石油化學工程原理

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石油化學工程原理范文第1篇

關鍵詞：工程能力；創新能力；培養模式；基礎課程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）37-0035-02

化工專業基礎課程主要包括《化工原理》、《化工熱力學》、《化學反應工程》以及相關的認識實習和化工原理課程設計等課程。根據石化行業以及國家能源戰略的發展需求，原有的培養模式已無法滿足這一要求，必須通過加強專業基礎課程的建設，建立以工程能力和創新能力為導向的新型培養模式，才能夠培養出高水平的工程技術人才。本文在對日常教學、學生尤其是已畢業學生反饋、用人單位反饋進行大量分析與總結的基礎上，提出了以工程和創新能力為導向的新的培養模式，并進行了多方面的建設工作。

一、面向石油化工行業特色，強化教師隊伍與課程建設

1.建立具有較強工程能力的教師隊伍。在以工程能力和創新能力為導向的新型培養模式中，教師不但要具有較高的科研水平，還應該具有極為深厚的工程背景。課程教師隊伍共由20名教師組成。為了提高教師的工程能力，聘請資深煉油化工設計人員定期進行講座。在科研成果的工業化轉化過程中，鼓勵年輕老師共同參與，提高其工程能力。通過幾年的建設，形成了一只高水平的教師隊伍：1名教授被評為北京市高等學校教學名師、2名教授被評為校教學名師、1名副教授被評為校品牌課教師、《化工原理》教學團隊被評為北京市優秀教學團隊、建設了《化工原理》與《化工熱力學》2門北京市精品課程。

2.形成了具有鮮明行業特色的教材體系。原有教學模式中采用的都是化工通用的教材，根據畢業生和用人單位的反饋，教材內容不能滿足石化行業的發展需求，一些內容和方法在工廠也不再使用。為此，任課教師主編了《化工熱力學》、《化學工程與工藝專業實驗》和《流態化工程》講義（雙語）、參編了《石油化學工程原理》、翻譯出版了《化學反應工程》共4門課程的教材，針對石油加工過程進行了大量的補充和刪減。如在《石油化學工程原理》教材中補充了石化行業常用的高溫油泵的特殊輸送要求，在分餾過程中補充了油品分餾塔的操作和核算；結合石油工程中流體相態對油田開發的重要性，對熱力學教材中過時的圖表法計算流體熱力學性質等內容作相應的刪減。主講教師還主編了《催化裂化流態化技術》、《水合物科學及技術》、《二氧化碳捕集、封存與利用技術》，參編了《原油蒸餾工藝與工程》共4本著作，這些著作是化工專業其他課程的重要補充內容，并極大地開拓了學生的視野。

3.積極進行教學方法改革，增強學生的學習興趣，提高教學效果。強調通過教學改革增強學生學習的興趣。例如在《化工原理》教學中首先以多相傳質設備的相控制基本理論作為基本路線；其次，建立了多相傳質工藝和設備過渡教學體系；再次，建立了多相傳質及其附屬設備的全塔負荷性能圖分析理論，規范了塔設備操作限的概念。多年來學生普遍對《化工熱力學》有畏難情緒，認為理論性過強、難以應用。任課教師分析發現過去課程中大量使用的圖表在生產實際中很少使用，基本都已通過計算模型實現。因此在授課時只對少數必要的圖表進行講解，以幫助說明問題或者現象。而對于實際工作中經常用到的狀態方程和活度系數模型等，文獻報道的狀態方程有幾百個，現場使用時往往無從取舍，因此在課堂上進行了仔細的講解，對于過去大量存在的過程推導適當簡化，要求學生學會使用商業化模擬軟件進行計算，以滿足未來工作中的需要，這樣既突出了本科生學習過程的重點，又保證了教學的效果。

二、建立多樣化的提高工程實踐和工程設計能力的培養體系

化工專業基礎課與實際化工生產聯系非常密切，但學生在學習中卻往往感到抽象、缺乏興趣，其原因在于在以課堂教學為主的方式中很少涉及體驗、實踐的學習環節。如圖1所示，在多樣化的提高工程實踐和工程設計能力的培養體系中，學生在學習專業基礎課之前應先經歷認識實習、參觀化工設備模型、拆裝實驗等環節，激發起學生的興趣，在專業基礎課學習過程中，應通過設備仿真和拆裝實驗等體驗實踐環節，通過親身感受進一步固化所學知識，最后通過課程設計等環節，促使學生對所學理論知識進行復習、應用，并進一步升華。在此過程中，學生學習專業知識的渴望是自發形成的，而不是傳統的教師督促學習，因而學習效果很好，學生的動手能力、工程能力也得到了極大的提高。

為配合這一培養模式，授課教師建立了拆裝實驗室，包括各種形式的泵、壓縮機、閥門、換熱器、塔構件，向所有學生全天開放，部分涉及設備的課程甚至可以到實驗室內講授。另外，還建立了設備仿真系統，學生可模擬工廠內設備的啟動與關閉。在課程設計教學中，強調一人一題、分組協作，既提倡相互協作，又保持設計過程的獨立性，結課時引入答辯程序，要求同學對設計過程和設計思路進行講解。此外，聘請校外資深設計人員給學生講課，傳授設計和工程經驗。課題組教師還將多年科研成果：單指標全塔性能負荷圖用于《化工原理課程設計》，引導學生通過Aspen軟件編程計算，并與手工計算結果相對比、找不足。這些措施極大地提高了學生學習的主動性、積極性，使學生的工程能力通過多種方式得到鍛煉。

三、創建創新能力培養的新模式

課程教師在《流態化工程》課程中，廣泛搜集了國內外流態化領域的新理論、新知識，并將其簡化為通俗易懂的知識，補充到教學內容里。內容涵蓋了新的測量方法（如氣泡直徑的測量方法、顆粒混合的測量方法等）、經典理論的新發展（如經典兩相理論的不足及其補充，以及基于其建立的新模型）、計算機CFD數值模擬等。在補充新的研究結果時，進行的大量的取舍，考慮到授課對象為本科生，理解能力和學習基礎無法和研究生或專職研究人員相比，授課時只著重于新模型、新理論的描述，具體的推導過程和計算過程并不涉及。這樣，既方便了學生的理解和學習，又能夠為今后從事流態化研究的同學打下一定的基礎。此外，將已工業化的優勢科研成果轉化為多功能教學實驗裝置，指導學生對感興趣的知識點自主設計、完成實驗，使學生的創新能力得到極大提高。例如，氣固流化床反應器是石化行業廣泛采用的反應器，由于知識比較抽象，學生無法獲得深刻的理解。課程教師根據科研成果開發了《流化床自動控制綜合實驗系統》，可以直接觀察實驗現象，完成各種形式的流態化實驗。學生還可以自己設計實驗條件進行研究，該裝置已經投入使用5年，受到了學生的好評，也得到了教育部有關專家的肯定，目前，該項技術已經推向市場。化工原理團隊教師根據多年科研成果建立了多套大型冷模催化裂化實驗教學裝置，高達20m，一次可接納學生10人/套，不但可以觀察流化現象，而且可以展開密度、壓力等多個物理參數的測量，進行壓力平衡等裝置運行狀況的衡算。小型《催化裂化熱態實驗裝置》不但可以測量產品收率、燒焦效果等工藝參數，而且可用于熱量衡算、質量衡算、能耗分布等裝置運行的評估計算，石油大學在旋風分離器領域的研究已達到國際先進水平，課程教師自行設計、加工了一套《旋風分離器冷態實驗裝置》，可進行氣相流場、分離效率的測量等。石油大學化工熱力學教學團隊多年來形成了具有特色的研究方向，并曾獲得國家和教育部的自然科學獎。化工熱力學教學團隊開發了《流體相平衡實驗裝置》，可以直接觀察到流體的相態變化并完成氣體在液體中溶解度的測定。根據多年從事油氣藏流體相態研究，對化工熱力學實驗進行了大量的補充和改進，并編入了《化學工程與工藝實驗》教材中，提高了實驗設備和技術水平，提高了教學質量。

四、應用效果

石油化學工程原理范文第2篇

關鍵詞：中小企業；技能型人才；制造業

我國原勞動和社會保障部2006年的調查表明，技工短缺已成為中國的普遍性問題，中小企業技能型人才短缺問題尤為突出。浙江省中小企業數量占企業總數的比重超過99.5％，中小企業的產值在制造業中的產值比重超過70％，中小企業的競爭力在一定意義上代表了浙江經濟的競爭力。近年來的“技工荒”不僅嚴重影響了浙江經濟的發展，而且也給很多浙江中小企業帶來前所未有的困難。浙江中小企業技能型人才短缺現象在全國具有代表性，為此，我們對浙江制造業8個戰略支柱產業的中小企業技能型人才現狀進行實地調研，以期對解決我國中小企業技能型人才短缺問題提供借鑒。

一、樣本企業技能型人才現狀

(一)樣本企業概況。我們在2007年11月至2008年1月期間，按分層抽樣的原理，選擇浙江制造業8個戰略支柱產業中的409家中小企業進行了問卷調查與實地訪談，收回有效問卷276份，有效率達67.4％。按所屬產業、所屬地區、企業性質、企業規模和創辦時間等5個項目對樣本企業進行統計(見表1)。雖然樣本不能完全代表浙江制造業的全部中小企業，但樣本企業覆蓋了整個浙江地區制造業的主要戰略支柱產業，相關數據足以客觀真實地反映目前制造業中小企業技能型人才的整體狀況。

(二)技能型人才現狀。

1．技能型人才數量。本次抽樣調查的276家樣本企業的職511，總數為162 945人，其中，持有職業資格證書的技能型人才23 414人，占樣本企業全部職業總數的14.37％；按一般通行的技術工人占職工總數50％的統計口徑計算，樣本企業技能型人才缺口比重為35.63％。調查還發現，樣本企業目前有技能型而尚未經過職業技能鑒定的技術工人有38 945人，占職工總數的23.90％，如果加上這部分技能人才，樣本企業實際的技能人才總數為62 359人，占全部職工的38.27％，缺口比重為11.73％。由此可見，目前浙江省制造業中小企業技能型人才總量短缺，持證上崗比例較低。

2．技能型人才技能等級結構。在被調查的23 414名持有職業資格證書的技能型人才中，技能型人才結構呈現非常明顯的金字塔型結構：初級工12 814人，占技能型人才總數的54.73％，是“塔基”；“塔身”為中級工，共7624人，占32.56％；高級工、技師和高級技師三者(即高技能人才)合計為2 975人，僅占技能型人才總數的12.71％，是“塔尖”。尤其是高級技師有192人，僅占技能型人才總數的0.82％，比例極低(見表2)。這與先進制造業國家技能型人才的鼓型結構(初級工15％，中級工50％，高級工35％)相比差距較大，表明當前浙江制造業中小企業高技能型人才數量、比例嚴重不足，缺口較大，已成為眾多中小企業發展壯大的一個突出問題。

3．技能型人才學歷結構。調查顯示，樣本企業技能型人才以高中、初中學歷層次為主，兩者相加占全部技術工人的73.58％，而大中專畢業生只占13.36％，小學及以下文化程度占8.79％，大學本科及以上文化程度只占技能型人才總數的4.27％。與制造業發達國家如德國、日本相比，浙江制造業中小企業技能型人才整體學歷明顯偏低，這在客觀上加大了高技能型人才的培養難度。同時，由于技術工人整體素質偏低，使很多科技創新成果難以轉化，阻礙了企業新設備、新工藝、新材料等的引進和使用，對浙江打造先進制造業基地產生了嚴重的負面影響。

4．高技能型人才群體的年齡結構。從樣本企業技能型人才的年齡結構看，30歲以下的技術工人占技術工人總數的43.26％，31～40歲的技術工人占33.27％，41～50歲的中年技術工人占17.83％，老年技術工人(50歲以上)占5.64％。可見，技能型人才總體年齡結構趨向年輕化，40歲以下的從業人員已成為浙江先進制造業基地建設的主要推動者和實現者。但調查發現，被調查企業技師、高級技師年齡普遍偏高，46歲以上的占40％多，青年高技能型人才嚴重短缺，其中35歲以下的青年幾乎沒有技師和高級技師。隨著老一代高技能型人才的逐漸退休，許多企業原本就短缺的高技能型人才將后繼乏人，面臨斷檔的危險。

二、樣本企業技能型人才需求預測

(一)2008～2012年期間樣本企業技能型人才需求量預測。我們在對每個樣本企業現有技能型人才數量和未來5年技能型人才需求缺口調查的基礎上，按產業統計匯總后得到表3。

從技能型人才需求缺口及占需求比例看，2008～2012年期間被調查企業的技能型人才需求總量將達149 111人，技能型人才需求缺口為86 751人，需求缺口大于現有技能型人才總數，這說明技能型人才的需求缺口較大。其中，電氣機械及器材制造業對技能型人才的需求缺口為23253人，占總需求缺口的26.80％，所占比例最大；其次是紡織、服裝業，需求量為14 309人，占總需求缺口的16.49％；交通運輸設備制造業對技能型人才需求缺口為13 497人，占15.56％，居第三；石油化學工業、特色輕加工業、專用設備制造業需求缺口分別為11 659人、8 586人、8 292人，分別占總需求的13.44％、9.90％、9.56％；光機電一體化制造業、鋼鐵工業兩個產業技能型人才需求缺口占總需求的比例最低，分別占5.06％和3.19％。

從對技能型人才的需求增長率看，今后5年樣本企業對技能型人才的總需求將增長139.12％，每個產業樣本企業對技能型人才的需求增長率均超過100％，這說明各產業對技能型人才的需求增長較快。其中，鋼鐵工業對技能型人才的需求增長幅度最大，為236.17％；特色輕加工業、石油化學工業和紡織服裝業三個產業未來5年對技能型人才的需求增長率分別達183.98％、183.85％和149.15％，均高出平均增長率。光機電一體化制造業、電氣機械及器材制造業、專用設備制造業和交通運輸設備制造業的需求增長幅度大致相當，分別為122.72％、122.64％、121.42％和120.30％。

(二)各產業技能型人才需求類型。由表4可知，光機電一體化產業、交通運輸設備制造業、電氣機械及器材制造業和專用設備制造業這四大產業的中小企業急需大批金工、裝配、計算機操作、嵌入式控制設備安裝維修等方面的通用技術工人，同時這四個產業的企業對高層次的技能型人才，如計算機、網絡與通信電子技術、嵌入式軟件開發等領域的技術帶頭人與技術骨干需求也較為迫切。此外，電氣機械及器材制造業為繼續保持和發展輸變電設備、高低壓電器、電機、電光源產品在全國的領先地位，還需要大量電氣工程、感應電機設計與制造、模具制造等專業的高技能型人才。交通運輸設備制造業和專用設備制造業的中小企業急需機械設計與制造、模具制造、鑄造鍛造等領域技藝精湛的高級技術人才。光機電一體化產業的中小企業對網絡視頻技術、電氣、光學儀器設計、光學特種工藝等領域的高層次技能型人才需求也較為迫切。浙江紡織服裝業中小企業對技能型人才的需求重點有：一是化纖聚合工藝技術、機電一體化織機控制和管理、面料染整工藝、化纖數碼織造工藝方面的技能型人才；二是絲綢染整工藝、真絲數碼織造工藝方面的技能型人才。此外，還需要大批高速經編機控制及管理、織物染整、織物表面涂層工藝方面的技能型人才。以皮革制品、五金制品、造紙及紙制品、包裝印刷等行業為重點的特色輕工業，需要大量皮革制品加工、五金制品金屬表面處理及模具加工、廢紙制漿技術及紙產品加工、包裝印刷行業的產品制版技術方面的熟練技工。以建設全國氟硅化學品制造中心和精細化工產業基地及國內重要石化產業基地為發展目標的石油化學工業，迫切需要化工工藝、有機化工、精細化工、化學工程等專業的高級技術人才。鋼鐵工業企業急需技能型人才類型為鋼鐵冶金、金屬加工壓力、冶金機械、工業電氣自動化等領域的技能型人才，特別需要具備專業知識的專家型及高學歷的工程技術人才、高級技師、具備海外工作經歷的高層次技術人才。

三、結論

從上述對浙江制造業8個戰略支柱產業的中小企業技能型人才現狀及需求的分析，可得出以下結論：

(一)浙江制造業中小企業技能型人才現狀總體表現為：技能型人才總量短缺、技能等級結構不合理、整體素質低下。其中，高技能型人才不僅數量、比例嚴重不足，而且存在年齡老化等危險，青年高技能型人才嚴重匱乏，難以適應企業結構調整和先進制造業發展的需要，已成為浙江制造業中小企業加快發展的主要障礙。

(二)從未來5年對技能型人才的需求量看，浙江制造業中小企業技能型人才的需求缺口很大，居前三位的依次是：電氣機械及器材制造業、紡織服裝業和交通運輸設備制造業。從技能型人才的需求增長率看，鋼鐵工業、特色輕加工業和石油化學工業增長幅度列前三位。

石油化學工程原理范文第3篇

【關鍵詞】化學反應工程 應用 教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）16-0056-02

化學反應工程是一門涉及高等數學、化工原理、化工熱力學、化工傳遞過程、化工分析與合成等多學科、多領域的科學，也是一門研究化學反應的工程問題的學科。化學反應工程是我校化學工程與工藝本專科的核心課程，目的是將實驗室中發現的化學反應可靠地移植到工業生產中，并且就所確定的反應與預期的生產能力對反應器的形狀、尺寸及操作方式進行設計，其應用遍及化學、石油化學、生物化學、醫藥、冶金及輕工業等許多工業部門。

一 化學反應工程在化工工程中的應用

1.化工工程是否具有可行性是一個最直接、最根本的問題，而解決這一問題的基礎是先要了解各反應的速率

對于具有工程意義的系統來說，反應動力學無法用理論計算，而必須通過實驗來確定。所謂的反應進行分析，即通過實驗測定動力學數據并對之進行數學關聯，從而獲得反應速度方程。因為大多數重要的工業反應都不是在充分混合的均相中進行的，傳熱和傳質過程對這些反應的進行也有相當大的影響。因此，傳遞過程動力學與化學動力學的共同作用在化學反應工程中具有非常重要的意義。

化學反應工程學中的動力學就是專門闡明化學反應速度與各個物理因素之間的定量關系。有些從熱力學分析認為可行的，如常壓、低溫合成氨，由于速度太慢而實際上是不可行的，只有研究出好的催化劑才能在適當的溫度和壓力下以顯著速度進行反應，這就是動力學的問題。還有一些過程，從熱力學分析認為是不當的，如甲烷裂解制乙炔，在1500℃左右的高溫下，乙炔極不穩定，最終似乎只可以得到碳和氫。但如果使它在極短時間（如0.001秒）內反應并立刻淬冷到低溫，那就能獲得乙炔，工業上也就是這樣來實施的，所以在實際應用上起決定性作用的往往是動力學因素。為了實現某一反應，需要選定合適的條件、反應器結構型式以及確定反應器的尺寸和處理能力等，這些都緊緊依賴于對反應動力學特性的認識。動力學是反應工程的一個重要基礎，更是化工工程的一個重要基礎。

2.化工工程需要工業反應器，而反應器的設計與計算、開發與放大是化學反應工程的一個重要內容

盡管各種產品有不同的生產過程，但作為化工生產的核心——化學反應器是必不可少的。各種不同類型的化學反應器具有不同的反應工程性質，因為在這些反應器中的流體力學及熱力學狀況可能完全不同。這就要求在進行反應器設計時，要以質量、能量及動量的基本守恒方程式為基礎。除了化學動力學以及質量和熱量的交換外，反應器中的流體力學及溫度變化類型對于反應器的生產能力也會產生影響。

工業裝置上采用的反應條件，不一定與小試或中試的一致。如在實驗室的小裝置內，反應器的直徑很小，床層也薄，一般又常以氣體通過床層的空間速度作為反應條件的一種標志。但在放大后，床層的高徑比往往就不一樣了。如要保持相同的空間速度，線速度就需改變，而線速度的大小又影響到壓降、流體的混合和傳熱等情況，從而導致反應的結果不再與小試相同。又如，在小裝置中進行某些放熱反應時，溫度容易控制，但在大裝置中，傳熱和控溫往往成為頭等難題，甚至根本不可能達到與小裝置相同的溫度條件，所有這些導致出現“放大效應”。因此，工業裝置的反應條件必須結合工程上的考慮才能最合理地確定。在化學反應工程學科建立以前，工業界廣泛采用的方法是逐級經驗放大的方法，中間試驗往往耗資大、歷時久。化學反應工程學科建立以后，逐步形成一套新的數學模型方法。目前，逐級經驗放大和數學模型兩種方法同時并存，各有適用范圍，但是，即使是逐級經驗放大的方法，也常是以化學反應工程的理論為指導，而不再是純經驗性的了。

3.工業反應過程的優化操作以及反應技術的開發是反應工程在工業方面的重要應用

化工產品只有在反應器中才能產生，想提高產品的產量必然要對反應器的操作條件進行優化。實際工業反應過程未必在最優的條件下操作，即使設計是優化的，在實施時往往有許多難以預料的因素，使原定的優化設計條件在實際操作中未必是優化的。運用化學反應工程理論對現行的工業反應過程進行分析，結合模擬研究，可找出薄弱環節和進一步調優的方向，通過調節和改造以獲得最大的經濟效益。由此可知，在化工工程中，老廠的增產挖潛、新廠的設計、新工藝、新產品以及新設備的付諸實踐，化學反應工程都起著重要的指導作用。反應工程的理論為新反應器和新反應技術的開發指明了方向，研究者可據此尋找合理的設備結構和操作方法。近年來出現的新的石油化工裂解技術和各種新型技術，都得益于反應工程理論的指導。在工業應用中，在定性指導方面已發揮了很大的作用。但是，與理論研究相比，反應器內傳遞過程的實驗研究和數據積累還很薄弱，特別是對于化工生產中經常遇到的多相流動體系的研究還不足。因此，反應工程的研究需要與多相流體力學和多相傳遞過程的研究相結合，以便相輔相成。同時，化學反應工程向生化、冶金等領域擴展時還會出現新問題，這就需要進一步的研究。

二 化學反應工程課程教學改革

針對目前的高校教學，我認為在此門課程教學與學習中應對以下幾方面進行加強：

1.強化計算機的應用

氣固相催化反應器是用數學模型法設計計算最成功的實

例之一，常用擬均相模型求解。對擬均相一維模型可以得到微分方程組，此微分方程組可以用數值法求解，常用的數值法有歐拉法、改進歐拉法、龍格—庫塔法等。另外要求學生結合所學“化工計算機應用”的課程內容，采用VB計算機語言進行編程，對各種計算方法、邊界條件、步長等進行比較，使計算結果穩定、準確。

2.加強實驗教學

如返混是不同停留時間的物料混合，返混降低了反應器中反應物料濃度，影響反應速度、轉化率及選擇性，所以返混對化學反應結果影響特別大。通過開設相應實驗，可以從中看到返混對反應物濃度的影響及停留時間分布的特征，反應器的空速等操作條件對返混程度的影響，對串聯全混釜模型與軸向分散模型有了深刻的理解。根據流動模型參數，結合在其中進行反應的特征參數，計算或預測非理想流動狀態下反應實際可達到的轉化率。

3.與生產實踐相結合

本課程以工業反應過程及反應器設備為研究對象，安排學生到工廠實習，這對本課程的學習非常重要。我們連續幾年安排學生到中石化茂名分公司實習，在實習前，我們要求學生結合所學“石油煉制工藝學”課程內容，并針對自己實習的車間查閱相關資料，了解反應原料組成和來源；掌握裝置的反應過程原理和工藝條件，熟悉裝置的設備。在實習基地先組織聽取技術人員的安全知識講座。然后在實習中了解主要裝置的工藝流程，熟悉現場的管線——泵——反應器——儲罐等的走向，認清部分工藝的簡易流程，了解化工生產中所用到的各類反應器、換熱器、罐及輔助設備等，使學生對各類反應過程及所涉及的設備有感性認識。通過進廠實習也進一步證明理論與實踐密不可分，有利于教學質量的提高。

三 結論

化學反應工程是一門工程類學科，與工程實際緊密聯系，數學模型復雜，實踐性和應用性很強。課程改革通過結合現代教學方法與手段，引入專業實驗和生產實習等實踐環節，加深了學生對理論知識的理解，培養了學生綜合應用知識的能力及工程意識，提高了分析、解決工程問題的能力，適應了新世紀人才培養模式的需求。

參考文獻

[1]劉軍.化學反應工程[M].北京：化學工業出版社，2009：1～10

[2]許志美、張濂.倡導科學思維方法，培養工程分析能力——“化學反應工程”教學研究[J].化工高等教育，2003（1）：66～67