導(dǎo)語：如何才能寫好一篇化學(xué)工程和化學(xué)工藝的區(qū)別，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程與工藝；專業(yè)；就業(yè)方向

化學(xué)工程與工藝專業(yè)是一個(gè)極富創(chuàng)造性、挑戰(zhàn)性的重要工業(yè)領(lǐng)域，能在化工、石油、能源、輕工、冶金、醫(yī)藥、微電子生產(chǎn)、食品和環(huán)保等多領(lǐng)域行業(yè)，從事產(chǎn)品的研制開發(fā)與評(píng)估、過程工藝與裝置的設(shè)計(jì)放大、過程科學(xué)研究、高等工程教育、生產(chǎn)過程的控制及經(jīng)營管理等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)、教育教學(xué)和管理營銷人才，具有技術(shù)密集、人才密集、資本密集的特征，特別是二十一世紀(jì)的化學(xué)工業(yè)在向“綠色化工”方向發(fā)展的同時(shí)，對(duì)知識(shí)的交叉滲透、產(chǎn)業(yè)的相互交融提出了更寬更深的要求，該專業(yè)就是為了適應(yīng)面向二十一世紀(jì)化學(xué)工業(yè)發(fā)展而設(shè)置的一個(gè)厚基礎(chǔ)、寬口徑、適應(yīng)性強(qiáng)的大專業(yè)。本專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，具備在工業(yè)界、科技界、政府及行業(yè)機(jī)構(gòu)中擔(dān)任重要職務(wù)的基本素質(zhì)，掌握化工生產(chǎn)技術(shù)的基本原理、專業(yè)技能與研究方法。

通過上述闡述，我們簡(jiǎn)單了解到了化學(xué)工程與工藝的定義，在一些重要領(lǐng)域的關(guān)鍵作用。下面就讓我們分開來解讀化學(xué)工程和工藝在哪些領(lǐng)域起到了什么作用，在工作中，如何將資源更好的利用？

化學(xué)工程與工藝就是研究化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中的共同規(guī)律，并用化學(xué)方法改變物質(zhì)組成或性質(zhì)來生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的一門工程W科。簡(jiǎn)單來說，也就是化學(xué)在工程實(shí)際中的應(yīng)用。該專業(yè)主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、無機(jī)與分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)、化工原理、化工熱力學(xué)、化工分離工程、儀器分析、化工設(shè)計(jì)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工工藝等課程。其中英語、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、高等數(shù)學(xué)為學(xué)位課程，參加省自學(xué)考試。

化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科是從19世紀(jì)末由于化學(xué)品大規(guī)模生產(chǎn)的需要而形成和發(fā)展的。當(dāng)時(shí)，為了化工生產(chǎn)的高效和大型化，根據(jù)典型的化學(xué)工藝和設(shè)備中出現(xiàn)的一些具有共同屬性的工程問題，形成了單元操作的概念。20世紀(jì)50年代后發(fā)展的傳遞過程原理和化學(xué)反應(yīng)工程使化學(xué)工程學(xué)科上升到了新的階段。人類穿的各種合成纖維的衣物，吃的各種食物的包裝加工，住的房屋的水泥鋼材，以及人們開車所用的石油天然氣，都是化工研究的方向。中科院院士陳洪淵就曾經(jīng)評(píng)價(jià)化工產(chǎn)業(yè)為“國之重器”，能創(chuàng)造出數(shù)千萬個(gè)“新物種”。譬如說，1909年哈伯發(fā)明的合成氨技術(shù)使世界糧食翻倍，解決了世界上一半人的溫飽問題。1995年我國的化學(xué)纖維產(chǎn)量為330萬噸，其中90%是合成纖維，這一化工技術(shù)的應(yīng)用，使大多數(shù)人免于挨凍。

當(dāng)今社會(huì)，化學(xué)工程與工藝也應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，如分析化學(xué)師、食品化學(xué)師、化妝品研發(fā)員、醫(yī)藥技術(shù)師等職業(yè)，這些職業(yè)你肯定聽說過，但不一定想到他們與化學(xué)工程與工藝專業(yè)相關(guān)?？傮w來說化學(xué)工程與工藝專業(yè)的就業(yè)領(lǐng)域還是相當(dāng)廣泛的。畢業(yè)生能在化工、能源、信息、材料、環(huán)保、生物工程、輕工、制藥、食品、冶金和軍工等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作。一般主要的主要就業(yè)方向可以從一下幾個(gè)方面來看：

首先，可到科研院所、高等院校從事化學(xué)工程與工藝相關(guān)科研、教學(xué)等工作。不過這需要該專業(yè)學(xué)生具備一定的科研水平和較高的學(xué)歷。

其次，到化工類、石油類、輕工類、車輛化工、建筑機(jī)械、制藥、食品、涂料涂裝等相關(guān)的科研單位、企業(yè)、公司從事應(yīng)用研究、精細(xì)化工產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)和科技等工作。化工行業(yè)有很多知名的企業(yè)如美孚、殼牌、巴斯夫、中石油、中石化等。當(dāng)然，除了這些大企業(yè)外，一些冶金、化纖、煤炭、橡膠等化工企業(yè)也是畢業(yè)生不錯(cuò)的選擇?；ば袠I(yè)是個(gè)講究經(jīng)驗(yàn)和積累的行業(yè)，技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)是技術(shù)型人才的資本，對(duì)于剛走出校門畢業(yè)的學(xué)生來說，一般需要一個(gè)相當(dāng)長時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，從基層做起，讓理論和實(shí)踐充分的結(jié)合后，才能謀取個(gè)人職業(yè)更好的發(fā)展。

再次，可以在相關(guān)化工類企業(yè)從事銷售、管理等工作。除了走工藝、研發(fā)、質(zhì)量檢驗(yàn)等技術(shù)人才的道路外，該專業(yè)復(fù)合型銷售和管理人才在人才市場(chǎng)中也特別受歡迎。關(guān)鍵是如何取得化工類技術(shù)以外的教育背景和從業(yè)經(jīng)歷?；べQ(mào)易、管理人才基本都需要是化工專業(yè)出身，同時(shí)熟知貿(mào)易規(guī)則和單位業(yè)務(wù)，還必須具備耐心細(xì)致，和較強(qiáng)的語言表達(dá)能力。

國家教育部曾公布的化學(xué)工藝與工程專業(yè)就業(yè)狀況顯示，該專業(yè)2013年全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模在28000-30000人，近三年全國就業(yè)率區(qū)間在90%-95%之間，屬于就業(yè)率較高專業(yè)。

據(jù)調(diào)查，相關(guān)從業(yè)人員都表示，化工專業(yè)畢業(yè)生要找到一份工作并不難，但找什么樣的工作就因人而異了。由于化工各個(gè)方向分類較細(xì)，各個(gè)大學(xué)都有自己擅長的專業(yè)方向。如有些學(xué)校側(cè)重石油化工、煤化工；有些側(cè)重醫(yī)藥化工；有的則偏重金屬冶煉或精細(xì)化工等。另外，還有一些人對(duì)化工就業(yè)存在這樣的誤區(qū)，擔(dān)心學(xué)這個(gè)專業(yè)畢業(yè)后要去挖煤、煉石油。實(shí)際上，傳統(tǒng)的石油化工、煤化工只是其中的一個(gè)就業(yè)方向，如果你對(duì)這個(gè)方向不感興趣，還有更廣泛的領(lǐng)域可供選擇。如可以選擇和人們生活息息相關(guān)的精細(xì)化工，我們用的洗發(fā)水、洗面奶、沐浴液的研發(fā)生產(chǎn)都是化工的主要就業(yè)領(lǐng)域。還有食用油、巧克力等食品加工企業(yè)，香水、化妝品、奢侈品制造等也是化工很好的就業(yè)方向。目前我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平不斷提升，涉及綜合技術(shù)項(xiàng)目的開發(fā)工作節(jié)奏也顯得急躁起來，對(duì)于化工專業(yè)建設(shè)工作人員來說，需要聯(lián)同系統(tǒng)性的設(shè)施布置和先進(jìn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目開發(fā)，積極穩(wěn)固綜合人力資源的開發(fā)動(dòng)力，為我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供更加優(yōu)質(zhì)的貢獻(xiàn)力量。

除了化學(xué)工程與工藝在工作上的應(yīng)用外，可以說，我們?nèi)粘Ｉ钪械摹耙?、食、住、行”樣樣都離不開化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，它為農(nóng)業(yè)、能源、交通、機(jī)械、電子、紡織、輕工、建筑、建材等工農(nóng)業(yè)和人民日常生活提供保障和配套服務(wù)。同時(shí)它還是工業(yè)經(jīng)濟(jì)中最具活力，有待開發(fā)且競(jìng)爭(zhēng)力極強(qiáng)的一個(gè)行業(yè)。老人常說，“三百六十行，行行出狀元”，不管研讀什么專業(yè)，都有一定的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，只要潛心學(xué)習(xí)，任何領(lǐng)域都可以走出一片輝煌的天地。

參考文獻(xiàn)：

篇2

關(guān)鍵詞：卓越工程師；化工分離過程；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）32-0054-02

化工分離過程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生一門重要的專業(yè)課，是理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，具有鮮明的工程特點(diǎn)。伴隨著化學(xué)工業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，新的分離方法、技術(shù)不斷產(chǎn)生，化工分離技術(shù)在石油化工、資源環(huán)境、能源、材料、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮著重要作用，是化學(xué)工業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔工藝的重要手段。在“卓越計(jì)劃”的背景下，以強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型的化工高級(jí)人才，必須根據(jù)該課程的特點(diǎn)和時(shí)代的要求，構(gòu)建新的人才培養(yǎng)模式，改革課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法[1]。目前，化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案總體上還是傾向于理論型模式，專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容缺少整合性和工程性[2]，化工分離過程課程同樣存在教學(xué)內(nèi)容老化、教學(xué)體系不完善、工程訓(xùn)練與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)脫離嚴(yán)重、教學(xué)主體的新生代教師對(duì)工程教育思想缺乏系統(tǒng)的研究和足夠的重視等問題。因此，筆者在化工分離過程的教學(xué)中，以大工程觀和集成式的課程改革和“卓越計(jì)劃”的精神為指導(dǎo)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合等方面做了一些嘗試工作，取得了較好的效果。

一、精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

分離工程主要從分離過程的共性出發(fā)，討論化工分離過程的基本概論、本質(zhì)及其變化規(guī)律。從教學(xué)內(nèi)容而言，分離工程是一個(gè)學(xué)術(shù)內(nèi)容十分豐富的領(lǐng)域，既包括傳統(tǒng)分離過程基本理論原理方法的學(xué)習(xí)，同時(shí)各種新型分離技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，要求跟上時(shí)代和技術(shù)發(fā)展的步伐，教學(xué)內(nèi)容必須與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)更新與補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展課程教學(xué)環(huán)節(jié)。

1.合理組織教學(xué)課堂。要使課堂教學(xué)更具有現(xiàn)實(shí)性和新意，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容至關(guān)重要。在教學(xué)過程中，避免課程的割裂與重復(fù)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行組織、設(shè)計(jì)、重塑與整合。教師按學(xué)科發(fā)展，從基礎(chǔ)、原理、特性到應(yīng)用及發(fā)展的順序進(jìn)行講授內(nèi)容的安排和多媒體課件的制作；按照問題、案例和原理相結(jié)合的方式組織教學(xué)內(nèi)容；結(jié)合化工企業(yè)項(xiàng)目的實(shí)際和教師工程實(shí)踐、科學(xué)研究以及學(xué)生實(shí)習(xí)，介紹常見分離技術(shù)。

2.積極整合教學(xué)內(nèi)容。教師注意課程與專業(yè)基礎(chǔ)課如物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工原理等的銜接和關(guān)聯(lián)；在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)本課程與“化工熱力學(xué)”、“化工原理”、“物理化學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程中有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)銜接與融合，讓學(xué)生很自然地完成基礎(chǔ)理論到專業(yè)知識(shí)的過渡與應(yīng)用；增加新型化工分離技術(shù)，如超離子液體技術(shù)、膜分離技術(shù)、雙水相技術(shù)等；把企業(yè)典型工程案例引入課程教學(xué)中，使課堂教學(xué)更具有現(xiàn)實(shí)性和新意?；痉蛛x方法與化工原理的融合在化工生產(chǎn)中涉及的分離對(duì)象幾乎都是多組分體系，而目前一般高等院?；ぴ斫虒W(xué)中因?qū)W時(shí)有限，大多側(cè)重于雙組分的分離問題。這就要求在進(jìn)行分離過程的教學(xué)時(shí)要做好與化工原理教學(xué)的融合問題。如對(duì)化工原理教材中已涉及到的基本原理，教師對(duì)雙組分精餾、吸附和結(jié)晶等不做專門介紹，重點(diǎn)講解多組分體系的工程計(jì)算問題，將有關(guān)的基礎(chǔ)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用在耦合與集成過程設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來；減少與化工原理內(nèi)容的重復(fù)，培養(yǎng)學(xué)生利用化工單元操作的基本原理解決實(shí)際復(fù)雜體系分離問題的能力。

3.有效延伸課程環(huán)節(jié)?；し蛛x工程本身具有較強(qiáng)的工程背景的同時(shí)還兼有較強(qiáng)的理論性。在“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，化工分離工程的教學(xué)使學(xué)生認(rèn)為化工分離工程是“一大堆的方程、繁多的數(shù)據(jù)和大量的計(jì)算和循環(huán)迭代[3]。為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)，將課堂教學(xué)延伸至課外，如實(shí)習(xí)過程中、課程設(shè)計(jì)中及其他的化工實(shí)踐如創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、化工競(jìng)賽等過程中，布置作業(yè)、小組討論及綜合設(shè)計(jì)等，加深學(xué)生對(duì)已學(xué)的化工分離技術(shù)原理的理解，學(xué)會(huì)進(jìn)行分離方法的選擇優(yōu)化，以及新型分離技術(shù)的拓展。

4.強(qiáng)調(diào)選擇優(yōu)秀教材。要在有限的教學(xué)時(shí)限中，達(dá)到良好的教學(xué)效果，如何選擇教材和教學(xué)內(nèi)容對(duì)提高本課程的教學(xué)效果就顯得十分重要[4]。劉家琪主編的面向21世紀(jì)的教材《分離過程》，該教材在內(nèi)容和體系上體現(xiàn)了創(chuàng)新精神，注重拓寬基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)，并在教學(xué)內(nèi)容上作了重新安排；按教學(xué)規(guī)律的發(fā)展，從基礎(chǔ)、原理、特性到應(yīng)用及發(fā)展的順序分章節(jié)；主要章節(jié)（如多組分精餾和特殊精餾）中逐一介紹各種精餾方法的特性和應(yīng)用；選擇典型的分離方法展開講授化學(xué)工程的研究方法及其進(jìn)展。這樣安的排結(jié)合了兩種教材編排方式的優(yōu)點(diǎn)，思路簡(jiǎn)潔清楚，學(xué)生易于接受，教學(xué)效果良好[5]。

二、采取研究性教學(xué)模式，改革教學(xué)方法

在講授理論知識(shí)的同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生從社會(huì)生活中選擇并確定研究專題，主動(dòng)地投入到課程學(xué)習(xí)中去，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題；并在學(xué)習(xí)討論中獲取知識(shí)、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)探究和親身體驗(yàn)[6]。這樣，改變過去由老師單一講解的方式，可讓學(xué)生有問題隨時(shí)提出、分析和討論。本人在教學(xué)過程中以研究性教學(xué)[7]為指導(dǎo)思想，采取多樣化的教學(xué)方式，初顯成效。

1.討論式教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。為加強(qiáng)化工分離工程與化工原理等基礎(chǔ)課的銜接與融合，課前通過小班討論課，復(fù)習(xí)回顧掌握已學(xué)基礎(chǔ)課程的相關(guān)內(nèi)容，并與該課程的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析概括和總結(jié)。例如，在講多組分精餾過程時(shí)，教師在介紹完兩個(gè)極限條件及進(jìn)料位置的選取之后，讓學(xué)生討論簡(jiǎn)捷的計(jì)算方法的步驟和應(yīng)用，并與二組分精餾進(jìn)行對(duì)比分析，既加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和鞏固，又加強(qiáng)了學(xué)生知識(shí)體系的完整性。教學(xué)中，結(jié)合一些實(shí)例，讓學(xué)生參與討論，鞏固學(xué)生對(duì)基本概念和原理的理解，開闊學(xué)生視野，擴(kuò)散學(xué)生學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生感受到該課程對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。例如，在特殊精餾教學(xué)中引入當(dāng)?shù)啬乘幤笠译鎻U水的后處理技術(shù)，并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況，考慮能耗和溶劑的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行綜合分析討論。

2.虛擬式仿真，提升學(xué)生解決問題能力。以成熟的流程模擬軟件為主線引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐。在教學(xué)中，引入成熟的化工流程模擬軟件的應(yīng)用部分內(nèi)容，有助于學(xué)生越過煩瑣復(fù)雜的技術(shù)細(xì)節(jié)，用分離工程的思維方法解決實(shí)際問題。讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用成熟的軟件解決工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題，從而提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。如學(xué)生在對(duì)某藥企乙腈廢水的后處理工藝經(jīng)過討論優(yōu)化，然后通過流程模擬軟件如Aspenplus等進(jìn)行模擬優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合。

3.導(dǎo)向型討論，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。近十余年來，新型化工分離技術(shù)發(fā)展迅速，不少技術(shù)如各類膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)及新型吸附技術(shù)已趨成熟，其應(yīng)用的體系也已經(jīng)向醫(yī)藥、食品、生化、環(huán)境等領(lǐng)域擴(kuò)展。但由于新型分離技術(shù)涉及面廣泛，學(xué)生基礎(chǔ)及興趣不一，教學(xué)中不能面面俱到。本人在教學(xué)中開展導(dǎo)向性的討論，采取教師引導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)討論的方法將學(xué)生領(lǐng)到學(xué)科的最前沿，通過典型研究成果的介紹，讓學(xué)生掌握相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)和方法，學(xué)會(huì)分析創(chuàng)新思路，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和應(yīng)變能力，以適應(yīng)人才市場(chǎng)的需求。例如，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生開展天然產(chǎn)物分離專題的研究和討論。在討論教學(xué)中，筆者從天然產(chǎn)物的新型分離方法、特定天然產(chǎn)物的分離研究進(jìn)展等方面立題，鼓勵(lì)學(xué)生選擇自己感興趣的專題如醫(yī)藥、香精香料等的分離研究進(jìn)展，撰寫小論文進(jìn)行交流。這樣，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源查找與所選專題相關(guān)的文獻(xiàn)資料，并且通過文獻(xiàn)整理、綜合、歸納和專題論文的撰寫，有助于學(xué)生拓寬知識(shí)面、了解學(xué)科發(fā)展前沿，學(xué)會(huì)解決實(shí)際問題。

三、理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合

卓越工程師培養(yǎng)與傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的顯著區(qū)別之一就是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐。所謂“授之以魚，不如授之以漁”，實(shí)踐不僅能使學(xué)生增長經(jīng)驗(yàn)，把學(xué)到的知識(shí)與工程實(shí)踐和社會(huì)需求對(duì)接，而且能夠觸動(dòng)學(xué)生心靈，使其產(chǎn)生開拓創(chuàng)新的激情與靈感。經(jīng)過實(shí)踐歷練的學(xué)生可以把僵化的書本知識(shí)內(nèi)化成為活的創(chuàng)新能力。在教學(xué)中，將教材與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)的化工分離工程知識(shí)的理解，提高了學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了他們的求知欲和探索精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法和能力[8]。

1.強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程之前經(jīng)歷了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，對(duì)化工企業(yè)中分離過程的工藝過程及應(yīng)用已有一些了解，但缺乏利用理論知識(shí)分析問題的能力，在課程教學(xué)中注重舉例，對(duì)實(shí)習(xí)中接觸到的分離過程結(jié)合分離原理進(jìn)行詳細(xì)分析。如在多組分精餾的課堂教學(xué)中，結(jié)合實(shí)習(xí)車間橡膠生產(chǎn)溶劑回收工段的理論與工藝進(jìn)行講解，既直觀，又切合實(shí)際；讓學(xué)生在理解分離方法、分離原理的同時(shí)，還學(xué)會(huì)從經(jīng)濟(jì)、能源及生產(chǎn)實(shí)際的角度考慮分離工藝的優(yōu)化。

2.有效延伸課程實(shí)踐環(huán)節(jié)。把工程現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)化為實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地，在知識(shí)傳授與實(shí)踐歷練的交融中進(jìn)行。一方面，利用所建立的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)平臺(tái)，讓學(xué)生通過參與課外實(shí)踐項(xiàng)目，或參與到教師的科研項(xiàng)目中去，通過工程實(shí)踐來加深對(duì)分離方法原理的理解和認(rèn)識(shí)。另一方面，在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，教師通過布置分析討論題、撰寫小討論文等方式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析討論選擇生產(chǎn)實(shí)際中的分離技術(shù)，對(duì)實(shí)習(xí)中接觸到的分離過程結(jié)合分離原理進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)課堂教學(xué)有很大幫助。反過來，課堂教學(xué)也加深了學(xué)生對(duì)實(shí)際過程的認(rèn)識(shí)，并能舉一反三。

3.聘請(qǐng)企業(yè)專家參與教學(xué)?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”的師資隊(duì)伍是關(guān)鍵，通過“走出去、引進(jìn)來”的模式，加強(qiáng)課程教學(xué)教師工程教學(xué)能力的提升。除了聘請(qǐng)優(yōu)秀的企業(yè)專家參與教學(xué)任務(wù)外，任課教師還需通過承擔(dān)或參與企目項(xiàng)目的改造或研發(fā)、指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)、指導(dǎo)各類化工創(chuàng)新競(jìng)賽等實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)增強(qiáng)自身的工程能力，把工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的案例同教材中的理論知識(shí)聯(lián)系起來，避免了空洞說教，使課堂教學(xué)更具有現(xiàn)實(shí)性和生動(dòng)性。

四、注重教學(xué)過程管理，改革考核評(píng)價(jià)體系

考試是教學(xué)過程中的不可缺少的重要環(huán)節(jié)，涉及到對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的綜合評(píng)判。在課程教學(xué)考核評(píng)價(jià)過程中，主要引導(dǎo)學(xué)生從注重“學(xué)習(xí)成績”向注重“學(xué)習(xí)成效”轉(zhuǎn)變，從“注重考試結(jié)果”向注重“學(xué)習(xí)過程”轉(zhuǎn)變。課程考核形式采用期末考試、平時(shí)學(xué)習(xí)與專題討論結(jié)合起來的評(píng)判方式，改變過去一份期末考試卷一錘定音方式。成績由平時(shí)成績（包括平時(shí)討論情況和作業(yè)情況）、實(shí)踐成績（實(shí)習(xí)中作業(yè)完成情況、小論文寫作與講解）、考試等部分構(gòu)成。

平時(shí)成績主要包含課堂討論思維能力、回答問題情況、作業(yè)完成情況、學(xué)習(xí)態(tài)度等，小論文主要針對(duì)課堂理論知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)歸納、掌握某一方面知識(shí)，通過論文的完成加深了學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)系統(tǒng)理解，同時(shí)鍛煉了學(xué)生撰寫論文能力?？荚嚨膬?nèi)容分三個(gè)層次：識(shí)記、理解、應(yīng)用，涵蓋了學(xué)科相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理、以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的綜合試題。

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篇3

隨著適用性研究和開發(fā)的進(jìn)展，人們可以發(fā)現(xiàn)許多經(jīng)濟(jì)上可行的方案來滿足整個(gè)地球的需求。該"設(shè)想"確定了方向和相應(yīng)的規(guī)劃，采取措施建立利用植物系統(tǒng)中能源和碳源的可再生資源基礎(chǔ)。面臨的挑戰(zhàn)是嚴(yán)重的，但機(jī)遇也是難以衡量的。人類可以適應(yīng)變化，但必須接受所面臨的挑戰(zhàn)。序言中從兩方面進(jìn)一步闡明“設(shè)想”提出的背景：

1、界定植物/農(nóng)作物基資源

植物/農(nóng)作物基(有時(shí)用生物基bio-based)資源是指來自于一定范圍的植物系統(tǒng)，主要是農(nóng)作物、林產(chǎn)品和食品、飼料和纖維工業(yè)加工過程中的副產(chǎn)物。它們可以通過一年生的作物和樹種，多年生植物和短期輪作樹種等途徑在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)再生。石油化學(xué)品原本也是以植物為基礎(chǔ)，其基本分子為烴類。植物/農(nóng)作物基可再生資源當(dāng)前所用的大量基本分子是碳水化合物、木質(zhì)素和植物油。也有一些量少高值的分子是來自二級(jí)植物新陳代謝。另一個(gè)主要區(qū)別是烴類及其提取系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)并加工處理其所需要的原料型產(chǎn)品，而植物基可再生資源在某些程度上雖然也被認(rèn)定，但某種植物會(huì)含有某種資源，加工后會(huì)留下什么，尚未完全搞清。

最近生物技術(shù)進(jìn)展可以改變植物成分和酶提取系統(tǒng)，這就為現(xiàn)在需要的化學(xué)產(chǎn)品和新型中間人體及產(chǎn)品制造提供了新的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國的森林、耕地、牧場(chǎng)等面積約22.46億英畝(1英畝=0.405公頃，下同)，其中主要農(nóng)作物的種植面積有4.24億英畝，可以生產(chǎn)大量植物/農(nóng)作物基資源。過去50年，這類資源的重點(diǎn)主要是面向食物、飼料和纖維生產(chǎn)。

2、烴類經(jīng)濟(jì)

20世紀(jì)后期，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，生產(chǎn)增長率有很大提高，尤其是各發(fā)達(dá)國家，一些發(fā)展中國家也不斷增長。成功的增長和發(fā)展過程中起主要作用的是烴類經(jīng)濟(jì)。自20年代以來，礦物化石燃料的采取和利用提供了人們當(dāng)前所享受的經(jīng)濟(jì)效益和生活水準(zhǔn)。許多國家都依靠這種資源來滿足能源和原材料的需要。

在過去50年中，大量的研究開發(fā)在能源生產(chǎn)和基礎(chǔ)產(chǎn)品制造方面創(chuàng)造了許多可以大量增值的工藝過程。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)明顯地受人們提高生活水準(zhǔn)的意愿所驅(qū)動(dòng)，以創(chuàng)造各種產(chǎn)品。生物基資源的(主要是用植物基)用量很小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美國1996年玉米、黃豆和小米等生產(chǎn)用作食品和飼料量約為6900億磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此從經(jīng)濟(jì)角度看還不能趕上工業(yè)原料，而以烴類為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)卻繁榮昌盛。

烴類雖然將繼續(xù)起到非常有效的經(jīng)濟(jì)發(fā)展平臺(tái)作用，但是在其未來應(yīng)用中卻有若干問題有待解決。首先是對(duì)石油化學(xué)產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境問題日益受到關(guān)注，隨著又產(chǎn)生了許多相關(guān)的問題?；剂鲜且活愓跍p少的原料資源。應(yīng)用植物/農(nóng)作物基資源作為一種補(bǔ)充，由于它們是可再生的，所以為經(jīng)濟(jì)有序地向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

通過對(duì)能源狀態(tài)的審視就可看到可再生資源作為一種補(bǔ)充的必要性。烴類資源有限，許多專家提出世界可采和探明儲(chǔ)量，如按現(xiàn)在消費(fèi)水平計(jì)算只能提供50-100年，此處的一個(gè)重要假設(shè)是“現(xiàn)在消費(fèi)水平”是保持不變，但是從全世界人口增長和生活水準(zhǔn)變化來考慮，此假設(shè)是不合理的。當(dāng)前世界上按人口平均的能源消費(fèi)水平差距很大，詳見表1，許多發(fā)展中國家都將增加能源消費(fèi)。未來的能源供應(yīng)問題是多方面的，因?yàn)榘l(fā)展中國家人口眾多。例如，中國按人口平均能源消費(fèi)相當(dāng)于美國水平的1/3，其需要增加的能量數(shù)量約相當(dāng)于美國現(xiàn)在全年能源使用總量。

表1當(dāng)前按人口平均能源消費(fèi)水平kwh/人美國法國日本巴西泰國中國

122007500700015001200900

一些有效利用烴類的開發(fā)將有助于需要增長問題的解決，但是對(duì)烴類找到補(bǔ)充資源是完全必要的，只有如此才能保持可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)基礎(chǔ)。

新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用需要時(shí)間。石油化學(xué)工業(yè)本身的發(fā)展就是一個(gè)事例。1920年烴類原材料經(jīng)濟(jì)并不像今天這樣具有吸引力，過了50年，開始適應(yīng)化石燃料狀況的工藝。因此，要使植物/農(nóng)作物基系統(tǒng)達(dá)到同樣現(xiàn)代化水平也需要時(shí)間。

當(dāng)前正是開展大量研究開發(fā)工作、利用各種可再生資源和各種新工藝、并開始在各種可供選擇的途徑中提出選擇標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候?，F(xiàn)在進(jìn)行研究并不意味系統(tǒng)要立即改變，但是，烴類經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)學(xué)未來將出現(xiàn)問題：要支付高額環(huán)境費(fèi)用，或是由于原料缺少而價(jià)格上揚(yáng)。

投資適用性研究可以在未來能源和原材料間進(jìn)行相關(guān)的比較，提供非常需要的選擇。在中期至長期，選擇植物/農(nóng)作物基可再生資源可能是要兼顧環(huán)境方面容許和經(jīng)濟(jì)方面具有吸引力。而在近期，研究和開發(fā)可能只在一些領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行，使植物/農(nóng)作物可再生資源能開始進(jìn)入基本化學(xué)原料市場(chǎng)，從而擴(kuò)大資源基礎(chǔ)，延長有價(jià)值的化石燃料儲(chǔ)備的應(yīng)用壽命。

在上述背景環(huán)境下，通過研究討論，提出了2020年開發(fā)利用植物/農(nóng)作物可再生資源的設(shè)想的目標(biāo)；“設(shè)想”是要通過植物/農(nóng)作物基可再生資源的開發(fā)來提供經(jīng)濟(jì)繼續(xù)發(fā)展、生活的健康標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)大的國家安全。植物/農(nóng)作物基可再生資源可以改變當(dāng)前對(duì)日益減少的非再生資源的依賴。

本“設(shè)想”的內(nèi)涵重點(diǎn)是建立新的觀念，即植物基資源是越來越重要的工業(yè)原料資源。非再生資源可能因經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素逐步被植物基再生資源所取代，“設(shè)想”反對(duì)等到危機(jī)發(fā)生時(shí)現(xiàn)開始啟動(dòng)替代。

展望2020年，化石燃料可能仍將占90%，增加植物基可再生資源并不是可有可無的，它對(duì)滿足未來的需求非常迫切。當(dāng)然，需要有效地加工和利用這些植物衍生原料。其新途徑的研究從現(xiàn)在就要開始，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展有足夠的時(shí)間，保證解決環(huán)境而進(jìn)行良好的合作。

要取得有成效的進(jìn)展，應(yīng)當(dāng)確定以下的方向性目標(biāo)：

1、2020年化學(xué)基礎(chǔ)產(chǎn)品中至少有10%來自植物的可再生資源原料，到2050年提高到50%。

2、建立植物基(農(nóng)作物，林產(chǎn)，加工業(yè))系統(tǒng)，用有效的轉(zhuǎn)化加工工藝生產(chǎn)可再生原料，為2020年選中的產(chǎn)品提供經(jīng)濟(jì)合理、對(duì)環(huán)境瓜敏感的制造平臺(tái)。用此生產(chǎn)鏈來示范一個(gè)綜合的植物/農(nóng)作物基原料系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性和潛在效益，顯示工業(yè)應(yīng)用機(jī)遇的新領(lǐng)域，為2020年以后國內(nèi)和出口的需求做出貢獻(xiàn)。

3、在工業(yè)投資者、植物商、生產(chǎn)者、學(xué)術(shù)界和各級(jí)政府之間建立合作伙伴關(guān)系，開發(fā)從小范圍到大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，重新激活農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，改進(jìn)增值加工和制造鏈的集成，消除食品、飼料和纖維加工業(yè)與基礎(chǔ)材料制造業(yè)之間的差別。

“設(shè)想”中提出，科研與開發(fā)方面要制定有詳細(xì)目的和要求的相應(yīng)計(jì)劃，支持上述方向性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，從而也可取得投資的優(yōu)勢(shì)。

植物/農(nóng)作物基資源利用現(xiàn)狀和前景

一、現(xiàn)狀

烴類提供人類能源和衣著。塑料、油料、油漆、染料、藥品等基礎(chǔ)原料，已經(jīng)成為現(xiàn)代生活的主要依靠。1970-1990年間石油基的塑料增加了4倍，已經(jīng)逐步代替了玻璃、金屬甚至紙張。植物/農(nóng)作物基資源目前尚未有效利用，主要是因?yàn)榭捎眯圆睢①|(zhì)量不高、供應(yīng)不穩(wěn)或是價(jià)格高。要推動(dòng)和提高植物/農(nóng)作物可再生資源應(yīng)用的興趣，需要從以下幾個(gè)方面來分析。

1、實(shí)用性

盡管消費(fèi)總量不高，但是植物基原料當(dāng)前在化學(xué)品方面應(yīng)用面很廣，如用于油漆、粘合劑及劑等。黃豆是植物袖的傳統(tǒng)原料，隨著基因工程進(jìn)展，可以生產(chǎn)滿足特殊劑市場(chǎng)需要的專門油。最近，可用黃豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纖維素、擰槽酸、天然橡膠、多數(shù)氨基酸以及各種蛋白質(zhì)等化學(xué)品生產(chǎn)中，植物基資源是主要原料，詳見表2。

表2、美國植物基資源用量萬t/a類別用量用途

木材8090紙，紙板，木質(zhì)素纖維復(fù)合材料

工業(yè)淀粉300粘合劑，聚合物，樹脂

植物油100表面活性劑，油墨，油漆，樹脂

天然橡膠100輪胎，家用品

木材提取物90油料，膠

纖維素50紡織纖維，聚合物

木質(zhì)素20粘合劑，丹寧，vanillin

在多數(shù)情況下，應(yīng)用的植物基材料主要是原始狀態(tài)分子。如木質(zhì)素纖維、植物油和橡膠等復(fù)雜分子的應(yīng)用也只有有限的改性。這就與石油化學(xué)工業(yè)構(gòu)成明顯的反差，石油化工則是用化學(xué)方法按需要將烴類裂解成幾種簡(jiǎn)單分子，如甲烷、丙烯等。用這些基礎(chǔ)原料進(jìn)行化學(xué)合成，制造所需要的復(fù)雜的分子。

在少數(shù)情況下，植物/農(nóng)作物原料進(jìn)行裂解成為不同的基礎(chǔ)分子，例如高果糖的玉米生產(chǎn)糖漿和玉米淀粉發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。1996年美國用211億磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶發(fā)酵方法生產(chǎn)9億加侖(1加侖=4.546l,下同)乙醇，從而加工為90億加侖混合汽油。從許多實(shí)例看，植物基原料有一定實(shí)用性，雖還未生產(chǎn)像藥物那樣的高度專業(yè)化的分子，但卻包括了大量生產(chǎn)的中間體及產(chǎn)品。

2、供應(yīng)及質(zhì)量

植物系統(tǒng)地區(qū)分布廣，由于土壤和氣候條件不同，導(dǎo)致供應(yīng)和質(zhì)量的差異。森林和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)縮小了天然野生植物的供應(yīng)差異。

生物質(zhì)的總產(chǎn)量雖然很大，但是由于沒有經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)化技術(shù)而使其應(yīng)用受限制。一些新進(jìn)展如快速裂解提供了從中獲得低分子量產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，如果能在分離技術(shù)上進(jìn)一步創(chuàng)新，就可以推動(dòng)此應(yīng)用。生物質(zhì)資源可以來自快速增長木材、田邊作物以及其他專門培植的植物物種。另一潛在的生物質(zhì)資源是當(dāng)前為食用和飼料種植的農(nóng)作物，如玉米、黃豆、小麥和高梁等。一般情況下這些作物只應(yīng)用其產(chǎn)量的一半。此4種作物估計(jì)每英畝(1英畝=0.405公頃,下同)約有2600磅(以干物質(zhì)計(jì),下同)遺留在田地中，總計(jì)約有5200億磅。一部分留在耕地以改良土壤結(jié)構(gòu)，但大部分運(yùn)出去，作為原料應(yīng)用。因此要求有適當(dāng)?shù)?、成本低的?chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和加工技術(shù)。

供應(yīng)方面的主要問題是對(duì)原始生產(chǎn)的管理。當(dāng)前，樹木可作木材和紙漿，種植農(nóng)作物只是為食品、飼料和纖維加工，沒有在綜合利用上進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)植物/農(nóng)作物投入的成本評(píng)價(jià)基礎(chǔ)是未經(jīng)優(yōu)化的植物生產(chǎn)系統(tǒng)，因此經(jīng)濟(jì)性不佳。一些邊際土地的利用可以擴(kuò)大植物基可再生資源原料基地。但是從經(jīng)濟(jì)上比較，其很難達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行目標(biāo)。在估算其經(jīng)濟(jì)回報(bào)時(shí)，要考慮化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品的使用費(fèi)用。要增加可再生資源來源，除了要提高邊際土地利用率外，主要應(yīng)是如何對(duì)良田建立優(yōu)化種植生產(chǎn)系統(tǒng)。

當(dāng)前低投入、低產(chǎn)出的植物生產(chǎn)對(duì)農(nóng)民難以盈利，并不利于農(nóng)村發(fā)展，也不能為加工業(yè)提供低價(jià)原料。但是在產(chǎn)出方面，數(shù)量和質(zhì)量相差甚大，從此系統(tǒng)得到的產(chǎn)品必然價(jià)格較高，嚴(yán)重地限制了經(jīng)濟(jì)上的可行性。而且，由于低產(chǎn)出生產(chǎn)就需要更多的土地，其對(duì)環(huán)境的單位影響常常大于更為強(qiáng)化、密集的系統(tǒng)。因此要優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)改善邊際土地的利用。此外利用生產(chǎn)率高的土地作為植物/農(nóng)作物可再生資源的原料基地，這也有利于解決數(shù)量和質(zhì)量上的波動(dòng)變化。

農(nóng)村根據(jù)市場(chǎng)需求規(guī)劃種植計(jì)劃，如根據(jù)乙醇市場(chǎng)還是植物油供需情況，做出種玉米還是種黃豆的選擇，其次則要進(jìn)行第2輪對(duì)品種的選擇，作乙醇則要種高淀粉含量的玉米品種，如要種飼料，則種含高油量玉米更佳。這些選擇都對(duì)產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益有很大影響。面對(duì)“設(shè)想”需要擴(kuò)大食品或飼料、飼料或原料、油料或淀粉、纖維或糖、藥品或聚合物等等選擇范圍。要根據(jù)供應(yīng)或需求來決策，就需要進(jìn)一步仔細(xì)研究有關(guān)課題。

3、植物/農(nóng)作物基原料成本

利用植物/農(nóng)作物基可再生資源主要是成本問題，它與烴類相比是不經(jīng)濟(jì)的。工業(yè)生產(chǎn)要求大量的便宜原料。植物原料價(jià)格便宜，如果能開發(fā)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)將極具競(jìng)爭(zhēng)能力。利用植物/農(nóng)作物基原料生產(chǎn)化學(xué)品的成本比較，詳見表3。

表3、植物/農(nóng)作物基化學(xué)品生產(chǎn)成本類別生產(chǎn)量萬噸通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占總產(chǎn)量%

糠醛300.750.7897.0

粘合劑5001.651.4040.0

脂肪酸2500.460.3340.0

表面活性劑3500.450.4535.0

醋酸2300.330.3517.5

增塑劑801.502.5015.0

炭黑1500.500.4512.0

洗滌劑12601.101.7511.0

顏料15502.005.806.0

染料45012.0021.006.0

墻涂料7800.501.203.5

油墨3502.002.503.5

專用涂料2400.801.752.0

塑料30000.502.001.8

實(shí)際上,在制造業(yè)中選用不同的化學(xué)加工工藝對(duì)其成本影響很大。

植物/農(nóng)作物基可再生資源不是一種替代性資源,而是為工業(yè)原料提供的補(bǔ)充資源。成本問題并非只限于原料,而且與加工過程有關(guān)，因此要進(jìn)一步開發(fā)新的化學(xué)和生物加工工藝，才能擴(kuò)大植物基可再生資源應(yīng)用范圍，使之成為經(jīng)濟(jì)可行系統(tǒng)。

二、前景

由于植物/農(nóng)作物基可再生資源的來源不同，每種來源的原料又可以利用不同的加工工藝，構(gòu)成了一種多維的發(fā)展前景。本“設(shè)想”運(yùn)用矩陣分析方法進(jìn)行探討。不同投人的植物原料，可以運(yùn)用不同的加工系統(tǒng)，并取得各種不同的開發(fā)效果。

1、廢料和副產(chǎn)物利用

從當(dāng)前看，利用機(jī)會(huì)多，但需要有新的加工技術(shù)才能使其成為更重要的資源。

(1)現(xiàn)代化學(xué)

森林工業(yè)已經(jīng)將副產(chǎn)物利用發(fā)展成為一個(gè)較大的行業(yè)，如紙漿副產(chǎn)液轉(zhuǎn)化為磺酸木質(zhì)素表面活性劑ch3soch3以及用樹皮制丹寧。農(nóng)作物的磨榨工業(yè)開發(fā)了許多應(yīng)用副產(chǎn)物進(jìn)行加工的工藝，如從燕麥制糠醒、淀粉粘合劑、專用棉籽油、從濕磨料生產(chǎn)擰蒙酸鹽和氨基酸等。但是，許多食品加工業(yè)，如蔬菜和水果卻沒有開發(fā)相應(yīng)的副產(chǎn)利用加工工藝，經(jīng)常將副產(chǎn)淀粉和糖排放入周圍環(huán)境。副產(chǎn)物的利用具有許多發(fā)展機(jī)遇，提取及銷售其所含的有效成分是降低主產(chǎn)物成本的手段，而且從戰(zhàn)略上看是擴(kuò)大利用植物基資源。

(2)改進(jìn)化學(xué)

木本植物和有些農(nóng)作物加工中有較高的木質(zhì)纖維素含量和一些碳水化合物，如烴類工業(yè)一樣，可以將復(fù)雜分子轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小分子技術(shù)。便宜的植物衍生發(fā)酵制糖的開發(fā)已在進(jìn)行。用金屬有機(jī)物化學(xué)將碳水化合物轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋祷瘜W(xué)品是擴(kuò)大利用植物基原料的又一技術(shù)途徑。改進(jìn)化學(xué)方法具有潛力，可以使植物衍生的廢料加工利用提高經(jīng)濟(jì)回報(bào)率。

(3)生物加工

在比較復(fù)雜的料漿中用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)某種分子，再將其分離出來成為需要的產(chǎn)物。生物轉(zhuǎn)化是應(yīng)用微生物、細(xì)胞或不含細(xì)胞的酶系統(tǒng)的一步法工藝，它提供了改進(jìn)廢物料和副產(chǎn)物利用機(jī)會(huì)，隨著分離技術(shù)的提高，生物加工工藝可以獲得更為廣泛的應(yīng)用。

(4)新分子

在此方面似乎不太重要，從廢料中生產(chǎn)新分子不是一條最佳途徑。

2、現(xiàn)有農(nóng)作物

從近期看擴(kuò)大應(yīng)用具有最佳機(jī)會(huì)。

(1)現(xiàn)代化學(xué)

從化學(xué)工業(yè)整體看，并沒有|認(rèn)為植物衍生材料具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是具體|問題要具體分析。石油化工利用烴類而不用碳水化合物和其他生物基分子。

(2)改進(jìn)化學(xué)

如果植物衍生原料是結(jié)構(gòu)型的生物質(zhì)，含有木質(zhì)素和纖維素等成分，其具有一定優(yōu)勢(shì)。一些新技術(shù)，如綜合燃燒或金屬有機(jī)化學(xué)等都能提供更好地利用此類資源的機(jī)會(huì)。除林產(chǎn)資源外，約有5200億磅的生物質(zhì)資源目前尚未加以利用。改變加工工藝路線可以提高利用現(xiàn)有資源的效益。新的工藝開發(fā)可以提供利用糖和淀粉的機(jī)會(huì)。植物淀粉有不同來源，如水稻、土豆、玉米和小麥，它們的性質(zhì)、用途都不同，因此需要改進(jìn)其化學(xué)方法，發(fā)揮其潛能。新化學(xué)工藝與生物加工及先進(jìn)的分離技術(shù)綜合起來可產(chǎn)生很大效益。

(3)生物加工工藝

植物作為生物加工原料量大而多樣，從結(jié)構(gòu)型生物質(zhì)到一些專門的植物組分，在生物加工方面潛在優(yōu)勢(shì)很大：用酶轉(zhuǎn)換玉米衍生的葡萄糖生產(chǎn)高果糖的玉米糖漿。最近從玉米葡萄糖經(jīng)過發(fā)酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸鹽可以用作制一些化學(xué)產(chǎn)品如丁二醇、四氫呋喃，這些中間體又可進(jìn)一步加工制成許多種產(chǎn)品。當(dāng)前，用10億磅這種原料可得到價(jià)值13億美元產(chǎn)品，現(xiàn)在正在中試。多種學(xué)科進(jìn)行合作就可取得良好的效果，這是短期內(nèi)取得成效的一種良好運(yùn)行模式。

(4)新分子

植物原料的投入固定，利用基因改性所用微生物或是專用酶，可產(chǎn)生新分子。此工作目前只在很小的市場(chǎng)中進(jìn)行。當(dāng)市場(chǎng)對(duì)具有特殊性能的新產(chǎn)品需求增加，投入產(chǎn)出可能會(huì)促使其發(fā)展，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合研究要沿著產(chǎn)品開發(fā)鏈進(jìn)行，從界定所需要的產(chǎn)品——需要的特性——分子結(jié)構(gòu)——中間體——酶技術(shù)——蛋白質(zhì)/基因工程——投入植物的最佳原料——生產(chǎn)優(yōu)化等。

3、新鮮農(nóng)作物

此項(xiàng)作為中期發(fā)展機(jī)遇。

(l)現(xiàn)代化學(xué)

因?yàn)榛瘜W(xué)工業(yè)一般不認(rèn)為農(nóng)作物的利用能獲得較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此新鮮農(nóng)作物并無吸引力。過去曾認(rèn)為可以降低成本，但是實(shí)際上的技術(shù)限制否定了其經(jīng)濟(jì)性。

(2)改進(jìn)化學(xué)

從投入產(chǎn)出看，存在類似問題，如果改進(jìn)的化學(xué)工藝需要專門的農(nóng)作物，-新鮮農(nóng)作物可能會(huì)有優(yōu)勢(shì)。另一優(yōu)勢(shì)是在物流方面。按照改進(jìn)工藝實(shí)施和運(yùn)作規(guī)模，所需原料只能就近供應(yīng)新鮮農(nóng)作物。因此改進(jìn)工藝應(yīng)當(dāng)與供應(yīng)系統(tǒng)平行進(jìn)行才能互相支持共同發(fā)展。植物作為原料補(bǔ)充資源時(shí)，困難在于許多烴類加工裝置不位于農(nóng)作物和森林種植地區(qū)，而植物基原料運(yùn)輸費(fèi)用很高。

(3)生物加工工藝

與改性化學(xué)類似,區(qū)別在于如何將原料加工成中間體和最終產(chǎn)品。在技術(shù)上要考慮農(nóng)作物品種的適用性，一種生物工藝可以對(duì)多種品種進(jìn)行加工。優(yōu)化工藝是影響運(yùn)作經(jīng)濟(jì)很重要的因素。

4、改性基因類植物

這是中長期發(fā)展機(jī)遇，其可提供的成效目前尚難以想像，今后是否出現(xiàn)碳水化合物經(jīng)濟(jì)，或是其他經(jīng)濟(jì)，這要看建立在生物工程基礎(chǔ)上的新工業(yè)平臺(tái)所能發(fā)揮的作用。

(1)現(xiàn)代化學(xué)

基因改性植物基原料可能成為現(xiàn)有的烴類加工系統(tǒng)原料。但是，改性植物分子在烴類系統(tǒng)中降解所花代價(jià)太高。因此投入技術(shù)要能跨越加工技術(shù)，或者是較復(fù)雜的分子能直接得到并進(jìn)入制造鏈，再有是新工藝路線能高效地應(yīng)用此改性原料。當(dāng)然這些變革都要從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面來評(píng)價(jià)其效益。

(2)改性化學(xué)

對(duì)優(yōu)化植物/農(nóng)作物基原料投入和加工有好處，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行此方面研究。至于何時(shí)見效則要根據(jù)基因技術(shù)進(jìn)展及其達(dá)到工業(yè)化時(shí)間來確定。

(3)生物加工工藝

微生物或酶進(jìn)行基因改變達(dá)到強(qiáng)化工藝過程目的。生物工程具有長期潛力，在原料投入和生物技術(shù)本身之間創(chuàng)優(yōu)，有時(shí)所需要的可作基礎(chǔ)原料的分子可以部分在植物原料內(nèi)進(jìn)行合成，用生物轉(zhuǎn)化或高度專門化的生物/化學(xué)工藝進(jìn)行分離。為了繼續(xù)應(yīng)用化石燃料生產(chǎn)專門產(chǎn)品，需要進(jìn)行研究開發(fā)，使有限資源能取得最大的價(jià)值。

(4)新分子

過去20年中，塑料已成為最大的工業(yè)部門，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金屬。市場(chǎng)將會(huì)根據(jù)消費(fèi)者的意愿和需求發(fā)生變化。材料科學(xué)將繼續(xù)發(fā)展，市場(chǎng)銷售者將繼續(xù)設(shè)計(jì)新的消費(fèi)品，塑料的未來變化難以預(yù)料。能作為新工業(yè)發(fā)展平臺(tái)基礎(chǔ)的新分子將會(huì)很多，物理與化學(xué)科學(xué)與生物工程材料結(jié)合將產(chǎn)生新的領(lǐng)域。植物基可再生資源將是未來的主要資源。新陳代謝工程是將豐富資源制造成所需基礎(chǔ)原料的渠道，支持社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施。開發(fā)和拓寬其可能性，需要先進(jìn)的技術(shù)，這將是未來新領(lǐng)域。

生物技術(shù)的潛在影響及實(shí)施“設(shè)想”的工作途徑

生物技術(shù)的潛在影響

對(duì)一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以從如下幾個(gè)方面來分析：近來變化的速度和引入的速度、量度及其帶來利益的水平及公共公司投資、評(píng)價(jià)專利活動(dòng)和有關(guān)協(xié)會(huì)的活動(dòng)、觀察開發(fā)進(jìn)程、審視所取得的成功進(jìn)展。

90年代初期，許多人對(duì)生物技術(shù)將對(duì)農(nóng)作物帶來很大變化是持懷疑態(tài)度的。到1996年，轉(zhuǎn)基因作物在產(chǎn)業(yè)化方面取得成功，明確地澄清了這個(gè)問題。這些早期的成效是關(guān)于新的作物保護(hù)途徑，對(duì)保護(hù)植物生產(chǎn)免受病蟲害起了重要作用，對(duì)進(jìn)一步了解和掌握如何改進(jìn)植物組分也很重要。

由于管理方面的需要，轉(zhuǎn)基因大田試驗(yàn)記錄由美國動(dòng)物和植物健康監(jiān)測(cè)服務(wù)中心保存。從記錄中可以看到一些行之有效的轉(zhuǎn)基因改變植物組分的工作正在進(jìn)行之中，試驗(yàn)范圍也在不斷擴(kuò)大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和pioneerhi-bred等都在進(jìn)行。

為了改變植物組分以提高營養(yǎng)價(jià)值，改善加工性能，或是為了某些工業(yè)和制藥的應(yīng)用，一些轉(zhuǎn)基因改性品種已經(jīng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，包括碳水化合物的變革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白質(zhì)形態(tài)操作(typemonipulation)、纖維特性改性、產(chǎn)生抗體、工業(yè)酶生產(chǎn)、二級(jí)化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展非常迅速，為植物基材料擴(kuò)大應(yīng)用開辟了新的途徑，使其可以為工業(yè)生產(chǎn)提供分子基礎(chǔ)原料和更為復(fù)雜的分子原料。用植物基原料主產(chǎn)聚合物，制造塑料就是一個(gè)成功事例。從a1-coligenenentrophus細(xì)菌的3種基因已經(jīng)能轉(zhuǎn)入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羥基丁酸酯)，濃度可達(dá)14%。這種生物可降解的熱塑性塑料正在進(jìn)一步開發(fā)，使之可以從黃豆、棉花和油菜籽制備。

在過去50年內(nèi)，通常用的植物培植產(chǎn)率已經(jīng)提高了3倍，根據(jù)農(nóng)作物滿足食物、飼料和纖維不同用途，選擇不同的方法得到具有不同特性的產(chǎn)物。高級(jí)植物種植要用基因圖譜和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，進(jìn)一步提高食物和飼料生產(chǎn)需要供應(yīng)的植物基原料。

生物技術(shù)對(duì)植物基原料已經(jīng)產(chǎn)生革命性的影響。但是，用生物技術(shù)來改變植物，使之適合烴類經(jīng)濟(jì)需要，并不是一條最佳途徑。這就需要進(jìn)一步弄清什么是工業(yè)鏈需要的因素，而這些因素又是能在未來轉(zhuǎn)基因植物基可再生資源中具有最大的優(yōu)勢(shì)。

實(shí)施“設(shè)想”的工作途徑

要成功實(shí)施美國可再生資源開發(fā)利用的戰(zhàn)略設(shè)想(以下簡(jiǎn)稱“設(shè)想”)中所提出的大綱，需要將研究、開發(fā)、工業(yè)過程工程以及對(duì)未來的市場(chǎng)了解等項(xiàng)工作有效地集成起來。適應(yīng)“設(shè)想”的多學(xué)科計(jì)劃以及各個(gè)項(xiàng)目的協(xié)作都要求有一共同的目標(biāo)，向前沿技術(shù)邁進(jìn)。應(yīng)用改進(jìn)的化學(xué)工藝加工現(xiàn)有的農(nóng)作物，包括集成運(yùn)用生物工藝，可以納入短期計(jì)劃之內(nèi)，從當(dāng)前到今后10年可以著手實(shí)施。這是研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。另一個(gè)熱點(diǎn)是觀念上的飛躍，超越當(dāng)前的烴類化學(xué)，結(jié)合基因改性植物，運(yùn)用新的工藝，這可以納人中長期計(jì)劃中，在10到20年甚至更長時(shí)期內(nèi)實(shí)施并產(chǎn)生影響。上述兩個(gè)熱點(diǎn)都是當(dāng)前在研究中進(jìn)行投資，在不同期限內(nèi)可以取得回報(bào)。

如果在這些領(lǐng)域內(nèi)取得成功，在工業(yè)應(yīng)用上就可以有了一個(gè)可行的堅(jiān)實(shí)科學(xué)基礎(chǔ)。新鮮作物應(yīng)用開發(fā)將被看作是一個(gè)降低這些系統(tǒng)成本的一種機(jī)制，或是改善供應(yīng)狀況(數(shù)量和質(zhì)量)，滿足工業(yè)發(fā)展需要。

當(dāng)審視植物基可再生資源的前景時(shí)，可以看到供應(yīng)鏈本身包含著許多重大課題。不同物種發(fā)展有各自的地理優(yōu)勢(shì)，可以形成專門原料的加工中心，包括進(jìn)入國內(nèi)和國外兩個(gè)市場(chǎng)。對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的鑒別保護(hù)機(jī)制仍在變化，植物基可再生資源上的這些系統(tǒng)都需要進(jìn)一步研究。

本“設(shè)想”并非要給各種問題以答案，而是指出未來潛在的可能，在各方面采取一定的步驟就可以使其實(shí)現(xiàn)。下一階段就要進(jìn)行各方的協(xié)調(diào)工作，使多方面的投資者能有一個(gè)投入的基礎(chǔ)，針對(duì)“設(shè)想”提出的目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)工作。該規(guī)劃要訂出各項(xiàng)目計(jì)劃，通過研究和開發(fā)來支持“設(shè)想”中提出的方向性指標(biāo)。各計(jì)劃項(xiàng)目要符合下列一個(gè)或幾個(gè)方面的要求。

優(yōu)化生物質(zhì)和農(nóng)作物基原料生產(chǎn)，達(dá)到計(jì)劃應(yīng)用要求狀況。

為植物基原料的供應(yīng)鏈提出裝置、地點(diǎn)、貯運(yùn)和分銷措施，包括加強(qiáng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的機(jī)制。

加速發(fā)展基于改性化學(xué)和生物工藝的新工藝，同時(shí)考慮利用植物/農(nóng)作物基可再生資源原料。

對(duì)多類投資者支持的項(xiàng)目，對(duì)上述三個(gè)方面中一個(gè)或一個(gè)以上將產(chǎn)生影響的項(xiàng)目，或是多學(xué)科項(xiàng)目等將給以優(yōu)先和優(yōu)惠待遇。投資項(xiàng)目選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮時(shí)間要求和潛在影響的大小來確定。

植物/農(nóng)作物基可再生資源對(duì)工業(yè)基礎(chǔ)原產(chǎn)的需求增長是一個(gè)戰(zhàn)略性措施，也是使美國在21世紀(jì)繼續(xù)保持領(lǐng)先地位的戰(zhàn)略性選擇。開發(fā)基礎(chǔ)資源具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)方面的好處。機(jī)遇是明確的，考慮未來的設(shè)想是需要的，要聯(lián)合投資者對(duì)新途徑進(jìn)行投資，才能創(chuàng)造一個(gè)安全的未來。

“設(shè)想”文本中不止一處引用達(dá)爾文的名言“能夠幸存下來的物種，不是最強(qiáng)的，也不是最聰明的，而是能適應(yīng)變化的”。

2020年可再生資源應(yīng)用將增加五倍

《植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想實(shí)施的技術(shù)指南》(以下簡(jiǎn)稱“技術(shù)指南”)，是《植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想》(以下簡(jiǎn)稱“設(shè)想”)的補(bǔ)充，提出的目的是：支持“設(shè)想”方向，確定發(fā)展中的主要障礙和問題，確定優(yōu)先的研究領(lǐng)域。

要達(dá)到上述目的需要進(jìn)行協(xié)調(diào)觀念開發(fā)，收集專家證明，組織多學(xué)科研討會(huì)、聽證會(huì)，優(yōu)勢(shì)排隊(duì)試驗(yàn)和團(tuán)隊(duì)行動(dòng)計(jì)劃等多項(xiàng)工作。在“技術(shù)指南”編制過程中吸收了各方面人士的意見，參加研討的共有66名有關(guān)部門不同行業(yè)的專家。專家們就全球性問題提出“設(shè)想”，針對(duì)“設(shè)想”結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況提出存在的主要障礙與問題，再確定研究與開發(fā)領(lǐng)域，從而找出優(yōu)先研究開發(fā)的課題。這些課題所屬領(lǐng)域都是能為利用可再生資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展起最大杠桿作用的研究領(lǐng)域。通過參加“技術(shù)指南”研究和編制的專家的專業(yè)情況反映出在化工制造中應(yīng)用生物基原料需要涉及多門學(xué)科。但是有3個(gè)產(chǎn)業(yè)是中心，即化學(xué)、生物和農(nóng)業(yè)，每個(gè)產(chǎn)業(yè)都涉及幾門不同的學(xué)科，如農(nóng)業(yè)，林業(yè)和石油化學(xué)。

1、農(nóng)業(yè)和林業(yè)

農(nóng)業(yè)：是一個(gè)廣泛的概念，包括谷物生產(chǎn)、林地和牧場(chǎng)等。這些土地上生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品和林產(chǎn)品一起構(gòu)成生物基材料，它們通過太陽能，大氣中的co2和土壤中養(yǎng)分進(jìn)行原始生產(chǎn)而成為可再生資源。美國擁有大量優(yōu)良土地，豐富的自然水資源和先進(jìn)的技術(shù)基礎(chǔ)，通過資源保護(hù)和利用，每年可產(chǎn)生可再生資源的巨大財(cái)富。林業(yè)：在美國有超過6.5億英畝（1英畝=4046.24平方米）的森林，從業(yè)人口140萬，每年生產(chǎn)價(jià)值2000億美元產(chǎn)品。過去10年內(nèi)，紙張部門的增長比木材業(yè)快。木材和紙產(chǎn)品回收循環(huán)利用率高，每年有約4000萬t紙?jiān)偕?。美國的林業(yè)已經(jīng)制定出2020年發(fā)展設(shè)想以及相應(yīng)的研究計(jì)劃。該設(shè)想呼吁進(jìn)行研究，用先進(jìn)的生物和遙感技術(shù)以及樹木生理學(xué)和土壤科學(xué)等理論。

農(nóng)業(yè)和林業(yè)通過應(yīng)用基因?qū)W技術(shù)和轉(zhuǎn)基因植物等新手段將會(huì)出現(xiàn)大的躍進(jìn)。在不久的將來，可生產(chǎn)出大數(shù)量和高質(zhì)量的作物。除了飼料和食品，還可以為工業(yè)部門提供原材料。而且還可以引入某些酶標(biāo)記基因，可能會(huì)在植物體內(nèi)制造完全新型的聚合物，并可大量生產(chǎn)，成為經(jīng)濟(jì)的消費(fèi)用品。

美國將技術(shù)進(jìn)展應(yīng)用于植物和農(nóng)作物的調(diào)整，使其在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和制造業(yè)中保持可持續(xù)發(fā)展的領(lǐng)先地位起著主要作用。國家的未來明顯地要依靠近期開發(fā)可再生資源基礎(chǔ)的研究來支持。

2、石油化工業(yè)

化學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)和地理學(xué)等幾門學(xué)科在石油化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用，對(duì)人們生活產(chǎn)生的影響是50年前難以想像的。石油化學(xué)工業(yè)成功地創(chuàng)造了眾多產(chǎn)品，從高性能的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料到基礎(chǔ)化學(xué)品以及許多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。

石油化學(xué)工業(yè)：是資本密集型工業(yè)，已經(jīng)建立了可觀的基礎(chǔ)設(shè)施來處理和加工化石燃料。美國每天要用1390萬桶烴類原料，多數(shù)是作為燃料型產(chǎn)品，用于化工及其他工業(yè)基礎(chǔ)原料生產(chǎn)，每天約為260萬桶油短類原料。

近年來，工業(yè)化學(xué)品和塑料生產(chǎn)都有巨大的增長。塑料工業(yè)從業(yè)人員120萬人，有20000套生產(chǎn)加工裝置，過去在研究開發(fā)上花費(fèi)以10億美元數(shù)計(jì)的投資，才獲得了今日成就。如果塑料制品的原料沒有可再生資源，遲早有一天會(huì)變得十分昂貴。一方面，是否還有上萬億桶的石油開采量，原油價(jià)格能否在每桶10美元以內(nèi)。世界原油生產(chǎn)已經(jīng)變化迅速，而且有許多不定因素。另一方面，化石燃料資源是有限的，這是無可爭(zhēng)議的事實(shí)。重要的是考慮當(dāng)供應(yīng)呈峰值時(shí)未來價(jià)格的敏感度，而不是去爭(zhēng)論何時(shí)是油將用盡的理論時(shí)間。最近由于幾處新資源的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用，在20年內(nèi)原油產(chǎn)量可能會(huì)有所增加。但是，必須注意美國一直是原油進(jìn)口國，50%原油靠進(jìn)口。如果原油進(jìn)口一旦停止，北美可采用的化石燃料資源儲(chǔ)量按目前消費(fèi)水平只能維持約14年。如果保持目前進(jìn)口水平而不增加，也只能使用28年。當(dāng)然，將會(huì)有新的改進(jìn)的抽提技術(shù)，例如水平鉆探和核磁共振鉆孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。

用可再生資源補(bǔ)充石油化學(xué)品，要從現(xiàn)在開始，由少量到大量逐步進(jìn)行，有關(guān)研究工作要立即開始。不考慮化石原料供應(yīng)衰退時(shí)間表的爭(zhēng)論，由于人口增長以及一些新興國家人們生活水平提高，需求將繼續(xù)增長。在可再生資源取代化石燃料之前，它將作為一種補(bǔ)充資源。因此，無論如何在美國開發(fā)可再生資源作為工業(yè)原料都是十分重要的。

“設(shè)想”中提出的指標(biāo)是“2020年基礎(chǔ)化學(xué)品至少有10%來自植物衍生可再生資源，隨著發(fā)展觀念到位，2050年要提高到50%”。要注意無論是美國還是全世界總消費(fèi)量的增加是很快的，因?yàn)榧词?020年的10%目標(biāo)是按當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)總量計(jì)算，也比當(dāng)前消費(fèi)水平要提高4—5倍，絕對(duì)的增加更大。如果2020年消費(fèi)水平本身提高1倍，可再生資源的絕對(duì)指標(biāo)也要翻番。

換言之，不能期望可再生資源在不變的需求環(huán)境下能完全取代烴類資源，而只有當(dāng)消費(fèi)產(chǎn)品需求增加，可再生資源可以能滿足此增加需求中的一部分。在2040年時(shí)間框架中，指標(biāo)可以是：可再生資源應(yīng)用使化石燃料能穩(wěn)定地維持現(xiàn)在的消費(fèi)水平。按此指標(biāo)可以形成以下的觀念：

由于不是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)替代戰(zhàn)略，可再生資源并不與非再生資源直接競(jìng)爭(zhēng)。

需要用可再生資源和非再生資源兩種資源來滿足未來20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生資源，因?yàn)槟菚r(shí)的化石燃料將會(huì)很貴而且有限。滿足近期指標(biāo)的支持和研究完全與長期目標(biāo)保持一致，這些方向性指標(biāo)，非常清楚地表明面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，需要從現(xiàn)在就采取行動(dòng)，應(yīng)當(dāng)開始建立通向擴(kuò)大利用可再生資源的道路。除了建立可操作的可再生資源基礎(chǔ)指標(biāo)外，其他一些相關(guān)的指標(biāo)也是很重要的，包括：

建立系統(tǒng)，通過加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)可靠性的基礎(chǔ)設(shè)施支持，將供應(yīng)、制造和分銷等活動(dòng)集成起來。

通過功能基因?qū)W來提高對(duì)植物新陳代謝的理解，優(yōu)化對(duì)專門的增值加工工藝的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，除應(yīng)用現(xiàn)有的組分外，要開拓新型聚合物生產(chǎn)和應(yīng)用。要保證開發(fā)的新工藝過程的效率高于95%，同時(shí)應(yīng)用伴生工藝，應(yīng)用所有副產(chǎn)物，消除廢料，保證新的平臺(tái)能在特殊的環(huán)境條件下堅(jiān)持目標(biāo)方向?qū)Υ_定目標(biāo)與研究指標(biāo)要反復(fù)交叉檢驗(yàn)，使其能堅(jiān)持可再生燃料/能源需要的目標(biāo)。

在生產(chǎn)和分銷中要開發(fā)保持穩(wěn)定供應(yīng)的途徑，在年生產(chǎn)一定范圍基礎(chǔ)上控制一些因素，如價(jià)格、數(shù)量、性能、地區(qū)分布、質(zhì)量等。同時(shí)要制定提出這些因素的標(biāo)準(zhǔn)。

建立進(jìn)一步合作伙伴關(guān)系，改進(jìn)綜合集成，通過加強(qiáng)農(nóng)村發(fā)展來支持取得成功。

“設(shè)想”的目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)，主要要使本“技術(shù)指南”中所列出的目的大綱都能達(dá)到?；蚋男灾参锷a(chǎn)專門的代謝產(chǎn)品和開發(fā)補(bǔ)充性的化學(xué)改性產(chǎn)品取得成效就可以達(dá)到2020年可再生資源應(yīng)用增加5倍的目標(biāo)。這些進(jìn)展也將為2020年以后的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

可再生資源應(yīng)用技術(shù)和市場(chǎng)的障礙及問題

將可再生資源制成消費(fèi)產(chǎn)品的整個(gè)系統(tǒng)中有許多障礙和問題，其中關(guān)鍵和問題是：

植物科學(xué)方面：基因?qū)W、酶、新陳代謝和組分。

生產(chǎn)方面：?jiǎn)挝怀杀?、收率、持續(xù)性、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、植物設(shè)計(jì)。

加工方面：經(jīng)濟(jì)學(xué)、分離、轉(zhuǎn)化、生物催化、基礎(chǔ)設(shè)施。

應(yīng)用方面(由技術(shù)和材料驅(qū)動(dòng)的問題)：經(jīng)濟(jì)學(xué)、功能性、性能、新用途。

應(yīng)用方面(由市場(chǎng)和需求驅(qū)動(dòng)的問題)：價(jià)格性能比、性能、知覺、市場(chǎng)開發(fā)。

現(xiàn)將上述關(guān)鍵和問題擇要分別介紹于下。

一、關(guān)于應(yīng)用方面（材料驅(qū)動(dòng)問題）

1、經(jīng)濟(jì)學(xué)

單位成本是當(dāng)前植物衍生材料使用的主要障礙，也是經(jīng)常引起爭(zhēng)論的一個(gè)問題，問題的核心是競(jìng)爭(zhēng)性成本狀態(tài)。在多數(shù)情況下，應(yīng)用植物基原料的成本都比較高，難以與以烴類原料為基礎(chǔ)的加工工藝競(jìng)爭(zhēng)。但是，成本競(jìng)爭(zhēng)情況有幾個(gè)非常復(fù)雜的因素互相影響，諸如產(chǎn)品價(jià)值、材料成本、產(chǎn)量、需要加工程度以及所用基礎(chǔ)原料的性能等。因此如果未來的戰(zhàn)略只考慮降低本是不會(huì)成功的。最重要的經(jīng)濟(jì)推動(dòng)因素不是成本本身，而是制得的產(chǎn)品和制造費(fèi)用的差價(jià)(即增值)。

產(chǎn)品價(jià)格是諸多因素的函數(shù)，諸如產(chǎn)品利用、性能、消費(fèi)者喜好和需求等，而制造成本則受原材料價(jià)格、供應(yīng)的持續(xù)性、加工、廢料處理費(fèi)用和投資等諸因素影響，要符合當(dāng)前的具有競(jìng)爭(zhēng)性的通用化學(xué)品工業(yè)的低成本需要。但是，從長遠(yuǎn)考慮，只進(jìn)行成本比較是有問題的，因?yàn)槲磥淼幕剂系某杀臼请y以預(yù)測(cè)的。

在當(dāng)前情況下，用烴類原料生產(chǎn)消費(fèi)型產(chǎn)品的加工效率是很高的。但這并非是化石原料本身具備的特點(diǎn)。因?yàn)槭突ひ呀?jīng)研究了100年，有了3代科學(xué)家，政府投入了大量資源才使之達(dá)到今日的水平。與之相比，植物基材料應(yīng)用尚處于較低的水平，開拓植物基原料應(yīng)用來適應(yīng)已臻成熟的烴類加工需要并不是一條唯一的道路，目前應(yīng)用數(shù)量還是很少的。另一條路線是通過弄清植物衍生材料性能進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的組分。

2、功能性

改變植物中的不同組分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先進(jìn)行原料裂解降級(jí)成為簡(jiǎn)單的分子，隨后用它們?cè)傩泻铣蔀檩^復(fù)雜的分子和聚合物。植物中已經(jīng)含有不同形態(tài)的聚合物，可以在許多產(chǎn)品中應(yīng)用。但是，在現(xiàn)在加工系統(tǒng)中尚無大量應(yīng)用。用量有限的原因有幾個(gè)方面，其中主要的是由于缺乏對(duì)其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已經(jīng)由植物衍生的蛋白質(zhì)聚合物研制出塑料薄膜的試驗(yàn)產(chǎn)品，顯示出其應(yīng)用的潛力。而且，植物擁有立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以得到一些有價(jià)值的手性分子，如糖類、維生素、氨基酸等。從總體看，目前對(duì)植物基礎(chǔ)原料的反應(yīng)性和功能性尚不夠了解，因此限制了新應(yīng)用思路的產(chǎn)生。

二、關(guān)于應(yīng)用方面（需求驅(qū)動(dòng)問題）

1、市場(chǎng)開發(fā)的費(fèi)用

植物衍生材料應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵是市場(chǎng)開發(fā)費(fèi)用高。正如許多新產(chǎn)品市場(chǎng)一樣，新產(chǎn)品的研究往往是由小公司開始的，它們投資不足，缺乏繼續(xù)發(fā)展的資源，常常只停留在試驗(yàn)階段。工業(yè)化的成功率低，由于沒有一定的供應(yīng)量而常使產(chǎn)品衰落。因此，需要大力改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)和支持機(jī)制，而且要進(jìn)行與產(chǎn)品相關(guān)的市場(chǎng)開發(fā)，這是擴(kuò)大利用可再生資源的主要工作。目前市場(chǎng)上應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)都是基于石化產(chǎn)品，沒有適應(yīng)生物基產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，這也是要成功地與石化產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的另一障礙。

2、認(rèn)識(shí)問題

植物衍生材料常給人以較低級(jí)的印象，這可能是由于當(dāng)前處于“石化時(shí)代”之故。對(duì)某些制造廠商來說，它的性能較差，主要是因?yàn)槲吹脙?yōu)化。雖然公眾環(huán)境意識(shí)增強(qiáng)，但是對(duì)植物基產(chǎn)品需求尚不足以創(chuàng)造市場(chǎng)來拉動(dòng)技術(shù)開發(fā)。因此，當(dāng)前可再生資源的進(jìn)展主要是基于技術(shù)推動(dòng)的結(jié)果，只有增加市場(chǎng)拉動(dòng)才能有力吸引公司更多投資。沒有要變革的沖擊，就不會(huì)有更多的變革。因此，如果沒有各種經(jīng)濟(jì)傾斜途徑，現(xiàn)狀是難以改變的。

三、加工問題

1、基礎(chǔ)設(shè)施中分銷問題

多年來石油化學(xué)工業(yè)已經(jīng)建立了加工和分銷烴類基礎(chǔ)產(chǎn)品的有效基礎(chǔ)設(shè)施。由于依賴進(jìn)口原油，美國的多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是建設(shè)在海岸線上。因此，許多現(xiàn)有的加工裝置并不適合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工廠、榨油廠和玉米濕法加工廠進(jìn)行加工，它們最好接近于供應(yīng)地。要應(yīng)用大量植物原料就需要進(jìn)一步將供應(yīng)和加工制造集成起來。應(yīng)當(dāng)開拓確立農(nóng)村發(fā)展優(yōu)勢(shì)和重點(diǎn)的戰(zhàn)略和措施，更好地鼓勵(lì)多用可再生資源。

2、分離技術(shù)

應(yīng)用植物于工業(yè)用途的一個(gè)關(guān)鍵是缺少植物組分的分離技術(shù)。樹木具有非常復(fù)雜的成分如木質(zhì)纖維素。此成分強(qiáng)度高，但要將它分離為有用的分子組分則很困難。多數(shù)農(nóng)作物收獲品是種子，它們含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油分和數(shù)萬種其他組分。通常對(duì)許多谷物發(fā)芽和生長都能進(jìn)行良好的安排，而對(duì)其作為原料進(jìn)行分別管理則很困難。一些除去原始粗組分的工藝，如榨油和提取糖分等已經(jīng)開發(fā)，但如何將專門形態(tài)的蛋白質(zhì)和純的含碳組分分離則仍是困難。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，處理費(fèi)用很高而且技術(shù)困難，這是應(yīng)當(dāng)要解決的問題。將反應(yīng)與分離集成起來的加工系統(tǒng)(如催化蒸餾)可能是一個(gè)解決問題的方向。但是此類系統(tǒng)目前應(yīng)用有限。而且還未被開發(fā)作為植物基原料方面的應(yīng)用。通過引入某些基因而使植物增加新的組分，就更需要應(yīng)用先進(jìn)的分離技術(shù)來回收有意義的新組分。例如生物聚合物開發(fā)中目前就因缺少高效純凈的經(jīng)濟(jì)上可行的分餾工藝技術(shù)而受到限制。植物的組分如不能有效地分離出來，就不可能控制最終產(chǎn)品的特性和質(zhì)量。

3、轉(zhuǎn)換技術(shù)

要利用植物中各種組分的另一問題是將這些非均相的混雜原料轉(zhuǎn)換成較為簡(jiǎn)單的分子，這才可以進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。在植物基原料中，加工工藝需要有高性能的多功能生物催化劑或是非均相催化劑，這些催化劑具有多種功能并可以進(jìn)行回收。

知識(shí)不足是另一關(guān)鍵，目前人們尚缺乏關(guān)于植物組分的自然差別和來自不同作物的同樣組分的特性等方面知識(shí)。這些知識(shí)的缺乏和不足就構(gòu)成難以鑒別植物的差異性，缺少鑒別的手段，因此也就難以考慮作為原料的應(yīng)用。發(fā)酵是用來將某些農(nóng)作物轉(zhuǎn)化為各種產(chǎn)品的工藝，轉(zhuǎn)化是非均相的。所用的轉(zhuǎn)化方式，副產(chǎn)利用和分離等方面仍有許多有待改進(jìn)之處。一般地說，植物系統(tǒng)的復(fù)雜化學(xué)問題使新型或改進(jìn)植物基加工工藝的設(shè)計(jì)較為困難。烴類化學(xué)制造中有豐富的氧化化學(xué)知識(shí)，還原化學(xué)方面較少，這些都是植物系統(tǒng)加工所需要的。目前特別缺少關(guān)于還原生物催化劑共生因子系統(tǒng)方面的實(shí)踐知識(shí)。

植物原料加工工藝開發(fā)的另一個(gè)大的障礙是當(dāng)前缺乏有關(guān)的教育培訓(xùn)。目前化學(xué)工程課程中只有少數(shù)涉及生物化學(xué)課題，多數(shù)畢業(yè)生成為化學(xué)工程師只擁有非常基礎(chǔ)的生物工藝知識(shí)和有限的重要生物分離的知識(shí)。多年來，工藝化學(xué)家和工程師的培訓(xùn)重點(diǎn)都是烴類化學(xué)，考慮植物基可再生資源加工需要很少。

四、生產(chǎn)方面

1、收率、持續(xù)性和基礎(chǔ)設(shè)施

因?yàn)槟壳吧形蠢么罅恐参锘希静暮驮旒埻?，只是關(guān)注未來的供應(yīng)分銷而不是現(xiàn)實(shí)存在的問題。但是，這些對(duì)實(shí)現(xiàn)可再生資源的目標(biāo)都是十分重要的。在供應(yīng)的持續(xù)性方面，數(shù)量和質(zhì)量都是未知數(shù)。如果植物基原料能加工成簡(jiǎn)單的碳分子，其持續(xù)性問題就不成關(guān)鍵。但是如果要設(shè)計(jì)應(yīng)用其中某種特殊組分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某種專門組分，原料的質(zhì)量和數(shù)量的穩(wěn)定性就非常重要。

在一些情況下，供應(yīng)持續(xù)性中的不確定因素實(shí)際上就是風(fēng)險(xiǎn)管理的內(nèi)容。未來的石油化工供應(yīng)問題和可再生資源供應(yīng)問題都有風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)石油化工來說，未來的供應(yīng)不桷定因素可能因世界上一些區(qū)域的政治變化而增加。而對(duì)植物基原料來說，氣候可能成為不確定的地區(qū)因素。如果某些專門植物不能大量生產(chǎn)可能導(dǎo)致貿(mào)易上的不確定因素，這些問題不需要采取斷然措施，但是需要重視通過改變基礎(chǔ)設(shè)施來保證經(jīng)濟(jì)可靠性。另一個(gè)沖擊供應(yīng)持續(xù)性的不確定因素是未來的農(nóng)作物用途是作為食物還是作為工業(yè)原料。一方面是根據(jù)供應(yīng)短缺理論，認(rèn)為農(nóng)業(yè)難以供應(yīng)飛躍增長的人口和消費(fèi)品增長所需的原料。實(shí)際上，從需求角度看，食物和原料都在增長，即使不考慮可再生資源進(jìn)行工業(yè)利用，食物本身也存在問題。解決食物問題的方案也可能就是解決工業(yè)原料問題的方案。因此，在供應(yīng)方面必須應(yīng)用新技術(shù)，如生物技術(shù)，這樣才能保持產(chǎn)率不斷提高，使農(nóng)業(yè)能達(dá)到一個(gè)新的水平。

2、植物設(shè)計(jì)、植物科學(xué)、基因?qū)W

轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)顯示出令人鼓舞的前景，要進(jìn)一步充分利用尚有大量工作有待進(jìn)行。存在的一個(gè)主要障礙是對(duì)植物本身內(nèi)在新陳代謝過程還不夠了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，對(duì)植物新陳代謝和碳流的知識(shí)匱乏是其發(fā)展中的限制因素。

近年來功能基因?qū)W的進(jìn)展有望促進(jìn)對(duì)材料合成設(shè)計(jì)的理解。但是這門科學(xué)目前剛開始，與類似的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相比所取得的支持還是很有限的?；蜣D(zhuǎn)變中的另一成就是讓更多的專用基因嵌入和對(duì)質(zhì)體以及細(xì)胞核的常規(guī)轉(zhuǎn)變。在植物變化、基因?qū)W和生物信息等方面有著廣泛的研究項(xiàng)目，但是將這些出現(xiàn)的新技術(shù)應(yīng)用于可再生資源的專門研究則很少。

要使科學(xué)知識(shí)不斷深化，在一定程度上取決于消除這些主要障礙，有些已被稱為多學(xué)科的研究。但是，需要努力加強(qiáng)和協(xié)調(diào)才能促進(jìn)現(xiàn)有的障礙及時(shí)地被克服。換言之，基因管理的研究必須緊密地與植物內(nèi)含聚合物的功能性以及分離工程等研究相結(jié)合。

研究和開發(fā)的課題

《美國植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想的技術(shù)指南》(以下簡(jiǎn)稱“技術(shù)指南“)列出為解決植物/農(nóng)作物基可再生資源利用中的主要障礙應(yīng)當(dāng)進(jìn)行研究開發(fā)的課題。“技術(shù)指南”按4個(gè)主要方面的障礙依重要性大小列出研究開發(fā)課題，每個(gè)研究課題的影響都有其時(shí)間范圍，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、長期表示2020年，近期目標(biāo)的達(dá)到可用以衡量面向2020年可再生資源開發(fā)利用設(shè)想的前進(jìn)步伐。

一、植物科學(xué)研究方面

1、近期影響課題(按重要性依次減小順序排列,，下同)

(1)應(yīng)用功能基因?qū)W了解植物新陳代謝和組成，至少要與1種主要農(nóng)作物基因計(jì)劃結(jié)合；

(2)開發(fā)能實(shí)時(shí)進(jìn)行植物組分的定量分析工具；

(3)改進(jìn)轉(zhuǎn)基因方法，特別是對(duì)麥桿基因的專門嵌入，要在1998年基礎(chǔ)上提高效益10倍；

(4)開發(fā)1—2種主要農(nóng)作物的基因標(biāo)記系列，使之有助于擺在有用的可再生組件含量；

(5)將80%現(xiàn)有的germplasmbase進(jìn)行編目，有效利用各類淀粉、蛋白質(zhì)和油分；

(6)找尋發(fā)展中的生物信息學(xué)利用途徑，推動(dòng)可再生資源的研究和開發(fā)，

(7)弄清nuclear-plastid相互作用。

2、中期影響課題

(1)在新陳代謝過程和碳流中至少弄清50個(gè)限制速率的關(guān)鍵步驟；

(2)利用功能基因?qū)W弄清分子、細(xì)胞和整個(gè)植物的控制管理；

(3)為主要植物用于可再生資源的組分制定標(biāo)準(zhǔn)；

(4)在2種植物中，建立碳庫并為細(xì)胞分割確定控制點(diǎn)；

(5)在plastid轉(zhuǎn)變中高效率(大于90%)方法的建立；

(6)創(chuàng)建示范工廠，使主要組分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是專門碳鍵(如c5)大于3o%；

(7)利用基因開關(guān)的方法；

(8)建立為植物可再生資源利用的生物信息學(xué)基礎(chǔ)。

3、長期影響課題

(1)重新設(shè)計(jì)新陳代謝過程，提供有用的碳結(jié)構(gòu)骨架；

(2)應(yīng)用有針對(duì)性進(jìn)化技術(shù)建立100個(gè)未來原料的品種庫；

(3)設(shè)計(jì)新型分子或改性現(xiàn)有化合物，使之適應(yīng)于功能需要；

(4)為提供工業(yè)用原料，創(chuàng)制2種新植物種類；

(5)利用簡(jiǎn)單的細(xì)胞組織進(jìn)行成本和能源效率評(píng)價(jià)；

(6)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)植物組分。

二、生產(chǎn)研究方面

1、近期影響課題

(1)提高畝產(chǎn)量10%~15%以降低原材料單位成本；

(2)改善農(nóng)業(yè)管理，提高肥料利用效率和蟲害防治，

(3)確定至少10種影響原料組分和質(zhì)量的因素；

(4)對(duì)至少10種具有潛力的系統(tǒng)和植物類型的畝產(chǎn)效率進(jìn)行定標(biāo)趕超（如主要農(nóng)作物、林業(yè)和多年生種類等）；

(5)調(diào)節(jié)氣候條件對(duì)生產(chǎn)的影響；

(6)每年對(duì)2種農(nóng)作物的潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)或用其他方法評(píng)價(jià)畝產(chǎn)量；

(7)提高當(dāng)前農(nóng)業(yè)加工中廢料利用率5倍；

(8)在單位投入基礎(chǔ)上提高貧瘠土地產(chǎn)量2倍。

2、中期影響課題

(1)提高產(chǎn)量，使單位投入的碳產(chǎn)出為1998年基礎(chǔ)上的2倍；

(2)為長期可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)盡量減小土地、大氣和水利用影響的系統(tǒng)方法；

(3)對(duì)收獲產(chǎn)物和主要植物成分建立標(biāo)準(zhǔn)；

(4)專門設(shè)計(jì)收獲裝備，盡量增大碳的收獲；

(5)開發(fā)新的利用方法，使現(xiàn)在遺留在土地上的農(nóng)作物45%能得到利用，

(6)培育適應(yīng)專門土地和土壤的農(nóng)作物；

(7)建立農(nóng)業(yè)信息學(xué)基礎(chǔ)，重點(diǎn)是不同來源的可再生資源植物類型、生產(chǎn)價(jià)值、質(zhì)量和單位成本。

3、長期影響課題

(l)在化石燃料排出廢氣中co2的固定；

(2)從現(xiàn)在植物/農(nóng)作物生產(chǎn)中消除碳的廢料；

(3)設(shè)計(jì)新的農(nóng)作物/植物生長系統(tǒng)，優(yōu)化原料回收率(大于95%可利用)；

(4)對(duì)主要能源獲取和固定，提高化合效率；

(5)對(duì)收獲前期工作和部分就地加工的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；

(6)對(duì)連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。

三、加工研究方面

1、近期影響課題

(1)改進(jìn)分離技術(shù)，處理大于95%的非均—植物材料；

(2)改進(jìn)單體基礎(chǔ)原料變換的生物催化劑；

(3)開發(fā)3種具有高選擇性的快速反應(yīng)強(qiáng)力催化劑；

(4)為將植物聚合物轉(zhuǎn)換為有用的單體，找出新型和性能優(yōu)良的酶(具有10倍活性)并進(jìn)行評(píng)價(jià)；

(5)將微生物進(jìn)行工程化，改善非均—植物的發(fā)酵；

(6)提高廢物利用率2倍；

(7)開發(fā)高效的除水技術(shù)并對(duì)改進(jìn)的非水溶劑反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)；

(8)在植物材料中利用天然立體化學(xué)方法的評(píng)價(jià)。

2、中期影響課題

(1)應(yīng)用5種以上高級(jí)分離系統(tǒng)(如自行清凈膜、離子交換、精餾等)；

(2)為經(jīng)濟(jì)捕集植物單體和聚合物開發(fā)改進(jìn)的分離——純化技術(shù)；

(3)為2種以上植物類型建立經(jīng)濟(jì)共生系統(tǒng)；

(4)通過分子進(jìn)化技術(shù)設(shè)計(jì)并創(chuàng)制50種新型酶；

(5)開發(fā)100種以上具有性能成本特性的新型酶庫；

(6)研究反應(yīng)性分級(jí)系統(tǒng)；

(7)對(duì)微生物、酶和化學(xué)品庫的性能建立信息學(xué)基礎(chǔ)，用于特殊的轉(zhuǎn)化。

3、長期影響課題

(1)實(shí)現(xiàn)原料加工中無廢料的多種產(chǎn)出的連續(xù)工藝；

(2)為改性植物和組分設(shè)計(jì)新設(shè)備；

(3)為3種以上新產(chǎn)品(如將工程化酶轉(zhuǎn)入植物并在收獲中得到活化)設(shè)計(jì)新機(jī)制；

(4)固態(tài)酶轉(zhuǎn)化；

(5)設(shè)計(jì)14種化學(xué)與生物結(jié)合型反應(yīng)器；

(6)評(píng)價(jià)植物組分在分離前相內(nèi)的作用。

四、應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施研究方面

1、近期影響課題

(3)探求3種在現(xiàn)有加工裝置(如玉米濕法加工廠、紙漿廠)上擴(kuò)大應(yīng)用植物原料的機(jī)遇；

(4)分析測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)90%以上的主要植物組分進(jìn)行定量；

(5)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)單位性能成本和增值成本的方法；

(6)評(píng)價(jià)運(yùn)輸系統(tǒng)及成本；

(7)計(jì)算出100%年加工貯存量和投人產(chǎn)出的需求量；

(8)創(chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施，擴(kuò)大利用農(nóng)業(yè)廢料。

2、中期影響課匾

(1)深入掌握植物中10種以上組分和碳鍵新陳代謝體的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系知識(shí)；

(2)開發(fā)對(duì)高質(zhì)量原材料的100%鑒別保護(hù)系統(tǒng)；

(3)為價(jià)值驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)和定貨實(shí)現(xiàn)營銷系統(tǒng)；

(4)對(duì)在同一地點(diǎn)的多目的利用區(qū)的協(xié)同作用進(jìn)行評(píng)價(jià)；

(5)對(duì)原材料組分和加工過程中的中間產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定量分析手段(小于3分鐘/試樣)；

(6)開發(fā)生產(chǎn)預(yù)測(cè)手段，準(zhǔn)確性大于95%；

(7)在一組植物原料性能基礎(chǔ)上建立信息學(xué)基礎(chǔ)，如單位成本、性能、功能性、最佳來源、應(yīng)用范圍等。

3、長期影響課題

(1)所需功能進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備植物化合物至少10種；

(2)在植物生產(chǎn)區(qū)內(nèi)開發(fā)至少5個(gè)制造利用中心；

(3)開發(fā)3種以上有新功能的新材料；

(4)提出擴(kuò)大利用可再生資源所需的教育培訓(xùn)需求；

(5)在植物組分功能間協(xié)同作用的利用；

(6)設(shè)計(jì)最終產(chǎn)品的貯存和運(yùn)輸，使之到達(dá)銷售中心和出口；

(7)為供需關(guān)系的控制創(chuàng)建減輕超過90%風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略。

當(dāng)前，美國有一些項(xiàng)目已在進(jìn)行，可視為工業(yè)原料中應(yīng)用可再生資源的先驅(qū)，也可視為本“技術(shù)指南”中研究項(xiàng)目的示范事例。其一是在轉(zhuǎn)基因植物開發(fā)中的聚羥基丁酸酯(pib)。phb可在植物中生成，作為制造生物降解塑料的原料，用適當(dāng)?shù)募?xì)菌基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化并弄清植物內(nèi)在的新陳代謝路徑，從而構(gòu)成制備方法。現(xiàn)在正在進(jìn)行分離、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等項(xiàng)工作。

其二是用玉米淀粉作原料，通過酶反應(yīng)制備聚乳酸(pla)。cargi11-dow合資企業(yè)已在充分研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步投資數(shù)百萬美元建立制造裝置進(jìn)行工業(yè)開發(fā)。pla是一種生物裂解聚合物，原料是由玉米濕法加工工藝制備的葡萄糖，其中發(fā)酵過程和酶的活性是重要因素。最終的pla樹脂可視用戶制膜、纖維、碳制品和涂層的需要分別制出不同規(guī)格品種。pla具有聚苯乙烯、聚烯烴和纖維素的功能性。

協(xié)同與合作是取得成功的途徑

未來利用可再生資源需要采取一條多學(xué)科和跨行業(yè)途徑。在許多領(lǐng)域內(nèi)的研究成就都提供了發(fā)展機(jī)遇，如生物聚合物、立體結(jié)構(gòu)型分子、新型酶、新材料和轉(zhuǎn)基因設(shè)計(jì)等。但是每個(gè)方面內(nèi)的任何進(jìn)展如果只當(dāng)作孤立的技術(shù)領(lǐng)域是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要更有力的相關(guān)研究計(jì)劃，采取平行的和協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行工作，才能取得成果。

要取得有效益的進(jìn)展必須采取多學(xué)科的途徑，這是非常清楚的。但是，任何一個(gè)組織都難以具備有如此深度和廣度的技術(shù)能力。因此，對(duì)研究提供的支持應(yīng)當(dāng)是多方面的，而且要在跨行業(yè)的系統(tǒng)中進(jìn)行。

“植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想”(以下簡(jiǎn)稱“設(shè)想”)中提出的要求需將重點(diǎn)瞄準(zhǔn)有限的熱點(diǎn)目標(biāo)同步取得進(jìn)展。對(duì)于研究工作則需要有準(zhǔn)確的時(shí)間表和系統(tǒng)中各方面的廣泛交流，所有這些都要走相互協(xié)同的道路。例如，一位科學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)一種新型聚合物，具有可以作為高級(jí)生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的價(jià)值受到以下一些因素的限制：發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)幕?、新陳代謝過程可靠性、:最佳作物類型是否能有足夠的產(chǎn)率和可承受的成本、各種聚合物組分分離可能和利用此材料制造新產(chǎn)品的方法等。所有這些因素都需通過研究和開發(fā)才能取得相應(yīng)的進(jìn)展。進(jìn)行這些研究開發(fā)要采取最佳途徑保證研究成果關(guān)鍵的目標(biāo)互相協(xié)調(diào)、平行地進(jìn)行，此途徑要鼓勵(lì)私營部門的參與。

當(dāng)前，植物和農(nóng)作物作為生物質(zhì)和原料已被應(yīng)用，諸如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪酸和異戊二烯化合物。林業(yè)主要是為紙漿和造紙?zhí)峁┰?。黃豆則是用于油墨和涂料。玉米通過濕法加工發(fā)酵工藝已經(jīng)進(jìn)入幾個(gè)工業(yè)部門，但是各種用量都很少。由于基因工程可以通過新陳代謝操作使植物或農(nóng)作物生成有功能需要的材料，從而顯示出新的發(fā)展機(jī)遇。

“技術(shù)指南”已經(jīng)突出了未來取得進(jìn)展的途徑，而且確定了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的目標(biāo)。成功地達(dá)到這些目標(biāo)就可實(shí)現(xiàn)“設(shè)想”中確定的到2020年可再生資源利用增加5倍的目的，同時(shí)也為2020年以后進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。按“技術(shù)指南”目標(biāo)提出課題是人們用所有的天然資源滿足不斷增長的消費(fèi)品和能源的需要。當(dāng)前進(jìn)行研究將為今后的產(chǎn)品選擇提供機(jī)會(huì)?？稍偕Y源需要將注意焦點(diǎn)放在以下幾個(gè)方面：發(fā)展方向、最佳科學(xué)思維的應(yīng)用、最先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和最高級(jí)智能水平的繼續(xù)研究等。本“技術(shù)指南”已經(jīng)提出了需求和研究開發(fā)課題，其目的就是為美國開拓實(shí)施一條成功的可再生資源戰(zhàn)略。而且也選出了需要優(yōu)先支持的領(lǐng)域，它們都是從幾個(gè)已經(jīng)確定的科學(xué)研究和工業(yè)開發(fā)需求中選擇出來的，而且考慮了在高級(jí)可再生資源的關(guān)鍵部門有最大的投資回報(bào)。

未來世界許多方面都會(huì)延續(xù)但將發(fā)生變化。幸運(yùn)的是我們已看見其需求并具有科學(xué)智慧適應(yīng)變化的發(fā)展。美國要保持領(lǐng)先地位就要繼續(xù)采取迅速的行動(dòng)來滿足擴(kuò)大利用可持續(xù)發(fā)展的可再生資源的需求。不斷的科學(xué)突破和技術(shù)進(jìn)步(正如“技術(shù)指南”文件中所列出的項(xiàng)目和課題)才能滿足資源利用的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)正在我們面前，我們面臨的挑戰(zhàn)是為滿足人們對(duì)產(chǎn)品不斷增長的需求。

“技術(shù)指南”中從兩個(gè)方面表明多學(xué)科和跨部門的研究開發(fā)對(duì)實(shí)現(xiàn)“設(shè)想”的重要性：

一是植物的投人，同時(shí)要考慮廢料和副產(chǎn)物利用、改性基因?qū)W的應(yīng)用。

篇4

1、分析PLC的結(jié)構(gòu)、工作模式、運(yùn)行原理和工作特點(diǎn)

所謂PLC就是可編程控制器，其作為計(jì)算中家族的重要一部分，在工業(yè)控制過程中得到了廣泛的應(yīng)用，其主要職能就是替代傳統(tǒng)的繼電器，達(dá)到邏輯控制的目的，并隨著時(shí)代的發(fā)展，這一裝置職能的邏輯控制范圍也在不斷的加大。

1.1分析PLC的結(jié)構(gòu)

就其結(jié)構(gòu)來看，雖然十分復(fù)雜，但其組成原理大致相同，大都采用微處理器作為重要的結(jié)構(gòu)，而且其各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，需要來自硬件和軟件方面的支持，因而PLC就是現(xiàn)代新型的工業(yè)控制型計(jì)算機(jī)，其常見的硬件結(jié)構(gòu)主要由CPU、I/O模塊以及編程器和電源組成，而軟件則是對(duì)多重程序的集合而形成的軟件系統(tǒng)，一般分為系統(tǒng)方面和用戶方面兩種程序。

1.2分析PLC的工作模式

就其工作模式來看，主要分為運(yùn)行和停止兩種模式，在運(yùn)行模式下，主要分為五個(gè)階段，一是內(nèi)部處理；二是通信操作；三是輸入處理；四是執(zhí)行程序；五是輸出處理。在停止模式下，主要開展通信服務(wù)和內(nèi)部處理工作。

1.3分析PLC的運(yùn)行原理

就其工作過程來看，當(dāng)處于內(nèi)部處理階段時(shí)，主要就是對(duì)CPU模塊的各種硬件是否處于正常的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，并對(duì)監(jiān)視定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，且與此同時(shí)完善相關(guān)內(nèi)部工作。而在通信操作階段，主要是同智能模塊進(jìn)行通信，并對(duì)編程器輸入的指令進(jìn)行積極響應(yīng)，再對(duì)編程器顯示的內(nèi)容進(jìn)行更新，而若其處于停運(yùn)狀態(tài)，往往就只對(duì)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理并開展常規(guī)性的通信操作。當(dāng)處于輸入階段時(shí)，主要是按照順序?qū)斎攵俗铀幍臓顟B(tài)進(jìn)行讀取，并將讀取到的信息存在輸入寄存器之中，同時(shí)也對(duì)輸入映像寄存器進(jìn)行了刷新。當(dāng)處于程序執(zhí)行階段時(shí)，一般應(yīng)堅(jiān)持從上到下和從左到右的順序進(jìn)行，當(dāng)掃描梯形圖程序時(shí)，應(yīng)采取逐句的方式進(jìn)行掃描，再結(jié)合采集到輸入映像寄存器的結(jié)果開展邏輯運(yùn)算工作，再將運(yùn)行結(jié)果存入相應(yīng)的映像寄存器之中，而一旦遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，就應(yīng)結(jié)合跳轉(zhuǎn)的條件能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)而對(duì)程序跳轉(zhuǎn)的地址進(jìn)行確定。而在輸出處理階段，則主要是程序執(zhí)行結(jié)束后，把輸出映象寄存器內(nèi)各點(diǎn)所處的姿態(tài)轉(zhuǎn)存至輸出的鎖存器之中，并利用輸出端的驅(qū)動(dòng)外部進(jìn)行負(fù)載。如此往返，成為PLC的循環(huán)掃描的工作模式。

1.4分析PLC的工作特點(diǎn)

就其工作特點(diǎn)來看，主要采取集中采取和輸出的方式，并采取周期性的方式進(jìn)行循環(huán)掃描，因而其掃描實(shí)際就是一個(gè)不斷循環(huán)的過程，每次掃描花費(fèi)的時(shí)間為工作周期，但在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)輸出之滯后的情況，即其外部輸入的信號(hào)出現(xiàn)變化后，其控制的信號(hào)輸出的時(shí)間有一定的變化和間隔，這段時(shí)間就是導(dǎo)致輸出滯后的原因，通常在50到90毫秒之間，加上其屬于串行工作，因而其運(yùn)行的結(jié)構(gòu)和梯形圖程序排列的順序相關(guān)，因此其余傳統(tǒng)的繼電控制器存在本質(zhì)上的區(qū)別，能有效預(yù)防出點(diǎn)臨界的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而減少聯(lián)鎖電路的使用[1]。

2、概述電梯的種類、結(jié)構(gòu)

通過上述分析，我們對(duì)PLC的結(jié)構(gòu)、工作模式、運(yùn)行原理和工作特點(diǎn)有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，因而為了更好地把PLC應(yīng)用到電梯設(shè)計(jì)之中，就必須對(duì)電梯方面的知識(shí)有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。以下筆者分別從電梯的種類、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分析。

2.1淺談電梯種類

就電梯的種類來看，主要分為乘客、載貨、病床、雜物、觀光、汽車、船舶、建筑施工等類型的電梯，以及一些特殊電梯，例如冷庫、消防、礦井、防爆、電站等類型的電梯，此外，還可以將電梯分為交流式、直流式、液壓式、齒輪式、齒條式、螺桿式等類型的電梯。由此可見，電梯的種類十分多，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用PLC時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行針對(duì)性的應(yīng)用。

2.2分析電梯結(jié)構(gòu)

電梯作為機(jī)電一體化的產(chǎn)品，如果將整個(gè)電梯比喻成人，那么電梯的“大腦”就是整個(gè)控制系統(tǒng)，“軀體”就是整個(gè)電梯的機(jī)械部分，“神經(jīng)”就是電梯的電氣部分。通過各部位的“精誠合作”，確保電梯處于安全高效的運(yùn)行狀態(tài)[2]。

3、探究PLC在電梯方面的應(yīng)用

通過上述分析，我們對(duì)PLC的結(jié)構(gòu)、工作模式、運(yùn)行原理和工作特點(diǎn)以及電梯的種類、結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)，那么我們應(yīng)如何加強(qiáng)PLC的應(yīng)用呢？筆者認(rèn)為，為了確保應(yīng)用成效的提升，必須應(yīng)用PLC組成整個(gè)電梯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并掌握PLC電梯控制系統(tǒng)運(yùn)行的原理，通過PLC的應(yīng)用滿足各項(xiàng)應(yīng)用的目的，最終提高整個(gè)電梯運(yùn)行的安全性。

3.1應(yīng)用PLC組成整個(gè)電梯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過應(yīng)用PLC技術(shù)，確保整個(gè)PLC電梯控制系統(tǒng)由拖動(dòng)控制系統(tǒng)和信號(hào)控制系統(tǒng)構(gòu)成，并在硬件設(shè)備的支撐下組成整個(gè)電梯控制系統(tǒng)，例如PLC主機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、門機(jī)、廳外呼梯盤、主拖動(dòng)系統(tǒng)、層號(hào)指示燈、調(diào)速裝置等的協(xié)助下，組成整個(gè)PLC電梯控制系統(tǒng)，為PLC技術(shù)的應(yīng)用水平的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2分析PLC應(yīng)用過程中整個(gè)PLC電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理

在PLC電梯控制系統(tǒng)中，主要采取隨機(jī)邏輯控制，其處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于不同信號(hào)的輸入均屬于隨機(jī)性的出現(xiàn)，因而信號(hào)出現(xiàn)不具有確定性，從而更好地控制輸入接口輸入的光脈沖指令和內(nèi)外指令等信號(hào)，并將其PLC主機(jī)之內(nèi)，再利用軟件對(duì)輸入的各種信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算并處理，最后利用輸出結(jié)構(gòu)將指令發(fā)出，從而滿足整個(gè)電梯運(yùn)行的需要。

3.3應(yīng)用PLC技術(shù)于電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)達(dá)到的目的

在電梯控制系統(tǒng)中加強(qiáng)PLC技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)達(dá)到的目的主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是一臺(tái)相應(yīng)功率的電動(dòng)機(jī)控制轎廂的上升與下降，同時(shí)各層之間設(shè)有上、下呼叫開關(guān)；二是自動(dòng)關(guān)門待客；三是待客自動(dòng)開門；四是內(nèi)指令記憶；五是呼梯記憶與順向截停；六是按鈕開門；七是自動(dòng)定向；八是自動(dòng)關(guān)門與提早關(guān)門；九是自動(dòng)返基站，并停機(jī)待客[3]。

4、結(jié)語

綜上所述，對(duì)PLC在電梯方面的應(yīng)用進(jìn)行探討具有十分重要的意義。作為電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員，應(yīng)充分掌握PLC的結(jié)構(gòu)、工作模式、運(yùn)行原理和工作特點(diǎn)以及電梯的種類、結(jié)構(gòu)由了一定的認(rèn)識(shí)，并在應(yīng)用過程中應(yīng)用PLC組成整個(gè)電梯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并掌握PLC應(yīng)用過程中整個(gè)PLC電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理，且達(dá)到應(yīng)用PLC技術(shù)于電梯控制系統(tǒng)的目的，最大化的確保電梯運(yùn)行的安全性。

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梁曉，廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院，檢驗(yàn)師，工程師，主要從事機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。

壓力管道安裝問題的處理措施

劉 俊 熊明明 姜吉武

浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 310020

摘要：由于壓力管道輸送著具有高溫、高壓、易燃和易爆等特性的物體，其危險(xiǎn)性非常大，如果在安裝中出現(xiàn)了問題，就會(huì)給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來很大的威脅。因此，為了保障壓力管道安裝質(zhì)量，確保人們的人身安全，就必須對(duì)其中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后采取切實(shí)可行的處理措施。

關(guān)鍵詞：壓力管道 安裝問題 處理措施

壓力管道是一種非常常見的特種設(shè)備，其安裝的好與壞直接影響到壓力管道的正常運(yùn)行。因此，為了防止事故的發(fā)生，必須對(duì)施工過程中的人員進(jìn)行管理，同時(shí)還要使安裝質(zhì)量得到保障。

一、壓力管道安裝中存在的問題

（一）施工方案不符合實(shí)際

施工方案沒有按照實(shí)際來編寫，有的方案中缺少內(nèi)容，并且不具備操作性，只是將以往的施工方案套用在里面，與實(shí)際產(chǎn)生很大的差距；有些施工單位缺少專業(yè)的質(zhì)保人員；有些方案中所涉及到的焊接工藝不全面；無損檢測(cè)內(nèi)容出現(xiàn)漏項(xiàng)等現(xiàn)象。

（二）質(zhì)量意識(shí)薄弱

壓力管道所涉及的材料種類比較多，材料是由業(yè)主進(jìn)行提供，施工方只提供一些輔的材料和人力，然而有些業(yè)主對(duì)壓力管道安裝問題缺乏安全意識(shí)，常常為了自身的經(jīng)濟(jì)利益著想，在壓力管道安裝施工的過程中任意將管材配件進(jìn)行更改，施工方?jīng)]有及時(shí)和監(jiān)檢人員進(jìn)行溝通，這樣就埋下了安全隱患。此外，由于有些施工隊(duì)伍是通過輕包的方式來進(jìn)行施工，其質(zhì)量意識(shí)薄弱，在一定程度上對(duì)材料的質(zhì)量管理比較放松，導(dǎo)致一些質(zhì)量較差的材料仍然被使用，再加上所購買的管道材料質(zhì)量不合格，或者購買的是假冒偽劣的管道材料，致使施工質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響。

（三）焊接工藝不符合實(shí)際要求

在壓力管道安裝過程中，焊工沒有經(jīng)過專業(yè)的焊接工藝技術(shù)培訓(xùn)，導(dǎo)致焊接技術(shù)水平低；其作業(yè)人員缺乏安全意識(shí)；甚至有些施工單位為了能夠降低工程成本，將焊接作業(yè)承包給個(gè)人，導(dǎo)致焊接工藝不符合實(shí)際要求，給壓力管道的安全運(yùn)行帶來了安全隱患。

（四）現(xiàn)場(chǎng)安裝中出現(xiàn)的質(zhì)量問題

在壓力管道安裝時(shí)焊接是一方面，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝的每一個(gè)環(huán)節(jié)都與壓力管道的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。在具體的安裝過程中，安裝材料如果不匹配、支架的固定不能牢固等，都會(huì)影響安裝質(zhì)量，出現(xiàn)安全隱患。究其原因，主要是由于沒有按照施工圖紙的設(shè)計(jì)進(jìn)行，選用的材料質(zhì)量差；同時(shí)在安裝時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)領(lǐng)錯(cuò)或者裝錯(cuò)管件等現(xiàn)象；對(duì)于很可能會(huì)弄混的材料沒有進(jìn)行標(biāo)注說明；為了節(jié)約人力和材料的成本，隨意將安裝的方式改變，這樣就會(huì)在很大程度上降低壓力管道安裝的質(zhì)量。

（五）無損檢測(cè)

無損檢測(cè)是壓力管道安裝中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要是檢查焊接過程中是否存在缺陷，例如，檢查焊接是否熔合，是否焊透等等。但是有些施工企業(yè)在進(jìn)行管道無損檢測(cè)時(shí)，對(duì)焊縫的焊接質(zhì)量不夠了解，這樣就導(dǎo)致安裝現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)很多不合格的焊縫。有時(shí)抽檢的方法不正確，不能按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，在無損檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)了有不符合片時(shí)，對(duì)執(zhí)行和擴(kuò)深比例不夠嚴(yán)格，有些單位對(duì)拍片進(jìn)行補(bǔ)片時(shí)，出現(xiàn)了記錄虛假的現(xiàn)象。上述的一些問題在安裝過程中是很難發(fā)現(xiàn)的，但是一旦壓力管道運(yùn)行，管道會(huì)在溫度和壓力等的影響下，焊縫存在的缺陷就會(huì)體現(xiàn)出來，很可能會(huì)出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。

（六）對(duì)管道強(qiáng)度和氣密性進(jìn)行試驗(yàn)

當(dāng)完成壓力管道的安裝以后，安裝人員應(yīng)該對(duì)管道強(qiáng)度和氣密性進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格之后才能進(jìn)行使用。在實(shí)踐中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，壓力管道強(qiáng)度和氣密性受很多因素影響，其中主要包括：施工人員在安裝完壓力管道之后，沒有對(duì)管道進(jìn)行清潔處理，使得管道不夠清潔；在管道進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，由于檢查的工作內(nèi)容比較多，檢查人員沒有把具體的檢查工作落實(shí)到管道安裝的每一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，導(dǎo)致檢查結(jié)果不能達(dá)到預(yù)期的效果；由于壓力管道工作內(nèi)容比較雜，壓力表不能將管道泄漏的真實(shí)情況反映出來。

（七）忽略了管道的防腐工作

從目前壓力管道施工的具體情況可以看出，一些施工單位在施工的各個(gè)環(huán)節(jié)中，把施工的工期和如何降低施工成本放在首位，這樣就導(dǎo)致了在一定程度上忽略了管道的防腐工作。再加上很多施工單位缺少專業(yè)的管道防腐工程師，這樣就會(huì)出現(xiàn)油漆的質(zhì)量不過關(guān)，隨意的對(duì)焊縫進(jìn)行除銹。同時(shí)，實(shí)際操作人員不能掌握熟練的操作技術(shù)，導(dǎo)致涂裝的方法不正確，這樣就很難將防腐效果充分發(fā)揮出來。

二、壓力管道安裝問題的處理措施

（一）加大宣傳和監(jiān)管的力度，健全完善的質(zhì)量管理體系

加大壓力管道安裝宣傳和監(jiān)管的力度，同時(shí)建立完善的監(jiān)管制度，施工單位應(yīng)該建立健全完善的壓力管道安裝質(zhì)量管理體系，制定科學(xué)的質(zhì)量管理方針，并且明確質(zhì)量管理的目標(biāo)，制定出質(zhì)量管理的計(jì)劃和管理的基本要求。并且與其他的監(jiān)管部門保持聯(lián)系，以確保熟練掌握壓力管道安裝方面的信息，避免出現(xiàn)違法安裝現(xiàn)象發(fā)生。

（二）增強(qiáng)安裝人員的質(zhì)量意識(shí)，并提高專業(yè)技能

安裝人員在進(jìn)行安裝時(shí)，必須增強(qiáng)自身的質(zhì)量意識(shí)并且提高安裝人員的專業(yè)技能，從而保證施工質(zhì)量。目前，掌握專業(yè)的焊接工藝技術(shù)的人員短缺，很難滿足壓力管道安裝的基本需求。因此，施工單位必須對(duì)已有的焊接工藝人員進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)的主要內(nèi)容是指導(dǎo)施工人員在施工過程中進(jìn)行安全施工，增強(qiáng)施工人員的自身技能的訓(xùn)練，從而提高施工人員的自身素質(zhì)。確保所有的焊接工都能夠經(jīng)過培訓(xùn)，獲得相關(guān)證件才能上崗。同時(shí)還要為壓力管道安裝焊接培養(yǎng)更多的人才，以提高焊接質(zhì)量。

（三）認(rèn)真做好無損檢測(cè)工作

無損檢測(cè)工作必須由檢測(cè)機(jī)構(gòu)來完成，在進(jìn)行抽樣時(shí)，必須加大監(jiān)督檢查的力度，并且嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行抽樣檢查，如果發(fā)現(xiàn)其中存在著一定的缺陷，那么就應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行返修和擴(kuò)大探深比例的相關(guān)規(guī)定，以防止弄虛作假現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（四）做好管道強(qiáng)度和氣密性試驗(yàn)

壓力管道強(qiáng)度和氣密性試驗(yàn)是施工的最后一個(gè)階段，以試壓來完善安裝的工作是一種非常有效的方法。在管道進(jìn)行試驗(yàn)之前，施工單位編制安裝方案并將其上交給監(jiān)理單位進(jìn)行批準(zhǔn)，要求所有的安裝環(huán)節(jié)都應(yīng)該按照安裝圖紙進(jìn)行。

（五）創(chuàng)造安全的施工環(huán)境

適當(dāng)?shù)脑黾咏?jīng)濟(jì)投入，并且給施工人員創(chuàng)造一個(gè)舒適的安裝環(huán)境，同時(shí)，施工人員必須使用先進(jìn)的施工設(shè)備，同時(shí)還要合理的安排壓力管道安裝人員的安裝時(shí)間，減少安裝人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其工作質(zhì)量和效率，以確保施工安全。

（六）加強(qiáng)對(duì)安裝工作進(jìn)行自檢

壓力管道安裝人員必須在正常的安裝過程中進(jìn)行安裝，當(dāng)安裝人員完成安裝任務(wù)之后，應(yīng)該及時(shí)檢查，并且總結(jié)自檢經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)質(zhì)檢人員進(jìn)行檢查時(shí)，必須對(duì)已經(jīng)確定好的控制點(diǎn)進(jìn)行檢查，然后做好檢查記錄。

總結(jié)：

綜上所述，為了保障壓力管道安裝質(zhì)量，在設(shè)計(jì)、施工、竣工、驗(yàn)收中都必須嚴(yán)格按照壓力管道安裝質(zhì)量的基本要求進(jìn)行，同時(shí)安裝還要與安裝圖紙保持一致。此外，作為壓力管道安裝單位，必須承擔(dān)起安裝的責(zé)任，提高安裝安全意識(shí)，重視安裝的每一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)對(duì)可能在安裝中出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防和加以解決，控制壓力安裝質(zhì)量，以保證壓力管道能夠正常的運(yùn)行，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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壓力注漿法處治橋頭跳車的設(shè)計(jì)綜述

呂世斌

撫順市公路管理局 撫順 113006

摘要：橋頭跳車現(xiàn)象是公路運(yùn)營中的常見病害，為了有效的防治橋頭跳車，可從考慮改善路基性能方面加以實(shí)現(xiàn)。本文通過以撫順市豎碑大橋橋頭過渡段的壓力注漿為實(shí)例，詳細(xì)介紹壓力注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)方案，工程處治效果顯著，希望為廣大工程技術(shù)人員提供一份參考。

1、引言

導(dǎo)致橋頭跳車的根本原因是與橋臺(tái)相鄰的橋頭引道路基的路面和橋臺(tái)頂面在各自沉降后形成的高程差。加固處理臺(tái)背填筑前的地基目前國內(nèi)已有不少處理方法，如排水固結(jié)法、換土法、振動(dòng)碎石樁法等，都是行之有效的方法。壓力注漿法是利用注漿設(shè)備，運(yùn)用液壓、氣壓將配制好的水泥（或水泥與其他材料混合物）漿液，通過注漿管注入填料中，漿液在壓力作用下滲入填料空隙中，與土粒骨架產(chǎn)生固化反應(yīng)，土的密實(shí)度進(jìn)一步提高，減少臺(tái)背填土與橋臺(tái)的剛度差，進(jìn)而減小兩者間的不均勻沉降。

2、工程概況

豎碑大橋竣工于2003年10月，由于建設(shè)時(shí)臺(tái)背填料碾壓不到位，加之受到2005年特大洪水的浸泡，臺(tái)背填筑砂礫結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，造成填筑體與橋臺(tái)之間出現(xiàn)了較大沉降差。特別是16號(hào)臺(tái)處，路橋過渡段經(jīng)過兩次加鋪瀝青層維修后不久，在橋頭接觸處又出現(xiàn)了差異沉降，并產(chǎn)生二次跳車，說明沉降還在繼續(xù)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，橋頭路堤填料為砂礫，回填范圍在6m左右，地基土質(zhì)良好。初步分析，引起橋頭路堤沉降的主要原因是臺(tái)背路堤填料在汽車荷載和雨水浸泡作用下，砂礫原有擠密結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，強(qiáng)度降低，路堤產(chǎn)生較大壓縮變形；同時(shí)，錐坡穩(wěn)定性降低引起路堤整體縱向滑移，加速了差異沉降的產(chǎn)生。處治思路是，采用靜壓注漿的方法，將水泥漿液注入到松散的填料中，在橋臺(tái)附近路堤土體里形成連續(xù)墻，提高路堤承載能力，減少壓縮變形。

3、注漿材料選擇及配合比設(shè)計(jì)

本工程采用水泥漿液作為注漿材料，水泥漿是以水泥為主加水配制成的漿液，根據(jù)工程需要加入一定的附加劑（速凝劑、早強(qiáng)劑等）改變漿液性能。所用水泥主要為硅酸鹽水泥和礦渣水泥，其漿液結(jié)石強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好，制作工藝簡(jiǎn)單。水泥漿的水灰比一般為0.5～2.0，常用的水灰比是1：1。橋頭跳車病害處治作為常規(guī)的公路維修項(xiàng)目，應(yīng)盡量快速開放交通，減少對(duì)公路運(yùn)營的影響，所以水泥漿液中需加入速凝劑等外加劑，改善其早期使用性能。為了獲得符合速凝、早強(qiáng)及施工和易性要求的材料配合比，本文選擇減水劑和速凝劑（LA-11型混凝土速凝劑）兩種外加劑，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，分別對(duì)不同外加劑摻量、水灰比、養(yǎng)生天數(shù)下水泥漿的立方體抗壓強(qiáng)度和等效水泥穩(wěn)定砂礫的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

4、壓力注漿參數(shù)的確定

（1） 漿液擴(kuò)散半徑的確定

漿液擴(kuò)散半徑（r）是一個(gè)重要參數(shù)，一般可用理論公式進(jìn)行估算，如楊秀竹等提出在砂土中進(jìn)行滲透注漿時(shí)有效擴(kuò)散半徑計(jì)算公式[2]。但如果地質(zhì)條件復(fù)雜或計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確獲得時(shí)，就應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來確定[3]。注漿施工時(shí)，可通過對(duì)注漿壓力、注漿膠凝時(shí)間、注漿量、漿液濃度等參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)。本文注漿對(duì)象為粒徑較大的砂礫材料，滲透系數(shù)大，故根據(jù)擴(kuò)散半徑經(jīng)驗(yàn)值為0.8～1m，本設(shè)計(jì)取大值r=1.0m。

（2） 孔位布置

注漿孔的布置是根據(jù)漿液的注漿有效范圍，且應(yīng)相互重疊，是被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體的原則決定的。設(shè)計(jì)中需要計(jì)算的參數(shù)有：灌漿孔距L、最優(yōu)排距Rm和最大灌漿有效厚度Bm。

本文以豎碑大橋?yàn)槔?，介紹孔位布置計(jì)算方法。如圖1所示，L為灌漿孔距，r為漿液擴(kuò)散半徑，b為單排孔灌漿體的厚度。則灌漿孔距L、最優(yōu)排距Rm和最大灌漿有效厚度Bm厚的理論計(jì)算公式如下：

（1）

（2）

（3）

其中，r為擴(kuò)散半徑，b為灌漿體的厚度，N為布置注漿孔排數(shù)。

為施工方便起見，可先按經(jīng)驗(yàn)確定孔距L（r

布置三排注漿孔，最優(yōu)排距和最大灌漿有效厚度分別按下列理論公式計(jì)算：

=1.66m；=4.64m

圖1孔位布置圖

（3） 注漿壓力的確定

注漿壓力Pe注漿是指不會(huì)使地表產(chǎn)生變化和鄰近結(jié)構(gòu)物受到影響前提下可能采用的最大壓力。注漿壓力值與地層土的密度、強(qiáng)度和初始應(yīng)力、鉆孔深度、位置及灌漿次序等因素有關(guān)，宜采用現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來確定。也可以用理論公式或經(jīng)驗(yàn)值確定容許注漿壓力值，如砂土中的經(jīng)驗(yàn)值為0.2～0.5MPa。砂礫地基容許注漿壓力經(jīng)驗(yàn)公式[4]為：

（4）

式中，Pe―容許注漿壓力（×105Pa）

T―地基覆蓋厚度（m）

C―與注漿期次有關(guān)的系數(shù)，第一期孔c=1.0，第二期孔c=1.25，第三期孔c=1.5

K―與注漿方式有關(guān)的系數(shù)，自上而下時(shí)K=0.8， 自下而上時(shí)K=0.6

λ―與底層性能相關(guān)的系數(shù)，可在0.5～1.5之間選擇，松散時(shí)取低值

h―地面到注漿段的深度

以本設(shè)計(jì)為例，注漿長度為5m，每段1.5m，最上一段為2m，孔深5.5m，分兩期自下而上注漿，則第一期孔的第一段參數(shù)為c=1，T=0.5m，K=0.6，λ=1，h=5.5m，計(jì)算得容許注漿壓力Pe=1×（0.75×0.5+0.6×1×5.5）=3.675×105Pa。同理可得其他段的注漿壓力見表2。

表2 注漿壓力計(jì)算結(jié)果

注漿分段 每段長度/m h值/m 注漿壓力/MPa

一期孔 二期孔

第一段 1.5 5.5 0.368 0.478

第二段 1.5 4.0 0.278 0.358

第三段 2.0 2.5 0.188 0.238

（4） 注漿量的確定

在正常情況下理論上注入的漿量，應(yīng)充填到顆粒之間的孔隙中。砂礫土質(zhì)條件下注漿所需的漿液總用量Q可參照下式計(jì)算[5]：

Q=KVn （6）

式中，K―經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（細(xì)沙K=0.3～0.5，中粗砂K=0.5～0.7，砂礫K=0.7～1.0）；

V―注漿對(duì)象的土量；

n―土的孔隙率。

K為與漿液損耗系數(shù)和填充系數(shù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般土顆粒越大、結(jié)構(gòu)越松散、布樁排數(shù)越少時(shí)，其取值越大。本次設(shè)計(jì)背填料為相對(duì)密實(shí)的砂礫土，含有一定量的細(xì)顆粒，且為多排樁布置，綜合考慮經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K可取低值0.7，n取0.3，每孔注漿體積V=πr2h=3.14×1×5.0=15.7m3，則：Q=0.7×15.7×0.3=3.297m3。

5、工程注漿效果

工程于2012年9月完成注漿施工，并采用復(fù)注法和變形觀測(cè)法檢驗(yàn)注漿處治效果。在注漿范圍內(nèi)重新鉆了兩孔進(jìn)行壓力注漿，發(fā)現(xiàn)可注漿量均較小，約為鄰近注漿孔的10%，說明此次注漿比較充分。注漿完成后，在臺(tái)后引道路面上共設(shè)5個(gè)沉降點(diǎn)進(jìn)行變形觀測(cè)。由觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，離橋臺(tái)最近的1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降2mm，2#和3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本沒有沉降，而遠(yuǎn)離注漿區(qū)的4#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)反而有微弱抬升的趨勢(shì)。分析原因，主要是因?yàn)閮纱斡^測(cè)時(shí)間分別為11月中旬和3月末，氣溫較低，路堤受凍脹抬升；相反，注漿區(qū)受凍脹影響很小，說明漿液與土體形成的注漿體能有效防止雨水的凍融破壞，同時(shí)，路堤承載能力明顯提高，達(dá)到了控制沉降的目的，注漿效果良好。

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淺析鍋爐爆管的形成原因及預(yù)防措施

裴建國 安春榮

白城市特種設(shè)備檢驗(yàn)中心 137000

白城市特種設(shè)備檢驗(yàn)中心鎮(zhèn)賚檢驗(yàn)所 137300

摘要：鍋爐運(yùn)行過程中發(fā)生的爆管原因非常多。其中有水質(zhì)控制不嚴(yán)，造成管內(nèi)結(jié)垢，引起鋼材過熱而爆破；有的由于司爐工操作失誤，超溫超壓，超過鋼材的強(qiáng)度，而引起的爆破；造成鍋爐汽水循環(huán)的破壞，而引起的爆破等。不管是何種原因引起的鍋爐鋼管爆破，鍋爐鋼材金屬內(nèi)部的組織均發(fā)生了很大變化。本文就這個(gè)方面進(jìn)行論述，從中找出解決和預(yù)防的措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐爆管 高溫 原因 分析

一、引言

鍋爐的安全是直接影響人們和企業(yè)的重要因素。鍋爐壓力容器質(zhì)量能不能有保障關(guān)系到工作安全問題，當(dāng)鍋爐運(yùn)行過程中，由于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、水循環(huán)、機(jī)械損傷、生火速度、吹灰、管材質(zhì)量、給水溫度、給水導(dǎo)管位置等原因?qū)е聽t管、過熱器、省煤器管、空氣預(yù)熱器管爆破的發(fā)生，出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。本文主要以鍋爐爆管事故當(dāng)中存在的問題進(jìn)行分析和探討。

二、鍋爐使用金屬材質(zhì)的分析

任何金屬在長期高溫條件下工作，不但會(huì)發(fā)生蠕變、斷裂和應(yīng)力松馳等形變過程，而且還會(huì)發(fā)生一些組織和性能的變化和其他損壞。這一點(diǎn)和室溫下使用的鋼材不同。在室溫條件下，鋼的組織和性能較穩(wěn)定，不隨時(shí)間而改變。金屬（主要指的是鋼）在高溫下長期運(yùn)行中發(fā)生的組織變化主要有。

（一）、珠光體的球化和碳化物聚集

珠光體球化會(huì)使鋼的蠕變極限和持久強(qiáng)度下降。珠光體球化對(duì)鋼材的高溫機(jī)械性能影響是很大的，它會(huì)加快金屬在高溫下蠕變速度，加快鋼材的破壞。

（二）、金屬的石墨化

滲碳體是一個(gè)不穩(wěn)定的化合物，它在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)發(fā)生分解而形成奧氏體和石墨或鐵素體和石墨。在正常的室溫下，這一過程實(shí)際上是不進(jìn)行的，但它隨著溫度的升高而急劇加速。石墨化將大大降低機(jī)械性能。石墨在基礎(chǔ)組織中可以認(rèn)為是孔洞和裂縫，所以大大削弱鋼材的機(jī)械性能，使鋼材的強(qiáng)度極限，工作韌性大大下降，從而使鋼材脆性增加。

（三）、高溫造成合金元素的重新分配

由于鍋爐上的鋼材在長期高溫條件下，除了會(huì)發(fā)生珠光體球化和石墨化現(xiàn)象外，還會(huì)發(fā)生合金元素從固溶體中逐漸向炭化物擴(kuò)散，使炭化物中的合金元素逐漸增多，引起合金元素的重新分配。合金元素的重新分配，會(huì)使鋼材的高溫機(jī)械性能發(fā)生變化，從而使該材料在該溫度下強(qiáng)度極限降低約一半。

三、鍋爐爆管的原因分析

（一）、管路長期過熱爆管

是金屬長時(shí)間在應(yīng)力和超過其額定溫度條件下導(dǎo)致的管子爆破，其超過的溫度水平一般在鋼的臨界點(diǎn)Ac1以下。所以，長期過熱爆管是一個(gè)緩慢的過程，長期地由于蠕變變形而使管子爆破。

1、破口的宏觀分析

破口并不大，斷面粗糙而不平整，破口邊緣呈鈍邊，并不鋒利，破口附近有許多平行于破口的管子軸向裂紋，由于在長期高溫下運(yùn)行，所以在破口外表面上出現(xiàn)一層較厚的氧化皮，這些氧化皮很脆，容易剝落。管子在長期過熱爆破前，由于過熱，溫度提高，加快了蠕變速度，又加上受到內(nèi)壓――切向應(yīng)力作用，使管子脹粗，管徑增大，管壁減薄，當(dāng)超過一定極限時(shí)，管子發(fā)生爆破。

2、長期過熱爆管的微觀特征

長期過勢(shì)爆管它的溫度應(yīng)在材料的再結(jié)晶溫度以上（因?yàn)樵诖藴囟纫陨箱摬牟拍墚a(chǎn)生蠕變）。管子脹的越粗，強(qiáng)度下降越大。

（二）、管路短期過熱爆管

短期過勢(shì)爆管，是金屬在短時(shí)間內(nèi)，由于溫度升高，管子金屬在高溫下被內(nèi)部介質(zhì)的壓力作用而很快爆破，這種爆破往往是一個(gè)突發(fā)過程，所以在爆破口的變形量、形狀及內(nèi)部組織上也有所不同。這種破口張開很大，呈喇叭狀，破口邊緣銳利，減薄較多，斷裂面較為光滑，呈撕裂狀，破口附近管子脹粗較大，對(duì)水冷壁管而言，由于汽水混合物急速?zèng)_擊，內(nèi)壁顯得十分光潔，外壁一般呈藍(lán)黑色。破口附近沒有眾多的平行于破口的軸向裂紋。短期過熱爆管主要分為：短期直接過熱爆管、管下腐蝕鼓包而引起的爆管和瞬時(shí)過熱爆管三種。

1、短期直接過熱爆管

管子破口極大，呈不規(guī)則的菱形，邊緣極其銳利，管徑相對(duì)變形很大，并且在離破口較遠(yuǎn)處管徑也有不同程度的變形。金相組織：珠光體已有一定程度的球化，但其球狀滲炭體并未脫離出原珠光體區(qū)域，鐵素體晶粒嚴(yán)重地沿爆管方向拉長。

2、管路垢下腐蝕而引起的鼓包變形爆管

這種爆破，是由于管內(nèi)結(jié)垢，導(dǎo)熱性差，造成鋼材的局部過熱，而產(chǎn)生爆破，所以破口較小，破口邊緣也銳利、光滑。

（三）、瞬時(shí)過熱爆管

鍋爐水冷壁管，直接受爐膛內(nèi)火焰的高溫輻射，因此運(yùn)行不正常時(shí)，為管子堵塞，水循環(huán)不良，嚴(yán)重缺水等，管子的局部地區(qū)過熱溫度很高，而造成水冷壁管的瞬時(shí)爆破。它的特征是：破口呈喇叭狀，破口邊緣鋒利，破口處管壁減薄很多，有的破口邊緣厚度僅為0.2mm，靠近破口處管壁是突然減薄，為韌性斷口。

四、鍋爐爆管的預(yù)防措施

（一）、加大檢修管理力度，制定實(shí)施防磨計(jì)劃

施工人員要充分利用大、小修對(duì)受熱面管道進(jìn)行宏觀檢查，堅(jiān)持“逢停必檢”原則，掌握金屬長期運(yùn)行中的性能規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和消除金屬事故的隱患。對(duì)高溫腐蝕、磨損、脹粗、鼓包、應(yīng)力集中等情況加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)徹底地處理。加強(qiáng)金屬監(jiān)督和化學(xué)分析，對(duì)熱負(fù)荷較集中部分采取割管檢查和化學(xué)分析，對(duì)易結(jié)焦、易磨損、吹灰器易吹薄的部位進(jìn)行側(cè)厚檢查，對(duì)過熱器、再熱器等易超溫的部位進(jìn)行金相分析。加強(qiáng)受熱面附件的檢查，如防磨瓦、管排卡子和護(hù)體鐵，整理管排嚴(yán)防形成煙汽走廊。對(duì)檢修焊口做好無損探傷檢驗(yàn)，把好焊接質(zhì)量控制關(guān)。

（二）、加強(qiáng)對(duì)煙氣側(cè)的調(diào)節(jié)

改變過熱器的對(duì)流吸熱量，通?？扛淖兘?jīng)過過熱器的煙氣量和煙氣溫度來實(shí)現(xiàn)。燃燒工況的改變對(duì)汽溫有一定影響，因此，在鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，改變噴燃器的傾角和上、下排噴燃器的運(yùn)行方式，從而改變火焰中心的位置和爐膛出口煙溫，并通過調(diào)節(jié)風(fēng)量擋板，使流經(jīng)過熱器的煙氣量發(fā)生變化而達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。應(yīng)注意的是，噴燃器的運(yùn)行方式和風(fēng)量的調(diào)節(jié)，首先應(yīng)滿足燃燒的要求，這有利于設(shè)備的安全和提高鍋爐效率，因此煙氣側(cè)調(diào)整只能作為輔助手段。此外，當(dāng)負(fù)荷過低時(shí)，不能用上傾火焰中心高度來增加汽溫，以防止鍋爐滅火或煤粉在煙道內(nèi)再燃燒而發(fā)生事故。

（三）、控制鍋爐的汽溫變化

1、調(diào)節(jié)燃煤量

當(dāng)鍋爐負(fù)荷有較大變動(dòng)，需啟、停1套制粉系統(tǒng)時(shí)，投入的噴燃器應(yīng)均衡。當(dāng)爐負(fù)荷變動(dòng)不大時(shí)，可通過調(diào)節(jié)運(yùn)行著的制粉系統(tǒng)出力來解決。

2、調(diào)節(jié)燃燒風(fēng)量

當(dāng)外界負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)對(duì)風(fēng)量作相應(yīng)的調(diào)整。實(shí)際運(yùn)行中，隨著過量空氣系數(shù)的增加，利于完全燃燒。但是過量空氣的增加要適當(dāng)，同時(shí)煙氣流速加大，造成送、引風(fēng)機(jī)的耗電量增加，經(jīng)濟(jì)性降低，加劇低溫段的磨損，因此要嚴(yán)格監(jiān)視氧量的變化。

（四）、加強(qiáng)運(yùn)行管理和爐水監(jiān)督

運(yùn)行人員要認(rèn)真操作，按規(guī)程升降負(fù)荷。日常密切監(jiān)視受熱面報(bào)警情況，嚴(yán)防受熱面管道超溫，加強(qiáng)對(duì)管壁溫度的監(jiān)視，減少管壁超溫。燃料專業(yè)要加強(qiáng)入爐煤快速分析預(yù)報(bào)工作，為運(yùn)行人員精心操作、勤調(diào)整提供依據(jù)，便于運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整一、二次風(fēng)，合理調(diào)粉量和過?？諝饬浚姑悍墼跔t內(nèi)充分燃燒。保證磨煤機(jī)在最佳狀態(tài)運(yùn)行，嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度減少設(shè)備磨損。認(rèn)真進(jìn)行燃燒調(diào)整，控制火焰中心不傾斜，嚴(yán)格控制各部件的參數(shù)，嚴(yán)禁超限運(yùn)行，加強(qiáng)受熱面吹灰，防止局部結(jié)焦超溫。加強(qiáng)爐水監(jiān)督，保證品質(zhì)合格等。

五、結(jié)束語

加強(qiáng)鍋爐的爆管發(fā)生是一項(xiàng)重要且綜合工程，應(yīng)從運(yùn)行、檢修、技術(shù)改進(jìn)等方面加強(qiáng)監(jiān)督、管理和檢查、綜合考慮。運(yùn)行人員根據(jù)煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整燃燒，控制合理風(fēng)速，控制管壁超溫、加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督和化學(xué)監(jiān)督。檢修人員提高檢修質(zhì)量和金屬監(jiān)督力度。盡可能地?cái)U(kuò)大檢查范圍，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理，大大地減少了鍋爐非停，保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]開顏.世界最大燃煤注汽鍋爐試注成功[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2008（04）.

大氣污染的主要類型及防治技術(shù)探討

喬 波

山西省侯馬市環(huán)境保護(hù)局

摘 要：當(dāng)前形勢(shì)下，全球的工業(yè)和交通不斷持續(xù)發(fā)展，給大氣環(huán)境帶來了許多污染和破壞，但目前大氣污染物的排放量仍然日趨增多，將會(huì)導(dǎo)致大氣污染狀況越加嚴(yán)重。我國的大氣污染物排放量很大，為了使大氣污染得到一定程度的控制，我國不斷進(jìn)行大氣污染防治技術(shù)的研究。本文主要闡述了大氣污染的主要類型，并針對(duì)大氣污染狀況提出了相應(yīng)的防治技術(shù)和措施。

關(guān)鍵詞：大氣污染 防治技術(shù) 主要類型 探討

引言：

大氣污染指的是通過自然活動(dòng)以及人為因素，致使一些物質(zhì)融于大氣中，在達(dá)到一定的時(shí)間及濃度之后，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，對(duì)人體健康產(chǎn)生一定損害的現(xiàn)象。當(dāng)人類的大氣污染物排放種類不斷增加時(shí)，地球的大氣成份也在同樣出現(xiàn)變化，已經(jīng)無法單純依靠大氣層的自然凈化，大氣污染的防治已經(jīng)勢(shì)在必行。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)保領(lǐng)域的研究也日趨重視，尤其是對(duì)于大氣污染的防治，研發(fā)了清潔生產(chǎn)技術(shù)和三廢治理措施等。

一、大氣污染的主要類型

1.按照化學(xué)性質(zhì)劃分

1.1還原型的大氣污染

大部分出現(xiàn)在燃燒過程中，主要以煤炭和石油作為燃料的地域，通常又被稱作煤煙型污染。以二氧化硫、一氧化碳及顆粒物為主要污染物。當(dāng)處于濕度較高、溫度較低的陰天時(shí)，這種類型的污染物通常在低空開始聚集在一起，致使污染事故的出現(xiàn)。

1.2氧化型的大氣污染

通常出現(xiàn)在主要燃料為石油的地域，汽車尾氣含量較多。一次污染物通常是碳?xì)浠衔镆约耙谎趸迹?dāng)太陽短光波的催化下，經(jīng)過光化學(xué)反應(yīng)形成三氧化碳和醛類等污染物，它們很容易造成氧化，還對(duì)眼睛產(chǎn)生一定的刺激，例如洛杉磯煙霧等。

2.按照燃料性質(zhì)劃分

2.1石油型大氣污染

通常來自于石油化工廠及汽車尾氣的排放，以二氧化氮、鏈狀烷等為污染物的構(gòu)成部分，還包括它們?cè)诖髿庵挟a(chǎn)生的自由基、臭氧以及各種中間產(chǎn)物等。

2.2煤炭型大氣污染

當(dāng)工廠及企業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)排放一些煙氣等污染物，而家庭中的爐灶等常用設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)一些煤炭煙氣。它的主要構(gòu)成污染物是二氧化硫、煙氣粉塵，還有當(dāng)這些一次污染物出現(xiàn)一系列化學(xué)反應(yīng)時(shí)，形成的硫酸等污染物。

2.3混合型大氣污染

混合型的大氣污染是將石油和煤炭作為燃料，經(jīng)過燃燒之后產(chǎn)生一定的污染物被排放出來，并且還有加工工廠及生產(chǎn)企業(yè)等在生產(chǎn)過程中。會(huì)排放出一些化學(xué)物質(zhì)等污染物。在日本的川崎和橫濱等就出現(xiàn)過混合型的大氣污染。

2.4特殊型大氣污染

一些生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，往往會(huì)排放出特殊的污染氣體，例如生產(chǎn)鋁堿的工業(yè)區(qū)會(huì)存在氯氣污染，制造磷肥的工廠會(huì)存在氟污染等，此類污染通常是在局部范圍當(dāng)中存在。

二、大氣污染的防治技術(shù)

1.脫硫技術(shù)

當(dāng)前脫硫技術(shù)主要分為燃燒前的脫硫技術(shù)、燃燒中的脫硫技術(shù)以及燃燒后的脫硫技術(shù)。其中燃燒前的脫硫大致包括煤的液化、煤的氣化以及洗煤。洗煤通常是脫硫的配合措施，而煤的液化及煤的氣化是比較經(jīng)濟(jì)的工藝，目前正在不斷研發(fā)中。在燃燒過程中，采用燃用型煤比較節(jié)約資源，而且非常環(huán)保，通常適用小鍋爐的燃燒。當(dāng)前我國循環(huán)流化床較多應(yīng)用在采暖及工業(yè)鍋爐燃燒中，其中最大的爐型為每小時(shí)75t。當(dāng)前較大規(guī)模的商業(yè)化脫硫技術(shù)，只有燃燒后的煙氣脫硫，它能夠很大程度的控制酸雨污染以及二氧化硫污染。煙氣脫硫技術(shù)通常包括硫氮聯(lián)脫、干和半干法以及濕法等。德國、美國和英國等國家較多的運(yùn)用煙氣脫硫技術(shù)，在煙氣脫硫工藝中，技術(shù)比較純熟而且使用范圍比較廣泛的有CDSI法、噴霧干燥法、石膏法及LIMB法等。當(dāng)前我國并未有煙氣脫硫設(shè)備的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)工藝技術(shù)，對(duì)于排放也沒有較高的要求，治理手段不完善也不盡合理，在電廠中很少裝置有脫硫設(shè)備，沒有對(duì)二氧化硫等污染氣體的排放進(jìn)行有效控制。除硫設(shè)備基本都是從國外進(jìn)口的，但在經(jīng)濟(jì)上造成了一定的虧損。

2.除塵技術(shù)

大氣中的細(xì)微灰塵顆粒會(huì)降低大氣的能見度，并且影響了城市的景觀，最主要的是會(huì)給人體呼吸系統(tǒng)帶來很大的損害。盡管使用除塵器能夠使大氣中的灰塵顆粒得到一定的控制，但只能除去較大的顆粒分子，對(duì)于那些細(xì)微的灰塵顆粒仍然沒有作用。我國目前已經(jīng)對(duì)細(xì)微灰塵顆粒分子，給大氣的污染和危害給予重視，對(duì)細(xì)微顆粒分子的分布情況以及污染的來源和特征，進(jìn)行了深入研究，但就當(dāng)前研究情況來講，對(duì)于細(xì)微顆粒分子的控制技術(shù)，以及作用機(jī)理等研究都有待提高。我國的總體除塵效率，平均值大概為95%，與國外相比還有很大的差距，當(dāng)前國外的除煙技術(shù)相對(duì)先進(jìn)和成熟，需要我們不斷的向國外先進(jìn)工藝技術(shù)合作和學(xué)習(xí)，并且盡快的發(fā)展煙氣凈化產(chǎn)業(yè)，努力掌握煙氣凈化設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)。

3.機(jī)動(dòng)車大氣污染控制技術(shù)

機(jī)動(dòng)車在行駛過程中會(huì)排放出一些列的污染物質(zhì)，例如氮氧化物、VOCs、含鉛顆粒物和CO等。而VOCs會(huì)在一定作用下形成光化學(xué)污染，并且氮氧化物在受到光化學(xué)反應(yīng)以后會(huì)形成硝酸鹽氣溶膠。目前國外經(jīng)過深入的研發(fā)，形成了三元催化技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)成熟并開始推廣運(yùn)用，現(xiàn)今已經(jīng)在開發(fā)機(jī)動(dòng)車尾氣污染凈化技術(shù)。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，機(jī)動(dòng)車的數(shù)量也在日益增加，在一些發(fā)達(dá)城市中，已經(jīng)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的光化學(xué)污染和NOx污染。為了使機(jī)動(dòng)車尾氣污染程度得到一定的緩解，我國已經(jīng)研發(fā)出自動(dòng)補(bǔ)氣的尾氣凈化設(shè)備，它能夠讓尾氣中的NOx以及碳?xì)浠衔锏玫饺績艋?。還可以使NOx得到一定的降低排放。

4.脫氮技術(shù)

當(dāng)前形勢(shì)下，很多國家都已經(jīng)對(duì)NOx的排放問題采取重視，并制定了相應(yīng)的控制計(jì)劃。NOx的控制技術(shù)主要包括在大氣中將NOx的含量清除，以及將燃燒技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，減少其排放量兩種方式。在氮氧化物以及硫化物的聯(lián)合脫除手段中，通常有可再生技術(shù)、煙道及爐內(nèi)噴吸著劑技術(shù)、用SCF取出氮氧化物技術(shù)等。目前發(fā)達(dá)國家的脫氮技術(shù)，通常是在大型燃煤鍋爐中裝置低氮燃燒器，可以將NOx的排放量減少大約40%。而德國等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格的國家，通常還在燃燒鍋爐上裝置煙氣脫氮設(shè)備。對(duì)于煙氣脫氮技術(shù)的研究，我國已經(jīng)取得了新的進(jìn)步和發(fā)展，并不斷突破，例如在2000年研發(fā)的整體分級(jí)低氮氧化物的燃燒技術(shù)，已經(jīng)通過有關(guān)部門的檢測(cè)，并開始實(shí)施。在部分鍋爐中開始裝置低氮燃燒器等裝置，但一些300MW之下的鍋爐還不能安裝此裝置，NOx還是沒有得到控制，生成量在日趨增加?，F(xiàn)如今，我國只存在氮氧化物的環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)，并沒有NOx的燃燒排放標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的一系列技術(shù)研究，也僅僅局限在部分氮氧化物較低級(jí)別的燃燒技術(shù)當(dāng)中，以及固硫技術(shù)里面的氮氧化物附帶降低效果的技術(shù)分析。我國當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)開始向集約型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并且不斷優(yōu)化能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，逐漸使氮氧化物的排放趨勢(shì)得到一定程度的緩解，并處于逐年降低的趨勢(shì)。

三、結(jié)論

綜上所述，盡管當(dāng)前我國的大氣污染治理技術(shù)有很大的進(jìn)步，但大氣污染形勢(shì)依然很嚴(yán)峻，大氣污染物的排放量還在持續(xù)增長。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的緊密聯(lián)系，要想促進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展，必須加大控制大氣污染的投資力度，在防治大氣污染的過程中要按照實(shí)際情況研發(fā)適合的技術(shù)，并形成產(chǎn)業(yè)化。

參考文獻(xiàn)：

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淺談下向焊在管道施工中的過程控制

任樹春 施德海

石油化工工程質(zhì)量監(jiān)督總站管道儲(chǔ)運(yùn)分站 221008

摘要：在長輸管線管道施工過程中，采用下向焊接技術(shù)可以提高施工過程中的焊接機(jī)械性能和工藝性能，筆者根據(jù)多年的監(jiān)督經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工作實(shí)際，改進(jìn)了焊接工藝參數(shù)，提高了工作效率和焊接合格率，并從焊前準(zhǔn)備，施焊過程中的質(zhì)量控制及缺陷預(yù)防進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

主題詞：下向焊工藝 焊接準(zhǔn)備 缺陷預(yù)防 作用

前言：下向焊就是采用下向焊條，由上向下運(yùn)條進(jìn)行施焊的一種操作方法。目前，這種方法因其生產(chǎn)率高、易保證焊接質(zhì)量等特點(diǎn)，在國內(nèi)已用于壓力容器和大口徑長輸管線的焊接。

纖維素焊條由于在垂直下向焊接時(shí)可以使用大直徑焊條，這樣可以用大電流和高焊速進(jìn)行焊接，因而其經(jīng)濟(jì)性很好。多年來已經(jīng)成功地應(yīng)用于輔設(shè)管道時(shí)管道圓周焊縫的焊接。但是，這種焊條焊接的焊道中氫含量較高，在適用的管道壁厚和所需的沖擊性能方面受到一定的限制。雖然堿性焊條經(jīng)濟(jì)性差，然而其特點(diǎn)在于優(yōu)良的機(jī)械性能和工藝性能。

在打底焊和熱焊時(shí)采用纖維素焊條，焊接填充和表層焊縫采用堿性垂直下向焊焊條，可將其經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)良的機(jī)械性能和工藝性能結(jié)合起來。雖然這是一套成熟的焊接工藝，但是在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，焊工普遍感到堿性下向焊條難以掌握，使這一工藝的應(yīng)用及推廣受到一定限制。

筆者針對(duì)這一情況，利用監(jiān)督工作的條件，組織有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行有針對(duì)性的焊工培訓(xùn)和焊接試驗(yàn)，進(jìn)一步改進(jìn)了焊接工藝參數(shù)，使大部分焊工在較短時(shí)間內(nèi)掌握了這種焊接工藝，較好地解決了這一難題。經(jīng)過在日照-儀征原油管道及配套工程和江蘇成品油管道工程的應(yīng)用，取的了良好效果。

一、管材的保護(hù)及焊前準(zhǔn)備