科研 教学 竞赛
烯烃生产的低碳评价
考察了以煤、石油、天然气、生物质和CO2为原料制备小分子烯烃（乙烯和丙烯）的20种生产路线，在此基础上进行技术经济分析和生命周期碳排放评价，结果表明煤经甲醇制烯烃路线的经济性最高。当以石脑油蒸汽裂解路线为参考标准时，除生物质经甲醇制烯烃工艺成本接近该值外，其余以可再生能源为原料的生产路线均缺乏经济竞争力。扩大生产规模和降低原料价格可以提升经济竞争力，但是目前单纯的依靠这两种手段实现可再生资源工艺路线盈利的难度较大，需要进一步结合工艺优化、过程升级等措施。在生命周期碳排放方面，以生物质为原料的工艺路线具有显著优势，但以CO2为原料的工艺路线目前生命周期碳排放较高，主要受氢气生产方式的影响。煤化工路线碳排放最高，气化环节是主要的影响环节，集成碳捕集与封存后，煤化工路线的碳排放可降低47%–53%，但仍高于除CO2路线外的其他工艺。考察我国过去17年间乙烯行业的CO2排放，发现单位乙烯的生命周期CO2排放减少了29.4%，但由于乙烯产量的增加，行业总的CO2排放提高了249%，基于我国乙烯行业的历史碳排放演变规律，并结合乙烯的发展潜力、市场及政策，提出通过以年均1.1%的增长速率发展生物质制乙烯的路线实现乙烯行业在2030年达到的CO2排放峰值的方案。相关工作发表于Journal of Cleaner Production, 2017, 163, 285–292, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, 97, 580–591, Journal of Energy Chemistry, 2021, 56, 193–202, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2025, 13(36), 14770-14781。
煤制芳烃催化剂设计及反应系统合成
煤制芳烃工艺得到快速发展，有甲醇制芳烃、合成气制芳烃、苯与甲醇烷基化以及苯与合成气烷基化四种方法，每种路线都存在产物成分复杂、对二甲苯含量低的挑战。一种方法是改良催化剂活性，提高反应转化率和产物选择性，但复杂的复合催化剂实现精准调控困难，筛选高效的甲基化以及烷基化活性组分并高效的搭配起来尚需要进一步研究。另一方面，耦合芳烃间转化技术能提升对二甲苯收率，但存在多组分匹配复杂、耦合非线性的难题。构建超结构模型并将之转化为非线性规划方程进行求解，提出甲醇制芳烃和芳烃间转化技术的高效耦合方法，使产物中对二甲苯含量由12.73%提升至43.99%。相关工作发表于华东理工大学学报(自然科学版), 2024, 50(4), 503–509., 燃料化学学报(中英文), 2024, 52(10), 1516–1528, Chemical Engineering Science, 2025, 304, 120934, Energy, 2025, 338, 138840, Fuel, 2026, 138204。
乙二醇新反应工艺和分离方法的评估
在反应路线方面，根据实验规模的条件和参数，为生物质乙二醇工艺设计了生产工艺模型和生命周期模型，预判该路线在工业化过程中存在节约化石能源和减少碳排放的优势及高成本的劣势。进而针对性地提出5种改进措施并确定盈亏平衡点，包括提高乙二醇收率、提高预处理产物浓度、发展更高效的脱水技术、提高生物质的收集率、发展清洁高效的氢源等，为生物质基乙二醇的工业化放大提供技术方案。在分离技术方面，评估了熔融结晶法在二醇分离领域的成本、能耗和碳排放效益。指出该分离方法比传统工艺节约30.50%的能耗和12.23%的成本。进一步指出在离心转速与分离纯度、结晶器规模与数目方面的权衡优化是改进工艺的下一步方向。相关工作发表于Chemical Engineering Journal, 2021, 411, 128516, Chemical Engineering Science, 2024。
人工智能：基础与应用
课程性质：以学科基础、技术基础、重点方向与领域、行业应用、伦理与法律五维知识体系为核心内容，构建经典与现代结合的模块化人工智能知识结构，为学生后续与专业课程的融合奠定理论与实践基础。
教学目标：充分发挥人工智能多学科、多领域理论、知识交叉的特点和优势，培养学生多学科知识交叉思维和创新意识；激发学生学习人工智能的热情和人机协同创新思维，为后续人工智能+X专业学习、创新创业、竞赛、就业等奠定基础；系统理解机器智能实现技术和方法，认识到机器智能对人类智能补充与增强作用，学会利用人机协同技术和方法及解决各类问题；使学生充分理解人工智能对未来人类社会经济、科技和文明发展的重要作用，具备未来能社会发展需要的人工智能人才素质。
参考书目：
- 莫宏伟，徐立芳，人工智能导论，第2版，北京：人民邮电出版社，2023
化工过程智能优化技术
课程性质：充分运用现代计算机工具，将系统工程学的理论和方法应用于精细化工领域，从系统全局出发，用定量和定性相结合的方法，从技术、经济、环境、社会的角度，对一个大系统实施全面的模拟、分析、综合和优化。
教学目标：培养在化工学习研究过程中的系统工程思维和跨尺度智能建模意识，掌握化工单元、工艺流程和生命周期的模拟原则以及模型优化问题的求解方法，并会使用通用化工流程模拟软件Aspen plus进行流程模拟与计算，培养基于技术、能量、经济、环境等表观目标进行系统综合和优化分析的能力，明确智能化工技术在节能降耗、双碳政策等时代背景下的新发展趋势。
教学内容：link
参考书目：
- 王帅，韩凯，何畅，化工系统工程，北京：化学工业出版社
- 王健红，冯树波，杜增智，化工系统工程，北京：中国石化出版社
精细化工设计课程设计
课程性质：综合运用前期所学的专业基础知识，从工程实施的角度考虑流程的安全性、经济合理性、可操作性等因素，进行化工流程的工艺设计乃至扩大到整个化工厂的设计，为精细化学品的工艺设计、改进和研究开发奠定基础。
教学目标：掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管道布置的原则，并理解物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和方法，在此基础上，掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流程图、设备布置图和化工设备图并能运用计算机进行工艺计算。
参考书目：
- 梁志武，陈声宗，化工设计（第四版），北京：化学工业出版社
- 李国庭，化工设计概论，北京：中国石化出版社
- 黄璐，王保国，化工设计，北京：化学工业出版社
- 李和平，现代精细化工生产工艺流程图解，北京：化学工业出版社
精细化学品的分离与分析
课程性质：着重讲述现代分离分析技术的理论原理，并在理论教学的基础上结合精细化学品分离分析实例，对相关知识在实际生产过程中的应用进行讲述，使学生理论联系实际，达到学以致用的目的。
教学目标：了解有关精细化学品分离分析的基本知识、仪器概况、方法要点，掌握气相色谱、高效液相色谱、毛细管电泳等分离分析技术的相关知识和技能，了解核磁、质谱、热分析等常规分析方法在精细化学品中应用。同时对气（液）-质联用、膜分离技术、多维核磁等最新分离分析方法发展趋势有初步了解，为毕业后从事精细化工产品的分离分析的相关工作奠定良好的基础。
参考书目：
- 陈立功，张卫红，冯亚青等，精细化学品的现代分离与分析，北京：化学工业出版社
- 贾长英，唐丽华，张晓娟，陈红，精细化学品剖析及常用技术原理，北京：中国石化出版社
- 李炎，材料现代微观分析技术——基本原理及应用，北京：化学工业出版社
- 杜希文，原续波，材料分析方法（第2版），天津：天津大学出版社
共指导7次获奖竞赛：
- 闵凯、张思颍、杨瑞、吴博睿，2026，第十一届全国大学生能源经济学术创意大赛，省赛三等奖，基于季节互补特性的风电–生物质耦合制氢系统优化研究，指导教师：赵志仝、郝盼．
- 张子阳、高艺竹、吴汉文、史梓萌，2025，第十一届全国大学生能源经济学术创意大赛，国赛一等奖，波动负荷下的绿氢耦合煤一体化柔性制甲醇的低碳设计，指导教师：赵志仝、石琪． link
- 李阳、邢秉杰、张卫琳、杨启晗、陈轶卓，2025，第十九届全国大学生化工设计竞赛，国赛三等奖，中国石化上海高桥石油化工有限公司1.7万吨/年生产DMSO项目，指导教师：赵志仝、石琪、刘雷、吴晶、李旭． link
- 闵凯、陈俊杰、杨瑞、任奥凯、张思颖，2025，第十九届全国大学生化工设计竞赛，省赛三等奖，山东昌邑石化1万t/a二甲基亚砜项目，指导老师：赵志仝、李旭、汤琼．
- 李阳、邢秉杰、张卫琳、李正阳、杨启晗，2024，第十八届全国大学生化工设计竞赛，省赛三等奖，3万吨/年生物发酵生产1,3-丙二醇项目，指导老师：赵志仝、石琪、董庆文、张飞飞、刘雷．
- 郭景轩、王明远、刘佳俊、李傲、乔宇，2024，“百子尖杯”第二届全国大学生化工过程数字创新竞赛，国赛二等奖，气体分馏装置的技改优化项目，指导老师：王俊文、赵志仝、吴华帅．
- 王一琼、杨朔、武静怡，2023，第九届全国大学生能源经济学术创意大赛，国赛二等奖，基于波谷盈余电消纳电厂烟气CO2制甲醇的研究，指导教师：赵志仝． link
