石油化学工程原理

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石油化学工程原理范文第1篇

关键词：工程能力；创新能力；培养模式；基础课程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）37-0035-02

化工专业基础课程主要包括《化工原理》、《化工热力学》、《化学反应工程》以及相关的认识实习和化工原理课程设计等课程。根据石化行业以及国家能源战略的发展需求，原有的培养模式已无法满足这一要求，必须通过加强专业基础课程的建设，建立以工程能力和创新能力为导向的新型培养模式，才能够培养出高水平的工程技术人才。本文在对日常教学、学生尤其是已毕业学生反馈、用人单位反馈进行大量分析与总结的基础上，提出了以工程和创新能力为导向的新的培养模式，并进行了多方面的建设工作。

一、面向石油化工行业特色，强化教师队伍与课程建设

1.建立具有较强工程能力的教师队伍。在以工程能力和创新能力为导向的新型培养模式中，教师不但要具有较高的科研水平，还应该具有极为深厚的工程背景。课程教师队伍共由20名教师组成。为了提高教师的工程能力，聘请资深炼油化工设计人员定期进行讲座。在科研成果的工业化转化过程中，鼓励年轻老师共同参与，提高其工程能力。通过几年的建设，形成了一只高水平的教师队伍：1名教授被评为北京市高等学校教学名师、2名教授被评为校教学名师、1名副教授被评为校品牌课教师、《化工原理》教学团队被评为北京市优秀教学团队、建设了《化工原理》与《化工热力学》2门北京市精品课程。

2.形成了具有鲜明行业特色的教材体系。原有教学模式中采用的都是化工通用的教材，根据毕业生和用人单位的反馈，教材内容不能满足石化行业的发展需求，一些内容和方法在工厂也不再使用。为此，任课教师主编了《化工热力学》、《化学工程与工艺专业实验》和《流态化工程》讲义（双语）、参编了《石油化学工程原理》、翻译出版了《化学反应工程》共4门课程的教材，针对石油加工过程进行了大量的补充和删减。如在《石油化学工程原理》教材中补充了石化行业常用的高温油泵的特殊输送要求，在分馏过程中补充了油品分馏塔的操作和核算；结合石油工程中流体相态对油田开发的重要性，对热力学教材中过时的图表法计算流体热力学性质等内容作相应的删减。主讲教师还主编了《催化裂化流态化技术》、《水合物科学及技术》、《二氧化碳捕集、封存与利用技术》，参编了《原油蒸馏工艺与工程》共4本著作，这些著作是化工专业其他课程的重要补充内容，并极大地开拓了学生的视野。

3.积极进行教学方法改革，增强学生的学习兴趣，提高教学效果。强调通过教学改革增强学生学习的兴趣。例如在《化工原理》教学中首先以多相传质设备的相控制基本理论作为基本路线；其次，建立了多相传质工艺和设备过渡教学体系；再次，建立了多相传质及其附属设备的全塔负荷性能图分析理论，规范了塔设备操作限的概念。多年来学生普遍对《化工热力学》有畏难情绪，认为理论性过强、难以应用。任课教师分析发现过去课程中大量使用的图表在生产实际中很少使用，基本都已通过计算模型实现。因此在授课时只对少数必要的图表进行讲解，以帮助说明问题或者现象。而对于实际工作中经常用到的状态方程和活度系数模型等，文献报道的状态方程有几百个，现场使用时往往无从取舍，因此在课堂上进行了仔细的讲解，对于过去大量存在的过程推导适当简化，要求学生学会使用商业化模拟软件进行计算，以满足未来工作中的需要，这样既突出了本科生学习过程的重点，又保证了教学的效果。

二、建立多样化的提高工程实践和工程设计能力的培养体系

化工专业基础课与实际化工生产联系非常密切，但学生在学习中却往往感到抽象、缺乏兴趣，其原因在于在以课堂教学为主的方式中很少涉及体验、实践的学习环节。如图1所示，在多样化的提高工程实践和工程设计能力的培养体系中，学生在学习专业基础课之前应先经历认识实习、参观化工设备模型、拆装实验等环节，激发起学生的兴趣，在专业基础课学习过程中，应通过设备仿真和拆装实验等体验实践环节，通过亲身感受进一步固化所学知识，最后通过课程设计等环节，促使学生对所学理论知识进行复习、应用，并进一步升华。在此过程中，学生学习专业知识的渴望是自发形成的，而不是传统的教师督促学习，因而学习效果很好，学生的动手能力、工程能力也得到了极大的提高。

为配合这一培养模式，授课教师建立了拆装实验室，包括各种形式的泵、压缩机、阀门、换热器、塔构件，向所有学生全天开放，部分涉及设备的课程甚至可以到实验室内讲授。另外，还建立了设备仿真系统，学生可模拟工厂内设备的启动与关闭。在课程设计教学中，强调一人一题、分组协作，既提倡相互协作，又保持设计过程的独立性，结课时引入答辩程序，要求同学对设计过程和设计思路进行讲解。此外，聘请校外资深设计人员给学生讲课，传授设计和工程经验。课题组教师还将多年科研成果：单指标全塔性能负荷图用于《化工原理课程设计》，引导学生通过Aspen软件编程计算，并与手工计算结果相对比、找不足。这些措施极大地提高了学生学习的主动性、积极性，使学生的工程能力通过多种方式得到锻炼。

三、创建创新能力培养的新模式

课程教师在《流态化工程》课程中，广泛搜集了国内外流态化领域的新理论、新知识，并将其简化为通俗易懂的知识，补充到教学内容里。内容涵盖了新的测量方法（如气泡直径的测量方法、颗粒混合的测量方法等）、经典理论的新发展（如经典两相理论的不足及其补充，以及基于其建立的新模型）、计算机CFD数值模拟等。在补充新的研究结果时，进行的大量的取舍，考虑到授课对象为本科生，理解能力和学习基础无法和研究生或专职研究人员相比，授课时只着重于新模型、新理论的描述，具体的推导过程和计算过程并不涉及。这样，既方便了学生的理解和学习，又能够为今后从事流态化研究的同学打下一定的基础。此外，将已工业化的优势科研成果转化为多功能教学实验装置，指导学生对感兴趣的知识点自主设计、完成实验，使学生的创新能力得到极大提高。例如，气固流化床反应器是石化行业广泛采用的反应器，由于知识比较抽象，学生无法获得深刻的理解。课程教师根据科研成果开发了《流化床自动控制综合实验系统》，可以直接观察实验现象，完成各种形式的流态化实验。学生还可以自己设计实验条件进行研究，该装置已经投入使用5年，受到了学生的好评，也得到了教育部有关专家的肯定，目前，该项技术已经推向市场。化工原理团队教师根据多年科研成果建立了多套大型冷模催化裂化实验教学装置，高达20m，一次可接纳学生10人/套，不但可以观察流化现象，而且可以展开密度、压力等多个物理参数的测量，进行压力平衡等装置运行状况的衡算。小型《催化裂化热态实验装置》不但可以测量产品收率、烧焦效果等工艺参数，而且可用于热量衡算、质量衡算、能耗分布等装置运行的评估计算，石油大学在旋风分离器领域的研究已达到国际先进水平，课程教师自行设计、加工了一套《旋风分离器冷态实验装置》，可进行气相流场、分离效率的测量等。石油大学化工热力学教学团队多年来形成了具有特色的研究方向，并曾获得国家和教育部的自然科学奖。化工热力学教学团队开发了《流体相平衡实验装置》，可以直接观察到流体的相态变化并完成气体在液体中溶解度的测定。根据多年从事油气藏流体相态研究，对化工热力学实验进行了大量的补充和改进，并编入了《化学工程与工艺实验》教材中，提高了实验设备和技术水平，提高了教学质量。

四、应用效果

石油化学工程原理范文第2篇

关键词：中小企业；技能型人才；制造业

我国原劳动和社会保障部2006年的调查表明，技工短缺已成为中国的普遍性问题，中小企业技能型人才短缺问题尤为突出。浙江省中小企业数量占企业总数的比重超过99.5％，中小企业的产值在制造业中的产值比重超过70％，中小企业的竞争力在一定意义上代表了浙江经济的竞争力。近年来的“技工荒”不仅严重影响了浙江经济的发展，而且也给很多浙江中小企业带来前所未有的困难。浙江中小企业技能型人才短缺现象在全国具有代表性，为此，我们对浙江制造业8个战略支柱产业的中小企业技能型人才现状进行实地调研，以期对解决我国中小企业技能型人才短缺问题提供借鉴。

一、样本企业技能型人才现状

(一)样本企业概况。我们在2007年11月至2008年1月期间，按分层抽样的原理，选择浙江制造业8个战略支柱产业中的409家中小企业进行了问卷调查与实地访谈，收回有效问卷276份，有效率达67.4％。按所属产业、所属地区、企业性质、企业规模和创办时间等5个项目对样本企业进行统计(见表1)。虽然样本不能完全代表浙江制造业的全部中小企业，但样本企业覆盖了整个浙江地区制造业的主要战略支柱产业，相关数据足以客观真实地反映目前制造业中小企业技能型人才的整体状况。

(二)技能型人才现状。

1．技能型人才数量。本次抽样调查的276家样本企业的职511，总数为162 945人，其中，持有职业资格证书的技能型人才23 414人，占样本企业全部职业总数的14.37％；按一般通行的技术工人占职工总数50％的统计口径计算，样本企业技能型人才缺口比重为35.63％。调查还发现，样本企业目前有技能型而尚未经过职业技能鉴定的技术工人有38 945人，占职工总数的23.90％，如果加上这部分技能人才，样本企业实际的技能人才总数为62 359人，占全部职工的38.27％，缺口比重为11.73％。由此可见，目前浙江省制造业中小企业技能型人才总量短缺，持证上岗比例较低。

2．技能型人才技能等级结构。在被调查的23 414名持有职业资格证书的技能型人才中，技能型人才结构呈现非常明显的金字塔型结构：初级工12 814人，占技能型人才总数的54.73％，是“塔基”；“塔身”为中级工，共7624人，占32.56％；高级工、技师和高级技师三者(即高技能人才)合计为2 975人，仅占技能型人才总数的12.71％，是“塔尖”。尤其是高级技师有192人，仅占技能型人才总数的0.82％，比例极低(见表2)。这与先进制造业国家技能型人才的鼓型结构(初级工15％，中级工50％，高级工35％)相比差距较大，表明当前浙江制造业中小企业高技能型人才数量、比例严重不足，缺口较大，已成为众多中小企业发展壮大的一个突出问题。

3．技能型人才学历结构。调查显示，样本企业技能型人才以高中、初中学历层次为主，两者相加占全部技术工人的73.58％，而大中专毕业生只占13.36％，小学及以下文化程度占8.79％，大学本科及以上文化程度只占技能型人才总数的4.27％。与制造业发达国家如德国、日本相比，浙江制造业中小企业技能型人才整体学历明显偏低，这在客观上加大了高技能型人才的培养难度。同时，由于技术工人整体素质偏低，使很多科技创新成果难以转化，阻碍了企业新设备、新工艺、新材料等的引进和使用，对浙江打造先进制造业基地产生了严重的负面影响。

4．高技能型人才群体的年龄结构。从样本企业技能型人才的年龄结构看，30岁以下的技术工人占技术工人总数的43.26％，31～40岁的技术工人占33.27％，41～50岁的中年技术工人占17.83％，老年技术工人(50岁以上)占5.64％。可见，技能型人才总体年龄结构趋向年轻化，40岁以下的从业人员已成为浙江先进制造业基地建设的主要推动者和实现者。但调查发现，被调查企业技师、高级技师年龄普遍偏高，46岁以上的占40％多，青年高技能型人才严重短缺，其中35岁以下的青年几乎没有技师和高级技师。随着老一代高技能型人才的逐渐退休，许多企业原本就短缺的高技能型人才将后继乏人，面临断档的危险。

二、样本企业技能型人才需求预测

(一)2008～2012年期间样本企业技能型人才需求量预测。我们在对每个样本企业现有技能型人才数量和未来5年技能型人才需求缺口调查的基础上，按产业统计汇总后得到表3。

从技能型人才需求缺口及占需求比例看，2008～2012年期间被调查企业的技能型人才需求总量将达149 111人，技能型人才需求缺口为86 751人，需求缺口大于现有技能型人才总数，这说明技能型人才的需求缺口较大。其中，电气机械及器材制造业对技能型人才的需求缺口为23253人，占总需求缺口的26.80％，所占比例最大；其次是纺织、服装业，需求量为14 309人，占总需求缺口的16.49％；交通运输设备制造业对技能型人才需求缺口为13 497人，占15.56％，居第三；石油化学工业、特色轻加工业、专用设备制造业需求缺口分别为11 659人、8 586人、8 292人，分别占总需求的13.44％、9.90％、9.56％；光机电一体化制造业、钢铁工业两个产业技能型人才需求缺口占总需求的比例最低，分别占5.06％和3.19％。

从对技能型人才的需求增长率看，今后5年样本企业对技能型人才的总需求将增长139.12％，每个产业样本企业对技能型人才的需求增长率均超过100％，这说明各产业对技能型人才的需求增长较快。其中，钢铁工业对技能型人才的需求增长幅度最大，为236.17％；特色轻加工业、石油化学工业和纺织服装业三个产业未来5年对技能型人才的需求增长率分别达183.98％、183.85％和149.15％，均高出平均增长率。光机电一体化制造业、电气机械及器材制造业、专用设备制造业和交通运输设备制造业的需求增长幅度大致相当，分别为122.72％、122.64％、121.42％和120.30％。

(二)各产业技能型人才需求类型。由表4可知，光机电一体化产业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业和专用设备制造业这四大产业的中小企业急需大批金工、装配、计算机操作、嵌入式控制设备安装维修等方面的通用技术工人，同时这四个产业的企业对高层次的技能型人才，如计算机、网络与通信电子技术、嵌入式软件开发等领域的技术带头人与技术骨干需求也较为迫切。此外，电气机械及器材制造业为继续保持和发展输变电设备、高低压电器、电机、电光源产品在全国的领先地位，还需要大量电气工程、感应电机设计与制造、模具制造等专业的高技能型人才。交通运输设备制造业和专用设备制造业的中小企业急需机械设计与制造、模具制造、铸造锻造等领域技艺精湛的高级技术人才。光机电一体化产业的中小企业对网络视频技术、电气、光学仪器设计、光学特种工艺等领域的高层次技能型人才需求也较为迫切。浙江纺织服装业中小企业对技能型人才的需求重点有：一是化纤聚合工艺技术、机电一体化织机控制和管理、面料染整工艺、化纤数码织造工艺方面的技能型人才；二是丝绸染整工艺、真丝数码织造工艺方面的技能型人才。此外，还需要大批高速经编机控制及管理、织物染整、织物表面涂层工艺方面的技能型人才。以皮革制品、五金制品、造纸及纸制品、包装印刷等行业为重点的特色轻工业，需要大量皮革制品加工、五金制品金属表面处理及模具加工、废纸制浆技术及纸产品加工、包装印刷行业的产品制版技术方面的熟练技工。以建设全国氟硅化学品制造中心和精细化工产业基地及国内重要石化产业基地为发展目标的石油化学工业，迫切需要化工工艺、有机化工、精细化工、化学工程等专业的高级技术人才。钢铁工业企业急需技能型人才类型为钢铁冶金、金属加工压力、冶金机械、工业电气自动化等领域的技能型人才，特别需要具备专业知识的专家型及高学历的工程技术人才、高级技师、具备海外工作经历的高层次技术人才。

三、结论

从上述对浙江制造业8个战略支柱产业的中小企业技能型人才现状及需求的分析，可得出以下结论：

(一)浙江制造业中小企业技能型人才现状总体表现为：技能型人才总量短缺、技能等级结构不合理、整体素质低下。其中，高技能型人才不仅数量、比例严重不足，而且存在年龄老化等危险，青年高技能型人才严重匮乏，难以适应企业结构调整和先进制造业发展的需要，已成为浙江制造业中小企业加快发展的主要障碍。

(二)从未来5年对技能型人才的需求量看，浙江制造业中小企业技能型人才的需求缺口很大，居前三位的依次是：电气机械及器材制造业、纺织服装业和交通运输设备制造业。从技能型人才的需求增长率看，钢铁工业、特色轻加工业和石油化学工业增长幅度列前三位。

石油化学工程原理范文第3篇

【关键词】化学反应工程 应用 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）16-0056-02

化学反应工程是一门涉及高等数学、化工原理、化工热力学、化工传递过程、化工分析与合成等多学科、多领域的科学，也是一门研究化学反应的工程问题的学科。化学反应工程是我校化学工程与工艺本专科的核心课程，目的是将实验室中发现的化学反应可靠地移植到工业生产中，并且就所确定的反应与预期的生产能力对反应器的形状、尺寸及操作方式进行设计，其应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶金及轻工业等许多工业部门。

一 化学反应工程在化工工程中的应用

1.化工工程是否具有可行性是一个最直接、最根本的问题，而解决这一问题的基础是先要了解各反应的速率

对于具有工程意义的系统来说，反应动力学无法用理论计算，而必须通过实验来确定。所谓的反应进行分析，即通过实验测定动力学数据并对之进行数学关联，从而获得反应速度方程。因为大多数重要的工业反应都不是在充分混合的均相中进行的，传热和传质过程对这些反应的进行也有相当大的影响。因此，传递过程动力学与化学动力学的共同作用在化学反应工程中具有非常重要的意义。

化学反应工程学中的动力学就是专门阐明化学反应速度与各个物理因素之间的定量关系。有些从热力学分析认为可行的，如常压、低温合成氨，由于速度太慢而实际上是不可行的，只有研究出好的催化剂才能在适当的温度和压力下以显著速度进行反应，这就是动力学的问题。还有一些过程，从热力学分析认为是不当的，如甲烷裂解制乙炔，在1500℃左右的高温下，乙炔极不稳定，最终似乎只可以得到碳和氢。但如果使它在极短时间（如0.001秒）内反应并立刻淬冷到低温，那就能获得乙炔，工业上也就是这样来实施的，所以在实际应用上起决定性作用的往往是动力学因素。为了实现某一反应，需要选定合适的条件、反应器结构型式以及确定反应器的尺寸和处理能力等，这些都紧紧依赖于对反应动力学特性的认识。动力学是反应工程的一个重要基础，更是化工工程的一个重要基础。

2.化工工程需要工业反应器，而反应器的设计与计算、开发与放大是化学反应工程的一个重要内容

尽管各种产品有不同的生产过程，但作为化工生产的核心——化学反应器是必不可少的。各种不同类型的化学反应器具有不同的反应工程性质，因为在这些反应器中的流体力学及热力学状况可能完全不同。这就要求在进行反应器设计时，要以质量、能量及动量的基本守恒方程式为基础。除了化学动力学以及质量和热量的交换外，反应器中的流体力学及温度变化类型对于反应器的生产能力也会产生影响。

工业装置上采用的反应条件，不一定与小试或中试的一致。如在实验室的小装置内，反应器的直径很小，床层也薄，一般又常以气体通过床层的空间速度作为反应条件的一种标志。但在放大后，床层的高径比往往就不一样了。如要保持相同的空间速度，线速度就需改变，而线速度的大小又影响到压降、流体的混合和传热等情况，从而导致反应的结果不再与小试相同。又如，在小装置中进行某些放热反应时，温度容易控制，但在大装置中，传热和控温往往成为头等难题，甚至根本不可能达到与小装置相同的温度条件，所有这些导致出现“放大效应”。因此，工业装置的反应条件必须结合工程上的考虑才能最合理地确定。在化学反应工程学科建立以前，工业界广泛采用的方法是逐级经验放大的方法，中间试验往往耗资大、历时久。化学反应工程学科建立以后，逐步形成一套新的数学模型方法。目前，逐级经验放大和数学模型两种方法同时并存，各有适用范围，但是，即使是逐级经验放大的方法，也常是以化学反应工程的理论为指导，而不再是纯经验性的了。

3.工业反应过程的优化操作以及反应技术的开发是反应工程在工业方面的重要应用

化工产品只有在反应器中才能产生，想提高产品的产量必然要对反应器的操作条件进行优化。实际工业反应过程未必在最优的条件下操作，即使设计是优化的，在实施时往往有许多难以预料的因素，使原定的优化设计条件在实际操作中未必是优化的。运用化学反应工程理论对现行的工业反应过程进行分析，结合模拟研究，可找出薄弱环节和进一步调优的方向，通过调节和改造以获得最大的经济效益。由此可知，在化工工程中，老厂的增产挖潜、新厂的设计、新工艺、新产品以及新设备的付诸实践，化学反应工程都起着重要的指导作用。反应工程的理论为新反应器和新反应技术的开发指明了方向，研究者可据此寻找合理的设备结构和操作方法。近年来出现的新的石油化工裂解技术和各种新型技术，都得益于反应工程理论的指导。在工业应用中，在定性指导方面已发挥了很大的作用。但是，与理论研究相比，反应器内传递过程的实验研究和数据积累还很薄弱，特别是对于化工生产中经常遇到的多相流动体系的研究还不足。因此，反应工程的研究需要与多相流体力学和多相传递过程的研究相结合，以便相辅相成。同时，化学反应工程向生化、冶金等领域扩展时还会出现新问题，这就需要进一步的研究。

二 化学反应工程课程教学改革

针对目前的高校教学，我认为在此门课程教学与学习中应对以下几方面进行加强：

1.强化计算机的应用

气固相催化反应器是用数学模型法设计计算最成功的实

例之一，常用拟均相模型求解。对拟均相一维模型可以得到微分方程组，此微分方程组可以用数值法求解，常用的数值法有欧拉法、改进欧拉法、龙格—库塔法等。另外要求学生结合所学“化工计算机应用”的课程内容，采用VB计算机语言进行编程，对各种计算方法、边界条件、步长等进行比较，使计算结果稳定、准确。

2.加强实验教学

如返混是不同停留时间的物料混合，返混降低了反应器中反应物料浓度，影响反应速度、转化率及选择性，所以返混对化学反应结果影响特别大。通过开设相应实验，可以从中看到返混对反应物浓度的影响及停留时间分布的特征，反应器的空速等操作条件对返混程度的影响，对串联全混釜模型与轴向分散模型有了深刻的理解。根据流动模型参数，结合在其中进行反应的特征参数，计算或预测非理想流动状态下反应实际可达到的转化率。

3.与生产实践相结合

本课程以工业反应过程及反应器设备为研究对象，安排学生到工厂实习，这对本课程的学习非常重要。我们连续几年安排学生到中石化茂名分公司实习，在实习前，我们要求学生结合所学“石油炼制工艺学”课程内容，并针对自己实习的车间查阅相关资料，了解反应原料组成和来源；掌握装置的反应过程原理和工艺条件，熟悉装置的设备。在实习基地先组织听取技术人员的安全知识讲座。然后在实习中了解主要装置的工艺流程，熟悉现场的管线——泵——反应器——储罐等的走向，认清部分工艺的简易流程，了解化工生产中所用到的各类反应器、换热器、罐及辅助设备等，使学生对各类反应过程及所涉及的设备有感性认识。通过进厂实习也进一步证明理论与实践密不可分，有利于教学质量的提高。

三 结论

化学反应工程是一门工程类学科，与工程实际紧密联系，数学模型复杂，实践性和应用性很强。课程改革通过结合现代教学方法与手段，引入专业实验和生产实习等实践环节，加深了学生对理论知识的理解，培养了学生综合应用知识的能力及工程意识，提高了分析、解决工程问题的能力，适应了新世纪人才培养模式的需求。

参考文献

[1]刘军.化学反应工程[M].北京：化学工业出版社，2009：1～10

[2]许志美、张濂.倡导科学思维方法，培养工程分析能力——“化学反应工程”教学研究[J].化工高等教育，2003（1）：66～67