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化學工程與工藝的研究方向范文1
關鍵詞：含氟工業廢水 兩級化學沉淀 吸附工藝 處理技術研究
前言
基于含氟工業廢水的兩級化學沉淀――吸附工藝的理論研究與實踐應用，能夠為現代工業企業提供良好的工作指導，使其能夠處理好企業經營管理與環境治理之間的關系，讓工業廢水不再影響生態環境，而是運用一定的處理方法使其合理利用起來。現階段，我國企業工業生產過程中所執行的工業廢水兩級化學沉淀――吸附工藝需要進一步優化。
一、兩級化學沉淀―吸附工藝概述
1.含氟工業廢水中的有害物質分析
含氟工業廢水中含有大量對人體有害的化學物質。從實際工業生產中觀察，由于氟化工、磷酸磷肥工業與集成電路板生產等行業都會產生含氟廢水，如果不經處理排放水體，將會使水體中氟化物濃度大大升高，危害環境和人體健康。一般情況下，當我們日常飲用的水源中氟化物濃度超過1mg/L時，就會對引起氟斑牙，如若長期攝入高劑量的氟物質可導致人體骨骼變形或疼痛等[2]?？梢姡I廢水的誤排放會對人體乃至整個生態環境造成極大的迫害。
2.分析兩級化學沉淀―吸附工藝的基本情況
基于含氟工業廢水處理的兩級化學沉淀――吸附工藝可從兩部分內容來呈現，即“沉淀工藝”與“吸附工藝”兩個具體步驟。
2.1沉淀工藝
目前企業在處理廢水時，主要采取絮凝沉淀法。鋁鹽是采用該方法處理的常見物質。一般情況下，在工業廢水中加入鋁鹽后，廢水中的活性離子就會重新組合，直至形成化學沉淀物質，操作人員就可以對其進行處理，從而完成絮凝沉淀的過程。
2.2吸附工藝
活性氧化鎂與氧化鋁等物質都是在執行含氟工業廢水處理時所需要用到的常見吸附劑，也有的單位使用沸石等吸附劑，都能夠起到一定的吸附效果，使得工業廢水中的氟含量符合居民日常飲用水標準。無論采用何種吸附劑，在采用吸附方法時的操作步驟是一致的，即在填充柱內放置適量的吸附劑（一般采取動態吸附的方式），然后將填充柱放置被處理廢水中。采用該項吸附工藝，不僅能夠有效除去含氟廢水中的有害物質――氟離子，而且處理工藝環節較為簡單，處理能效極佳，同時也便于工作人員執行操作。
二、基于含氟工業廢水的兩級化學沉淀――吸附工藝的優化研究
對于現代工業企業而言，利用兩級化學沉淀――吸附工藝進行廢水處理具備一定的可行性，但其過程仍可以進一步實現優化處理，并能夠明顯提升該項廢水處理工藝的實際能效。通過相關實驗案例呈現出優化治理工業廢水的處理結果，該項研究成果能為實際工作提供有益的幫助。
1.沉淀――吸附工藝研究
在以往對含氟工業廢水處理的兩級化學沉淀――吸附工藝的執行情況中觀察而知，預想獲得較為顯著的處理結果，就要加強各項處理環節的管理工作，并精確化學處理制劑的使用數值，從而改善含氟工業廢水處理過程中的兩級化學沉淀――吸附工藝?；瘜W混凝沉淀――吸附法處理含氟廢水的效果與化學物質含量有著極大的關聯，在處理過程中要削弱不同類型的影響因素，才能達到最佳的沉淀――吸附效果。
2.優化處理實驗的處理結果呈現
筆者在前人經驗的基礎上，也做出了類似的處理實驗，該項實驗結果表明，單獨投放CaCl2沉淀除氟其出水殘氟濃度實際大于15mg/L，而CaCl2分別與混凝劑聚合氯化鋁（PAC）、FeSO4、Al2（SO4）3聯合起來使用時，則CaCl2+PAC兩者結合的除氟效果比單獨投放CaCl2有了顯著的提高，其出水殘氟濃度為4.9mg/L、去除率達95.75%[4]。當CaCl2沉淀劑分別與上述三種混凝劑聯用時，然后再分別加入助凝劑PAM2mg/L左右，其處理效果比不加聚丙烯酸胺（PAM）時都分別有明顯的提高，其出水殘氟濃度均小于9 mg/L[5]。縱觀實驗的整個過程，效果最好的處理方式為三者結合的組合，其出水殘氟濃度僅為3.5mg/L。除此之外，羥基磷灰石的吸附容量、吸附速率和除氟效果都優于活性氧化鋁，其除氟效率極高?？梢姡瑑灮幚砗I廢水極為重要，能夠有效提升該項工作的實際能效，從而提高企業工業廢水治理的整體效率。
結束語：
通過研究含氟工業廢水的兩級化學沉淀――吸附工藝的各項環節與執行狀況，進一步了解到我國現階段處理工業廢水的有效方法。在實際處理含氟工業廢水的過程中，該領域的工作人員不僅要能夠準確判斷水質環境的客觀情形，并制定出合理的含氟工業廢水處理方案，從而滿足該項處理工作的執行要求。可見，研究含氟工業廢水的兩級化學沉淀――吸附工藝的實施狀況極其有必要，在含氟廢水的處理過程中要本著合理利用資源及保護生態環境的原則，將廣大人民群眾的利益放在首位，在此基礎上，獲取更高的社會效益。
參考文獻：
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化學工程與工藝的研究方向范文2
關鍵詞：變壓吸附；多晶硅；改良西門子法；工業生產；氣體分離技術 文獻標識碼：A
中圖分類號：TN304 文章編號：1009-2374（2016）32-0048-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.32.023
1 概述
變壓吸附（PSA）技術是近些年發展起來的新技術，它對原料氣適應性廣，無需復雜的預處理系統，無設備腐蝕問題，它的制作工藝的過程非常簡單，而且自動化的程度也非常高，這種技術有著相對的優勢，所以有著很好的發展前景。變壓吸附通常是一個由吸附工序和減壓再生工序組成的吸附-解吸系統。
1.1 變壓吸附
在同等溫度的情況下，吸附平衡的等溫線的吸附質分壓向上升，吸附劑上面的吸附質的數量加大，同等數量的吸附質分壓下，吸附質的數量減小，因此高壓情況下溫度較低的比較容易被吸附，低壓情況下溫度較高比較容易再生。
1.2 變壓吸附法（PSA）
變壓吸附法是近期興起的新型工藝，初始于19世紀60年代，剛開始是運用于空氣干燥和氫氣純化當中。1970年以后經過研制開始用于制氮或者制氧，隨之1976年被研制用于碳分子篩等，隨著科技的進步，變壓吸附法開始用于醫療當中。
吸附分離技術上的差異是利用吸附劑對特有的吸附氣體進行分離的，經常用的有真空與加壓方法等，是為了加快整個過程的進行。分子篩變壓吸附分離空氣制取氧的機理，一種是用分子篩的吸附的能力比氧的吸附能力強，用來分離氧和氮；另一種是用氧的擴散速度比氮的擴散速度快，利用遠離平衡去分離氧和氮。
變壓吸附法制氧，氮在常溫下進行，其工藝有加壓吸附/常壓解析或常壓吸附/真空解析兩種，通常選用沸石分子篩制氧，碳分子篩制氮。1991年，日本三菱重工制成世界上最大的PSA制氧設備，其氧產量可達8650m3/h。進入20世紀90年代以來，我國的PSA/VPSA制氧設備逐漸系列化，近年來鋰基分子篩因其性能更為穩定、高效，被越來越多地大規模應用，實現裝置大型化生產，單套變壓吸附裝置產量最高可達40700m3/h，氧純度≥90%，產品氧能耗可達0.32～0.37kW?h/m3。
2 變壓吸附（PSA）的工作原理
2.1 吸附劑的再生方法
根據吸附劑的再生方法，一般將吸附解吸過程分為兩種：變溫吸附法和變壓吸附法。
2.1.1 變溫吸附法。在低溫下進行吸附，吸附質通過升高溫度從吸附劑上解吸出來。吸附和解吸是在兩條不同溫度的等溫吸附線之間進行。由于常用吸附劑的熱傳導率較低，加溫和冷卻的時間就比較長，需要配備相應的加熱和冷卻設備。而且吸附劑的壽命由于溫度周期性大幅度變化也會減少，但變溫吸附法仍可適用于許多場合，產品損失率少，回收率較高。
2.1.2 變壓吸附法。變壓吸附法在氣壓低的情況下進行解吸，在氣壓高的情況下進行吸附。循環的周期相對較短，未能及時吸附熱，解吸的時候可以充分利用，所以溫度的變化并不是很大，溫度變動的范圍也就幾攝氏度，這種情況我們可以看作是等溫的過程。常用吸附方法有抽真空、沖洗、降壓、置換，目的都是使吸附劑上被吸附組分的分壓降低，使吸附劑再生。在變壓吸附過程中，一般情況是根據氣體被分離出來的混合物質和產品的要求加上操作的條件以及吸附劑的特殊的性質去選擇采用哪種再生的方法，一般由幾種方法配合操作。無論采用哪一種方法，再生后，吸附床內的吸附質不會完全解吸，即床內吸附劑不可能再生徹底。
2.2 變壓吸附工作基本步驟
由于工業生產一般都是連續進行，為了保證吸附過程的連續，生產中大都采用3個或3個以上的吸附床，使吸附床的吸附解吸循環進行。
變壓吸附工作的基本步驟一般有三個：
2.2.1 高壓下吸附。被分離的氣體混合物在吸附設備最高壓力下通入，吸附劑吸收其中的強吸附組分，吸附床的另一端流出弱吸附組分。
2.2.2 低壓下解吸。根據被吸附組分的性能，選用抽真空、沖洗、降壓、置換中的幾種方法使吸附劑再生。低壓解吸一般先是降壓到大氣壓力，然后再用抽真空、沖洗或置換。
2.2.3 升壓。吸附劑再生完成之后，對吸附床用弱吸附組分充壓到吸附壓力為止。
3 變壓吸附在改良西門子法生產多晶硅中的應用
變壓吸附在生產多晶硅中的主要應用是還原爐尾氣回收裝置中的氫氣凈化單元。還原爐尾氣經過低溫噴淋、壓縮冷凝、吸收和脫吸、活性碳吸附后得到純凈的氫氣供還原爐使用。在生產過程中，每個塔吸附塔的工作步驟是完全一致的，在時間上交替進行，連續生產。以四個碳吸附塔為例，工藝流程如圖1所示：
（1）吸附：含雜質的氫氣（雜質主要為氯硅烷和氯化氫）從碳吸附塔底部進入吸附床層，床層維持在高壓低溫狀態，雜質被活性碳吸附，純凈的氫氣從塔頂送至還原爐進行還原反應；（2）降壓/升溫：吸附結束后，碳吸附塔逐步降至常壓，同時用熱源（蒸汽或者高溫導熱油）對塔體及活性碳床層進行加熱，使吸附塔維持低壓高溫，使吸附的雜質解析出來；（3）反吹：用純凈的反吹氫氣將解析出的雜質帶走，沖洗氫氣可以再回收利用，使活性碳床層的吸附能力再生；（4）升壓：反吹再生完成后，用純凈的氫氣給碳吸附塔充壓，為下一次吸附做準備；（5）降溫：用冷媒（冷卻水或者低溫導熱油）對塔體及活性碳床層進行降溫，結合第4步使碳吸附塔維持低溫高壓狀態，準備下一次吸附；（6）等待：維持低溫高壓狀態等待吸附塔結束后切換至此塔，循環吸附。
4 結語
隨著半導體行業的發展，市場對多晶硅純度的需求越來越高，所以對改良西門子法生產多晶硅中干法回收氫氣的要求也越來越高。隨著變壓吸附理論的不斷進步和仿真工具的出現以及自動控制系統的不斷發展，變壓吸附凈化氣體的技術將會日益成熟。
參考文獻
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化學工程與工藝的研究方向范文3
地質和礦業類
同目前的熱門專業如管理、計算機等相比，地礦類專業相對屬冷學門專業，因為很多人對地礦類專業存在偏見，認為地礦行業的工作條件比較艱苦。其實，在世界形勢變化日新月異的今天，自動控制、計算機技術、通信技術等先進的科學技術，極大地促進了采礦工程理論研究和技術應用的發展，使得地礦類專業的就業環境發生了翻天覆地的變化：以前的勘探需要背著帆布包拿個小鐵錘翻山越嶺去采礦，現在則是地球衛星定位系統勘測和自動繪圖：以前采礦挖煤需要肩扛手刨，現在則是電腦控制機械操作。同時，因為近年來，石油、煤、各種礦產如稀土等國家戰略資源在世界各個國家中正日益顯示出重要性，人類在21世紀將為資源問題的解決投入越來越多的力量，地礦類專業也會變得炙手可熱。
榜單解讀
近年來，一些礦業類高校紛紛改名，轉變辦學方向。除了中國礦業大學，其他的煤炭院?；径伎床灰娺@個“礦”字了，反之被科技大學、理工大學這些字樣所取代。比如，原來的山東礦業學院現在成了山東科技大學，阜新礦業學院變成了遼寧工程技術大學，西安礦業學院成為西安科技大學，淮南礦業學院成了安徽理工大學。
其實，地礦類專業不像很多人想象中那樣，像石油工程、采礦工程（研究有色金屬方向）等都是比較好的專業。研究有色金屬礦山開采的采礦工程專業，例如中南大學的采礦與巖石工程專業，研究領域安全系數較高，就業的渠道（主要是工程部門，如中鐵、中建和研究院）廣泛。
報考須知
身體不好者不適合報考地礦類專業。肺、肝、腎、脾、胃腸等動過較大手術，功能恢復良好，或曾患有心肌炎、胃或十二指腸潰瘍、慢性支氣管炎、風濕性關節炎等病，甲狀腺機能亢進已治愈一年的以及先天性心臟病經手術治愈，或房室間隔缺損分流量少，動脈導管未閉返流血量少，經二級以上醫院專科檢查確定無需手術者，均不宜就讀地礦類專業。
材料類
材料學一門跨學科的科學，涵蓋的范圍很廣，子學科多，可謂森羅萬象，無所不包，因為國內外各行各業發展都離不開的一門基礎而重要的學科。目前據相關專家分析，我國在材料成型設計方面缺乏的人才在20萬～30萬之間，并且呈逐年遞增趨勢，材料科學與工程專業的畢業生已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業都缺少高精尖人才，我國材料行業的人才缺失問題已經成了眾多企業發展的桎梏。
榜單解讀
材料類相關專業分布很廣，據不完全統計，我國已經有400多個高校開設了材料科學相關專業，各個院校根據自身的特點，該專業的側重點和人才培養的目標上有較大的差異。如中南大學材料學院現設有材料物理系、材料學系、材料加工工程系、材料化學系、實驗中心、新材料研究開發中心二級單位；東北大學的材料學院由原鋼鐵冶金系、有色金屬冶金系、材料科學與工程系、熱能工程系、金屬壓力加工系合并組建而成，是國內第一個集材料、冶金、熱能工程、環境科學等現代工業與傳統工業科學為一體的二級學院；北京科技大學材料加工專業有強大的實力，以鋼鐵材料的加工為特色。
報考須知
材料學分為三個大類：金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。因此，大部分高校會開設材料科學與工程專業，專業下又分出幾個方向，針對性的學習這三大類的知識，并且它還與其他一些工程科學相重疊，因此在各大院校。材料科學與工程都有若干分支。
機械類
機械被稱為“工程之母”，幾乎所有的工程行業都需要機械專業人才。大到萬噸輪船，小到手機，高精到航天飛機，普通到小圖釘的制造，都離不開機械人才。機械類專業還有著一通百通的特點，學建筑機械可以適應醫療器械的工作，學石油機械可以從事飛機制造的工作，是跨度比較大的專業。此外，機械專業人才并不是只有機械行業才需要，其他行業，不管是研發型的企業還是生產型的企業，只要是在使用生產線和機械設備。機械專業人才就有用武之地。在社會經濟正常發展的情況下，機械專業畢業生是不愁找不到就業機會的。
榜單解讀
目前，國內開設機械專業的高校有幾百所，有很多名牌大學，如上海交通大學、浙江大學、清華大學和華中科技大學等，還有一些頗具實力，但名氣不大的地方院校，如浙江工業大學、合肥工業大學、廣東工業大學、哈爾濱工業大學等。這類院校沒有名牌大學知名度高，但是有著雄厚的工科專的業實力和悠久的學術底蘊，是準備報考機械專業，但分數夠不上知名院?？忌暮眠x擇。
報考須知
從機械作為一門學科來說。它屬于教育部規定的一級學科。因此它底下可設有許多二級學科，雖然各個大學具體開設的方向有所差異，但基本上都有這么幾個：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、工業工程、動力機械及工程、流體機械及工程，可以根據自己的興趣選擇專業。
自動化類
所謂自動化，是指機器或裝置在無人干預的情況下按規定的程序或指令自動地進行操作或運行。廣義地講，自動化還包括模擬或再現人的智能活動。自動化技術廣泛用于工業、農業、國防、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務以及家庭等各方面?，F代生活最鮮明的標簽，莫過于無處不在的“自動”。電燈可以自動亮滅，電梯可以自動啟停，房門被強制進入會自動報警，地鐵無人駕駛也可以自動運行……如果要總結它們的共同點，那就是會檢查、會判斷、會執行。以信號檢測為耳目，以控制策略為頭腦，以傳動部件為四肢，不需要人類辛苦調節引導，就能有目標、有秩序地工作。而實現這個“檢測一判斷一執行”的過程，賦予它們自動能力的學問，就是自動化。
榜單解讀
開設自動化專業的綜合性老牌院校包括清華大學、東南大學、上海交通大學、浙江大學、華中科技大學、中國科技大學等。不同學校開設的自動化專業擁有各自的特色，譬如北京理工大學的自動化專業是軍民結合，寬口徑培養軍民兩用人才；浙江大學的自動化專業的儀表自動化方向實力比較強；清華大學的自動化專業設置比較全面，其中信息、CIMS實力都比較強。其他如南京理工大學、東北大學也具有較強的實力，前者長于模式識別與智能系統，而后者則有控制理論與控制工程的博士點和國家級重點學科點。
報考須知
自動化專業的學生編程能力比不上計算機專業學生，硬件設計能力比不上電子系學生，管理能力比不上經濟管理系學生，致使有人認為自動化有“萬金油”之稱，但沒有哪樣精通，好像沒有發展前途。但從技術角度來說，自動化專業是受到各行各業的實際需求推動的，如果該專業能同各行各業結合起來，“萬金油”并不是壞事，一定會有大顯身手的空間。所以，擁有一個工科背景，不管今后從事什么工作，即使是管理，也是受益匪淺，有很多學自動化專業的人目前都是從事高級管理工作的。
儀器類
在工業企業進步及發展的過程中，自動化的技術進步是一個大的發展趨勢，這就對各種儀器儀表的需求從質到量上都有一個不斷革新的過程。儀器與儀表類專業是信息科學技術的源頭，是光學、精密機械、電子、計算機與信息技術多學科互相滲透而形成的一門綜合學科。它的應用面很廣，小到制造車間的檢測，大到衛星火箭發射的監控，就連我們日常生活中也能處處看到它的影子，比如，我們到超市買東西時見到的電子秤，上醫院看病時使用的溫度計，乘出租車時見到的時速表和里程表等，都是測控技術與儀器給我們帶來的方便。
榜單解讀
儀器相關專業是中國大學中比較大的專業，開設該專業的高校超過一百所，當然主要還是綜合性及理工類院校。天津大學是我國規模最大的多科性工業大學之一，在測控技術與儀器專業上擁有很強的實力，擁有測試計量技術及儀器、檢測技術與自動化裝置兩個國家級重點學科，同時也有這兩個學科和精密儀器及機械的博士學位授予權。清華、哈工大兩校也具有雄厚的實力，其精密儀器及機械也是國家級重點學科。北京航空航天大學、重慶大學也有精密儀器及機械、測試計量技術及儀器的博士學位授予權，其精密儀器及機械亦為國家級重點學科點。浙大則擁有檢測技術與自動化裝置的兩個國家級重點學科點之一，其他如中國科技大學、北京理工大、東南大學、南京理工大等院校也是不錯選擇，都有測試計量技術及儀器、精密儀器及機械、檢測技術與自動化裝置博士學位授予權。
報考須知
有些人認為儀器相關專業的學生畢業之后只能從事一些機加工之類的工作，其實精儀系的畢業生有很廣泛的學科背景，本科生教育涉及機械、電子、工業工程、材料加工等各個領域，同時也有很扎實的數學基礎和研究能力，可以自主進行項目攻關，同時可以從事多學科交叉的一些工作。可以說儀器相關的課程設置為畢業生打造了很好的就業前景，適合于當代社會綜合型人才的需要。同時，四年的學習中有很多課程涉及，很大程度上鍛煉了學生的動手能力和獨立思維能力，而且目前制造業是國民經濟的支柱產業，中國的制造業正在蓬勃發展，精儀系的學生大有用武之地。
能源動力類
能源是維持國民經濟發展的重要物質基礎和根本保證，它與材料和信息構成現代社會繁榮和發展的三大支柱。自然界絕大多數的一次能源，如石油、煤炭、天然氣、水力能、核能、太陽能、風能和生物質能等，均采用各種能源轉換和利用設備轉化為人類生產和生活所必須的各種能源和動力。
榜單解讀
能源動力學科和機械學科關系甚為密切，因此許多大學常把能源動力類專業歸并到機械學院。比如清華、同濟的熱能工程系隸屬機械工程學院、上海交大則有機械與動力工程學院、浙大設有機械與能源工程學院。當然也有一些高校將能源動力專業獨立成院，如哈爾濱工業大學的能源科學與工程學院和北京航空航天大學的能源與動力工程學院。
報考須知
相對機械而言，能源動力這門學科的領域更具專門化。概括講來，能源動力這門專業是有關能源開發與利用、環境保護、清潔燃燒、能源利用系統及設備的優化與防震、動力工程及控制等領域的專門系科，主要為航空航天動力工程及自動化、汽車動力工程、電廠熱能動力及自動化、制冷及低溫技術、能源與環境工程等領域培養高級專門人才。能源動力專業又可分為工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程、制冷及低溫工程等二級學科。
計算機類
隨著科技不斷的創新，信息化時代已經向我們走來，這個時代的最重要的標志就是計算機的廣泛應用。我們的生活因有了計算機而變得更現代化。如今社會上計算機應用已經達到非常普及的程度，隨時隨地都可以見到計算機的身影。在2012年新修訂的專業目錄中，計算機是工學中改動最大的一級學科，下面設立六個二級學科，分別是：計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程、信息安全、物聯網工程、數字媒體技術。不論是軟件工程還是信息安全，都是時下最流行也是，需求量非常大的專業，畢業生就業趨勢不錯，薪金亦不菲。
榜單解讀
在計算機相關專業方面，實力強大的大學很多，而北大、清華無疑是其中的佼佼者。華中科大則具有計算機系統結構、計算機軟件與理論、計算機應用技術的博士學位授予權，還擁有計算機系統結構兩個國家級重點學科點之另一個。吉大、北京航空航天大學、上海交大等院校實力也很強，在軟件工程方面級國家級重點學科點。哈工大、東南大學、西北工業大學、浙大、武大等院校也有計算機應用技術、計算機系統結構、計算機軟件與理論博士學位授予權。
報考須知
一些實力較強的院校還成立了軟件學院或者軟件工程專業，它們起點高。理論新，學費也非常昂貴，通常是普通計算機專業的2～3倍，高達一萬多元一年，非一般家庭所能承受。
電氣類
由于目前我國重視高科技發展推動了科技進步，從而帶動了與此相關的計算機專業、電子專業人才需求的大幅增長。近兩年國家每年動通訊基礎設施的投資多達近兩千億元，按照教育部劃分標準，電氣信息類專業主要包括：電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程三個專業。
榜單解讀
開設本專業的院校有數百所，其中，清華、浙大、上海交大、天津大學等學校實力最強，成績超重點線50分以上：其次可選擇華南理工大學、北京理工大學、北京郵電大學、北京交通大學、大連理工大學、東北大學、西北工業大學、中南大學、電子科技大學等：還有原屬部委的院校，如重慶郵電學院、北京機械工業學院、燕山大學、中北大學（原華北工學院）、沈陽工業大學、東北電力學院、上海電力學院、華東交通大學、桂林電子工業學院等，專業實力都較強。
報考須知
電氣工程就業優勢對廣大考生有很強的吸引力，屬于熱門專業，高考錄取分數線往往要比其他專業方向高許多。考生需要具有扎實的數學、物理基礎和一定的動手操作能力。
電子信息類
電子信息是科學技術領域最為活躍的前沿領域之一。信息的獲取、傳輸、變換、存儲、識別、處理、顯示，無一不依賴于電子信息技術。用信息技術改造傳統產業，是傳統產業發展的必然趨勢。據教育部的統計資料，各地方、各高校的人才招聘會上計算機、微電子、通信等電子信息類人才需求巨大，畢業生供不應求。電子信息類主要包括四個專業：通信工程電子信息科學與技術、微電子學、光信息科學與技術。
榜單解讀
北大、清華、中國科技大學、中山大學等院校的基礎雄厚，選擇如浙大、電子科大、西安電子科大、北京郵電大學等院校也不錯，這些學校都設有各具優勢和特色的電子信息科學與技術本科專業。
報考須知
微電子學作為電子信息產業的重要分支。直接關系到信息產業、電子工業、航天工業、機械工業、自動化、國防工業等國民經濟各個部門的發展水平，也正成為一個國家是否已是強國的標志之一。光電子在信息、能源、材料、航天航空、生命科學和材料科學技術中的應用，直接促進光電子產業的迅猛發展。光電子技術必將成為21世紀國際競爭的關鍵技術之一，光信息科學與技術迅猛發展還引起光學領域的深刻變化。
建筑類
第二次世界大戰結束以來，建筑同其他各種有關科學技術的關系更加密切，建筑技術的進展日新月異。新的結構理論、新材料和新設備的運用，高層建筑和大跨度建筑的發展，體現了新技術的威力。學習建筑學不僅要求學生有較強的形象思維能力、圖形表達能力和較強動手的能力，還要求學生有良好的數學、英語、歷史、美術的基礎。因為數學關系到一個人邏輯思維的形成和發展，是人們認識事物、學習知識的基礎之一，同時也是工程學的基礎。國內大概有70多所大學設有建筑學專業，此專業的名校生非常有競爭力，而一般院校里，專業性的建筑院校比綜合性院校的畢業生更受歡迎。此專業的學制一般是五年。
榜單解讀
建筑學是我國高校開設最久的工科專業之一，有近一百所高校開設該專業，主要集中于綜合性和理工類院校。東南大學的建筑學是其傳統的優勢學科之一，擁有建筑歷史與理論、建筑設計及其理論、建筑技術科學等學科的博士學位授予權，其中前兩者也是國家級重點學科。清華、天津大學也有建筑設計及其理論、建筑歷史與理論、建筑技術科學博士學位授予權，其建筑設計及其理論亦為國家級重點學科。同濟大學、重慶大學也具有不俗的實力。其他如哈工大、浙大、昆明理工大、西南交大、北京建筑工程學院等院校也都不錯，它們都設有建筑歷史與理論碩士點。另外，哈工大和浙大還設有建筑設計及其理論博士點，而后三者則具有建筑設計及其理論碩士學位授予權。
報考須知
建筑學專業主要培養建筑設計和建筑規劃的高級專門技術人才，要求學生既要具備一定的繪畫基礎和藝術修養，也要具備一定的社會科學知識。建筑工程技術方面的課程是建筑學專業的必修課程，由于專業的深度和廣度，大部分高校的建筑學專業的學制是五年制。考生在報考時要衡量自身的特點和能力，再結合成績來綜合衡量自己是否適合建筑專業。
土木類
在新的專業目錄中，以往的土建類一分為二，變成了建筑學和土木類兩大學科，側面說明了土木類和建筑類的差別。簡單來講，建筑學是設計建筑物的總的造型（外型）和內部主要的構型，需要綜合考慮許多問題，如建筑與城市環境的結合、建筑物本身的使用功能、技術性能、經濟效果、藝術形式等等。土木工程的核心課程往往涉及工程數學、材料力學、結構力學、橋梁工程道路勘探設計等工程類，與建筑學更加強調的“設計”關系不大。隨著科學技術的進步和工程實踐的發展，土木工程這個學科也已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系，如房屋工程、鐵路工程、道路工程、飛機場工程、橋梁工程、隧道及地下工程、特種工程結構、給水和排水工程、城市供熱供燃氣工程、港口工程、水利工程等學科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程對象的不斷增多以及專門科學技術的發展，已從土木工程中分化出來成為獨立的學科體系，但是它們在很大程度上仍具有土木工程的共性。
榜單解讀
同濟大學是國內土木建筑領域最大、專業最全的大學之一，在建筑、土木、環境等領域居于國內領先水平，另外還有市政工程、防災減災工程及防護工程等學科的博士學位授予權。哈工大實力也相當強，市政工程為該學科唯一的國家級重點學科。清華、東南大學、湖南大學等院校則設有結構工程、巖土工程、橋梁與隧道工程、市政工程、防災減災工程及防護工程等博士點，亦擁有結構工程的國家級重點學科點。西南交大、中南大學等院校也具有橋梁與隧道工程、結構工程、市政工程、巖土工程、防災減災工程及防護工程等學科的博士學位授予權。另外，西南交大還有工程環境控制、景觀工程等自設博士點。其他如浙大、河海大學、重大、天津大學、華中科大等院校也是不錯的選擇，都設有巖土工程、結構工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災減災工程及防護工程等博士點。另外，中國礦業大學則長于巖土工程，而廣西大學和西安建筑科技大學的結構工程學科為國家級重點學科。
報考須知
報考時需要注意的是，建筑和土木類都需要考證，執業資格認證均需要一定年限的相關工作經驗才能報考。因此如果你有志從事土木工程相關的工作。那即便走上工作崗位后也要注意知識結構的更新，盡早報考以取得相關的執業資格。
水利類
水利是一門既古老而又現代的專業。之所以說它古老，是因為在原始社會，人類靠漁獵游牧為生，逐水草而居，部族定居以后，需水日增，人畜供水和生產用水的引水、供水工程就產生了。在信息化時代，傳統水利行業面臨全面技術提升和改造的歷史任務，應用高新技術對傳統的水利行業進行改造，并采用計算機技術、微電子技術、現代通訊技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統及自動化技術等進行技術改造。水利類包括水利水電工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程等專業。
榜單解讀
水利水電工程是中國大學中比較小的專業，開設有該專業的高校約有40所，主要集中在綜合性和理工類院校。作為一所以水利為特色的全國重點大學，河海大學的水利學在全國總體實力居于領先地位，相關學科門類齊全，水利及其支撐學科人才梯隊的綜合實力處于國內一流地位，擁有水工結構工程國家級重點學科點，同時也擁有水工結構工程、水利水電工程、城市水務等學科的博士點。
清華、武大、川大等院校也具有雄厚的實力，各校都具有水利水電工程、水工結構工程博士學位授予權。另外，清華的水工結構工程也是國家級重點學科，而武大則擁有水利水電工程的國家級重點學科點。大連理工大學則長于水工結構工程，擁有該學科的博士點及國家級重點學科點。而華中科大的水利水電工程學科亦設有博士點和國家級重點學科點。天津大學則擁有水利水電工程、水工結構工程兩個學科的博士學位授予權。其他如昆明理工大學、太原理工大學也不錯，都設有水利水電工程、水工結構工程碩士點。由于其涉及農業灌溉等問題，因此一部分農業院校也有設置水利類專業，如中國農業大學、西北農林科技大學、沈陽農業大學等。水文與水資源工程專業的開設院校同樣以綜合性院校和理工類院校居多，由于其專業特色，也有少部分礦業院校設有此專業。
報考須知
招生院校雖然沒有男女生比例要求，但水利類專業的報考者以男生居多。該專業由于是在野外實習和作業，報考者要有吃苦耐勞的毅力。
測繪類
測繪科學與技術屬于較為專門的專業科學。概括講來。測繪科學就是以現代空間和電子技術為手段測定地球形狀及外部重力場和地球外部物理特征的一門學科，主要應用對象是各種工程（如城市建設、交通、水利、礦山、海洋建筑、大型精密設備安裝等）的勘測設計、施工及運營各階段中的測繪工作。
榜單解讀
測繪工程是比較“小眾而不冷門”的專業，開設該專業的高校有四十所左右。本專業重點院校有武漢大學、同濟大學、中國礦業大學、中國地質大學（北京）、中國石油大學（華東）、河海大學、長安大學。作為世界上測繪學科門類最齊全的全國重點大學，武大在測繪工程領域居于全國領先地位，擁有大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感兩個學科唯一的國家級重點學科點，同時也擁有這兩個學科以及地圖制圖學與地理信息工程博士點。中國礦業大學、中南大學、信息工程大學也有雄厚的實力，三校都有大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學與地理信息工程等博士學位授予權。部分二本院校也開設了測繪類專業，如東華理工學院（原華東地質學院）、江西理工大學。
報考須知
測繪科學在本科階段設置測繪工程專業，一般分為工程測量、大地測量、衛星應用工程、攝影測量與制圖等分支方向。學科專業性很強，有主干學科支持，也有相關學科的支持，涉及到空間、電子、信息、激光等科學的研究。主要的專業課程有大地測量學基礎、空間測地理論與技術、影像與制圖、數字攝影測量學、地理信息系統原理及應用、遙感原理與應用、電子地圖原理與應用等。各個方向根據各自的研究領域還有其他的專業課程，比如衛星應用工程方向的專業課程還有無線電通訊與導航、數字圖像處理等。
環境與安全類
環境工程是研究環境問題的一門學科，它的任務是通過評價人類生產和社會活動對環境的影響，用具體的工程、規劃和管理措施，收集和處理污染物，消除水、氣、聲和固體廢棄物等方面的污染，凈化環境，使社會、經濟和環境保護協調發展。水治理是環境治理的一個重要領域，常常是環境治理最初著手的領域，所以在很多院校。給水排水工程與環境工程也設在一起。
在高校專業的分類中，跟環境工程分在一起的還有安全工程。安全工程，簡而言之，研究的是生產、工程或者說是行業的安全問題。很顯然，不同行業需要有各自不同的具體安全措施，所以，安全類專業是依托于各個行業的。
榜單解讀
環境類專業盡管屬于新興專業，但發展較快，僅本科院校中就有超過兩百所設置，并且有專門的院系。本專業的主要院校有清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、華東理工大學、河海大學、上海大學、南昌大學等。有些學校頗有特色，如南京信息工程大學在大氣環境、生態環境及環境污染治理方面有很強的師資力量和研究水平。揚州大學的環境科學與工程學院設有環境科學、環境工程、給水排水工程、建筑環境與設備工程、農業資源與環境五個專業。
安全工程則是讓一個充滿“責任”的專業，因此你選擇了這個專業。等于你選擇責任。本專業重點大學有中國科學技術大學、中國礦業大學、中南大學、中國地質大學等，二本可關注中北大學（原華北工學院）、沈陽航空工業學院、哈爾濱理工大學、江蘇理工大學、江西理工大學等。
報考須知
考生體檢時，結論為色盲、色弱及嗅覺和聽覺不合格者不能報考本類專業。
化工與制藥類
化學工程是一個歷史悠久的專業，其應用廣泛，包括化工、能源、材料、藥物、食品等許多行業都需要化工人才，可以說化工是21世紀最基礎、最具活力、應用最廣的學科之一。醫藥產品是人類戰勝疾病，維護身體健康不可或缺的特殊產品，在國民經濟中占有重要地位。當今世界，醫藥產品的研發受到各國政府的普遍重視，醫藥工業成了名副其實的高技術產業，現代制藥業成為與當前國民經濟及社會生活領域中最活躍、與人民生活息息相關的熱點行業和高新技術產業之一。
榜單解讀
天津大學的化工專業是其傳統的優勢學科之一，其水平居于國內領先地位，清華、華東理工大學、北京化工大學、浙大、南京工業大學等院校也有很強的實力，都有化學工程、工業催化、化學工藝等學科的博士學位授予權，其中，化學工程也是國家級重點學科。中國石油大學、太原理工大學則除了設有化學工程、工業催化、化學工藝等博士點外，還擁有化學工藝的國家級重點學科點。其他如華南理工大學、川大、南京理工大學等院校也各具優勢：華南理工大學長于化學工程，川大和南京理工大學則均有化學工程、化學工藝、工業催化博士學位授予權。
制藥工程是比較小眾的專業，但卻是比較熱門的專業，近些年發展迅速，開設該專業的高校約有60多所，主要還是綜合性及理工類院校。在這些院校中，華東理工大學、天津大學、南京工業大學等院校均具有較強的實力，擁有制藥工程與技術博士學位授予權。重慶大學、太原理工大學則具有制藥工程碩士學位授予權。其他如浙大、中國藥科大學、北京化工大學、東南大學、北京中醫藥大學、成都中醫藥大學、西南農大、吉林化工學院等院校也是不錯的選擇，各校都設有各具特色的制藥工程本科專業，成都中醫藥大學等院校還設有?？茖I。
報考須知
在化工和制藥兩大分類的基礎上，化工專業又可以分為許多小的專業和方向，大致有：化學工程、化學工藝、高分子科學與工程、催化科學與工程、應用化學、精細化工、生物工程、過程裝備與控制工程等。
相對化工專業有多個方向，制藥工程的學科相對單一，該專業的學生要學習化學、化工、藥物化學、藥廠工藝設計及設備等方面的基礎理論及實驗技能訓練。
交通運輸類
交通運輸類專業在工學學科中，屬規模較大的專業。高校中的交通專業研究方向主要和計算機信息技術和智能技術結合起來，形成許多新的研究方向，出了很多研究成果，比如GPS衛星導航定位實驗系統、交通監控系統、智能車輛與智能化診斷系統。
交通類專業涵蓋甚廣，它主要培養交通領域的高素質復合型人才，能在交通運輸、物流工程、汽車運用工程、交通工程等領域從事科學研究、技術開發、生產及經營管理、工藝和設備設計、教學等方面的工作。
榜單解讀
交通運輸專業要分布在綜合性及理工類院校。西南交大在交通運輸專業上的實力居于國內領先地位，其道路與鐵道工程、載運工具運用工程均為國家級重點學科。長安大學同樣擁有道路與鐵道工程、載運工具運用工程博士學位授予權，同時這兩個學科亦為國家級重點學科。中南大學、同濟大學也具有雄厚的實力。其他如哈爾濱工業大學、中南大學、北京交大、東南大學、吉大、武漢理工大學等院校也具有較強的實力。
報考須知
從分類上來說，交通類專業主要分為交通運輸和交通工程兩大類。交通運輸專業側重運輸系統規劃及管理能力的研究，而交通工程則側重交通工程方面的規劃與設計。從具體的專業劃分上看，主要分為交通運輸規劃與管理、交通信息工程與控制、載運工具運用工程、道路與鐵道工程、物流工程等專業。當然另外還有一些方向，由各所大學根據自己的特色開設決定。
海洋工程類
海洋工程屬于工學學科?？梢赃@么理解海洋工程，土木工程是在陸地上造房子、規劃設計，而海洋工程就是在海洋中從事這些活動。海洋工程方向主要就是培養從事現代海洋工程研究、規劃、設計、制造、管理以及教育的高級技術人才。既然陸地上造的是房子，那么海洋中造的自然是船舶了。同時，船舶的運輸也需要管理和研究。作為一級學科，海洋工程專業下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運土交通運輸上等方向。各個方向又可細分，比如船舶工程又可以包含輪機工程、水聲工程、船舶與海洋結構物設計制造等方向。
榜單解讀
一般來說，靠近江河海域有著水域優勢的大學才能夠有能力并且有針對性地開設海洋工程專業，其中，又以工程技術實力較強的大學在該學科上有較強實力。本專業的主要招生院校有上海交大，華中科技大學、天津大學、武漢理工大學、哈爾濱工程大學，除了上交該專業分數較高外，其他幾所院校的錄取平均分略高于重點線30～50分。二本院校招生院校主要有集美大學、江蘇科技大學（原華東船舶工業學院）。
報考須知
作為一級學科，海洋工程專業下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運土交通運輸上等方向。各個方向又可細分，比如船舶工程又可以包含輪機工程、水聲工程、船舶與海洋結構物設計制造等方向。本專業對身高、視力等身體條件要求比較高，對船舶制造、遠洋駕駛感興趣的考生。可考慮報考船舶與海洋工程專業。
生物工程類
市場急需掌握生命科學和工程科學的高技術的人才，生命科學的發展以及它和工程科學的結合帶來了生物工程產業的蓬勃發展，生命科學和工程科學的滲透為生物工程人才提供了廣闊的發展前景。
生物工程專業的應用十分廣泛，如研究改變遺傳基因，培育出抗病能力極強的小麥；利用微生物的作用發酵香蕉，釀造甜酒；利用轉基因植物生產各類蛋白類藥物，吃了含有這種含藥物基因的食品，就可以起到防病、治病的作用；還有克隆羊、克隆豬、克隆牛等等，利用的都是生物工程技術。
榜單解讀
生物工程專業由于具有較多的分支學科，各個高校的側重點和優勢也不一樣，考生宜根據自己的愛好和特長進行選擇報考。江南大學長于發酵工程，該學科在國內處于領先地位。華東理工大學也具有雄厚的實力，除了設有發酵工程、生物化工博士點外，其生物化工同樣是國家級重點學科。天津大學、北京化工大學、浙大、清華、南京工業大學、太原理工大學擁有生物化工的博士點，等院校也具有較強的實力，各校都有生物化工博士學位授予權。而昆明理工大學、南京林業大學則設有生物化工碩士點。東北農大的發酵工程學科也頗具實力，擁有該學科的博士學位授予權。西北農林科技大學、四川理工學院等院校則設有發酵工程碩士點。
報考須知
放眼當前社會，生物工程專業的就業狀況并不太好，其中只有與醫藥相關的專業方向情況較好。追究這種狀況的根源，這與我國整個生物工程行業的現狀是分不開的。目前，我國生物產業的整個發展方向側重于實驗室成果，而不注重在試驗轉化中投入，因而建設期長失敗率高，因此，社會難以大幅度增加對畢業生的需求量，也難以為他們提供廣闊的自我發展空間。
航空航天類
在宇宙這樣特殊的環境下，機械、火箭燃料會受到什么影響？行星勘探用機器人如何應用？航天航空類專業主要關注這些話題，它主要研究飛行器（飛機、宇宙飛船、衛星、火箭等）的運動規律及其結構與性能。航天航空技術的發展與軍事應用密切相關，并且我國正在開拓許多新的技術領域和研究課題，如衛星通信正在成為現代傳遞信息的重要手段，衛星導航實現了全球、全天候、高精度的導航定位，宇宙空間站的開發，可容五六百人乘坐的大型客機的開發等。學習該專業具備良好的物理和數學基礎十分重要。未來我國航天、航空事業的迅速發展，展示了本專業良好的發展前景。
榜單解讀
目前，北京航空航天大學、哈爾濱工業大學、清華大學等21所普通高校開辦了航空航天專業，其中隸屬于工業和信息化部的高校有北京航空航天大學、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學等6所，教育部所屬高校有清華大學、廈門大學、湖南大學等7所，交通運輸部所屬高校有中國民航大學，地方所屬高校有長春大學、上海工程技術大學、南昌航空大學等7所。在這些高校中，部分高校招收國防生，報考國防生的考生錄取與軍隊院校同屬提前批次錄取。
報考須知
航天航空類中設有四個專業：飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程、飛行器環境與生命保障工程。
兵器類
兵器類學科是一門研究用武器保衛國家安全和摧毀敵方的學問。兵器類主要分為七大研究方向：武器系統與工程、武器發射工程、探測制導與控制技術、彈藥工程與爆炸技術、特種能源工程與技術、裝甲車輛工程、信息對抗技術。在這七個方向的學習過程中，除了大量學習基礎知識和相關理論之外，還有大量的實踐性教學環節，包括到靶場、坦克部隊、炮兵部隊實習，去兵工廠觀摩兵器的生產過程和質量控制技術等。
本專業的特殊性決定了它就業范圍相對狹窄。因而報考這一專業的學生最好對這個學科有濃厚的興趣。如選報彈藥工程與爆炸技術的學生最好對原子彈沖擊波感興趣，喜歡收集有關子彈射程、彈藥的資料，常收集手榴彈爆炸參數，熟悉各種武器彈藥，對爆破技術感興趣等等。
榜單解讀
國內設置武器類專業的高校不多，主要是一些理工大學和工業、科技大學，北京理工大學、南京理工大學、華北工學院、西北工業大學開設的專業較全。其他還有北京航空航天大學、電子科技大學、淮南工業學院、西安電子科技大學、長春光學精密機械學院。有的院校就讀時間是5年。
報考須知
開設這個專業的院校很少，實力卻不容小覷?；旧隙际且慌究评锏拿拼髮W，對考生的數學、物理成績要求較高。與該專業結合最緊密的還是在軍工單位。這些單位一般都遠離繁華的都市，像我們從電視上看到的“神舟六號”的發射基地——酒泉衛星發射中心就位于遠離甘肅酒泉市的沙漠深處。所以，有志于獻身國防軍工事業的同學，要做好一定的思想準備。同時，選擇本專業不僅要有熱情，而且更要具有責任感。
工程力學類
隨著工業化發展，力學逐漸應用到很多工程方面，比如大型建筑、橋梁、飛機、火箭等方面。這些工程學科的發展在很大程度上正是依靠現代力學的知識發展起來的，如航空航天工業的發展離開力學就會寸步難行。而許多大學的力學專業，要么直接和航空航天專業掛鉤，要么就命名為工程力學專業，由此可見力學和工程技術關系密切之一斑。
榜單解讀
許多工科類大學，由于自身工程實力以及發展的需要，它們開設的力學專業往往和工程專業結合得更加緊密，因此更偏重于工程力學類型。比如上海交通大學的工程力學系屬于船舶與海洋工程學院，同濟大學的力學系則屬航空航天與力學學院，北京航空航天大學的力學系屬于航空科學與工程學院，前身則為飛行器設計與應用力學系。
報考須知
因為“力”這個東西看不見，摸不著，思考起來十分的抽象，研究它需要應用各種公式，總之，學習工程力學不是一件輕松簡單的事，需要做好思想準備。
公安技術類
公安技術類專業共分為兩個專業：刑事科學技術和消防工程。顧名思義，這兩個專業目前的應用主要是在公安、司法部門，當然也包括一部分相關企事業單位。隨著現代科技的發展和各種科技手段的應用，刑事科學技術更是得到了突飛猛進的發展和越來越多的應用，這也使得刑事科學技術專業的地位變得日益重要。
消防工程的目的就是為了培養具備消防工程技術和滅火救援等方面的知識和能力，能在公安消防部隊和企事業單位從事消防工程技術與管理和滅火救援指揮方面工作的工科學科高級專門人才。近幾年，公安院校尤其是部屬公安院校的學生幾乎不分專業，全部進入公安系統，消防工程專業也不例外。
榜單解讀
招收公安技術類專業的高校一般分成兩類：專門的公安類院校和政法大學。公安類院校一般直屬于公安部，如中國人民公安大學、中國刑事警察學院、江蘇警官學院，因此實踐機會較多，就業率高。而像西南政法大學這樣的高校則在理論研究方面實力較強。
化學工程與工藝的研究方向范文4
關鍵詞：城市建設；污水處理廠；節能降耗；節能規范管理機制；污染物排放 文獻標識碼：A
中圖分類號：X73 文章編號：1009-2374（2016）10-0086-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.10.042
近階段，我國在城市區域相繼開設了城市污水處理工廠，對適當地降低污染物總體排放數量，維持生態、人文環境協調狀態，特別是水環境質量改善，產生較大的支撐引導貢獻。但是該類系統能耗龐大且運行期間的經費十分高昂，特別是在西北區域，不管是經濟、氣候條件，還是污水處理工藝的能耗水平，都存在較大的差異結果，使得相關污水處理廠由于經費問題限制，而無法系統化布置運行。我國長期以來新建的城市污水處理廠達到500多座，當中占據25%以上為A2/O工藝類別，而采用氯化溝工藝的則達到30%左右，證明A2/O與氧化溝工藝在我國新建城市污水處理廠內部指導意義非凡，針對當中能耗構成、損失原委，以及節能控制措施，加以科學論證，絕對是非常必要的。
1 現階段我國城市污水處理廠核心工藝研究
截至今日，我國不同城市污水處理效率急劇降低，有關環境污染治理工作壓力倍增，尤其是在現行處理技術大量資金投入困境的深入影響，使得有關能耗降低、生態綜合型污水處理技術的開發應用工作，勢在必行。需要加以強調的是，此時污水處理成本費用始終是一類不可抗拒的產業限制隱患，想要順利貫徹此類改革指標，就不得不利用最為經濟、最為人性化的服務模式，加以污水整治，這便不可避免涉及到一個污水能耗與功效的問題。下面就花橋污水處理廠的整個污水處理的流程進行能耗分析，提出污水處理廠的節能措施，以供
參考。
具體以A2/O工藝為例，其能耗產生流程包括格柵機、提升泵、沉砂池曝氣、A2/O的O段曝氣、A1段污泥回流、A2段混合液回流、污泥提升等。相比之下，氧化溝工藝流程，則凸顯出氧化溝曝氣及污泥回流、提升和脫水等差異跡象。透過宏觀層面界定，污水處理環節中消耗的能源包括電能、燃料、藥劑等，當中電能消耗比例占據90%以上。截至至今，我國城市污水處理廠電能消耗的平均水平為0.29kWh?m-3，而能耗維持在0.440kWh?m-3的污水處理廠則達到83%，和西方國家相比有很大差距。如污水消毒、污泥消化和焚燒等耗能環節，在我國城市污水處理過程中普及范圍有限，我國單位年限內污水處理實際消耗的電能總數，已經達到100×108kWh，如若將其降低2成以上，最終節約的電能總數大約為20×108kWh，所以說，我國污水處理廠今后節能降耗產業的發展前景，還是大有可為的。
2 目前我國污水處理廠能耗結構驗證解析
筆者主要聯合污水處理廠內不同設備運行功率，加以統計論證，發現污水提升和曝氣系統在處理單位水量過程中，耗電數量分別為0.31kWh/m3、0.37kWh/m3。而在污水提升、生物處理體系的供氧、污泥處理系統以及A2/O工藝控制下的電耗比例分別為27.8%、54.3%、12.1%，在氧化溝工藝內部的電耗比例為24.7%、55.8%、15.9%。
2.1 污水提升系統方面
其主張將粗格柵后的原水提升到高位配水井之上，借此迎合后續單元自流進水需求，因此，水井高度和泵機運行效率提升結果，對于系統實際能耗將產生直接性影響。A2/O和氧化溝工藝的污水提升系統，當中產生電耗分別占據總體電耗的27、8%和24.7%，當中提升泵房都會提前安設5臺相同型號的水泵，技術人員在選型過程中，主要依靠最大流量、揚程和保險系數的乘機加以確認，進一步令富裕流量、實際功率、揚程數據等全面增加。結果，大多數情況下污水處理廠內部進水流量，不會是最大流量，使得水泵在較長一段時間內維持在低效范疇之內，長此以往，必然會令處理廠整體投資和能耗同步偏高。
2.2 曝氣系統方面
設置該類系統的初衷在于使微生物處于一類妥善的溶解氧濃度環境之中，使得其必要的生理活動得以正常運行，通常條件下，實驗環境下的溶解氧濃度為人為地控制在2.3～3.8mg/L。經過實驗人員反復對比校驗得出結論，氧化溝技術所需的氧濃度需維持在2.5～2.8mg/L之間，而A2/O手法所處氧濃度環境則明顯超過了預設指標4mg/L范疇。如此，關于不同類型有機物快速分解反應都會接連滋生，令微生物所需的營養成分瀕臨潰散危機，污泥實際老化速率就更加難以抵制，其間衍生的能源消耗和成本投入數量問題，在一時之間也都將難以系統化應對。
需要額外加以強調的是，格柵的工作原理就是配合獨特器具進行污水內部大粒的雜質吸納，但是后期污水排放數量日漸增大，一旦面對柵欄阻擋，就會造成較大規模的水頭損失問題，因此需要技術人員額外添加水泵設施，借此大幅度改善污水產生的動力勢能條件。與此同時，格柵內部機械粉碎工序流程，也都消耗許多能源，如今已經成功躍居該類結構的主體能耗環節，加上沉砂池在處理污水內部砂粒和懸浮物期間，需要在后續處理環節滋生更多的能耗結果，這些問題都需要現場工作人員予以重視，并且聯合最新技術控制理念和自身實踐經驗予以協調控制。
3 日后我國污水處理廠全新的節能降耗途徑延展
針對污水處理廠運行質量加以協調控制的重點，在于同步降低相關工藝運行期間的能耗數量，之后結合實際狀況建立起特殊能源、藥劑消耗成本的科學控制體系，使不同消耗結果維持在最小范疇之內，為企業可持續發
展提供支持動力。至于后續的調試策略內容主要有：
3.1 提升泵節能控制
這是污水處理廠動力消耗的核心組成單元，針對其加以調試改造的流程表現為：第一，精確化計算水頭損失，從中確認水泵具體揚程；第二，科學搭配定速和變速泵，借此有機適應流量變化規則，污水廠進水量經常會隨著時間、季節產生波動，如若以現階段最大應用流量作為選泵依據，水泵全速運轉時間會達到10%，在無法高效運轉環節中，產生嚴峻的能量浪費危機。
3.2 曝氣系統的節能改造
歸結來講，設計人員選擇風機時往往要在計算需氣量基礎上加上一個足夠大的安全系數，過量供氧以滿足最大負荷時的需要，從而造成曝氣量與實際需氣量相差過大，使得曝氣單元能耗較高。借鑒國外的經驗合理的方法是對溶解氧進行在線檢測，及時反饋給供氧系統及設備以同步調整，將曝氣系統設計為定速加變速相結合的組合方式：首先，定速設備按平均供氧量選擇，定速運轉以滿足基本需氧量；其次，調速設備變速運轉以適應需氧量的變化；最后，需氧量波動較大時通過增減運轉臺數作為補充。
另外，污泥處理系統運作環節中消耗的能源數量，往往和脫水機實際規格條件關系縝密，大多數狀況下，現場工作人員為了令污泥具體脫水質量全面提升，都會本能地額外添加較多數量的絮凝劑，保證在后續環節中精準提煉認證污泥產量和當下含水量，使得脫水機性能和數量得到正確的選取認證。為了順利貫徹此類指標，就是督促技術人員頻繁展開相關實驗活動，借助最新技術設施檢驗確認絮凝劑應該投入的數量。同時，關于厭氧、缺氧、好氧池等，放置在內部的潛水攪拌和混合液回流泵等設施，都會消耗許多能源，后兩者能耗數量往往難以清晰計數，如若工作人員能夠將好氧池實際能耗問題快速解決，實際上就會為城市污水處理節能降耗政策覆蓋落實，提供最為理想的保障。
4 結語
綜上所述，關于城市污水處理廠的能耗，主要集中在污水提升、生物單元供氧、污泥處理系統之中，占據總體電耗的比例則分別為24%、56%和13%以上，可以認定是污水處理廠節能降耗的核心工序環節。單純拿提升泵揚程的確認為例，其需要聯合水頭損失加以驗證，不適合應用估算方式，必要情況下更可借助定速泵和變速泵搭配組合，進行適合流量變化和節能的方案規劃，進一步為我國城市用水環境改善和經濟可持續發展，奠定和諧適應基礎。
參考文獻
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化學工程與工藝的研究方向范文5
最近世界原油價格急速上漲，己達20美元／桶。影響原油價格的因素很復雜。對今后原油價格的走向，各國看法也不盡相同。但從能源后備資源分析，煤及天然氣均較石油豐富，世界油氣儲量比已從70年代的2.55:1降至目前的1:1。而天然氣（包括油田氣）的產量為油當量的1／2。因此，未來一段時間，天然氣將成為世界能源的重要支柱之一。天然氣是清凈能源，熱值高，易燃燒，污染少，是優質的民用和工業燃料，也是生產合成氣的理想原料。當天然氣價格適宜時，以天然氣為原料生產化工產品，建設投資省，具有很強的競爭能力。以合成氨為例，使用天然氣為原料的氨產量約占世界總產量的70％；美國和前蘇聯兩大天然氣生產國以天然氣為原料的合成氨和甲醇約占其本國總產量的90％以上。我國與世界情況略有不同，天然氣價格高，比中東高出4至8倍，約為美國的1.2至1.5倍，而其產量則僅為美國的約1／20，原蘇聯的約1/30，因此在利用和開采上都受到一定限制。我國煤炭資源較豐富，且煤炭產地價格便宜，如山西、內蒙、陜西幾大煤炭基地，同等熱值的煤價僅為世界煤價的1／3。因此，在一次能源中，煤炭一直占70％以上。但煤炭直接燃燒污染嚴重，用于生產合成氣時建設投資高，因此在發展上也受到一定制約。眾所周知，C1化學的起始原料為富含一氧化碳和氫氣的合成氣。以天然氣和煤為原料都能生產富含一氧化碳和氫氣的合成氣。所不同的是，以天然氣為原料生產的合成氣含有較高的氫氣；而以煤為原料生產的合成氣則含有較高的碳。
下面，筆者擬就21世紀世界以煤和天然氣為原料的C1化學的發展趨勢作一些闡述，并對我國C1化學的發展提一些建議。
1. 國內外發展趨勢
1.1 合成氨生產
1.1.1 以煤為原料的合成氣生產
煤炭氣化已有150多年的歷史，氣化方法達70～80種。開發新一代煤炭氣化技術，不僅是經濟、合理、有效地利用煤炭資源的重要途徑，也是今后發展煤化工的基礎。
綜合分析各國煤炭氣化技術的特點，其發展趨勢是：
（1）增大氣化爐的斷面，以提高其產量；
（2）提高氣化爐的氣化溫度和壓力，以增加空時收率，降低合成壓縮費用。
（3）采用粉煤氣化，以降低對煤質的要求，適應現代化采煤細煤產率較高的趨勢；
（4）研制氣化新工藝和氣化爐新結構，以減少基本建設投資和操作費用。
符合上述要求的現代氣化爐主要有以粉煤添加催比劑的水煤漿為原料的德士古氣化爐和兩段陶氏氣化爐；其最大單爐日投煤量已達3000～4000t。我國引進軟件包和關鍵設備而大部分設備則立足于國內配套建設的日最大投煤量為450～800t的德士古氣化爐，已分別在山東和上海投產，運轉情況良好；前者限于老廠凈化設備，氣化壓力約為2.0 MPa，后者操作壓力為4. 0MPa。另外，在陜西渭河化肥廠全套引進的內徑10ft、氣化壓力6.4 MPa的氣化爐也已順利投產。已實現工業化生產的以干粉煤為原料的GSP爐和謝爾公司開發的SCGP爐制成的粗合成氣有效成份高（CO+H2超過95％），冷氣效率高，不需要特殊耐火材料。但與以水煤漿為原料的氣化爐相比，尚缺乏長期運轉經驗，而且其煤粉輸送系統較復雜，閥門磨損問題尚待進一步解決，當前其引進費用也偏高。
上述四種爐型均適合于生產合成氣，并且處于世界領先地位，用戶可依據引進費用、煤種情況，經過經濟比較加以選擇。另外，國內正在自行開發多噴咀水煤漿氣化爐，技術及設備均立足于國內，將大大節省制造費用，其爐膛利用效率也比傳統的德士古氣化爐高，是很有發展前途的，它的開發成功，將會進一步促進我國煤氣化工業的發展。
1.1.2 以天然氣為原料的合成氣生產
目前已實現工業化的以天然氣為原料生產合成氣技術有部分氧化法和蒸汽轉化法。部分氧化法需要使用純氧為氣化劑，目前已較少采用。蒸汽轉化法又有一段蒸汽轉化法，加熱型兩段蒸汽轉化法和換熱式兩段轉化法之分。一段轉化法由于流程短，投資省，應用最廣泛。加熱型兩段轉化法第·一段用蒸汽轉化，第二段用純氧或富氧作氣化劑，但用于制氨時可用空氣替代純氧作氣化劑，同時又可減少一段爐的負荷，節省高鎳合金鋼，故廣泛應用于制氨。換熱式兩段轉化工藝最有發展前途。其二段轉化爐出口高溫氣體熱量供一段爐所需的熱量，故可大幅度減少燃料天然氣的熱用量，存在的問題是副產蒸汽量減少。但從節能的角度來看，這種方法最有競爭能力，是今后大型裝置的主要發展方向。
用天然氣兩段轉化制合成氣，含氫量高但碳量不足，因此一段轉化爐采用副產的二氧化碳作為氣化劑來增碳，不僅可改善合成氨的氫碳比，同時減少了工廠二氧化碳的排放，因此也是值得推廣的一種工藝技術。
1.2 甲醇及含氧化合物的生產
1.2.1 甲醇
甲醇是一種重要的基本有機原料，也是C1化學的起始化合物，在基本有機原料中，甲醇僅次于乙烯、丙烯和苯而居第四位。
甲醇合成目前普遍采用帝國化學公司（ICI）和德國魯奇（Lurqi）的工藝。由合成氣合成甲醇，己有多年的工業化實踐，技術上已臻成熟，能量利用效率已接近工藝本身可以達到的最佳化程度。盡管如此，由于一些固有問題的約束，當前的甲醇合成仍然是一個能耗較高的工藝過程，仍有改進的必要。這些固有問題主要是：（1）造氣過程能耗高，投資大；（2）受合成過程熱力學的控制，對于甲醇合成從化學平衡來看低溫是有利的，但是傳統的催化劑需要在較高溫度下進行，因此單程轉化率低，大量未轉化的合成氣需要循環，使操作費用相當昂貴；（b甲醇合成過程反應熱的移出及利用尚有賴于反應衛程學的問題妥善解決；（4）傳統的催化劑對硫過分敏感，增大了合成氣脫硫的費用。
為了降低造氣費用，國外正在研究甲烷（或天然氣）直接氧化制甲醇及甲醛。加拿大、前蘇聯、日本都有研究，但均停留在小試階段，目前尚無法與間接法競爭，估計實現工業化還需經過一段相當長時間的工作。
在甲醇合成反應器和催化劑方面的研究工作也取得了一些突破，較有成效的有：
（1）Dat/t/ Makee合成新工藝
這種工藝的特點是使用了耐硫催化劑，采用管式低溫合成塔，比傳統合成塔大大提高了空速。
（2）漿態合成甲醇反應器
早在70年代中期，美國化學系統公司即開始了漿態相合成甲醇的研究，通過5～8t/d的中試裝置，成功地實現了連續運轉，已進入了實用化階段。該反應器有效地改善了合成過程的傳熱，使反應基本上在等溫下操作，合成原料氣通過新設計的環形氣體分布器進入反應器，在保持高濃度催化劑漿液懸浮的同時，又保持了緊密的氣／液接觸，改進了傳質。在溫度250℃，5MPa下采用內部換熱，無漿液外循環方式，空速11000L／h·kg情況下，出口甲醇濃度為7％～8％，每小時每公斤催化劑的甲醇產率可達到0.96kg。但漿態操作因催化劑均勻懸浮在液相介質中，其中毒機會是均勻的，因而對原料氣雜質含量要求很嚴格：總硫含量要求低于0.06 X 10-6，HCl、Fe(CO)5及Ni(CO)4要求低于0.01 X 10-6，美國空氣液化公司將與達科氣化公司合作，在大平原煤氣化廠建造一套日產500t的漿態床甲醇合成工業示范裝置，項目預算約2.14億美元。
（3）守固。固滴流反應器
氣固一固滴流流動反應器（gas-solid-solid trickle flow reactor簡稱（GSSTFR）是一種新型反應系統。它集催化劑的催化作用和吸附劑的吸附作用于同一一反應器，在進行合成反應的同時，進行產品的吸附分離，產品甲醇一經生成，即被吸附劑吸附，使合成反應平衡不斷向產品方向轉移，從而克服了化學平衡的限制，CO的單程轉化率已接近100％，循環操作可以取消。這項革新很有吸引力，受到了廣泛的重視。GSSTFR系統氣相是合成氣和甲醇，一個固相是Cu基催化劑，固定在反應器的柵架上，另一個固相是硅鋁裂化催化劑，以滴流狀態流過催化劑床層，用于吸附反應區域中的甲醇。為了評價GSSTFR系統的可行性，荷蘭Twente工業大學建立了一套微型試驗裝置，在解決了固體輸送和氣。固分離問題、實現連續化后，其經濟效果是可觀的。
（4）耐硫催化劑
最近日本公害資源研究所開發了一種新的Pd系合成甲醇催化劑，據稱無需深度脫硫即可直接用于合成氣的甲醇合成。這種新型催化劑以帶狀云母作為載體。它是一種具有層狀結構物的礦物，層與層之間有Ni離子，這種礦物具有溶脹性和離子交換性。這種耐硫催化劑就是通過離子交換法使Pd載入載體中取代Ni離子而制得的。
（5) 超臨界合成甲醇反應器
為了改變合成甲醇時大量未轉化的合成氣循環的情況，我國中科院山西煤化所開發了超臨界相合成甲醇新工藝。該技術的特點是在甲醇反應器中添加超臨界或亞臨界介質，使合成的甲醇連續不斷地從氣相轉移至超臨界相，從而克服了傳統的合成甲醇尾氣大量循環（約為新鮮氣的5～8倍）的情況。在山西太原化肥廠一所作的中試結果證明，在無尾氣或新鮮氣與尾氣循環比為1：l時，CO轉化率達到了90％，甲醇時空產率平均值達到0.46t/h·t催化劑，當放空氣能合理利用時具有較好的工業化前景，現該所正與寧夏化肥廠合作進行進一步的開發和放大試驗工作。
（6）燃料甲醇
在國家科委支持下，我國從德國引進了三輛以純甲醇為燃料的汽車，經過長達8年的長期公路運行試驗，取得了很好的成果。公路實際運行實踐驗證，1.6～1.7t甲醇，相當于1t汽油。按現行的汽油和甲醇市場價格對比，其經濟效益明顯，且尾氣排放較汽油車大幅度減少，對改善城市環保有較好的效果。這種環保型汽車的發展，無疑將進一步促進甲醇工業的發展。
1.2.2合成其他含氧化合物
（1）甲醇碳基化制醋酸及醋酥
甲醇碳基化制醋酸及醋酐是近年來C1化學的重大進展，美國和英國均已實現了工業化。自1982年以來，世界醋酸生產能力中，甲醇碳基合成法已占50％以上。最近德國赫斯特公司（Hoechst）將含氫的CO鼓泡導人醋酸甲酯和甲醇的混合液中進行碳基化反應，所得醋酐產率可達1766g/gRh-h。在醋酸甲酯制備方面也取得了進展。美國聯合碳化物公司已將甲醇碳基化制醋酸甲酯和醋酸混合液的反應選擇性提高到接近100％。碳基化主要采用鍺絡合催化劑，助催化劑為碘化物。因此，各國都重視鍺和碘的回收。據德國赫斯特公司發表的專利，它可使醋酸甲酯和甲醇碳基化產品液中的總碘量由2 X 10-6降低至5 X 10-12以下。我國在這方面也取得了小試成果。我國開發的固載化催化劑可以基本解決銬的流失問題。
（2）草酸及乙二醇
CO通過氧化偶聯制草酸，也是一項新技術。甲醇與亞硝酸(N2O3)反應生成亞硝酸甲酯，在Pd催化劑上實現氧化偶聯，得到草酸甲酯，經水解后生成草酸；氧化產品中的NO再氧化成N2O3，循環使用。這一過程實際并不消耗甲醇和亞硝酸，只是CO與O2和H20合成草酸。若用乙醇代替甲醇，則可生成草酸二乙酯，再加氫即可制得乙二醇，乙醇可循環使用。這是一條非石油原料合成乙二醇的路線。日本目前已將合成氣制乙二醇列為C1化學技術開發的基本方向之一。日本工業技術院最近又獲得了一項專利，它采用乙酞丙酮基二碳基鍺作催化劑，合成氣經液相反應制得乙二醇，產率可達17. 08 mol乙二醇／g原子銠。我國中科院福建物構所在CO常壓催化偶聯合成草酸用催化劑的研制方面，進行了原料配比和各種空速條件對催化合成草酸二甲酯的研究，并優選了適宜的反應條件。改進配制的Pd（2.0％）／a-Al2O3催化劑在常壓、140℃、CO／CH3ONO=1.5、空速3000 h-l條件下，時空收率達到999g/L·h。該所并與福建石油化工設計院和福建南靖氨廠合作進行了規模為100t/a的合成氨銅洗回收CO、常壓催化合成草酸二甲酯及水解制草酸的中試。
日本國立工業化學實驗室開發了一種新的甲醇制乙二醇的工藝。它采用氧化鍺催化劑在常溫常壓下通過光輻射活化，將甲醇與丙酮的混合液直接合成為乙二醇，據稱選擇性可達80％。
（3）甲醇碳基化制甲酸甲酯，再水解制甲酸
德國Hu1s公司以甲醇和CO在叔二胺與乙烷作用下進行加壓碳基化反應制得甲酸甲酯（HCOOCH3），轉化率為80.7％，選擇性達99.4％。同時，該公司還開發了避免甲酸甲酯再酯化而制得無水甲酸甲酯的新工藝。
（4）合成氣制甲基叔丁基醚
采用多組份催化劑，可從合成氣制含60％異丁醇和40％甲醇的混合物，異丁醇脫水成異丁烯，從而可完成由合成氣直接制取甲基叔丁基醚。這是一條很值得重視的由天然氣（或煤）制取高辛烷值添加劑的技術路線。
（5）氣相法合成乙醇
日本乙化學組合有關企業和研究所，目前已完成每日2. 2 kg的小試，在篩選催化劑的基礎上，對以Rh／SiO，為母體的催化劑中添加各種金屬對催化劑中Rh進行修飾，發現添加能促進CO解離的金屬可提高催化劑活性，添加能促進加氫能力的金屬可提高生成乙醇的活性和選擇性。小試證明，采用復合式催化劑時，乙醇選擇性可達70％，乙醇時空收率為250g/h。
（6）甲醇制醋酸乙烯
美國哈康（Ha1con）公司曾進行過從甲醇與醋酸出發制取醋酸乙烯的研究開發。該工藝是首先將醋酸轉化成醋酸甲酯，再進一步轉化成二醋酸亞乙酯，經熱分解后得到醋酸乙烯和醋酸，但距工業化實用階段尚有一定距離。
轉貼于 1.3 合成烴類
1.3.1 甲醇裂解制烯烴
為了應付未來的石油危機，各國對甲醇裂解制烯烴的研究工作已進行了多年。主要研究方向是抑制生成甲烷和高級烷烴的選擇性，提高烯烴選擇性。美國飛馬（Mobil）公司開發成功了ZSM-34沸石催化劑，甲醇轉化為烯烴的選擇性達到80％。德國BASF公司在日產It的中試中發現鈣沸石具有良好的性能，在500～550℃下甲醇轉化率為100％，乙烯加丙烯的選擇性大于60％。日本用磷酸鈣改性HZSM-5沸石，在600C下甲醇轉化率為95％～100％，乙烯十丙烯的選擇性達到了67.5％。我國中科院大連化物所在甲醇裂解制烯烴的科研工作方面居世界領先地位，從日產5kg模式試驗獲得了優良的效果，甲醇轉化率為100％，對烯烴的選擇性達到85％～90％，乙烯十丙烯的選擇性達到了70％～80％。每噸烯烴消耗甲醇2.73 t（理論消耗量為2.3 t），每噸乙烯十丙烯的甲醇消耗約為3 t。
據有關文獻報道，通過對輕石腦油和甲醇轉化制乙烯的經濟比較，可初步得出如下結論：
（1）天然氣經甲醇制乙烯，其總投資要比傳統的石腦油路線增加約84％。
（2）當輕質石腦油價格為200美元/t時，相應的天然氣價格為3.6美分/m3此時兩條路線的產品乙烯價值相當。
（3）以天然氣為原料經甲醇生產乙烯，其工廠成本較低。當天然氣價格為8美分/m3時，若欲使乙烯的工廠成本與輕石腦油為原料的相當，則輕石腦油的價格相應應為162美元/t。
1.3.2合成氣制烯烴
目前，合成氣制烯烴已成為費托合成化學中新的研究方向之一，一些研究結果已顯示出明顯的工業化前景。據報道，有的研究已取得了低碳烯烴收率接近70g/m3合成氣的結果。前景盡管是誘人的，但離實際工業化尚有一定距離，由合成氣制取低碳烯烴，還有一些在轉化過程中的核心科學問題有待解決：一是在CO加氫合成烴類反應中，如何抑制甲烷的生成（低碳烯烴的合成反應需在高溫下進行，而溫度升高，甲烷生成量也隨之增加）；二是經典的費托合成反應產物受Schulz一Flozy（F一y）分布規律的限制。為了解決這些問題，一些科研單位在改進催化劑方面作了大量研究工作，發現采用堿改性ZSM擔載Fe-MnO催化劑，其烯烴的選擇性達到了50％以上。
1.3.3 甲烷氧化偶聯制乙烯
甲烷通過合成氣轉化，在能量利用上是很不經濟的。將甲烷直接氧化脫氫生成乙烯，擺脫造氣工序，無疑具有巨大的經濟效益。這一方向近年來一直受到國內外的重視。美國阿爾科（Arco）公司開發的催化劑在700～800℃，600～10000 h-1）空速下，獲得甲烷轉化率25％，烴類選擇性75％，其中乙烯選擇性50％，催化劑壽命大于半年，完成了年產35萬t乙烯裝置的模擬設計，初步測算需投資1.6億美元，預計乙烯成本可低于現行石腦油制乙烷的成本?？线_Eindhoren大學使用Twente大學研究的LiCO3／MgO催化劑完成了反應器設計。該設計在海牙召開的美國化學工程師歐洲年會上被認為是最有前途的。荷蘭科學家提出了兩種方案：方案一甲烷轉化率30％，C2烴選擇性為80％；方案二甲烷轉化率50％，C2烴選擇性50％。以1989年1月價格為計算基準，方案一投資1.7億美元，方案二投資2.07億美元。而采用傳統的石腦油裂解工藝，投資則高達4.7億美元。預計乙烯的成本為450～550美元/t，均低于石腦油裂解制乙烯的成本。我國蘭州物化所通過3年多的工作，也取得了可喜的進展，有的催化劑（堿金屬／過渡金屬復合氧化物）甲烷轉化率達到25％～35％，對C2+的選擇性為70％～80％。國家計委科技司已把甲烷氧化偶聯制乙烯的研究工作列為科技攻關重點項目。
1.4 合成液體燃料
合成液體燃料主要有間接法和直接法兩大類。間接法是先制取合成氣再進一步合成油品；直接法是在高壓下進行煤的直接加氫液化。國外一些化工公司對合成液體燃料進行了評價和經濟分析，結論是當油價每桶在25～30美元時，合成液體燃料方具有工業化價值。
1.4.1 合成氣制汽油
國外合成氣制汽油已經工業化的技術有費托（F一T）合成工藝和甲醇制汽油（MTG）工藝。前者在南非已建成了三個大廠，合成汽油產量已達350萬t/a，并副產乙烯453卜山后者系美國飛馬公司（Mobil）的技術，新西蘭采用該技術已建成了年產50萬、無鉛汽油的工廠。正在開發的工藝有美國飛馬公司的兩段改良費托合成和丹麥托普索公司的Tigas工藝。托普索公司分析了MTG法的不足之處，將一段催化劑改為合成含氧化物復合催化劑，然后使用HZSM-5分子篩將含氧化物轉化成汽油，已建設了規模為每小時處理合成氣400m’的小型中試裝置。中試工廠加工了2.0 X 106m3合成氣，共生產了280 t 烴類，其中汽油為205 t 相當干每m3合成氣生產140g烴類，其中汽油為103g。日本新能源組合在四日市建成了合成氣制汽油（AMSTG）中試裝置，規模為日產汽油1桶。試驗證明，每立方米合成氣可生產汽油105～150g。此外，荷蘭殼牌公司開發了SMDS 工藝，用一氧化碳加氧合成高分子石蠟烴，再加氫異構化成為發動機燃料，其柴油模試產品分布為：15％石腦油，25％煤油，60％柴油。
我國山西煤化所對兩段改良費托合成也做了大量科研開發工作，已完成了模試，并分別在山西代縣和晉城兩個化肥廠進行了中試和工業試驗。前者設計能力為汽油100t/a，后者為年產80號汽油2000t。階段試驗結果表明，每標準立方米CO＋H2的C5+礦產率接近100g。工業試驗由于采用了不成熟的常溫甲醇洗脫硫，造成甲醇降解，消耗過高，未能長期進柴行下去，但試驗證明，其一段鐵系反應器和二段分子篩反應器設計是成功的，為下一步工業放大創造了條件。所生產的汽油馬達法辛烷值大于80。此后煤化所又對一段催化劑進行了篩選，制成了超細粒子鐵錳催化劑，通過低碳烯烴制汽油。該工藝融合了Tigas和MFT I藝的優點，可以在較低壓力和高CO轉化率下實現一、二段反應在等壓下操作。單管試驗證明，每標準立方米CO＋H，的汽油收率達到了140g，接近世界水平，此過程聯產城市煤氣或化肥，工業化前景明朗。為了給實現工業化打好基礎，現山西煤化所正在中科院支持下進行萬噸級SMFT合成氣制汽油的軟件包開發工作。
1.4.2 煤炭直接液化
煤炭直接液化，盡管前景并不明朗，但發達國家從戰略技術儲備出發，均投入了較大的人力和物力進行技術開發工作。美國和德國目前在這方面處于領先地位。由于煤炭含氫量嚴重不足，因此需要在高壓（20MPa）下進行加氫液化。液化需要消耗大量氫氣，因此制氫的成本在一定程度上決定著煤炭液化在經濟上是否可行。最近中國神華集團煤炭科學研究總院與美國碳氫化合物技術公司（HTI）合作，采用HTI開發的煤炭液化技術進行日處理干煤12000t日產汽油2900t、柴油4170t等產品的預可行性研究工作；其配套所需的純氫量高達11.5 X 106m3/d。該工程投資巨大，按目前的油價，前景尚不明朗。但從戰略需要出發，在當前我國發動機燃料大量進口的嚴峻形勢下，很有必要對煤炭液化進行積極探索，以便為在條件成熟時建設工業規模示范裝置打好基礎。
2. 對發展我國C1化學的幾點建議
面對21世紀高科技發展和我國即將加入WTO的挑戰，我國以煤和天然氣為原料的C1化學也應當而且必將有所發展，有所進步。為此，筆者特提出如下建議。
2.1 建立以天然氣為原料、以甲醇為主體的C1化學基地
前已述及，按現行甲醇和汽油市場價格，甲醇作為汽車的燃料，既有明顯的經濟優勢，又有很好的環境保護效果。為此，在天然氣資源豐富的地區，以國產設備為基礎，適當引進國外先進技術建立年產45萬、甲醇的大型裝置，以甲醇為基礎原料，一方面向醋酸、醋片、醋酸乙烯等下游產品發展，另一方面，可在附近幅射建設甲醇貯、運和甲醇燃料添加站，把燒甲醇汽車逐步推向市場。
2.2 建立煤、電、化聯合企業集團
21世紀是環保世紀。為了改變現有燃煤電站鍋爐排放煙氣的嚴重污染情況，借鑒德國呂恩、美國冷水和普拉昆曼等1GCC聯合循環發電示范廠運行經驗，在煤炭產地附近利用廉價煤為原料，集中煤、電、化各方面力量，建立煤制氣、聯合循環發電（IGCC）和生產化工產品的聯合示范企業集團，應當是21世紀初期我國的一項重點工作。煤、電、化聯合示范裝置的建立，不僅能解決煙氣排放污染問題，又能提高能源利用效率，還可回收硫磺和CO2等資源，使資源得到較好的綜合利用。
2.3 積極開發合成氣制乙二醇和合成氣及甲醇制烯烴技術，并建立示范裝置
福建物構所開發了合成氣制乙二醇技術，并和天津大學合作，在天津有機化工廠進行了擴大試驗，有較好的經濟效益。甲醇及合成氣制烯烴技術，也已由大連化物所、清華大學等進行了多年試驗，取得了接近世界水平的成果。按目前的油價和烯烴價格，甲醇制烯烴的預期經濟效益，已與以石腦油和輕柴油為原料制烯烴大體相近。因此，建議選擇合適地點建設相應示范裝置，為工業化打好基礎。
