MATLAB在化学工程与工艺
实验数据处理中的应用*
摘要]本文对MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行了初步的尝试,传统的化工实验的数据
处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也
非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。本文以“化工原
理”实验为例,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验
结果,数据模型以及作图一起显示出来。
[关键词]化学工程与工艺;专业实验;数据处理;Matlab
一、引言
化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习
和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个
重要的实践性环节。专业实验不同于基础实验,
其目的不仅仅是为了验证一个原理、观察一种现
象或是寻求一个普遍适用的规律,而应当是为了
有针对性地解决一个具有明确工业背景的化学工
程与工艺问题。[1]化工实验的特点流程较长,规模
较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处
理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,
大大提高工作效率。
数据处理是每一个化学工程实验必不可少的
步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以
建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是
化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需
要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则
需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理
量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验
数据可以大大提高工作效率。
化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的
专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻
找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关
系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。由
于人力、物力、时间等条件的限制,任何实验所能
完成的实验点都是有限的,如何根据这些有限的
实验点归纳出各参数之间的关系,便是实验数据
的处理问题。
由于化工过程的复杂性,实验过程中各参数
之间的关系往往是非线性的,数据处理或数据拟
合的工作量往往比较大,且计算过程也比较繁琐。
若能利用计算机进行数据处理,不仅处理结果的
准确度很高,而且还会省下很多不必浪费的人力
和时间,大大提高了工作效率。
Matlab是集数学计算、结果可视化和编程于
一身,能够方便地进行科学计算和大量工程运算
的工程软件。它具有简单易用、人机界面良好,能
使繁琐的科学计算和编程变得日益简单和准确有
效。[2]
本文以两个化工原理实验为例,阐述利用
Matlab软件处理化工实验数据与人工处理相比
较带来的方便,而且数据的结果更精确,误差更
小。
Matlab软件是一种简单易学的编写语言。
它具有支持多平台操作系统(Windows、Unix
等)、编写效率高、用途广泛、功能超强、程序极容
易维护等等优点。
二、数据处理程序的设计
(一)程序框图
由于化工实验有很多,而且每一个实验数据
的处理的步骤、公式都不一样,所以很难用一个程
序来描述。但是,每一个实验都有类似之处,因此
每一个程序都可以用如图2-1来描述。
这样则可以利用Matlab中的polyfit()函数
进行线性拟合,此即为本文编写数据处理程序的
基本原理。
3.基本数据库
从文献中只能查出特殊温度下的物性数据。
例如:10℃、20℃、30℃等。但是工业生产中的温
度就不可能那么凑巧和文献符合,因此,需要我们
进行计算。平时学习中遇到这样的问题,我们往
往是选两个相近的数据近似认为它们是线性关
系,然后采用内插或外推法计算出工作温度下的
物性常数。
本文中所编写的程序把温度与密度、温度与
粘度进行多项式拟合,使它们之间有两两对应关
系。即在程序运行后,只需输入工作温度,程序就
可以得到该温度下所需的物性常数。
(三)程序的调试与运行结果
1.流体阻力原始数据输入
三、结论
在化学工程与工艺实验中用Matlab软件处
理实验数据是很有必要的。以本文中的化工原理
实验为例,每一次实验都有大量的数据要处理,我
们只要处理自己的原始数据,但教师在批改时就
要把我们所有的实验数据都要计算,这个工作量
是很大的。有了数据处理程序,教师只需要输入
原始数据,运行程序后,就可了解学生的实验是否
做得好、实验数据处理结果是否准确,这就可以节
省很多的时间。在实际工程中,需要处理的数据
更多,计算公式更加复杂,有时为了导出计算公
式,还需要建立复杂的数学模型,手工计算基本是
不可能完成的。因此,把Matlab软件应用到化学
工程与工艺实验中进行实验数据的处理是十分必
要的。(责任编辑:张明德)
参考文献:
[1]房鼎业,乐清华,李福清主编.化学工程与工艺专业实
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[4]姚玉瑛主编.化工原理(新版)(上册)[M].天津:天津
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化学工程与工艺专业论文范文
在平平淡淡的日常中，大家都经常接触到论文吧，通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。还是对论文一筹莫展吗？以下是我精心整理的化学工程与工艺专业论文，希望能够帮助到大家。
一、化学综合实验教学的思考和改革。
1、实验方法绿色化。
结合我院的实际情况，我们对化学综合实验内容进行了合理的选择。首先，在溶剂、原料及产品的选择方面，尽量使用无毒或低毒试剂、少用或不用剧毒的有机物，如不选用苯、甲苯、二氯甲烷作为溶剂或原料进行实验，不选用高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸盐作为氧化剂，不选用硝基苯或苯胺作为产品的实验等，并努力实现半微量或微量反应。
其次，在化学反应方面，积极探索无溶剂反应和超声波、微波催化等新型实验，如使用微波催化合成乙酸乙酯不仅可以降低乙酸、乙醇及催化剂浓硫酸的用量，缩短反应时间，而且收率可达90%以上。最后，在实验“三废”处理方面，主要实行“统一回收、循环使用、综合处理”的原则，最终实现“三废”无害排放。
2、实验内容现实化。
在化学综合实验过程中应增加与日常生活相关，以及对化学、社会发展的紧密联系的内容，以提高学生自我钻研、创新的意识和兴趣。膏霜类化妆品已经完全渗透人们的生活，其配制实验也是学生极为感兴趣的综合性实验之一。化妆品原料种类繁多，性能特点各异，在配方中所起的作用不同，一般而言：油脂和蜡及其衍生物为基础组分；为使形成稳定乳化体，需加乳化剂，如司盘类、吐温类；为保证外观和流变性，应加水溶性高分子聚合物；此外，还应根据实际情况加入保湿剂、营养添加剂、防腐剂、色素、香精及祛痘、美白等其他功能性原料。
完成一个具有优良性质的膏霜类化妆品的设计，需要掌握原料的性质特点、性质影响因素及相互影响；实验方案的设计、改良和优化；产品性质评价等多方面的内容。膏霜类化妆品设计方案与学生日常生活密切相关，学习兴趣浓，在实验过程中可以体味到科研实践的价值，很好地调动了学生的科研积极性。学生在实验完成后，积极主动地对实验进行总结和分析，对比不同方案优化实验方案，受到多方面的锻炼，实验思路、动手能力得到了有效的培养。
3、实验学科交叉化。
化学综合实验应综合体现有关知识：理论知识和实验知识；单元实验方法和实验操作技能；基础实验知识和科研创新能力训练；实验室实验能力和工业化生产能力训练等。化学合成属无机化学和有机化学的内容，是验证、巩固和加强理论知识，培养学生正确选择化合物的合成方法、条件优化以及一般的分离和鉴定方法，如重结晶、熔点测定等，应该注重合成方法的适用范围、实际条件、应用领域等。
化合物分析包括分析化学和仪器分析，培养学生的基本分析方法和原理、化合物结构解析的基本知识、分析方法的有关计算，应该注重分析方法的合理选择和初步具备对数据的评价能力。化学工程与工艺专业的学生除了掌握化合物合成和分析等自然科学领域的有关知识外，还应具备工程技术科学领域的有关知识和技能。在化学综合实验过程中渗入化工原理实验，回答过程和设备的问题，使学生熟悉工艺流程和操作设备，掌握单元操作的过程规律和典型设备，学会利用理论知识分析操作变量对过程的影响，调整操作参数以完成指定工艺要求，还应启发学生积极思考过程实验装置和操作规范所蕴含的科学依据，为工业化生产奠定基础。如在合成分析纯乙酸乙酯的实验中，使用的化工原料是什么？反应原理是什么？影响因素有哪些？工业上如何除去反应过程中生成的水？产品如何进行纯化，使用何种设备？设备的设计应该满足什么条件？产品纯度如何检测？在回答所有问题时，学生必需掌握合成、设备、分析等有关学科内容，实现学科交叉，对分析纯乙酸乙酯的从合成到工业化产品就有了非常深刻的认识。通过化学综合实验使学生初步具备查阅文献、选择合成方法、拟定实验方案、建立产品分析方法和基本工程操作能力，培养观察、分析和解决问题的能力，为研究性实验和创新性实验打下基础。为了满足实验需要，还应补充其他教学内容，如文献检索、波谱解析、试验设计方法等。
4、实验项目科研化。
化学综合实验除承接基础实验的提升外，还应为科研创新性实验的开展奠定基础，因此必然需要在综合实验中渗透科研的方法和技能。化学综合实验一般在第三学期，开设时间为两周，对一个实验项目不能进行特别深入的研究，因此选题就显得尤为重要，应该注意选题的难度控制和选题的意义。根据我院情况，题目来源主要有：教师科研项目中可分割的、难度适宜的试验部分；教研组开发的综合实验；学生提出可实行的实验项目等。科研实验对于本阶段的学生来说有一定难度，因此教师要从文献的查阅、实验方案的确定、实验条件优化、实验仪器操作、数据采集和处理分析等各个环节对学生进行指导，提高学生的动手能力，培养其实践和创新的能力，有利于提高其综合素质，培养其交流协作能力和团队精神。
二、结语。
化学综合实验教学的目的是夯实学生基本理论，培养学生掌握实验技能，提高学生动手能力，使学生具有较强的独立解决问题的能力和良好的专业素质，还要重视对学生实事求是的工作作风，严谨的科学态度和具有创新性的科学思维方法的培养。因此，我们必须不断精选和更新实验内容，重视和加强实验教学研究工作，探索新的实验方法，增加现代的实验技术和手段，努力提高学生的综合素质，以期为社会培养出合格的应用型人才。
一、精心选择教材和教学内容。
我校化学工程与工艺专业英语课程的参考教材是华东理工大学胡明、刘霞编写的《化学工程与工艺专业英语》。笔者选取该教材里具有代表性的五个单元作为基础部分，让学生掌握化学化工常见专业词汇，了解专业英语构词规律，掌握专业英语中常见句式和翻译技巧。同时，从ACS、ScienceDirect、RSC、JohnWiley等数据库出版的化学化工方向的专业杂志中，精选近三年的文献作为学生的参考教材，进行大胆的尝试。常见的化学化工英文文献有三种：全文、快报和综述。这三种文献的写作风格和各组成部分（题目、摘要、关键词、引言、各级标题、结果与讨论、结论、参考文献等）都有各自的特色。在第一次讲述一篇美国人发表在JournaloftheAmericanChemicalSociety上面的文献时，同学们都很好奇，课堂气氛顿时变得活跃起来。
很多学生反映，这是他们首次接触到英文文献。好奇之余，也暴露了一些问题。比如，在短短的三页文献上有太多不认识的英文专业词汇、较多的长难句和定语后置等，给阅读带来了极大的不便，论文的写作风格与教材上面的单元有较大差别，同学们一时间难以适应等。随着教学时数的增长，同学们逐渐适应了英文科技文献写作的风格和格式。比如，美国人写的科技文章（美式英语）和英国人写的科技文献（英式英语）的写作风格就有较大的差别。
二、激发学生学习的兴趣，营造宽松、愉悦的课堂氛围。
兴趣是最好的老师，是学业成功最重要的心理动力。因此，要让学生充分认识到学习专业英语的重要性和必要性。在第一次上课时，笔者就试图从以下几个方面培养学生学好专业英语课程的兴趣和紧迫感：
（1）让学生了解中国化学工业和世界化学工业的状况。中国化学工业在深化改革中取得重大的发展，但是与世界发达国家相比还有一定的差距，在技术方面还远远落后于发达国家，这就需要同学们发扬“师夷长技以制夷”的爱国主义精神。
（2）让学生了解中国化学工业日益成为世界化学工业发展中一支充满生机和活力的重要力量。许多跨国公司把中国作为投资和贸易合作的对象，如：巴斯夫、陶氏、联合利华、杜邦等。毕业生要想在这些公司谋得一席之地，就必须具有良好的语言能力和丰富的专业知识。
（3）让学生认识到专业英语在本科最后两年学习中的重要性。专业英语知识掌握的好坏，将直接影响着我校化工专业学生学习化工热力学（双语和英语）的效果。此外，本科生毕业论文（设计）的环节要求学生翻译一篇和毕业论文相关的英文文献（译文字数不少于3000字），撰写毕业论文的英文摘要，熟悉本专业的几种主要外文期刊。
最后，在研究生面试时，很多高校和研究所都要求翻译一篇或者几段英文文献。尝试将课堂交给学生，营造宽松、愉悦的教学氛围。不论什么课，如果只是老师一味地讲解，学生没有参与到其中，那么课堂气氛一定很沉闷。有些老师希望通过提问的方式促进师生之间的互动，但又发现，中国的学生，尤其是大学高年级的本科生，很少有学生在课堂上愿意主动回答问题。笔者采取的做法如下：明确地告诉学生，本课程的平时成绩占35%，每个同学至少在课堂上回答一次问题才能得到平时成绩，回答问题次数越多，平时成绩越高。这样一来，就使得本来很沉闷的教学课堂，气氛一下子变得非常活跃，甚至出现多个学生争抢回答一个问题的现象。
三、以公平为原则，改革单一的考核模式。
专业英语考试的重点应放在考察学生综合利用专业英语知识从英文资料中获取信息的能力。其关键在于学生能否理解英文文献资料。笔者认为，能够用自己的语言，将一篇文献中的工作描述出来，并且能让同学们听懂，就可以称之为“理解”。基于这种观点，笔者采取了全新的考核方式。在第一次课的时候，就将同学们分成不同的小组（5人一组），老师给出几十篇英文文献，要求每个小组从中选择一篇，并以之为基础，制作PPT。当本学期课程快结束时，由其中一个学生上台讲解他们制作的幻灯片（时间约6min）。
讲解完毕后，该小组的其他成员和其他小组的学生均可补充，并回答同学们和老师提出的问题。最后，根据学生在报告中所体现的对文献的理解程度和回答问题的情况给出考核成绩。这种模拟学术报告及问答的过程，不仅对学生专业英语的应用能力进行了考察，还锻炼了他们制作幻灯片和现场演讲的能力。通过这种考核方式，学生不仅学到了知识，而且也锻炼了人际交往和团队协作的能力，为以后的应聘求职奠定了良好的基础。
四、结语。
所谓“授人以鱼，不如授之以渔”，在有限的化工专业英语教学课时内，笔者采用这样的教学方法对我校化工专业连续三届学生进行教学，取得了良好的教学效果。学生不但掌握了基本的化学化工类专业词汇，还掌握了较为完整的专业英语知识、扩大了学生的适应面，为学生日后的应聘求职和研究生生涯奠定了一定的基础。
自1994年我校开设化学工程与工艺专业以来，十多年间，我校化工专业蓬勃发展，培养了千余名合格的毕业生。我校化工专业分两个专业方向培养，分别是煤化工专业方向和高分子化工方向，大三第二学期由同学们自愿选报专业方向。据统计，报高分子化工专业方向的学生不足11%，为了了解同学们的想法，我们对学生进行了一次问卷调查，调查结果显示，同学们选择专业方向的主要依据是考虑到就业的便利。近年来我国，尤其是西部，陕西、山西、宁夏等地煤化工行业较热，结合我院生学来源，超过一半的学生在考虑就业时倾向回原籍工作，于是参照往届同学的经验，大多选择了煤化工方向，无暇顾及到自身的兴趣。
不少同学对这两个方向都不甚了解，对我国化工行业了解甚少，选报哪个方向都无所谓。还有相当一部分学生反映对专业的培养计划不了解，培养计划在实施过程中课程的设置和安排不尽合理，课程安排有前松后紧的现象。这些不解和困惑都在很大程度上影响到同学们的学习热情，从侧面反映出我校化学工程与工艺专业建设上亟待解决一些问题。
基于以上分析，我认为我校要培养满足市场需求的化工专业人才应该从下面几点来开展工作。
1、调整培养计划，进行培养规范的整体设计
专业规范对提高高等教育质量具有重要的现实意义，它是高等学校以专业人才培养模式改革研究为基础，在改革实践过程中对有关专业的课程体系、知识体系、实践教学体系和相应的参考指标进行整体设计，专业规范对专业人才设定培养规格，拟定培养目标。在高等院校进行教育教学改革过程中，对人才培养规范进行整体设计，是开展专业建设与深化改革的重要入手点[1]。
应对当前的就业形势，制定化工专业的专业规范非常有必要。自1999年以来，高校外延发展迅速，新增高校、新增专业多了，人才培养难度更大，要求更高。另外，高等教育大众化阶段教育质量呈多元化，亟需制定专业规范，一般高校工科专业人才培养规格的定位决定了人才培养模式的基本框架。
2、加速进行我校化学工程与工艺专业的认证工作
化学工业是国民经济的支柱性行业，为了让高校能更好的为社会服务，高等院校为化工行业提供主要人力资源，教育部自2006年启动了化工专业认证试点工作，目前已有6个专业点进行了试点工作[2]。化工行业对人才的评价标准和要求，主要体现在以下几个方面：
（1）有良好的职业道德，了解本行业的相关法律法规，体现出较好的人文素养。
（2）数学、自然科学基础较好，工程基础知识扎实，掌握一定的经济管理知识；掌握化学工程、化学工艺学科的基本理论、基本知识，了解本专业的前沿发展现状和趋势；具备运用现代信息技术获取专业信息的能力。
（3）具备化学与化工实验技能，有工程实践经历，具备计算机应用能力，接受过科学研究与工程设计方法的基本训练，能够运用所学知识和技术手段分析并解决工程问题。
（4）具有较强的组织管理能力，表达流利，人际交往能力突出，有较强的团队协作精神。
（5）具有终身学习能力和国际视野。与以上标准相对照，我校在培养化工人才方面还存在着明显的缺陷和不足。还有很多工作要做。
结合行业要求分析，我校化工专业目前存在的问题主要有：
（1）教师队伍中普遍经历单一，缺乏工程师经历。
（2）实践教学环节不完善，学生工程实践能力较弱，创新创业能力不足，学校与工业界联系不够紧密。
（3）缺乏对学生的团队精神的系统训练。
（4）毕业生的调查与跟踪机制不够完善等。除此之外，缺乏科学的学生考评机制，缺乏毕业生跟踪与反馈体系。因此要针对这些问题，以专业认证为契机，有目的的开展工作。
3、灵活设定培养方向
专业方向的设置是高校人才培养的基础，开设什么样的专业方向，关系到培养什么样的专业人才，培养出来的人才是否符合社会的需求，这个问题关系到一个专业的前途命运。在充分利用我校资源的同时，在专业方向设置上体现差异，强化特色，做到以质量求生存，以特色求发展。在开设专业方向的问题上，要避免与周围同区域、同等水平的院校趋同，以减少资源的浪费，避免在人才培养上出现重复和过度竞争，充分体现差异[3]。
4、优化各级结构，提高培养质量
当前，大学生毕业后难就业已经成为社会主要关注的问题，也是每所高校所面临的最为严峻的挑战。要解决这个问题除了国家宏观上的'一些制度和政策的支持外，高校还应该根据市场所需人才，有针对性的提高培养质量。提高培养质量，既要从宏观上把握高等教育的结构，明确学校、院系和学科的定位，满足地方经济社会的发展对高等教育的要求，另外，要从微观上、从学校本身把握高等教育的内部结构，理顺专业结构、学科结构与理论结构，使我们培养的人才和社会需求相一致[4]。
我国的高等教育逐渐从精英教育转向大众化教育阶段，大学之间的功能也由以前的趋同转向为逐渐分化，这就使得学校的专业定位显得尤为重要。我校化工专业应根据主要生源地的用人需求，将培养的方向和层次准确定位，针对培养什么样规格的人才，满足哪些领域的社会需求等这些问题开展广泛的研究，谨慎决定。此外，认真处理好专业建设中适应与对口的关系，在一般的学校，学生是直接面对市场就业的，应该将专业设置得窄一点，对口性更强一点[4]。
通过以上论述可以看出，要想扩大我校化工专业在西部地区的办学影响力，还需要我们多了解学生的思想动态，提升认识水平，根据市场的需求，提高培养质量，能够很好的在地方经济建设中发挥主要作用，扎扎实实做好专业建设工作。相信在不远的将来，我校化学工程与工艺专业一定会成为西部最具影响力的王牌专业，为我国化工行业培养出更优秀的人才。
1、化学工程与工艺专业的煤化工特色专业建设原则
1.1以市场为导向
随着能源需求量不断增大，我国对开发能源的技术人才也有了更高的要求。我国教育部在1996年将“煤化工”等专业列为化学工程与工艺专业，促进我国煤化这一特色专业发展。加强煤化工特色建设，可以扩大煤化工产业，推广清洁能源，这也是市场经济的必然需求。煤化工特色建设，要以市场为导向，将学生的就业与市场相结合，从而保证学生在面对社会选择的时候，有足够的自信，具备扎实的专业基础和技术水平，提高就业机会。
1.2发扬创新精神
只有发扬创新精神，才能够彰显特色。特色专业是经过改革后被确定的内容，它本身就具有探索和创新，但煤化工专业发展中，以往的教学经验仍然会对创新有所阻碍，因此在建设有特色的煤化工专业时，要用发展的眼光看问题，创新教育观念和人才培养机制，促进煤化工特色建设。
1.3稳定发展原则
化学工程与工艺专业的煤化工特色建设，始终坚持煤化工人才培养方向，也有着自身的特色，毕业后学生主要面对钢铁冶金系统，能源方向，因此在建设特色专业是，也要立足根本，找准发现，坚持稳定发展的原则。煤化工建设要以市场为导向，在发展中会面临内部和外部的变化，因此稳定发展，才能适应不确定的变化，适应社会和市场的要求。
2、建设煤化工特色的对策
2.1创新教育观念
专业建设是高校办学理念的表现形式，其特色建设的发展方向、过程等都离不开一定的理念指导[1]。煤化工特色专业的发展与市场分不开，煤化工专业与能源安全与供应、钢铁冶金行业发展与节能减排实现有着很大的关系。随着能源问题出现，可持续发展的理念不断摄入，煤化工专业发展也要将观念进行创新，以便适应社会的要求。可以通过实现教育活动，将教育观点和教学理念进行谈论和创新，在实际工作中，如果出现了教学理念偏差，要及时用正确的思想观念给予指导。创新教育观念是培养煤化工人才的必然要求，通过定期考核，加强教育工作者的思想意识，将这种观念融入教育，这也是促进我国煤化工产业的重要措施。
2.2创新课程体系
煤化工特色专业要突出特色，因此要有明确的教学目标，以便在基础教学中突出特色，从而培养有特色的专业性人才。化学工程与工艺专业的课程体系要突出煤化工特色，根据高校制定人才培养目标，科学设定课程体系，使本专业的教学能够有序进行。课程体系是特色专业实施的基础和关键，因此要保证其合理性、科学性和可持续发展。煤化工专业是一门传统的学科，但特色建设赋予了它新的生命力，因此这门学科的课程体系要与国内外最新的教育理念相吻合，从而能够在以往的经验中，发挥教学成果的理念，整合课程资源，促进特色专业发展。煤化工特色建设课程体系要反应时代的特征，但也要与学校的特色向结合，建设出使用社会发展的化学工程与工艺专业的课程体系。煤化工课程体系要突出特色，例如开展“焦化特色课程”、“清洁能源课程”等，充分发挥本专业的特色。将基础必修课和辅修课程想结合，促进煤化工特色专业发展。
2.3理论与实践相结合
化学工程与艺术是实践性较强的专业，在建设特色煤化工专业时，要将理论与实践向结合，培养学生的综合能力[2]。教师在教学时，可以结合计算机开展辅助教学，将最前沿的煤化工专业知识传授给学生，让学生形成较强的专业意识。高校还应加强与企业的合作，为学生提供更多的实践机会，让学生参与到企业生产实践中，培养学生的动手能力，在实践中，学生能够更好地解决问题。将理论与实践向结合，才能够促进煤化工特色专业建设，学生在实践中，专业能力得到锻炼，整体的素质也会不断提高。
2.4建立健全质量保障体系
完善的质量体系建设是有特色的化学工程与工艺专业的保障，在科学的监督机制中，促进煤化工专业发展。高校要保证特色专业有效进行，就要对其投入更多的科研、资金及教学条件，这些物质保障是实施特色专业的前提。化学工程与工艺专业的煤化工特色建设中，会面临很多问题，如课程实施不佳，教师专业能力不强等，这些因素都会阻碍课程目标的实现。做好特色专业，离不开完善的质量保障体系。为了保证教学质量，因此要制定质量责任制，包括学生评价、教学反馈、教务系统质量检测等，确保教学目标的实现。
3、结语
化学工程与工艺专业的煤化工是高校的特色专业，因此要坚持以市场为导向和创新性原则，在稳定发展的基础上，促进本专业特色发展。煤化工特色建设要创新教育观念，将理论与实践相结合，健全教学质量监督机制，突出特色，促进教学目标的实现，为社会培养更多的煤化工专业人才。
石油化工的范畴
以石油及天然气生产的化学品品种极多、范围极广。石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气，以及油田气、天然气等。石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。从烯烃出发,可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。随着科学技术的发展，上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品，如表面活性剂等精细化学品，因此石油化工的范畴已扩大到高分子化工和精细化工的大部分领域。石油化工生产，一般与石油炼制或天然气加工结合，相互提供原料、副产品或半成品，以提高经济效益（见石油化工联合企业）。
编辑本段石油化工的作用
1.石油化工是能源的主要供应者
石油化工，主要指石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应 石油
者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不断降低能源消费量。
2.石油化工是材料工业的支柱之一
金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。
3.石油化工促进了农业的发展
农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。
4.各工业部门离不开石化产品
现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料， 就没有现代交通工业。金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产品。全世界润滑油脂产量约2千万吨，我国约180万吨。建材工业是石化产品的新领域，如塑料关材、门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户，新材料、新工艺、新产品的开发与推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工业以及诸多的高新技术产业，对石化产品， 尤其是以石化产品为原料生产的精细化工产品提出了新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。
5.石化工业的建设和发展离不开各行的支持
石油化工
国内外的石化企业都是集中建设一批生产装置，形成大型石化工业区。在区内，炼油装置为“龙头”，为石化装置提供裂解原料，如轻油、柴油，并生产石化产品；裂解装置生产乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设以上述原料为主生产合成材料和有机原料的系列生产装置，其产品、原料有一定比例关系。如要求年产30万吨乙烯，粗略计算，约需裂解原料120万吨， 对应炼油厂加工能力约250万吨，可配套生产合成材料和基本有机原料80 ~ 90万吨。由此可见， 建设石化工业区要投入大量资金，厂区选址适当，不但要保证原料和产品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装置需要大量标准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。 制造机械设备涉及材料品种多，要求各异，有些重点设备高速超过50米，单件重几百吨；有的要求耐热1000°C，有的要求耐冷 - 150°C。有些关键设备需在国际市场采购。所有这些都需要冶金、电力、机械、仪表、建筑、环保各行业支持。 石化行业是个技术密集型产业。生产方法和生产工艺的确定，关键设备的选型、选用、制造等一系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定， 如从国外引进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科，尤其是有机化学、高分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强相关专业技术人员的培养，使之掌握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技术，石化工业才有可能不断发展，登上新台阶。
编辑本段石油化工的发展
石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有关。石油炼制起 石油炼制
源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世纪50年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解 简称裂解）技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石、煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在20世纪30年代，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931年为氯丁橡胶和聚氯乙烯，1933年为高压法聚乙烯，1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937年为丁苯橡胶，1939年为尼龙66。第二次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950年开发了腈纶， 1953年开发了涤纶，1957年开发了聚丙烯。
编辑本段石油化工高速发展的原因是
有大量廉价的原料供应（50 ~ 60年代，原油每吨约15美元）；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史上的一次飞跃。 20世纪70年代以后，原油价格上涨（1996年每吨约170美元），石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓， 并向着采用新技术，节能，优化生产操作，综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。一些发展中国家大力建立石化工业，使发达国家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力为38亿吨，生产化工产品用油约占总量的10%。
编辑本段石油化工在国民经济中的地位
石油化工是近代发达国家的重要基干工业
由石油和天然气出发，生产出一系列中间体、塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂、涂料、农药、染料、医药等与国计民生密切相关的重要产品。80年代，在工业发达国家中,化学工业的产值,一般占国民生产总值 6％～7％，占工业总产值7％～10％；而石油化工产品销售额约占全部化工产品的45％，其比例是很大的。 石油化工2
石油化工是能源的主要供应者
石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不断降低能源消费量。
石油化工是材料工业的支柱之一
金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。
石油化工促进了农业的发展
农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。 石油化工可创造较高经济效益。以美国为例，以50亿美元的石油、天然气原料,可生产100亿美元的烯烃、苯等基础石油化学品,进一步加工得240亿美元的有机中间产品（包括聚合物）,最后转化为400亿美元的最终产品。当然，原料加工深度越深，产品越精细，一般来说成本也相应增加。
编辑本段世界石油化工
1970年,美国石油化学工业产品,已有约3000种。资本主义国家所建生产厂已约1000个。国际上常用乙烯和几种重要产品的产量来衡量石油化工发展水平。乙烯的生产，大多采用烃类高温裂解方法。一套典型乙烯装置，年产乙烯一般为300～450kt，并联产丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等。乙烯及联产品收率因裂解原料而异。目前，这类装置已是石油化工联合企业的核心。 70年代以前，世界石油化工的生产基地主要分布在美国、日本及欧洲等国。1973年后世界原油价格不断上涨，1983年以来又趋下跌，价格大起大落，使石油化工企业者对原料稳定、持久供应产生忧虑。发达国家改革生产结构，调整设备开工率，以适应新的经济形势。发展中国家尤其是产油国近年则在大力发展石油化工。80年代，世界乙烯生产能力的分布已发生变化，亚非拉等发展中国家所占比例有所提高。如将东欧国家的乙烯生产能力计算在内，则这些新兴石油化工生产地区的乙烯生产能力，约占世界乙烯总生产能力的四分之一。 1958年，世界乙烯生产能力达到49Mt（不包括社会主义国家），其中新增乙烯生产能力约3.3Mt，约1/3建在非洲和中东地区,1/3建在拉美和东欧；传统石油化工生产地区，只新增生产能力800kt，且今后五年内,计划也很少新建乙烯装置，主要是进行现有装置的技术改造。
编辑本段中国石油化工
起始于50年代，70年代以后发展较快，建立了一系列大型石油化工厂及一批大型氮肥厂等，乙烯及三大合成材料有了较大增长。 中国石油化工行业占工业经济总量的20%，因而对国民经济非常重要。石油化工行业包括石油石化和化工两个大部分，这两大部分在2006年都保持了较快地增长。如果把这两个部分作为一个整体来看，2006年石油化工累计实现的利润达到了4345亿，增长达到了17.9%，增量达到了658亿元，在整个规模以上工业新增利润中占到17%左右。 石油化工3
2007年前三季度全行业实现现价工业总产值38211亿元，同比增长20.2%。重点跟踪的65种大宗石油和化工产品中，产量较2006年同期增长的有62种，占95.4%，其中增幅在10%以上的有47种，占72.3%，天然气、电石、纯苯、甲醇、轮胎外胎等产品产量呈较快增长态势。 原油及加工制品平稳增长。2007年前三季度，全国原油生产较为平缓，天然气产量则增长较快。2007年1～9月累计生产原油13992.6万吨，同比增长1.4%；天然气累计产量为501.4亿立方米，同比增长19.8%。原油加工量24289.1万吨，同比增长7.0%。汽、煤、柴油产量继续保持稳定增长，累计生产汽油4475.9万吨，同比增长8.5%；生产煤油867万吨，同比增长17.4%；生产柴油9175.1万吨，同比增长6.1%。 农化产品生产供应正常。由于农业生产的季节性特征，农用化学品生产也呈现比较强的季节性。化肥（折纯）2007年1～9月累计产量为4310.5万吨，同比增长13.8%，其中氮肥3144.7万吨，同比增长12.2%。2007年前三季度，农药原药累计产量为127.4万吨，同比增长20.6%，杀虫剂、除草剂产量增幅分别为10.7%和33.3%，农药产品结构进一步改善，杀虫剂占农药的比例已下降到37.1%。 展望 以石油和天然气原料为基础的石油化学工业，虽然在70年代经历两次价格上涨的冲击，但由于石油化工已建立起整套技术体系，产品应用已深入国防、国民经济和人民生活各领域,市场需要尤其在发展中国家,正在迅速扩大，所以今后石油化工仍将得到继续发展。80年代，世界石油化工所耗石油量仅为世界原油总产量的8.4％，所耗天然气为天然气总产量10％,更由于从石油和天然气生产化工品可取得很大的经济效益，故石油化工的发展有着良好的前景。为了适应近年原料价格波动，石油化工企业正在采取多种措施。例如，生产乙烯的原料多样化，使烃类裂解装置具有适应多种原料的灵活性；石油化工和炼油的整体化结合更为密切，以便于利用各种原料；工艺技术的改进和新催化剂的采用，提高产品收率，降低生产过程的能耗及原料消耗；调整产品结构，发展精细化工，开发具有特殊性能、技术密集型新产品、新材料，以提高经济效益，并对石油化工生产环境污染进行防治等。
编辑本段石油化工专业
石油化工专业是伴随着中国的石油化工的发展同时产生的化工学习专业课程，目的是培养石油化工人才，石油化工专业技术专业人才，一般各大理工科院校都设有此专业，该专业主要课程涉及：计算机应用、英语、有机化学、物理化学、化工分析、 化工原理、石油加工工程系、化工节能、化工设备、化工安全与环保、精细化工，质量管理。 就业方向：石油、化工、医药、食品等企业生产操作与管理。 ☆工业分析与检验专业： 主要课程：计算机应用、英语、有机化学、无机化学、化工分析、电化学分析、光学分析 、常规仪器分析、化工安全与环保。 就业方向：石油加工、石油化工、精细化工、医药、食品企业和环保部门从事化验分析操作与管理。
编辑本段现代以石油化工为基础的三大合成材料
塑料、合成橡胶、合成纤维
人类正面临有史以来最严重的环境危机，由于人口急剧的增加，资源的消耗日益扩大，人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少，人口与资源的矛盾越来越尖锐；环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业，在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时，在生产活动中不断排放出大量有毒物质，化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理，已开始从治标，即从末端治理污染转向治本，即开发清洁工业技术，消减污染源头，生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质，但是在许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物，造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此既可以充分利用资源，又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝，可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起，它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料
1.1 原料选择
工业化的发展为人类提供了许多新物料，它们在不断改善人类物质生活的同时，也带来大量生活废物，使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平，又不破坏环境，我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。
以塑料为例，据统计，到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg（20世纪90年代数量进一步上升），打开包装后即被抛弃，这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题：掩埋它们将永久留在土地里中；焚烧它们会放出剧毒。
我国也大量使用塑料包装，而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜，造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料，目前国际上已有一些成功的方法，例如：光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目，已取得一些进展。
1.2 溶剂的选择
大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质，分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此，在无溶剂存在下进行的有机反应，用水作反应介质，以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。
1.2.1 固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应，有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
1.2.2 以水为溶剂的反应
由于大多数有机化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解，因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的，有时可提高反应速率和选择性，更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应，水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中，开发利用以水作溶剂是大有可为的。
1.2.3 超临界流体作为有机溶剂
超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体，是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流体（SCF），特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点（31.10℃，7 477.79KPa）以上的CO2流体。它通常具有流体的密度，因而有常规常态溶剂的溶解度；在相同条件下，它又具有气体的粘度，因而又具有很高的传质速度。而且，由于具有很大的可压缩性，流体的密度，溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。
1.3 催化剂的选择
许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂，这些液体酸催化剂的共同缺点是：对设备腐蚀严重，对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境，多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手，大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟，这种催化剂选择性高，乙苯收率超过99.6%，而且催化剂寿命长。
2 化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染，合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面，一是选择性（化学、区域、非对映体和对映体选择性），另一个就是原子经济性，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物，理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物，不产生副产物或废弃物，实现废物的“零排放”。为此，化学化工工作者在设计合成路线时，要减少“中转”、增加“直快”、“特快”，更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子，减少中间产物的形成，少用或不用保护基或离去基，避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多，在些不作赘述。
3 生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分，生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一，它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发，它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程，其产品常常又具有特殊性能。因此，生物技术的研究和应用倍受青睐。
绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学，从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响，而且将为我国的企业与国际接轨创造条件！
