化工前沿知识讲座

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1、过程科学与工程技术的发展1过程科学与化工技术的发展一、序言：二、化工领域优先发展方向三、过程科学与工程技术四、设计案例展示：全球温室气体减排项目2一、序言：本课目的：了解化工专业基本内容与任务，明确自己的学习方向与奋斗目标，初步了解化工前沿科学技术的发展动态，掌握化工前沿高新技术的发展重点，带着自己的梦想，朝着自己的奋斗目标，度过自己精彩的大学时代！3二、化工领域优先发展方向（一）新兴产业：主要为生物技术、材料技术和环保工艺。（二）化工分支学科本身的积累和交叉结合。4（一）新兴产业：主要为生物技术

2、、材料技术和环保工艺。在生物技术中，大规模培养细胞可运用化工反应器的设计知识，但受到生命体系的制约，由此向化工提出新的要求。如酶催化而生成的产物非一般人造催化剂工艺所能获得。微生物生产酶属生命过程。为了改变酶的功能或为了获得某些特有功能以制造新的产物，化工必须和生命科学结合，包括进行细胞中DNA的改组。化工与医学相结合提出一系列需化工而又非传统化工的技术。5在材料方面，组成与纯度，有化学性能要求，但其功能往往取决于其物质结构，而材料的成分、纯度及结构又由其加工工艺所决定。用化工方法制造的材料种类最

3、多且具特色的是塑料。在环保方面，化工的一个重要社会效应在于保护环境，减少人类生活与生产活动对环境的污染。将来的工业，要求生产少污染环境和不污染环境的产物，与以往的化工生产的不同之处是，在环境保护中，化工起的作用是销毁和利用无用产物。6（二）化工分支学科本身的积累和交叉结合化工分支学科在科学和技术方面各有发展，促进了化工整体的前进。这些代表性的分支学科包括热力学、流体力学和传递过程，以及动力学、催化和反应器工程、过程工程等。 　在新兴产业和化工分支学科的科技积累这两种动力的推动下，化工在当前的进展

4、中呈现出一些新的特征。 　如新的运用三传一反的领域（三传一反概括了化工生产过程的全部特征。“三传”为动量传递、热量传递和质量传递，“一反”为化学反应过程。7三、过程科学与工程技术过程科学包括各种工程技术，工程科学，以及工程设计、放大和建设，是化学品制造设施的开发、放大和设计的基础。化学科学与可用技术有效地加以集成，从而带来更高的投资利用率、提高产出、减少废物生成、提高人类健康和安全以及环境保障。化学化工不但是自然科学中的核心基础学科，它与国计民生密切相关。在经济全球化的进程中，无论工业发达国家还

5、是发展中国家，可持续发展更依赖化学化工技术；我国加入WTO后，作为技术密集型产业的化学工业，人才需求量剧增；由于经济可持续发展的迫切需要，环境化学及绿色化学正日益成为研究焦点。8杜尔伯特集成牛粪便综合利用系统（IMUS）示范工程发电100.8万度供杜尔伯特奶牛基地（也可按国家规定上网）二氧化碳减排当量11000吨出售给发达国家固体有机肥2000吨供给当地农田液体有机肥16500吨供给当地农田四、案例展示：全球温室气体减排项目9由于过度的放牧带来了生态环境的恶化，为了保护环境，全世界都在禁止牛羊放养

6、，我国2001年开始开始实施全境禁止放牧、实行牛羊圈养的政策，取代原有的放牧型养殖。传统的畜牧方式由此开始改变。10圈养后，我国奶牛存栏数以约20%速度增长，目前已经达到了1500万头。以一头牛日排粪尿约30公斤计算，年产生的粪尿总量超过亿吨。未经处理的牛场粪污会产生大量硫化氢、醇类、酚类、醛类、氨、酰氨类等污染物，而粪尿中含有的大量病原菌极易传播疾病，细菌和有害气体随风扩散，使污染范围扩大。粪尿聚集区，易于蚊蝇等昆虫滋生，严重地影响了周围地区的卫生。未经处理的奶牛场粪污经雨水冲刷或直接流入江河，

7、使水中硝态氮、硬度和细菌总数超标，水质恶臭。奶牛场粪污中含有较高的氮、磷养分，如果过量还田，进入土壤后会转化为硝酸盐、磷酸盐，破坏土质。11另外，目前在饲养牛时大量使用添加剂。添加剂中含有重金属，奶牛食用后只有少量被吸收，大多数随粪便排出，如未经处理直接进入土壤被农作物吸收，人食用后在体内产生富集，影响健康。黑龙江省目前有奶牛141万头，日排粪量为4.23万吨，年排粪量约为1544万吨，粪肥的还田率不足30%，其余部分未经处理倾倒在郊外、道路两旁，严重地影响农民的生活工作和身体健康。12由于技术和

8、经济的原因，我国有相当数量的奶牛养殖场粪污没有得到有效处理，给社会带来巨大的环境压力和生态压力，粪污处理问题已经严重影响了自身的持续发展。如何解决养殖业发展中产生的污染问题和生态问题，走绿色、环保型的可持续发展道路建设社会主义新农村，是迫在眉睫急需解决的重要问题。沼气的发展，复合循环经济的“3R”原则。13即减量化原则（reduce）,再使用原则（reuse）,再循环原则（recycling）。实验证明：牛粪便的利用不仅无公害，而且还有助于地球温室气体的减少。1m3的沼气完全燃烧可