化学系毕业论文范文
时间:2023-04-04 04:16:57
导语:如何才能写好一篇化学系毕业论文,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
1资料与方法
1.1调查对象
2010级昆明医科大学临床药学专业已完成实习的本科毕业生,其中男生16名,女生26名.
1.2调查内容
(1)实习生对实习内容安排合理性的调查;(2)学生对指导教师实习指导的评价.
1.3调查方法
自行设计调查问卷,在集中发放调查问卷后,采用不记名问卷调查法,由毕业实习生完全自愿填写,共发放42份调查问卷,回收有效问卷41份,有效率为97.62%.
1.4数据处理
采用SPSS软件包统计分析,统计分析主要为统计描述和秩和检验.
2结果
2.1学生对实习计划中相关内容的评价
调查结果显示,认为有4周在药房实习时间太短的学生占到63.41%,认为有18周在临床药学科(室)实习时间太短的占到58.24%;针对在实习期间需完成的考核工作量,41.46%的学生认为完成4份药历数量太多,希望能减少;针对学生下临床时间,仅有7.32%的学生认为可按照实纲要求每周4.5d下临床.此外,学生希望汇报文献阅读报告次数为2次的占到60.98%,希望自己主持病例讨论次数在2次及以上的学生占到95.12%,78.05%的学生希望仅组织1次理论考试。
2.2学生对指导教师实习指导的评价
调查结果显示,认为在药房实习期间,指导老师认真负责的学生占到48.78%,认为在临床药学科(室)实习期间,指导老师认真负责的学生占到92.68%,经χ2检验,学生对于在不同实习部门指导评价的比较差异有统计学意义,认为在临床药学科(室)实习期间,指导老师更认真负责(P<0.05),见表2.
3讨论
3.1学生对实纲相关内容的评价
临床药学是应用型学科,实习不只对药物方面的实习,而更偏重于到临床实践[2],当前全国各高校都在探索适合临床药学专业的实习模式[3-5].昆明医科大学根据临床药学专业特色,参照卫生部临床药师规范化培训模式,结合实习时间,初步制定了实习模式及实习教学大纲.实纲要求学生在药房实习4周,在临床药学科(室)实习18周,但就调查结果来看,一半以上的学生都认为实习时间太短,分析原因主要是因为实习时间与学生考研、择业的时间相冲突,分散了学生精力,不能全身心的投入到实习中去,但又要完成实纲所要求的各种实习内容,所以感觉实习时间太短,针对这种情况,可尽量调整学生的实习时间不与考研时间及找工作时间相冲突.在临床药学科(室)实习期间,药历的书写、文献阅读、病例讨论及用药指导内容的实习对于学生来说是非常重要的,通过这些工作的开展,可以培养学生的药学思维及临床思维,增加学生对临床药学工作的认识和理解,在发现、分析和解决问题的过程中培养了独立思考和实践能力、探索新知识的能力,为将来进入社会参加临床药学工作打下基础.昆明医科大学教学大纲要求,实习期间学生需完成药历4份,文献阅读2次,病例讨论1次,就调查结果来看,文献阅读的次数基本符合大多数学生的要求,但对于书写药历的量,41.46%的学生希望减少,主要是因为学生在在临床药学科(室)实习时,接触临床后,不但要把理论的药学知识转化为实践,而且很多临床的知识也需要去学习,需要一段时间去熟悉并掌握相关的病种,在此基础上才能为患者建立药历,然而实习的时间仅为18周,要完成4份药历对于部分学生来说可能较为困难;此外,95.12%的学生都希望能增加自己做病例讨论的次数,主要是因为完成一次病例讨论,不仅能够锻炼学生归纳病例的能力,表达能力,分析问题及解决问题的能力,而且还能训练学生用药分析的基本技能,培养综合应用知识能力,故学生希望能增加病例讨论的次数.
参照卫生部临床药师规范化培训指南,要求实习学生每周至少有4.5d在临床开展工作,但是仅有7.32%学生认为可行,分析原因是因为实习生与规范化培训学员还是有区别的,实习生获取的知识仅只是教科书上的理论知识,要把理论知识转化为实际应用,需要一段时间去适应,并且实习生从未接触过临床药学工作,如果花大量的时间在临床上,就没有更多的时间和精力去消化每天接收的新信息,所以有的学生希望在在临床药学科(室)实习期间刚开始的2个月可以每周4.5d在临床开展工作,之后每天仅参与查房,有的学生认为仅需要每天早上在临床工作即可,也有学生认为可按个人实际情况安排.针对这个问题,还有待研究.
3.2学生对指导教师实习指导的评价
就调查结果来看,实习学生认为在临床药学科(室)实习的指导老师较在药房实习的指导老师更认真负责,其原因一方面是由于药房是医院重要的窗口部门,部分医院的指导老师忙于药品调剂及药学服务工作,忽略了对实习生的带教工作,另一方面是由于少数医院并没有为学生指定固定的带教老师,学生的实习内容仅仅只是调剂药品,而对于一些知识如高危药品管理、品、的管理及调配程序等内容并没有老师进行言传身教.
篇2
1979年出生的胡俊杰,自2008年6月起受聘为南开大学生命科学学院遗传学与细胞生物学系教授、博导,是我国7名首届“霍华德?休斯医学研究所国际青年科学家奖”获奖者中年龄最小的。
虽然研究非常基础
但有助于治疗重大疾病
2012年2月。位于南开大学新生物站的胡俊杰实验室,摆满了各种试剂、试管、烧杯、离心机、培养箱和文献书籍。临近春节,这个实验室依然没有放假,两名学生正专注于电脑屏幕上的各种数据,实验室里只有离心机运转的轻微声响。
生物实验要保持一定的连续性,培养的细胞要随时观察传代,所以有些实验不能中断,春节也不例外。除了做实验,为掌握研究领域的前沿动态,胡俊杰还要阅读随时更新的国内外进展。
细胞内部有很多由生物膜包裹的区域,分别具有不同的功能,就像人体内的各种器官,因此被称为细胞器。胡俊杰和他的学生们主要从事内质网等细胞器的生物膜结构与功能的研究。他介绍说,内质网是细胞内承担蛋白质合成、脂类合成和钙离子存储等重要功能的细胞器。
“内质网是一个复杂的膜系统,向外延伸至细胞表面的细胞膜,向内与细胞核的核膜相通,也具有承担细胞内物质运输的作用,是细胞分泌途径的起点。”胡俊杰以遗传性痉挛性截瘫为例解释说,控制下肢的神经细胞很长,有些被称为轴突的神经细胞突出部分可以长达一米多,这对细胞内亚细胞结构的完整性要求特别高。而生物膜的不断融合正是保证这种完整性的基础,如果内质网的融合出现问题,轴突远端缺少营养成分,细胞会不断退化,人的下肢就会出现痉挛无力直至截瘫。“我们就是在细胞层面研究某些基因突变导致相应疾病的原因,并通过细胞和生化实验,验证参与融合过程的蛋白质如何发挥作用。”
“虽然从事的是生命科学的基础领域研究,但我们的研究会为治疗相关重大疾病积累许多重要的分子基础。” 胡俊杰对研究方向充满信心。
自认并非极具天分
感谢每个成长机会
位于实验室的一角,是胡俊杰的办公室。办公室里很简洁:除了办公桌、电脑,还有一个简单的文件柜和一张扶手已经坏了的长沙发。
自己是如何走上生命科学研究之路的?
胡俊杰回答说:这是一个自然而然的过程。
高中毕业时由于化学成绩突出,胡俊杰选择了复旦大学生命科学学院生物化学系。大学四年,胡俊杰对生命科学产生了浓厚的兴趣。毕业后,21岁的他选择赴美国留学。在纽约大学医学院,他学习研究了胰岛素信号转导的结构基础,四年后获药理学系博士学位。胰岛素是由内质网合成分泌的,在对胰岛素信号如何传递的学习过程中,胡俊杰对内质网的功能产生了浓厚的兴趣,这种兴趣延续至今。胡俊杰在哈佛医学院细胞生物学系进行博士后工作,他将研究方向确定为管状内质网成形的机制。
虽然内质网这一细胞器被发现并被命名已有半个多世纪,但其形态的多样性如何产生却一直是个谜,所以胡俊杰的课题在当时非常新颖。在他看来,这是细胞生物学的一个基本问题,研究内质网的形态与功能之间的关联,是一个全新而又重要的方向,还可能将对其他细胞器的形态功能研究有所启示。由于研究进展顺利,他发表了一系列较高水平的论文。完成博士后工作后,胡俊杰选择了回国发展。2008年9月,胡俊杰开始在南开大学组建自己的实验室,那一年他29岁。近年来,他承担了科技部973计划和国家自然科学基金等多个项目,就生物膜形态发生和动态变化的分子机制等课题作为研究内容。
相对于所获得的荣誉,胡俊杰则低调很多。在被选为HHMI国际青年科学家之后,胡俊杰给自己定位为“青年科研工作者”。他把自己当选归功于研究方向比较有代表性。
“我从不认为自己极具天分,只是感谢每个令我成长的机会。”
热爱生命科学
也热爱生命本身
2011年底,胡俊杰为学生张渺指导的毕业论文《嵌膜GTP酶Atlastin—1的生化特性分析》获得天津市普通高校优秀毕业论文。
在学生张渺眼里,比她年长10岁的老师胡俊杰是个非常“nice”的人:聪明、亲切、思路清晰、富有魄力。
胡俊杰几乎从不责备学生。学生实验碰到难题,他便会和他们一起坐下来,分析实验过程,启发学生找到解决办法。实验之余,胡俊杰还会带学生一起户外活动。让同学们惊讶的是,他们的胡老师居然擅长唱流行歌曲,排球也打得不错,还教过他们滑雪。
“跟胡老师学习,不仅会渐渐对生命科学充满兴趣,也会对生命本身充满兴趣。”张渺说。
每学期胡俊杰要为本科生讲授近20课时的课程。在讲授细胞生物学课程时,他制作的PPT课件简洁清晰,偶尔还穿插一些视频,结合介绍重大科学发现的趣闻,并注重专业英语的应用。胡俊杰用充满生命力的文字,介绍了细胞为什么要有细胞膜:在漫长的生物进化过程中,质膜的出现是一个关键的阶段,有了它,才确定了细胞为生命的基本单位。
在教学中,胡俊杰比较看重学生的逻辑推理和细心观察的能力。在研究生入学考试的面试中,他注意观察学生是否勤奋和具有探索未知领域的愿望。
2009年起,南开大学生命科学学院为新生举行了名为“厉兵秣马起航”的职业生涯规划课堂,胡俊杰受邀主讲。他赞许如今国内的年轻学生自信、充满活力,但提醒他们:搞学术不能功利,如果不能耐住寂寞,只满足表面的发现,只想发论文,只惦记科研经费,一定不能走得更远。虽然生命科学并非社会上的热门就业学科,但要充满希望,要有恒心和毅力迎接前行路上的考验。
“对未知领域的探索从来都不容易,不断失败中积累的经验教训,使我们离成功越来越近。”他这样鼓励学生,也鼓励自己。(来源:人民网)
篇3
化学教学论文致谢词范文一
写到这里已是论文的结篇之词,我突然没有了之前流畅的思路,敲击键盘的手指变得有些沉重起来,总结与回首总是令人感慨万千。翻看着这厚厚一叠的数万文字,想起曾经为了要写六千字的论文而发愁,我不禁对自己微笑了。四年的大学时光转瞬即逝,十六年的学子生涯亦将挥手告别。这一路走来的点滴片段,此时此刻如同影像般在心底回放,无论快乐、忧伤、收获还是挫败,都是那样的珍贵与温暖。能端坐于课堂,凝听老师的谆谆教诲;能留连在图书馆,啃读册册文献;从一门门课程的学习到一行行论文的撰写,能拥有这段学习的机会,我有着难以言表的珍惜与努力,惟恐因为这样或那样的原因,对学业有丝毫的懈怠,尽其所能不辜负老师、朋友和家人的期望与关怀。
我要深深的感谢我的导师陈凯,从论文的选题到论文的完成,陈老师都给予悉心的指导,您渊博的学识、严谨的治学态度、敏锐的科学思维、忘我的科研精神以及淡泊宁静的生活境界,让我在做人和做学问两方面都获益非浅。您的幽默风趣和出众口才更让我佩服万分。
感谢化学系的各位领导,感谢龙琪、陆国飞、宋怡三位化学教学论文的老师,感谢你们在学业上的指导和生活中的关心,你们学者的睿智和师者的风范,让我在热爱的化学教育领域的领悟更深一层!感谢张凤、胡应杰、鲜华、刘少贤、陈昌云等老师在实验场地、实验器材和药品上的帮助和实验技术方面的指导,毕业论文期间得到了你们太多的帮助,尤其是胡老师那一句“实验要深入”被奉为我设计实验的关键原则。
陈博同学的渊博学识、教育理想和扎实的专业基础,朱子丰同学的深厚科学素养、敏锐实验洞察力和熟练的实验操作技能,以及他们共有的执着、热情,都是我学习的典范,也给予我投身实验研究的极大动力。他们在毕业课题实践过程中的交流、指导,使我获益匪浅,在这里诚挚地感谢他们。尤其是陈博同学在我实验失败时给予我巨大的精神鼓舞,让我更有信心站在今天的讲台上化学教学论文致谢词范文化学教学论文致谢词范文。
江虹、王炜祺、赵钧若、范淑平、蔡敏尧、马晓雯等学妹都是在相同课题组共同奋斗的成员,本篇之成文与她们的共同努力是分不开的,文中部分还参考了她们发表的部分成果。青春靓丽、才华横溢的你们让我对晓庄的校园更加留恋。谨以拙文向她们表示谢意。
本文还参考了部分江苏苏州高级中学的徐惠老师、扬州大学化学化工学院的胡益民老师与导师合作的论文,虽然没有见过这两位老师,但是仍然要向他们表达我的谢意。南京师范大学附属中学的保志明老师、江苏艾迪生公司副总沙德慧先生也给予我很多指导,特别感谢他们。
最后,我要以无比的深情感谢我远在家乡的父母,你们的浩荡养育之恩、深刻体察之心和无私奉献的精神是我今生最大的财富和幸福。
化学教学论文致谢词范文二
致谢2011年8月30日,我踏入了浙江大学,开始了新的求学之路。时至今曰,3年多的时光已悄然消逝。再回首,内心思绪万千,感慨良多。在本科论文完成之际,我要向曾经给与我莫大帮助的老师、同学、朋友及亲人表示我最衷心的感谢!
我要感谢我尊敬的导师一一宝贡敏教授。宝老师在做人、学习等多个方面为我树立了良好的榜样,值得我不断的去学习。宝老师的思维非常的好,讲话十分有逻辑,简单明了,并能给与人深刻的启发;做事十分严谨,工作兢兢业业,为人谦和,等等。在本科学习阶段,宝老师一直用科学的精神要求我们,让我们认清道与术的关系,并让我们严格遵守学术道德规范,这为我本科论文的写作以及将来的发展打下了良好的基础。本科论文的整个过程,都离不开宝老师的用心指导和教诲,以及资助,例如,在例会进行汇报时,宝老师总能给出具体的完善意见。此外,宝老师对待每个学生象对待子女一样,在生活中也给与了我悉心的照顾。同时,师母俞秀金老师待人真诚、和蔼可亲,在我本科学习阶段也给与了我温暖的关怀。
感谢浙江大学管理学院的各位老师,例如,吴晓波教授、张钢教授、魏江教授、陈凌教授、周帆教授、霍宝峰教授等,他们的讲课让我受益匪浅。浙江大学管理学院组织的国内外专家的学术讲座,开阔了我的思维,让我增加了大量的知识。
我要感谢同门张世琪、李贤红、赵卓嘉、蔡丽玲师姐,师妹龙思颖、夏倩雯、黄谆心、陈瑾,师弟肖增瑞,在我本科学习期间给予的帮助和关心。我要感谢2011级本科班的所有同学,他们给与了许多的帮助,以及快乐,有他们的陪伴使得本科阶段的学习更加丰富多彩和更加的有意义化学教学论文致谢词范文论文。
感谢浙江省科技厅、浙江省人力资源和社会保障厅的相关人员,他们也给与了我一定的支持和帮助
感谢浙江理工大学的程华教授对我的鼓励,感谢浙江理工大学的薛宪方副教授、MBA中心、杨哓刚科长,感谢浙江财经大学的吴道友副教授,对我学习的支持与帮助。
感谢相关企业的高层领导对我本科论文问卷调研的帮助,他们的帮助使我在问卷调研过程中的阻力降低了很多。感谢所有填写问卷的企业人员,使我获得了本科论文的数据。
篇4
一、完善实验室安全管理制度
1、为加强理学院实验室安全管理,成立实验室安全管理领导小组,由分管实验室工作的副院长担任组长,成员主要由各系实验中心主任及相关实验室负责人组成,全面负责实验室的日常安全检查和督促整改工作。
2、结合实验室安全管理中出现的新问题和新情况,不断完善相关管理制度,先后修订和制定了《理学院危险及易制毒化学品安全管理办法》、《理学院实验室高压气瓶安全使用管理办法》、《理学院实验室安全事故应急预案(试行)》、《理学院实验室工作奖惩办法(试行)》等实验室安全管理制度,确保实验室安全、高效运行。
3、理学院制定了实验室消防安全管理制度,每年年初制定了实验室消防安全工作计划,全面部署消防安全防控工作,定期开展实验室消防安全检查,对存在的问题及时上报相关职能部门给予解决。
4、加强师生安全防范意识教育,始终把安全教育工作贯穿于学院日常管理,在每次全院教职工大会以及各系会议上都要对教师进行安全教育,增强广大教师的安全意识;同时把安全教育工作贯穿于日常的实验教学工作中,要求每位实验指导教师在每学期第一次实验课上,都必须告知学生实验室突发事件的处置办法及注意事项、以及预警逃生路线,在实验教学中必须强调实验的安全操作步骤及注意事项,杜绝在实验过程中发生安全事故。
二、实验室的日常安全管理工作
1、理学院定期对实验室、库房进行消防安全、卫生检查,每月对实验室进行一次全面消防、安全及卫生检查,同时每逢“三天”以上的节假日都要对实验室进行安全检查,对检查中发现的问题,要求及时给予整改和解决。
2、对发生实验室安全事故的责任人给予通报批评,并按《理学院实验室工作奖惩办法(试行)》以及《理学院奖惩办法》的相关规定处理。例如,2011年4月19日化学系C406/C407实验室发生淹水事故,经学院研究决定,作出以下处理意见:对化学系给予全院通报批评;责成化学系对各实验室进行清理整顿,提出整改措施,并对师生进行实验室安全教育工作;各实验室,尤其大型仪器实验室和公共实验室实行专人专管,确保实验室财产安全。
3、按照化学品安全管理的规定,定期对化学品库房进行安全检查,同时加强对易燃、易爆、有毒化学药品的申购、存储、使用的严格监管,加强化学品库房管理人员的安全教育,确保化学品库房安全。
4、定期对理学院消防设施进行检查,对检查中发现的问题向相关部门上报,请给予解决。例如,今年“国庆节”放假前理学院在对实验室进行安全检查中发现有多个灭火器压力不足,学院将此情况上报给保卫处,10月初保卫处对压力不足的灭火器给予了更换,并在化学品库房门口增加了多个干粉灭火器。
5、为加强广大师生的消防安全意识,学院把每年的11月份定为消防安全教育月,组织广大师生学习消防安全知识。
6、为使消防安全防控的责任落到实处,对每一个实验室都指定专门的消防安全负责人,并把每负责人的姓名、联系电话等信息粘贴到实验室门,由负责人负责所分管实验室的消防、财产、卫生等日常管理工作。
7、每年进入理学院实验室的学生人数较多,消防安全防控的工作任务较重,针对理学院实际情况,学院制定了理学楼消防逃生示意图,要求每学的第一次实验课,实验指导教师都必须给学生进行消防安全教育,告诉学生遇到突况时的应急措施和逃生路线,并组织学生进行无预警情况下的逃生演练。
8、对进入实验室进行毕业论文实验以及科研实验研究的同学,都必须签订“理学院实验室安全告知与承诺书”,要求学生认真学习并遵守实验室管理的规章制度,杜绝安全事故发生。
三、开展的专项工作
1、2011年4月至6月期间,学校对全校实验教学场地进行了专项检查,在学校的统一安排下,理学院对实验室进行了全面的自查工作,针对自查和复查中发现的安全隐患,理学院已提出了整改方案并上报学校相关职能部门。
检查中主要存在的安全问题是化学品库房建设不符合相关安全规范要求,目前,理学院剧毒化学品库房,设于里仁校区学生活动中心东侧楼梯下的房间,由理学院和生命学院共用,该库房无通风及规范的安保设施,存在较大的安全隐患。理学院的易燃易爆品存放于黄鉴楼一楼西侧卫生间临时改造的房间内;理学院所有的高压气瓶因无合适的存放场地,现散放在有使用需求的各实验室中,均存在较大的安全隐患。为此,理学院已向基建处和资产处提交了建设相关库房的方案。
2、为让师生了解火场逃生、疏散方法,学会消防灭火器材的使用,增强防火意识,提高自防能力和实验室突发事件的应变能力,同时检验和完善《理学院实验室安全事故应急预案》,理学院于2011年6月2日在理学楼组织开展了消防安全逃生演练。理学院成立了演练工作领导小组,制定了演练实施方案,共有300多名师生参与了演练,并邀请保卫处同志作技术指导。通过本次演练,切实加强实验室、学生安全管理教育工作,有效保护广大师生的人生安全,使全院师生牢固树立“隐患险于明灾,防范胜于救灾,责任重于泰山”的安全意识,增强防火意识,提高自防能力和实验室应对各类突发事件的应急响应和处置能力。
3、根据学校资产处《关于开展新学期实验室安全检查工作的通知》(红院资发〔2011〕4号)的通知要求,理学院开展了如下几方面的危险品检查工作:
(1) 组织师生认真学习《危险化学品安全管理条例》(国务院令344号)、《气瓶安全监察规定》(国家质量监督检验检疫总局令第46号)等国家有关实验室安全工作的法规,落实各项实验室安全管理制度,增强师生的安全意识,确保实验室安全、有序的运行。
(2) 对理学院实验室危险品的存放地、保管人进行了全面清查登记上报工作,登记的危险品包括:压力容器、易燃易爆品、剧、易制等,理学院共清查登记危险品251种类,近1000件,每件危险品均指定专人管理。
(3) 对新上岗教师和新生开展安全教育和培训工作,强化安全意识和提高自我保护能力,防止安全事故发生。
(4) 对实验室、库房、办公室等场所进行了一次全面的安全大检查工作,存在的安全隐患主要是:化学品库房建设不符合规范、库房通风不畅、缺少必要消防安全设施和监控设备等。针对存在的安全隐患,理学院向基建处、资产管理处以及分管的校领导上报了《关于理学院化学品库房规范建设》的请示、以及改善理学院库房通风条件的改造方案。
从化学品库房规范建设的角度,以及从根本上消除化学品库房安全隐患的角度考虑,理学院提出了在理学楼外建设一个符合相关规范,面积约250平米的化学品库房,化学品库房分为桶装有机化学品库、瓶装有机化学品库、无机化学品库、剧毒化学品库、高压气瓶库房等5间,并提供初步建设的规划示意图及建筑设计要求。
在新的化学品库房没有建成之前,对现有的化学品库房进行改造,改善库房的通风条件、增加消防和安全监控设施。库房的主要改造项目是在理学楼A202、A203安装带防爆电机的换气扇,并在南侧玻璃上粘贴防晒膜;在库房门口增加灭火器;在剧库房内增加保险管;在门口安装安全监控摄像头。以上改造方案已报基建处请给予解决。
4、2011年10月10日中南大学化学化工学院理学楼发生火灾,火灾原因系存放在储柜内的化学药剂遇水自燃所致,火灾过火面积约790平方米,直接财产损失42.97万元。据湖南省消防总队通报,中南大学化学化工学院对实验用危险化学药剂管理不善,没有对未使用完的药剂进行严格管理,未将遇水自燃药剂放置在符合安全条件的储存场所,是导致火灾发生的直接原因。起火建筑物为砖木结构,屋顶为木质材料,建筑耐火等级低,是导致火灾迅速蔓延的主要原因,也暴露出当前高校师生消防安全意识淡薄、高校建筑消防安全隐患堪忧等问题。
针对中南大学化学化工学院理学楼发生的“10.10”火灾事故,理学院于2011年11月3日在全院教职工大会上向全体教职工通报了中南大学“10.10”火灾事故情况,望各位教职工要引以为戒,吸取此次火灾事故的教训,增强消防安全意识,加强实验室化学药品管理,做好实验室的日常管理工作,避免发生安全事故。
四、存在的问题及整改措施
1、在过去一年里,理学院实验室未发生大的安全事故,各实验室均做到安全、有效的运转,确保了理学院教学和科研工作的正常有效开展。
2、理学院化学品库房规范建设的请示还没有得到答复,库房的改造工作仍未得到相关部门的答复,理学院化学品库房的安全隐患问题仍然未得到根本解决,隐患依然很大,请学校各相关部门给予高度重视。理学院将积极跟相关职能部门协调,争取尽早从根本上解决化学品库房的安全隐患问题。
3、加强化学品库房的规范化和精细化管理,在现有条件下,必须做到化学性质相抵触的药品分开存放,即酸性物质与碱性物质分开,易燃品与氧化品分开,与酸分开,按易燃品、氧化剂、剧、酸性腐蚀品、碱性腐蚀品、易爆品分类存放,避免因化学品自然引发安全事故。完善药品的领用制度,加强药品的领用和使用过程的监管,尤其要加大剧毒药品的使用监管,避免剧毒物品外来对社会造成的影响。
4、理学楼消防栓未接通水源,理学院已向基建处报告过此事,基建处的答复是新校区消防水池还未建设,待消防水池建好后才能接通水源。如消防栓没有接通水源,在遇到火灾时,将不利于及时控制火势,可能会造成较大的损失,请学校相关部门尽快给予解决。
5、在实验室日常管理过程中,部分师生存在安全意识不强,偶尔会发生一些小的安全事故,在今后的工作中应进一步加强师生的安全教育,提高安全意识,提高师生的自我保护能力,同时加大违纪事故的处罚及检查、监管力度,防止安全事故发生。
6、实验室安全管理制度有待进一步健全和完善,加强安全管理制度的执行力度,强化责任意识,加强管理制度的落实,做到管理制度落实到岗、落实到人。
篇5
目前国内高校对本科生开设的课程主要是“仪器分析实验”[5],在实际教学过程中常以演示实验为主,同学往往只是走马观花式地参观一下,有时甚至和仪器还“隔窗相望”,对绝大多数同学而言,独立上机操作是可望不可及的。造成这种局面的主要原因有:(1)大型仪器在高校中属稀缺资源,数量有限,其中不少热门仪器承担繁重的科研任务,如果科研-教学并举,安排起来有较大难度;(2)大型仪器价格昂贵,运行、维修成本高,管理者有所顾忌,不敢放手让本科生独立操作[6];(3)对大型仪器的教学功能缺乏研究,教学内容形式单一,缺少具有吸引力、适应本科学生进行自主性学习的仪器类实验项目。针对以上问题,国内一些院校尝试了多种形式的教学改革来增加学生的动手机会[7-8],同济大学化学实验中心在这方面也进行了积极探索,通过开发大型仪器的管理系统及开展开放性实验教学来拓展大型仪器的教学功能。经数年实践,取得了一定的教学成果。
大型仪器的开放性
教学大型仪器用于本科生开放实验教学涉及到方方面面的问题,其中,最突出的问题有四个:大型仪器的管理、维护、开放性教学的内容及方式。
1大型仪器的管理同济大学化学实验中心(以下简称中心)拥有20万元以上的大型仪器20余台,包括TEM、SEM、AFM、XRD、GC-MS、TOC、核磁等,这些仪器日常承担着比较繁重的科研任务,要开展开放实验教学,必须对仪器进行合理安排,提高其使用效率,对一些热门仪器甚至要做到见缝插针的地步。为此,中心将几十台大中型仪器都进行了联网,开发了仪器网络化管理平台及开放实验预约系统,教师或学生采用实名注册登录后,可以在系统查阅每台仪器的相关资料及近期使用情况,需要进行开放实验教学就在“仪器预定”栏目里提出申请,中心管理人员对所有申请者都进行审核,然后视具体情况做协调安排。对于使用频率高的热门仪器实行限量开放,对冷门仪器则适当增加其开放次数,安排结果将在当天公布在系统网页上。获得批准的同学在规定时间领取门卡(实验中心仪器室采用红外门禁装置),进入仪器室进行实验操作。网络化管理增加了管理的透明度,有效地提高了大型仪器的使用效率。
2实施大型仪器持证上岗诸多院校限制本科学生接触大型仪器的重要原因之一是其价格昂贵,操作不当可能会损坏仪器造成巨大损失。为解决这一问题,中心采取了两项措施:一是建立“上岗证”制度,只有具有上岗资格的同学才可以独立操作大型仪器。中心定期举行各类仪器的操作培训,由厂家技术人员或资深教师授课,参加者包括研究生和本科生,培训结束后进行考核,考核合格者由中心发放该类仪器的上岗证。无证的同学如果要进行样品测试必须要有持证者在场协助把关。二是采用仪器远程监控系统。中心将几十台大型仪器联网并实施连续监控,一旦仪器发生异常情况就追根溯源,查明原因。为保证操作系统的安全,中心还开发了数据传送系统,所有实验数据均通过网络传送,教师和同学可以通过远程登录的方法进行下载,这样可避免使用U盘带来的病毒交叉感染。此外,中心还为高年级同学建立了仪器使用个人档案,按平时信誉表现及仪器操作能力进行了等级划分。对于信誉良好的同学可以直接领取条形码门卡,进入实验室自行完成操作,如果操作者在仪器使用中有违规行为,中心则中止传送其实验数据或暂停其仪器使用资格。
3开放实验内容围绕各类大型仪器的开放实验教学,中心开发了系列实验项目。实验内容一部分由教师编写,另一部分则是由同学原创、经数年教学实践传承下来的。比如色谱类实验有“手动顶空-GC-MS检测方便面包装袋中的有机挥发物”、“顶空进样GC-FID/MS检测花瓣中的香气成分”、“HPLC测定多种可乐中的咖啡因含量”等;光谱类实验有“积分球漫反射光谱仪检测A4纸张”、“各种餐巾纸的紫外漫反射比较”、“验证大米中是否含有荧光物质”、“不同pH条件下苯乙酰胺的紫外光谱分析”、“红外光谱法测定银镀膜及气凝胶成分”等;表征类有“神奇的碳纳米管”、“SnO2纳米粒子的合成及形貌表征”等。这些实验有一共同的特点,就是素材贴近生活实际,集知识性和趣味性为一体,可以让同学在轻松快乐中学习仪器的操作。所有开放实验内容以菜单形式挂在中心网站上,同学可选择自己感兴趣的项目在网上预约,得到确认后以小组的形式进行实验,实验过程中研究生助教或高年级本科生(具有上岗证)担任指导,有时教师也客串一下。开放时间的长短视实验内容而定,短则一节课,长则一整天,长时间的开放实验通常安排在双休日进行。需要说明的是,大型仪器的开放不仅仅局限在化学专业内部,菜单中部分实验项目也对其他院系同学开放。如“神奇的碳纳米管”、“拉曼光谱鉴定宝石矿物”等实验就吸引了材料、环境、医学专业100多人的参与。为支持本科教学,使用大型仪器进行开放实验教学不收任何费用。
4教学方式教学采用上机操作和交流探讨相结合的方式。实验过程中同学轮流上机操作,每个人均获得实际动手机会。为使同学对仪器的性能有较为全面的了解,中心在网络上还专门建立了一个开放式的交流论坛。它有两个主要功能:一是同学递交实验报告,记录实验情况;二是交流仪器使用的经验和体会。该论坛最大的特点是不受时间、地点的限制,参与者众多,覆盖面广。除了教师、博士、硕士、本科生外,还有部分校外友人、甚至仪器厂家的技术人员也参与其中。论坛由教师或研究生助教充当版主,当一轮实验做完后,就实验过程当中出现的问题进行探讨。起初同学对大型仪器有一种新鲜感,提出的问题也比较简单,较多的是关于仪器构造、品牌、价格、使用领域等方面的问题。随着实验的不断深入,探讨的层次越来越高,涉及到仪器内涵的东西也愈来愈多。比如由仪器的基本操作逐渐过渡到诸如色谱柱如何装填,极性分子采用什么类型的柱子,非极性分子又采用何柱子,哪类物质不能用此方法测定,噪音是如何产生的,基线不稳如何校正,采用什么合适的软件等。同学对仪器熟悉到一定程度,就自然会想到如何拓展该仪器的实验内容,进而进行一些探索性的尝试。比如由顶空气相色谱检测挥发性成分的原理启发,同学们尝试了化妆品、黄酒、木材、大米、水果、茶叶等“有香味”物质的检测[9],采用拉曼光谱仪研究了蛋类、橙桔类样品的谱线特征,这些项目后来都成了同学的SITP课题。通过大型仪器的开放式教学,同学不但熟悉并掌握了仪器的操作,而且在潜移默化中萌发了对科学研究的兴趣,这种收获才是真正体现大型仪器教学功能的价值所在。#p#分页标题#e#
教学效果分析
总结几年的教学实践,我们认为在如下几个方面取得明显教学效果。(1)仪器利用率提高:将大型仪器用于本科教学,最直接的好处是提高了仪器的利用效率。以色谱类仪器为例,顶空色谱和液质联用仪因库内标样数据不多,在科研中被视为鸡肋,属“少人问津”的冷门仪器,中心也一直为其机时数不足而发愁。自仪器用于本科生开放实验教学以来,一下子开发出十多个实验项目及多个SITP项目,过去的冷门如今却“门庭若市”、“应接不暇”,成为教学中的抢手仪器。更为可喜的是,随着一个个新的体系的开发,数据库的内容也得到完善、补充和更新,该类仪器用于科研的机时数也逐渐升高,形成了一种双赢的局面。(2)学生专业技能得到加强:通过开放实验教学,绝大多数同学对中心的大型仪器有了一定的了解,动手能力得到加强,对原理和性能也能说出个1、2、3来,不少同学还获得了大型仪器的上岗证书,能熟练操作几台仪器,部分同学甚至成了某类光谱或色谱仪器的专家。有了一技之长,同学无论是读研还是走上工作岗位都有相当的竞争力。(3)本科论文选题多元化:通过大型仪器的操作培训及拓展性教学,激发了同学参与科学研究的兴趣,近年来以大型仪器作为支撑,化学系约有80%的同学申报了各种级别的SITP项目或开放性课题,部分课题后来直接成了学生毕业论文的题目,改变了原来由指导教师指定题目的格局,本科毕业论文选题的自主性增强。
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关键词:大学生 创新能力 培养 课堂教学 课外实践
师范院校作为培养未来教师的高等学府,肩负着为教育事业培养人才的光荣使命。目前,全国共有100多所高等师范院校,除教育部直属的6所师范大学,其他师范院校都隶属于地方。与教育部直属的师范大学相比,地方师范院校在经费投入、师资配置以及教学、科研等方面相对薄弱一些,但地方师范院校是教师、尤其是农村中小学教师培养的主力军。它的成功与失败,直接关系到国家教育的发展。为此,实践和探索地方师范院校创新人才的培养具有重要意义。
“创新”“创新教育”无疑是当今最时髦的口号,没有创新意识、创新思想、创新能力的教师,就很难培养创新的学生。作为师范院校,培养未来教师的创新能力和创新意识尤为重要。如何在教学实践中培养大学生的创新能力是高等教育工作者亟须解决的问题,笔者从我校化学专业有机化学课程最近五年的创新实践出发,分析总结大学生创新能力的培养模式。
1 建立比较完善的课程教学体系
完善的课程教学体系是保证教学质量、培养大学生创新能力的基础。2007年,有机化学被评为山西省精品课程,在此基础上,以有机化学必修课为核心课程,相继开发建设了系列专业选修课,包括有机化学选论、有机反应历程、有机波谱化学、立体化学、有机合成、有机高分子;同时对基础实验课也做了进一步的调整,将双语实验教材引入实验教学,把实验教学按照阶梯式分成4个阶段:(1)基础必修实验;(2)有机合成选修实验;(3)综合性实验;(4)设计性实验。通过理论课程和实验课程的系统规划,使学生通过专业课程的学习掌握比较扎实的专业知识,为创新能力的培养奠定基础。
2 建立一支以科研为基础、教学为核心的优秀教学团队
要提高课堂教学质量,培养学生的创新能力,关键在于有一支以科研为基础、以课堂教学和课程研究为核心的优秀教学团队。我校有机化学教学团队包括5位教师,这5位教师既承担10门专业必修、选修课的教学工作,又有自己明确的科研方向;近五年,累计主持省级教改、科研项目共计7项,发表教学科研论文50余篇;2008年,有机化学教学团队被评为首批院级优秀教学团队;2009年,有机化学系列课程教学团队被评为山西省优秀教学团队。所有这些成果和荣誉的取得都源于教师队伍的大力建设,教师队伍的建设是培养大学生创新能力的保障,教师不仅要钻研教学,同时要不断提升自身的科研水平,为学生获得更高层次的发展提供帮助。大学教师的社会角色是研究者、教育者、知识分子三者的统一体,大学教学内容的广博性、专门性、高深性和前沿性决定了大学教学是研究性的教和研究性的学, 是一种创造性的活动[1]。教师应通过科研实践丰富深化自己,把握学科最新动态,把科学研究的精神、态度和方法带到教学过程中去,根据创造性思想和第一手科研材料进行讲授,才能提高人才的培养质量。著名教育家雅斯贝斯说,只有自己从事研究的人才有东西教别人,而一般教书匠只能传授僵硬的东西[2]。著名科学家钱伟长谈到教学与科研的关系时说:“你不上课,就不是老师;你不搞科研,就不是好老师[3]。”教学没有科研做底子,就是一个没有观点的教育,没有灵魂的教育。
3 把理论教学、实验教学以及课外科研创新实践三者科学有机结合,培养有创新能力的学生
大学生创新能力的培养不是一个独立的教育过程,而是整个人才培养体系中的一个有机组成部分。因此,创新能力的培养应始终融合和贯穿于整个大学教学环节,不同的教学阶段有不同的培养方式和要求。纵观化学专业大学生有机化学学习可以分为3个阶段:
3.1 从大学二年级开始的基本理论和基础实验的学习
这个阶段是培养有机化学学习兴趣、掌握基本理论知识、基本实验技能的重要阶段。我们常讲“兴趣是最好的老师”,如果对一门功课感兴趣,学生就愿意思考、愿意探索,凡事只有经过认真思考才会发现问题,而创新往往是在解决问题的过程中产生,问题的新颖度、重要性是创新性大小的重要因素。那么如何发现问题并对问题感兴趣呢?对于初学的学生应该是比较困难的,这就需要教师的合理引导。教师在培养学生的创新能力中扮演着重要的角色,在教学中,一方面通过个人魅力吸引学生,使学生对所授课程产生浓厚兴趣;另一方面,教师要注重教学方法的灵活应用。如有机化学的章节安排一般是根据官能团的分类,依照氧化态由低到高的顺序排列。各章知识彼此独立又相互联系,在学习后面知识的时候经常会用到前面的知识,因此引导学生将已学知识在变化的情景中对比分析并加以应用,从而实现掌握新知识的对比迁移式教学方法在教学中会起到事半功倍的作用,如烯烃迁移炔烃和二烯烃,芳香烃迁移杂环化合物,卤代烃迁移醇和醚,醛酮迁移羧酸衍生物,醛、酮和醇迁移到糖等。此外,在教学中要通过问题式的教学方法,不断培养学生的质疑能力和思辨能力。如讲授Claisen酯缩合反应时,根据反应机理可提出如下问题:(1)哪一步反应推进平衡右移?酸的作用是什么?(2)含有1个α-氢的酯缩合反应能否得到Claisen酯缩合产物?(3)该反应用氢氧化钠、甲醇钠做碱可以吗?(4)为什么在酯缩合反应中,一般得不到二酰基或三酰基化合物? 教师应充分利用这些发散性问题去组织课堂讨论或辩论,用以培养学生的创造性思维、演绎推理能力和归纳推理能力。由于化学这门学科来源于实验,每一个反应及其进展都可找到原始文献,因此在教学中要注意培养学生查阅文献的习惯,通过文献的查阅,一方面更深刻地掌握具体专业知识,另一方面可通过文献的阅读,借鉴大师的科研方法。同时在教学中要注意新知识的引入,化学、尤其是有机化学是一门发展非常迅速的学科,教师在教学中将科研热点引入课堂既可丰富所学知识,又可通过热点的介绍,激发学生的科研热情。如2010年3位科学家Richard Heck,Ei-ichi Negishi,Akira Suzuki因发现Heck reaction,Negishi reaction和Suzuki reaction而获得诺贝尔化学奖,这3个反应在教课书上没有,但又是科研热点,因此教师可以布置文献查阅的任务,让学生自己查阅相关知识,然后集中讨论。
在实验课教学中,首先要精选实验,通过选定实验给学生完整的有机实验知识,同时通过典型的合成实验训练动手能力,掌握基本操作技术,培养科学思维方法。在教学过程中,教师、学生共同精心研究实验遇到的问题,达到实验内容科学、先进、合理和适用。当学生具备了一定的基础知识和基本技能时,教师在教学中适度引进一些新的实验技术,如:相转移催化技术、光化学技术、电化学技术、超声波光学技术、微波化学技术等。同时引导学生综合运用所学知识,初步开展研究性教学实验。如在1-溴丁烷的制备中发现有2-溴丁烷产生,那么2-溴丁烷是如何产生的,它的生成机理是什么,学生可在教师指导下分析生成的原因,然后设计实验去证明自己的推理。像这样的案例,不仅解决了教学中的问题,得到有价值的结果,更重要的是学生受到了研究方法的训练,创新意识得到进一步培养。
3.2 从大学三年级开始的专业系列选修课(包括理论课与实验课)的学习
这一阶段参与的学生主要是对有机化学感兴趣,如果第一阶段的学习没有做好,这一阶段参与的学生就会很少,在近几年的教学实践中,超过2/3的学生进行了该阶段的学习。通过该阶段专业系列选修课的学习,可以系统、延伸、拓展、深化学生的知识面和知识水平。
3.3 以大学生课外创新性实践活动为载体,培养创新能力
课外科技活动作为一种探索的实践过程,具有科技性、实践性和探索性等特点,能够较为有效地激发大学生的求知欲和探索欲。参加课外科技活动对学生而言是一个自主探索学习的过程,为了更好地完成任务,学生往往能够自发地去查阅相关资料,有利于将课本知识和实际问题相结合,培养发现问题和解决问题的能力。在这一过程中,学生会不断发现问题,提出问题,并努力求解,这就促使他们从被动学习转变为主动学习,可以说,大学生课外科技活动是培养学生创新能力的最佳切入点和重要途径。但是课外科技活动必须有明确的科研课题、固定的实验场所和学校经费的投入,而且要有专门的教师负责。我校从2005级本科生开始实行本科生导师制,选择副教授以上的教师一对一负责优秀的本科生,本科生与教师的关系如同研究生与导师的关系。这项举措极大鼓舞了学生的学习积极性,但由于人数限制,有好多学生没有这样的机会。为了满足更多学生的求知欲,有机团队的教师每人都带了十几名本科生,他们放弃了寒暑假的休息时间,把自己的课余时间全部投入到课外科技活动中。学生从大学二年级寒假进入实验室,一直延续到大四的毕业论文。在最初的寒假期间,往往是跟着高年级的学生完成课题,在此期间,不仅要学会一些大型仪器的操作,熟悉课题的基本流程,更重要的是培养科学思维习惯。从大二暑假开始,学生独立或组成小组介入自己的研究课题,可申请学院或山西省大学生创新创业训练项目(目前已完成一项山西省大学生创新创业训练课题,还有两项正在进行中)。在此期间,教师的作用非常重要,不仅帮助学生解决实验中遇到的问题,引导学生加强实验室的管理、创造良好的科研、学习气氛,同时帮助学生开阔视野,培养百折不挠、踏踏实实、实事求是的科研精神。
4 结束语
经过近几年创新教学的探索与实践,我系学生不仅学风得到了进一步的提升,创新能力也得到了明显加强,许多学生参与的课题取得了较好的研究成果,在国内外核心期刊发表科研论文10多篇。同时考取名牌大学的研究生数量也逐年增加,在研究生面试中得到了较好的评价。在最近3年举办的第一届和第二届山西省大学生实验竞赛中,有机实验的竞赛选手分别取得了第一和第二的好成绩。在取得成绩的同时,我们也遇到一些困难,比如实验经费的短缺、实验场所的限制等,这可能也是地方师范院校普遍面临的问题。
大学生创新能力培养是一个长期、系统的工程,为建设和谐、创新型社会,培养更多高质量的创新型人才,需要我们不断努力去实践和完善。
参考文献
[1] 郑大贵.促进地方性师范院校科研工作的几点思考[J].上饶师范学院学报,2002,22(5):113-115.
篇7
毕业论文(设计)
开题报告
题 目: 煤变石油的研究
姓 名:
学 号:
专业班级: 06级化学系本科班
指导教师:
一、选题依据(包括选择课题的背景、选题研究的理论及实践意义)
前一段时间,煤变石油在国内被炒得沸沸扬扬,旋即归于沉寂。沸沸扬扬反映了人们对其技术内涵并不很熟悉,沉寂则反映出人们对其价值的不了解,担心水变油的误导事件在神州大地重演。然而,这回可的的确确是真的,这不仅因为我国已掌握了世界最先进的煤炭液化技术,而且———煤变石油真的离我们并不遥远。
石油是一种重要的战略物质,有了它,船舰可以乘风破浪,汽车可以翻山越岭,飞机可以穿云透雾……然而,近年来国际石油价格飞涨,供需差距越来越大。以我国为例,石油年消费量约为2.5亿吨,生产能力仅约15亿吨,预计2005年和2015年消费量将超过2.6亿吨和3.1亿吨,尤其若干年后石油开采枯竭的时候,这些动力和交通工具又该靠什么来运行呢?不必担心,聪慧的科学家们早已为我们设计了一个煤变石油的方案。
许多勘探资料都表明,全世界煤的可开采资源是巨大的,其能量值相当于石油资源的10倍。煤和石油的形态、形成历史、地质条件虽然不同,但是它们的化学组成却大同小异。煤中约含碳80%~85%,含氢4%~5%,平均分子量在2000以上。石油含碳85%,含氢13%,平均分子量在600以内。从组成上看,它们的主要差异是含氢量和分子量的不同,因此,只要人为地改变压力和温度,设法使煤中的氢含量不断提高,就可以使煤的结构发行变异,由大分子变成小分子。当其碳氢比降低到和石油相近时,则煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油气、喷气燃料等石油产品了。同时还可以开发出附加值很高的上百种产品,如乙烯、丙烯、蜡、醇、酮、化肥等,综合经济效益十分可观。
国际上经典的煤变石油工艺是把褐煤或年轻烟煤粉与过量的重油调成糊状(称为煤糊),加入一种能防止硫对催化剂中毒的特殊催化剂,在高压釜里加压到20266~70931千帕并加热到380~500摄氏度的温度,在隔绝空气的条件下通入氢气,使氢气不断进入煤大分子结构的内部,从而使煤的高聚合环状结构逐步分解破坏,生成一系列芳香烃类的液体燃料和烷烃类的气体燃料。一般约有60%的煤能转化成液化燃料,30%转化成为气体燃料。具体来说,煤变石油的工艺可分为“直接液化”和“间接液化”两种,从世界范围来看,无论哪一类液化技术,都有成熟的范例。
“直接液化”是对煤进行高压加氢直接转化成液体产品。早在第二次世界大战之前,纳粹德国就注意到了煤和石油的相似性,从战略需要出发,于1927年下令建立了世界上第一个煤炭直接液化厂,年产量达10万吨,到1944年达到423万吨,用来开动飞机和坦克。一些当时的生产技术,今天还在澳大利亚、德国、巴基斯坦和南非等地应用。
“间接液化”是煤先气化,生产原料气,经净化后再行改质反应,调整氢气与一氧化碳的比例。此项技术主要源于南非,技术已非常成熟,煤变石油成本已低于国际油价,但技术一直严格保密。20世纪50年代,南非为了克服进口石油困难,成立了南非萨索尔公司,主要生产汽油、柴油、乙烯、醇等120多种产品,总产量达到700多万吨。目前,这家公司的3个液化厂,年耗煤4590万吨,年产合成油品1000万吨。该公司累计投资70亿美元,现在早已回收了全部设备投资。此外,俄罗斯、美国、日本等国也相继陆续完成了日处理150~600吨煤的大型工业试验,并进行了工业化生产的设计。
我国的煤炭科学总院对煤变石油的研究已进行了20多年,培养了一支专门从事直接液化技术研究的科研队伍,建成了具有先进水平的加氢液化、油品加工和分析检验实验室,对几十种煤样进行了试验和评价,筛选了国内十几种适宜液化的煤种,有良好的技术基础。1997年,中国科学院山西煤炭化学研究所进行的煤基合成汽油年产2000吨的工业试验获得阶段性成果,并通过了中科院的技术鉴定,为万吨级的工业化生产奠定了基础。其技术上也取得了突破:在催化剂的作用下,可用4~5吨煤,经过一系列工艺流程生产出1吨汽油或柴油。
自1997年至今,经过中德、中美、中日政府间的科技合作,进行了我国煤炭直接液化示范厂的可行性研究,结果表明,在陕西的神府煤田、内蒙古的东胜煤田、云南的先锋煤田,由于煤炭价格低廉,设备大部分可以国产化,从而可使煤液化油成本大大降低,一桶柴油产品的成本只有15~17美元,远低于欧佩克规定的每桶22~28美元的价格带。另一方面,以我们已经掌握的催化剂技术,间接液化合成部分的成本可以降低为原来的六分之一。这就是说,在煤矿坑口建厂,不要中间环节,如果合成油规模达到百万吨级,按目前市场价,吨油成本将控制在2000元左右,具有很强的市场竞争力。令人欣喜的是,国家发改委已批准在陕西神府煤田和云南先锋煤田兴建两个煤液化项目,总投资约200亿元,年产油200万吨。国务院也已正式批准神华集团(位于神府煤田)关于煤炭液化的项目建议书,允许其转入可行性研究阶段,并将投资追加到250亿元。神华集团也已与掌握煤炭液化关键技术的美国HTI公司签订了技术转让意向性协议,已开始初步设计工作。该项目建成后,年产油250万吨,每年可创税收25亿元,年实现利润25亿元,对降低石油危机风险有十分重大的意义。
三、研究内容与方法
我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。2003年我国总能源消费量达11.783亿吨油当量,其中,煤炭占67.86%,石油占23.35%,天然气占2.5%,水电占5.43%,核能占0.83%。我国拥有较丰富的煤炭资源,2000~2003年探明储量均为1145亿吨,储采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明储量2003年为32亿吨,储采比为19.1年。在较长一段时间内,我国原油产量只能保持在1.6~1.7亿吨/年的水平。煤炭因其储量大和价格相对稳定,成为中国动力生产的首选燃料。在本世纪前50年内,煤炭在中国一次能源构成中仍将占主导地位。预计煤炭占一次能源比例将由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%达到2005年50%左右。我国每年烧掉的重油约3000万吨,石油资源的短缺仍使煤代油重新提上议事日程,以煤制油己成为我国能源战略的一个重要趋势。
煤炭间接液化技术
由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成油称之为煤炭间接液化技术。“煤炭间接液化”法早在南非实现工业化生产。南非也是个多煤缺油的国家,其煤炭储藏量高达553.33亿吨,储采比为247年。煤炭占其一次能源比例为75.6%。南非1955年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成技术,生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯、α-烯烃等石油和化工产品。南非费-托合成技术现发展了现代化的Synthol浆液床反应器。萨索尔(Sasol)公司现有二套“煤炭间接液化”装置,年生产液体烃类产品700多万吨(萨索尔堡32万吨/年、塞库达675万吨/年),其中合成油品500万吨,每年耗煤4950万吨。累计的70亿美元投资早已收回。现年产值达40亿美元,年实现利润近12亿美元。
我国中科院山西煤化所从20世纪80年代开始进行铁基、钴基两大类催化剂费-托合成油煤炭间接液化技术研究及工程开发,完成了2000吨/年规模的煤基合成油工业实验,5吨煤炭可合成1吨成品油。据项目规划,一个万吨级的“煤变油”装置可望在未来3年内崛起于我国煤炭大省山西。中科院还设想到2008年建成一个百万吨级的煤基合成油大型企业,山西大同、朔州地区几个大煤田之间将建成一个大的煤“炼油厂”。最近,总投资100亿美元的朔州连顺能源公司每年500万吨煤基合成油项目已进入实质性开发阶段,计划2005年建成投产。产品将包括辛烷值不低于90号且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500种化工延伸产品。
我国煤炭资源丰富,为保障国家能源安全,满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要,2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后,承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油,清澈透明,几乎无味,柴油中硫、氮等污染物含量极低,十六烷值高达75以上,具有高动力、无污染特点。这种高品质柴油与汽油相比,百公里耗油减少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比欧Ⅴ标准高10倍,比欧Ⅳ标准高20倍,属优异的环保型清洁燃料。
山西煤化所进行”煤变油”的研究已有20年的历史,千吨级中试平台在2002年9月实现了第一次试运转,并合成出第一批粗油品,到2003年底已累计获得了数十吨合成粗油品。2003年底又从粗油品中生产出了无色透明的高品质柴油。目前,山西煤化所中试基地正准备第5次开车,计划运行6个月左右。目前世界上可以通过”煤制油”技术合成高品质柴油的只有南非等少数国家。山西煤化所优质清洁柴油的问世,标志着我国已具备了开发和提供先进成套产业化自主技术的能力,并成为世界上少数几个拥有可将煤变为高清洁柴油全套技术的国家之一。据介绍,该所2005年将在煤矿生产地建一个10万吨/年的示范厂,预计投资12亿~14亿元,在成熟技术保证的前提下,初步形成"煤制油"产业化的雏形。
据预测,到2020年,我国油品短缺约在2亿吨左右,除1.2亿吨需进口外,”煤制油”技术可解决6000万~8000万吨以上,投资额在5000亿元左右,年产值3000亿~4000亿元,其中间接液化合成油可生产2000万吨以上,投资约1600亿元,年产值1000亿元左右。从经济效益层面看,建设规模为50万吨/年的”煤制油”生产企业,以原油价不低于25美元的评价标准,内部收益率可达8%~12%,柴油产品的价格可控制在2000元/吨以内。而此规模的项目投资需45亿元左右。
目前,包括山西煤化所在内的七家单位已组成联盟体,在进行”煤制油”实验对比中实行数据共享;不久将有1.2吨高清洁柴油运往德国进行场地跑车试验;2005年由奔驰、大众等厂商提供车辆,以高清洁柴油作燃料,进行从上海到北京长距离的行车试验,将全面考察车与油料的匹配关系、燃动性及环保性等。目前”煤制油”工业化示范厂的基础设计工作正在进行之中,预计可在2010年之前投入规模生产。
我国与南非于2004年9月28日签署合作谅解备忘录。根据这项备忘录,我国两家大型煤炭企业神华集团有限责任公司和宁夏煤业集团有限责任公司将分别在陕西和宁夏与南非索沃公司合作建设两座煤炭间接液化工厂。两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨,总投资分别为300亿元左右。通过引进技术并与国外合资合作,煤炭间接液化项目能够填补国内空白,并对可靠地建设“煤制油”示范项目有重要意义。萨索尔公司是目前世界上唯一拥有煤炭液化工厂的企业。从1955年建成第一个煤炭间接液化工厂至今已有50年的历史,共建设了3个煤炭间接液化厂,年处理煤炭4600万吨,年产各种油品和化工产品760多万吨,解决了南非国内40%的油品需求。
中科院与神华集团有关”铁基浆态床合成燃料技术”签约,标志着该技术的产业化指日可待。铁基浆态床合成燃料技术是中科院山西煤化所承担的”十五”中科院创新重大项目和国家”863”计划项目,得到了国家和山西省及有关企业的支持。经过两年多的努力,已经研发出高活性和高稳定性铁系催化剂、千吨级浆态床反应工艺和装置等具有自主知识产权的技术。截至2004年10月已完成了1500小时的中试运转,正在为10万吨/年工业示范装置的基础设计收集数据,已基本形成具有我国自主知识产权的集成性创新成果。与神华集团的合作,将促进对我国煤基间接合成油技术的发展起到积极的作用。
壳牌(中国)有限公司、神华集团和宁夏煤业集团于2004年11月签署谅解备忘录,共同开发洁净的煤制油产品。根据谅解备忘录,在为期6到9个月的预可行性研究阶段,三方将就壳牌煤制油(间接液化)技术在中国应用的可行性进行研究,内容包括市场分析、经济指标评估、技术解决方案和相关规定审核以及项目地点的确定。据了解,神华集团和宁夏煤业集团将分别在陕西和宁夏各建设一座煤炭间接液化工厂。计划中的两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨,初步估计总投资各为300亿元左右。
云南开远解化集团有限公司将利用小龙潭褐煤资源的优势,建设年产30万吨甲醇及10万吨二甲醚项目、年产50万吨或100万吨煤制合成油项目,以及利用褐煤间接液化技术生产汽油。该公司计划于2006年建成甲醇及二甲醚项目,产品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化气。煤制合成油项目因投资大、技术含量高,解化集团计划分两步实施:2005年建成一套年产1万吨煤制油工业化示范装置;2008年建成年产50万吨或100万吨煤制合成油装置。目前,年产2万吨煤制油工业化示范项目已完成概念性试验和项目可行性研究报告。该项目将投资7952万元,建成后将为企业大型煤合成油和云南省煤制油产业起到示范作用。
由煤炭气化制取化学品的新工艺正在美国开发之中,空气产品液相转化公司(空气产品和化学品公司与依士曼化学公司的合伙公司)成功完成了由美国能源部资助2.13亿美元、为期11年的攻关项目,验证了从煤制取甲醇的先进方法,该装置可使煤炭无排放污染的转化成化工产品,生产氢气和其他化学品,同时用于发电。1997年4月起,该液相甲醇工艺(称为LP MEOH)开始在伊士曼公司金斯波特地区由煤生产化学品的联合装置投入工业规模试运,装置开工率为97.5%,验证表明,最大的产品生产能力可超过300吨/天甲醇,比原设计高出10%。它与常规甲醇反应器不同,常规反应器采用固定床粒状催化剂,在气相下操作,而LP MEOH工艺使用浆液鼓泡塔式反应器(SBCR),由空气产品和化学品公司设计。当合成气进入SBCR,它藉催化剂(粉末状催化剂分散在惰性矿物油中)反应生成甲醇,离开反应器的甲醇蒸气冷凝和蒸馏,然后用作生产宽范围产品的原料。LP MEOH工艺处理来自煤炭气化器的合成气,从合成气回收25%~50%热量,无需在上游去除CO2(常规技术需去除CO2)。生成的甲醇浓度大于97%,当使用高含CO2原料时,含水也仅为1%。相对比较,常规气相工艺所需原料中CO和H2应为化学当量比,通常生成甲醇产品含水为4%~20%。当新技术与气化联合循环发电装置相组合,又因无需化学计量比例进料,可节约费用0.04~0.11美元/加仑。由煤炭生产的甲醇产品可直接用于汽车、燃气轮机和柴油发电机作燃料,燃料经济性无损失或损失极少。如果甲醇用作磷酸燃料电池的氢源,则需净化处理。
煤炭直接液化技术
早在20世纪30年代,第一代煤炭直接液化技术—直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。但当时的煤液化反应条件较为苛刻,反应温度470℃,反应压力70MPa。1973年的世界石油危机,使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。相继开发了多种第二代煤直接液化工艺,如美国的氢-煤法(H-Coal)、溶剂精炼煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)、供氢溶剂法(EDS)等,这些工艺已完成大型中试,技术上具备建厂条件,只是由于经济上建设投资大,煤液化油生产成本高,而尚未工业化。现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺,具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有:德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究(HTI)公司的两段催化液化工艺等。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自1980年重新开展煤直接液化技术研究,现已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验,筛选出15种适合于液化的煤,液化油收率达50%以上,并对4个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究,开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学院与德国RUR和DMT公司也签订了云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议,并完成了云南煤液化厂可行性研究报告。拟建的云南先锋煤液化厂年处理(液化)褐煤257万吨,气化制氢(含发电17万KW)用原煤253万吨,合计用原煤510万吨。液化厂建成后,可年产汽油35.34万吨、柴油53.04万吨、液化石油气6.75万吨、合成氨3.90万吨、硫磺2.53万吨、苯0.88万吨。
我国首家大型神华煤直接液化油项目可行性研究,进入实地评估阶段。推荐的三个厂址为鄂尔多斯市境内的上湾、马家塔、松定霍洛。该神华煤液化项目是2001年3月经国务院批准的可行性研究项目,这一项目是国家对能源结构调整的重要战略措施,是将中国丰富的煤炭能源转变为较紧缺的石油资源的一条新途径。该项目引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术,将储量丰富的神华优质煤炭按照国内的常规工艺直接转化为合格的汽油、柴油和石脑油。该项目可消化原煤1500万吨,形成新的产业链,效益比直接卖原煤可提高20倍。其副属品将延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蜡、煤气等下游产品。这项工程的一大特点是装置规模大型化,包括煤液化、天然气制氢、煤制氢、空分等都是世界上同类装置中最大的。预计年销售额将达到60亿元,税后净利润15.7亿元,11年可收回投资。
甘肃煤田地质研究所煤炭转化中心自主研发的配煤液化试验技术取得重大突破。由于配煤液化技术油产率高于单煤液化,据测算,采用该技术制得汽柴油的成本约1500元/吨,经济效益和社会效益显著。此前的煤液化只使用一种煤进行加工,甘肃煤炭转化中心在世界上首次采用配煤的方式,将甘肃大有和天祝两地微量成分有差别的煤炭以6:4配比,设定温度为440℃、时间为60秒进行反应,故称为“配煤液化”。试验证明,该技术可使煤转化率达到95.89%,使油产率提高至69.66%,所使用的普通催化剂用量比单煤液化少,反应条件相对缓和。
甘肃省中部地区高硫煤配煤直接液化技术,已由甘肃煤田地质研究所完成实验室研究,并通过专家鉴定,达到了国际先进水平。同时,腾达西北铁合金公司与甘肃煤田地质研究所也签署投资协议,使”煤制油”产业化迈出了实质性一步。为给甘肃省”煤制油”产品升级换代提供资源保障,该省同甘肃煤田地质研究所就该省中部地区高硫煤进行”煤制油”产业化前期研究开发。经专家测定,产油率一般可达到64.63%,如配煤产油率可达69.66%。该项目付诸实施后,将为甘肃省华亭、靖远、窑街等矿区煤炭转化和产业链的延伸积累宝贵的经验。
神华集团”煤制油”直接液化工业化装置巳正式于2004年8月底在鄂尔多斯市开工。这种把煤直接液化的”煤制油”工业化装置在世界范围内是首次建造。神华煤直接液化项目总建设规模为年产油品500万吨,分二期建设,其中一期工程建设规模为年产油品320万吨,由三条主生产线组成,包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。一期工程主厂区占地面积186公顷,厂外工程占地177公顷,总投资245亿元,建成投产后,每年用煤量970万吨,可生产各种油品320万吨,其中汽油50万吨,柴油215万吨,液化气31万吨,苯、混合二甲苯等24万吨。为了有效地规避和降低风险,工程采取分步实施的方案,先建设一条生产线,装置运转平稳后,再建设其它生产线。2007年7月建成第一条生产线,2010年左右建成后两条生产线。神华集团有限责任公司2003年煤炭产销量超过1亿吨,成为我国最大的煤炭生产经营企业。据称,如果石油价格高于每桶22美元,煤液化技术将具有竞争力。
神华集团将努力发展成为一个以煤炭为基础,以煤、电、油(化)为主要产品的大型能源企业集团。到2010年,神华集团煤炭生产将超过2亿吨;自营和控股发电装机容量将达到2000万千瓦;煤炭液化形成油品及煤化工产品能力达1000万吨/年;甲醇制烯烃的生产能力达到1亿吨/年。2020年,其煤炭生产将超过3亿吨;电厂装机容量达到4000万千瓦;煤炭液化形成油品和煤化工产品能力达3000万吨/年。
目前,煤炭直接液化世界上尚无工业化生产装置,神华液化项目建成后,将是世界上第一套煤直接液化的商业化示范装置。煤炭间接液化也仅南非一家企业拥有工业化生产装置。美国正在建设规模为每天生产5000桶油品的煤炭间接液化示范工厂。
云南省也将大力发展煤化工产业,并积极实施煤液化项目。云南先锋煤炭直接液化项目预可行性研究报告已于2004年5月通过专家评估。项目实施后,”云南造”汽油、柴油除供应云南本省外,还可打入省外和国际市场,同时也将使云南成为继内蒙古后的第二大”煤变油”省份。云南省先锋煤炭液化项目是我国利用国外基本成熟的煤炭直接液化技术建设的首批项目之一。云南煤炭变油技术将首先在先锋矿区启动,获得成功经验后在其他地方继续推广。即将兴建的云南煤液化厂估算总投资103亿元,项目建设期预计4年,建成后年销售额34亿元,年经营成本7.9亿元,年利润13.8亿元。云南省煤炭资源较为丰富,但是石油、天然气严重缺乏。先锋褐煤是最适合直接液化的煤种。在中国煤科总院试验的全国14种适宜直接液化的煤种中,先锋褐煤的活性最好,惰性组分最低,转化率最高。液化是一个有效利用云南大量褐煤资源的突破口,洁净煤技术是发展的方向,符合国家的产业政策。”煤变油”将使云南省煤炭资源优势一跃成为经济优势。一旦”煤变油”工程能在全省推广,全省150亿吨煤就能转化为30亿吨汽油或柴油,产值将超过10万亿元。
结语
洁净煤技术的开发利用正处方兴未艾之势,我国应加大煤炭气化技术、煤间接液化和煤直接液化技术的开发和推行力度,并引进吸收消化国外先进技术,将我国洁净煤技术和应用水平提到一个新的高度,为我国能源工业的可持续发展作出新的贡献。
发达国家为何不搞煤变油?
据了解,目前南非拥有一套年产800万吨油品的煤变油工厂,是世界上唯一大规模的煤变油商业工厂,并为该国提供了60%的运输油料。其实美、德、日等发达国家也都有成熟技术,但它们为什么没有投入工业化生产?
据介绍,早在上世纪30年代末,由于石油紧缺,德国就开始研究煤制油技术。二战前,德国已建成17个工厂,生产420多万吨汽柴油。到了40年代末、50年代初,随着中东大油田的开采,低成本的石油大量充斥市场,每桶2—10美元。在这种情况下,再搞煤变油在经济上就很不合算。直到1973年,中东实行石油禁运,油价被炒高,达到每桶30多美元(相当于现在价格80多美元),这时,大规模的煤制油研发又掀起,美、日、德都纷纷投巨资研究,并建设了试验工厂。但是,在这些国家,煤变油始终没有真正投入商业运行。这是为什么呢?
据专家测算,当原油价格在28美元以上,煤变油在经济上就比较划算;低于这个价格,煤制油就不划算。因此,上世纪80年代中期至90年代中期,国际油价一直处在低位,煤变油自然不会受到重视。但是,各国技术已相当成熟,可以说倚马可待,只要市场需要,就可进行大规模工业化。直到最近两年,国际油价一再攀升,煤制油重新被各国提上议事日程。美国去年起又开始搞间接液化,法国、意大利也开始进行合作研发。但从项目启动到开工建设,至少需要5年准备时间,而油价频繁变动,时高时低,人们往往反应滞后,使决策举棋不定。
中国搞煤变油有优势,但不会成为油品生产的主方向
专家认为,在我国搞煤变油有着显著的优势。我国富煤少油,近年来随着经济的发展,进口原油逐年攀升,从1993—2003年10年间,年均递增15%以上,进口依存度越来越高。10年间,我国进口原油增长9.18倍,每年花去大量外汇。由于油价上涨,2004年进口原油比上年多支付550亿元人民币。因此,专家认为,从我国能源安全的战略角度考虑,也应该努力想办法,从多元化出发,解决能源长期可靠供应问题,而煤变油是可行途径之一。
同时,中国是产煤大国,西部产煤成本(特别是坑口煤)相对较低。神华集团副总经理、神华煤制油公司董事长张玉卓给记者算了一笔账:吨煤开采成本美国是20.5美元,神华神东矿区不到100元人民币,很显然,神华煤很有优势。
此外,中国投资成本和劳动力成本相对较低。据估算,年产250万吨柴汽油的生产线,在美国需投资32亿美元,而在中国仅需20亿美元。
据测算,神华煤制油项目在国际原油价格22—30美元/桶时,即有较强竞争力。而目前国际原油价格长期在50美元/桶以上。
兖矿的煤炭开采成本会高一些,它搞煤变油划算吗?据兖矿集团副总经理、煤化工公司总经理张鸣林介绍,兖矿坑口煤炭开采成本约为100元/吨,在国际油价不低于23美元/桶时具有竞争力。
目前,神华在煤制油上已累计投资数十亿元。张玉卓透露,神华还准备与南非合作,以间接液化方式生产煤制油,产成品中,将以柴油为主,汽油为辅。今后五六年内,神华将在煤制油上投资数百亿元,10年后,煤与油在神华将并驾齐驱。可以看出,神华在煤制油项目上雄心勃勃。
兖矿已累计投入1.3亿元,它的工业化项目尚未启动。兖矿正在瞄准汽油市场,今年计划再投入1亿多元,进行高温合成工艺技术的中试研究,使产成品中汽油占70%,柴油占25%。
目前,煤变油产业化步伐正在加快。不过,专家认为,并非所有煤炭都适合转化成柴汽油,特别是直接液化对煤种要求很高,我国只有少数几个地区的煤炭适合,间接液化对煤种的适应性要宽泛些。因此,煤制油在我国会得到一定发展,但不可能成为油品生产的主方向。
四、研究的主客观条件
1 煤变油的必要性
迄今为止,人类使用的燃料主要是矿物燃料(也叫化石燃料),包括石油、油页岩、煤和天然气,而用得最多的是石油和煤。自从19世纪中叶和20世纪初在美洲和中东发现大规模的石油矿藏以来,人们广泛使用石油为能源。随着工业化程度的提高,石油的用量猛增,仅1968年至1978年这10年间,全世界开采的石油就相当于过去110年的开采量。全世界已经发现的石油蕴藏量大约为4万亿桶,科学家估计,地球上石油和天然气资源将在100年内枯竭。煤是地壳中储量最丰富的矿物燃料,全世界煤的可开采量估计要比石油多20~40倍,供应年代远大于石油。但是,作为燃料,煤有两大缺点:一是不干净,煤中所含的硫燃烧生成二氧化硫,造成对大气和周围环境的严重污染;二是从原子结构上看,煤的氢一碳比(H/C)还不到石油的一半,限制了它的综合利用。
近年来,随着石油资源日益减少,国际石油市场动荡不定,给各国经济发展带来不利影响。人们不会忘记1973年及1979~1980年两次石油危机造成的全球性经济衰退。同时,由于石油是规模巨大的石油化工的基础,除用于塑料、纤维、油漆、医药等工业外,还用于生产食用油脂、蛋白质、糖类及合成甘油等基本食品,石油资源的枯竭,必将影响到石化工业。因此,从经济和社会效益来看,煤经过转化(煤变油)再利用是值得提倡的发展方向。
2 煤变油的可能性
石油是一种气态、液态和固态碳氢化合物的混合物,也可能是由古代的动植物长期被埋藏在地下而形成的,储集在地下的多孔性岩石里。石油中碳氢化合物(包括烷烃、吠樘?头枷闾?占98%以上。
煤是一种碳质岩石,是古代森林由于地壳的变动被埋人地下,经过漫长的地质年代的生物化学作用和地质作用而形成的。按煤化作用程度的不同,可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。它是多种高分子有机化合物和矿物质的混合物,其中有机化合物以碳为主,氢、氧、氮、硫等次之。
由此可见,煤和石油都是主要由碳和氢元素组成的,其主要区别在氢——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化学结构十分复杂的复合体,其基本结构是缩合芳烃为主体的带有侧链和官能团的大分子。而油大多数是以脂肪族的直链烃为主,也有环烷烃类,比煤的结构简单得多。因此,人类产生了由煤液化转化为油的想法。
我国是一个产煤大国,合理有效地开发煤资源的综合利用已经摆在我国科学工作者的面前。另外从国家安全出发,研究开发煤资源的综合利用,是一项可持续发展的国策,因而发展煤变油技术越发显得重要。
3 煤变油的关键是煤液化技术
要将煤变成油,首先要将煤液化,然后进行分解,因而煤变油的关键是煤的液化技术。
所谓煤的液化,就是将煤通过化学加工转化为液体产品的过程,煤的液化可分为直接液化和间接液化两个体系
3.1 直接液化
煤直接液化就是把煤直接转化成液体产品,此项技术20世纪初首先在美国、德国、英国和日本实现。70年生石油危机后,再一次出现煤直接转化液体燃料油的研究热潮。到了80年代,煤直接液化的工艺日趋成熟,有的国家已完成了5000吨旧示范厂或2300吨/B生产厂的设计。煤直接液化工艺主要有:
①EDS法(Exxon供氢溶剂法) 是将煤浆在循环的供氢溶剂中与氢混合,溶剂首先通过催化器拾取氢原子,然后通过液化反应器“贡献”出氢,使煤分解。
②氢一煤法是采用沸腾床反应器,直接加氢将煤转化成液体燃料的工艺。
③SRC法是将高灰分、高硫分的煤转化成接近无灰、低硫的液化工艺。先将溶剂与煤粉制成煤浆,再把煤浆与氢混合后送人反应器。
④煤—油共炼将煤与渣油混合成油煤浆,再炼制成液体燃料。由于渣油中含有煤转化过程所需的大部分或全部的氢,可减少或不用氢气,从而降低成本
3.2 间接液化
煤的间接液化是先将煤气化,生产出原料气,经净化后再进行改质反应,调整氢碳比而成。它是德国化学家于1923年首先提出的。
煤间接液化的主要方法称为费托(F--T)合成技术。该方法先把经过适当处理的煤送人反应器,在一定温度和压力下通过气化剂(空气或氧气+蒸汽),以一定的流动方式转化成CO—H2的合成气(灰分形成残渣排出)。如用空气作气化剂,可制成低热值(4.7~5.6兆焦/米3合成气,用氧气作气化剂,可生产中热值(11.2—13.O兆焦/米3)合成气。再以合成气为原料,在催化剂作用下合成碳、氢、氧化合物,例如醇、醛、酮、酯,以及碳氢化合物烃类或液态的烃类。从第二次世界大战时起到1945年,德国建立了费托合成装置9套,催化剂由一氧化碳、钍、镁组成,所得的产物组成为:汽油46%、柴油23%、油3%和石蜡28%。战后,ARCE公司研制了成分为铁、硅、钾、铜的催化剂,所得产物组成为:汽油32%、柴油21%、石蜡烃47%。1955年在贫油的南非SASOL建立了相同工艺的费托合成装置,并实现了工业化。SASOL公司是世界最大、也是唯一由煤间接气化再用费托合成技术生产汽油和各种化学品的公司,拥有员工26000多人,年销售额达25亿美元。因工艺所需已拥有法国法液空66900米3/时、氧气纯度为98.5%的空分设备12套,74000米3/B十空分设备1套,总制氧能力达87万米3/时,号称世界上最大的制氧站。仅SASOL I装置,每年气化1200万吨煤,需要40万米3/时、纯度为98%的氧气。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系统先后建成。现在,该公司是世界上最大的商业性煤液化厂,已建成3个厂,采用鲁奇气化炉和F--T合成反应器,年产合成液体燃料和化学品400万吨,年耗煤2700万吨以上。
值得一提的是,据美国联碳公司研究,用煤生产1吨合成燃料,所需氧气为0.3~1吨;产量为10万桶/天的合成燃料装置,需10~20套并联安装的2000—2500吨/天制氧机。另据1993年山西省去南非SASOL公司考察,了解到煤的气化所用氧气为:1000米3粗煤气,要用纯度99%的氧气150米3。因而煤气化及转化所需的大型空分设备将是很有市场的。
4 煤变油在我国
利用丰富的煤资源,采用直接和间接煤液化技术,人类已经实现了煤转化为油的梦想。我国对煤的液化及转化也非常重视,1980年重新开展煤直接液化研究,1983年和1990年两次从日本和德国引进的煤直接液化技术和设备,至今还在继续使用和运行,中国煤种液化特性评价和液化工艺的研究及对费托合成的研究也一直在进行。对此,国家从“六五”起都安排攻关项目。经过科研工作者多年的艰苦努力,已有一部分成果接近工业化的前期,有的研究成果具有很强的创新性,处于国际领先地位。
目前我国在煤制取合成气方面已取得较好的成果,并正向世界一流技术水平进军。另外在合成气制含氧化学品的技术和工艺方面也取得了明显的成果,有的已经是产业化的规模,例如合成气制二甲醚,合成气制甲醇及下游产品的开发,合成气制乙醇,联产乙醛、乙酸等。特别是改进催化剂制备工艺,制备出有高活性特殊功能、特殊选择性的催化剂,使煤制得的合成气得以合成出附加值更高的化工原料和化工产品。例如北京化工大学催化研究室在国家的支持下,经过多年的努力,所研制的新型物种Fe3C纳米粒子催化剂,用于合成气定向控制转化成丙烯的费托催化反应中,获得突破性成果。
纳米粒子是20世纪80年代问世的一种新材料,由于它的粒径小,比表面积大,表面原子占有率高,表面具有未饱和键、悬空键的特殊电子结构和体相结构,使其在光学性质、磁性、导热以及化学活性等方面具有奇异的特性,引起当代科学界的重视。北京化工大学采用激光热解法,结合固相反应制备的碳化铁纳米粒子催化剂,粒径在2nm~3nm,比表面积200m2/g,反应温度260~320℃,压力1.5MPa,合成气空速为600h-1。在无原料气循环的条件下,在连续加压浆态 床反应器中对催化剂催化性质测试,结果表 明CO转化率达98%以上。由于粒子的尺寸效应,丙烯的选择性达82%。同时,由于 催化系统的高度还原性,完全抑制C02的 生成,打破费托合成SF产物分布的限制,使CO最大限度转化为高附加值的丙烯,实 现了充分利用资源的月的。因为丙烯是不可 缺少的基础化工原料,目前大都以石油原料经裂解或炼油两种方式生产。该研究开辟了 以煤为资源经合成气一步转化为丙烯的工艺 路线,用以替代价格日益上涨和资源有限的石油,具有重要战略意义,也是合理利用地 球资源较好的实例。经成本核算,用此方法 合成的丙烯成本与用石油为原料生产丙烯价格相当或略低,是很有应用前景的生产新工 艺。该研究成果处于国际领先地位,引起了 国内外同行的关注。
我国对煤制甲醇也做了大量工作。甲醇是用含有H2和CO的原料气制作的,可用 作化工原料、溶剂和燃料。甲醇用作汽车燃 料,可在汽油中掺人5%、15%、25% (M--5、M--15、M口25)或用纯甲醇(M-- 100)。甲醇和异丁烯合成甲基叔丁基醚 (MTBE),用作无铅汽油辛烷值添加剂;或 直接合成低碳混合醇(甲醇70%,低碳醇 30%),用作汽油辛烷值添加剂。甲醇还可制取合成汽油。目前,我国甲醇年产能力超 过60万吨,其中约20%用作燃料。煤用间 接液化制成燃料甲醇已有了成熟技术。
五、研究进度安排
1。写可行性报告
2。搜集相关资料
3。开始试验研究
4。整理研究结果
5。写试验总结
六、主要参考文献
众所周知,作为燃料,煤相对于石油有两大缺点:一是不干净,煤中所含的硫燃烧生成二氧化硫,造成对大气和周围环境的严重污染;二是从原子结构上看,煤的氢一碳比(H/C)还不到石油的一半,限制了它的综合利用。于是有许多科学家提出了许多转化煤和石油的方法,以达到利益最大化,危害最小化。
煤和石油都是主要由碳和氢元素组成的,其主要区别在氢——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化学结构十分复杂的复合体,其基本结构是缩合芳烃为主体的带有侧链和官能团的大分子。而油大多数是以脂肪族的直链烃为主,也有环烷烃类,比煤的结构简单得多。因此,人类产生了由煤液化转化为油的想法。
①EDS法(Exxon供氢溶剂法) 是将煤浆在循环的供氢溶剂中与氢混合,溶剂首先通过催化器拾取氢原子,然后通过液化反应器“贡献”出氢,使煤分解。
②氢一煤法是采用沸腾床反应器,直接加氢将煤转化成液体燃料的工艺。
③SRC法是将高灰分、高硫分的煤转化成接近无灰、低硫的液化工艺。先将溶剂与煤粉制成煤浆,再把煤浆与氢混合后送人反应器。
④煤—油共炼将煤与渣油混合成油煤浆,再炼制成液体燃料。由于渣油中含有煤转化过程所需的大部分或全部的氢,可减少或不用氢气,从而降低成本
⑤费托(F--T)合成技术。该方法先把经过适当处理的煤送人反应器,在一定温度和压力下通过气化剂(空气或氧气+蒸汽),以一定的流动方式转化成CO—H2的合成气(灰分形成残渣排出)。
⑥北京化工大学采用激光热解法,结合固相反应制备的碳化铁纳米粒子催化剂,粒径在2nm~3nm,比表面积200m2/g,反应温度260~320℃,压力1.5MPa,合成气空速为600h-1。在无原料气循环的条件下,在连续加压浆态床反应器中对催化剂催化性质测试,结果表 明CO转化率达98%以上。由于粒子的尺寸效应,丙烯的选择性达82%。同时,由于催化系统的高度还原性,完全抑制C02的 生成,打破费托合成SF产物分布的限制,使CO最大限度转化为高附加值的丙烯,实现了充分利用资源利用。