脱氢中试解决了轴径向反应器入口EB与水蒸汽的混合问题、煤直接液化中试摸清了真实物料对阀内件的磨损情况。BPA二次放大解决了一系列小试不能解决的问题（1）反应器原选型的调整；（2）发现了原料杂质的影响及采取了消除措施；（3）结晶器改进；（4）离心机重新选型；（5）小试加合物分解工艺的变更；（6）精馏塔选型；（7）满负荷长周期运行导致小试催化剂的改进；（8）造粒机及包装机的选型及研制；（9）副产品利用及三废处理措施；（10）达标考核。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,3、建议三：强调中试等放大环节的必要性 总之：中试或微型中试装置设计和开展中试实验过程能将与工程放大有关的各分支学科的知识融合集成在一起；建议学校多开展中试概念设计。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,4、建议四：强化工程数学-教学-掌握重要工具-引导学生掌握数学概念的物理意义；-化学工程中工程数学分为工程数学基础和化工相关微分方程两部分：工程数学基础部分有：化工数学模型、微分方程概论、场论初步、复变函数、积分变换等；,三、进一步提升本科生工程能力的建议,化工相关微分方程有：常微分方程、常微分方程组、偏微分方程、偏微分方程组；如化学工程、传统化工热力学和动力学计算中常见衡算方程：第一种是关于时间导数和变化速率的衡算方程，这种方程与反应工程中所用的质量和能量衡算方程相类似；第二种是普通的热力学方程，它们仅涉及系统由一个状态到另一个状态的变化。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,-了解反应器数学模型：描述反应器行为的操作参数与状态变量之间的数学关系式，建立模型的目的是通过模型以模拟反应器行为；反应器数学模型的基点是将反应器中进行的过程分解为反应过程和传递过程，分别建立反应动力学模型和反应器传递过程模型；反应动力学模型通常由实验室反应器测定并通过数据处理获得；反应器的传递过程模型包括描述返混程度的流动模型和描述质量传递和热量传递的模型；通过对反应器局部或整体的各种衡算(如物料衡算、热量衡算),以综合反应器中的反应动力学和传递过程，即可得到反应器的数学模型。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,如果要利用数学模型进行定量的预测，则这种预测未必十分可靠。因为反应器模型通常是多参数模型，其中有些参数不易准确确立，特别是在工程放大过程中参数变化的规律难以掌握。利用数学模型通过模拟计算得到的定量结果直接用于反应器的设计、工程放大或优化，目前对多数反应器来说尚不现实；但它提示了各有关影响因素及各因素的影响程度，以便可再通过少数实验修正模拟计算结果，或予定量；对实验搜索工作有明确的指导作用，以节省实验工作的费用和时间。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,5、建议五：调整规范毕业设计体系-建议由三部分内容构成：（1）熟悉装置：到企业生产装置做毕业实践；（2）检验学生对单元操作的设计与计算能力：综合利用掌握的传递方面的知识和处理问题的方法，进行课程毕业设计，如设计计算分离塔系统，期间需要综合学过的化工原理、化工热力学、化学反应工程等专业基础课和专业课计算，并运用计算机软件进行模拟；（3）在实验室做毕业合成实验：检验学生对化工工艺的认知与计算能力：应含有化学合成、流程模拟、产品检验等方面的内容。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,6、建议六：提高学生对化学化工的热爱和责任感（1）（石油）化工对经济支撑最强：化工园区遍地开花；化工专业就业易；化学化工专业人才辈出；(2)化学化工解读着生命现象；探究着物质结构和变化的本质；控制着微观过程；使用着物理、数学方法；论文数量也数一数二。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,6、建议六：提高学生对化学化工的热爱和责任感（3）化学化工也有很多未解之题：生命合成的倒易，无机成油成气说，抗癌药物的合成，高压环境下的聚合、CCSR的实现、绿色化学/节能工艺、新催化材料、炼气/炼煤厂、生物炼厂、急需的化工新材料-碳纤、芳纶、PI、PEEK、EPR、PVB、PBT、PTT、PEN、PBO、PB、C-IIR、SIBR、IR、EPDM；（4）鼓励开展本科生化学化工竞赛。,三、进一步提升本科生工程能力的建议,7、建议七：双向落实交流成果（1）高校方面及时更新充实化学工程与工艺的教学、教材内容；(2)企业界组织化工进展、化学反应工程与工艺等杂志刊登介绍高校工业新成果。,谢谢！,谢谢！,谢谢！,Thank You Very Much For Your Attention!,