2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)綜合利用技術(shù)對資源轉(zhuǎn)化的應(yīng)用探討考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、請簡述化學(xué)綜合利用的定義及其在資源化學(xué)領(lǐng)域的核心意義。并列舉至少三種不同的化學(xué)綜合利用技術(shù)類型。二、以煤化工為例，闡述煤通過化學(xué)綜合利用技術(shù)進(jìn)行資源轉(zhuǎn)化的主要途徑。請分別說明其中一種主要途徑的技術(shù)流程，并簡述該流程在提高資源利用率和減少環(huán)境影響方面的作用。三、選擇石油化工或無機(jī)非金屬資源綜合利用中的一個(gè)具體案例（如石油煉廠的副產(chǎn)氫利用、磷礦資源的綜合開發(fā)等），詳細(xì)分析其所采用的關(guān)鍵化學(xué)綜合利用技術(shù)。請說明該技術(shù)的原理、應(yīng)用效果，并對其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境友好性進(jìn)行簡要評價(jià)。四、當(dāng)前，化學(xué)綜合利用技術(shù)在資源轉(zhuǎn)化過程中面臨哪些主要的挑戰(zhàn)？請結(jié)合實(shí)例，分析其中之一（如技術(shù)瓶頸、經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)境污染轉(zhuǎn)移等），并提出相應(yīng)的解決思路或發(fā)展方向。五、隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入和“雙碳”目標(biāo)的提出，化學(xué)綜合利用技術(shù)在未來資源化學(xué)領(lǐng)域?qū)缪菰鯓拥慕巧?？請結(jié)合你了解的前沿技術(shù)（如催化綠色化、過程強(qiáng)化、資源循環(huán)利用等），探討化學(xué)綜合利用技術(shù)的重要發(fā)展趨勢及其潛在貢獻(xiàn)。試卷答案一、答案：化學(xué)綜合利用是指將一種資源或多種資源作為原料，通過一系列化學(xué)加工過程，同時(shí)獲得多種有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。其核心意義在于最大限度地提高資源利用率，減少廢棄物排放，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本，保護(hù)和改善環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要技術(shù)途徑。解析思路：第一步，明確化學(xué)綜合利用的定義，即輸入資源（單一或多種），通過化學(xué)過程，輸出多種經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品。第二步，闡述其核心意義，從資源利用效率、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、可持續(xù)發(fā)展等多個(gè)維度進(jìn)行說明。二、答案：煤通過化學(xué)綜合利用進(jìn)行資源轉(zhuǎn)化的主要途徑包括：煤的干法熄焦與煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收、煤的氣化及合成氣綜合利用、煤的液化等。以煤的氣化及合成氣綜合利用為例：技術(shù)流程主要包括煤在高溫高壓下與水蒸氣或氧氣反應(yīng)生成合成氣（主要成分是CO和H2），然后通過費(fèi)托合成、甲醇合成、合成氨等工藝，將合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇、氨、烯烴、芳烴、油品等化工產(chǎn)品。該流程通過將固體煤炭轉(zhuǎn)化為氣體和液體燃料及化工原料，顯著提高了煤炭資源的利用效率（相比直接燃燒），減少了固體廢棄物和粉塵排放，并且合成氣作為中間平臺，可以靈活生產(chǎn)多種高附加值產(chǎn)品，拓展了煤炭的應(yīng)用范圍。解析思路：第一步，列舉煤化工的主要綜合利用途徑。第二步，選取其中一種途徑（此處選擇煤的氣化及合成氣綜合利用），描述其核心步驟（氣化、合成）。第三步，分析其在資源利用率和環(huán)境影響方面的作用，重點(diǎn)突出轉(zhuǎn)化形態(tài)的變化、效率的提升和污染的減少。三、答案：選擇案例：石油煉廠的副產(chǎn)氫利用。關(guān)鍵化學(xué)綜合利用技術(shù)：副產(chǎn)氫的回收與提純技術(shù)（如變壓吸附PSA）以及氫的下游綜合利用技術(shù)（如合成氨、制氫燃料電池、加氫煉油）。技術(shù)原理：變壓吸附（PSA）利用不同壓力下吸附劑對氫氣和其他組分（如甲烷、氮?dú)狻⒍趸迹┪侥芰Φ牟町?，通過周期性變壓實(shí)現(xiàn)氫氣的分離和提純。副產(chǎn)氫經(jīng)過提純后，可用于合成氨（制化肥）、用于煉廠加氫脫硫脫氮、作為燃料電池的燃料或合成氫燃料等。應(yīng)用效果：石油煉廠副產(chǎn)氫的回收利用，將原本可能放空或低價(jià)值使用的氣體資源轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的化工產(chǎn)品或燃料，顯著提高了煉廠的整體經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率。同時(shí)，減少了氫氣排放到大氣中可能造成的環(huán)境影響。經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)：提高了煉廠的產(chǎn)品附加值和原料自給率，降低了對外部氫氣的采購成本。雖然初期投資較高，但長期來看經(jīng)濟(jì)效益顯著。環(huán)境友好性評價(jià)：減少了溫室氣體和污染物的排放，符合綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的要求。解析思路：第一步，明確選擇的具體案例（石油煉廠副產(chǎn)氫利用）。第二步，識別并說明涉及的關(guān)鍵技術(shù)（回收提純技術(shù)、下游利用技術(shù)）。第三步，解釋核心技術(shù)的原理（以PSA為例）。第四步，闡述技術(shù)的應(yīng)用效果，結(jié)合案例說明對經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)的具體貢獻(xiàn)。第五步，從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境友好性兩個(gè)維度進(jìn)行評價(jià)。四、答案：化學(xué)綜合利用技術(shù)在資源轉(zhuǎn)化過程中面臨的主要挑戰(zhàn)之一是：經(jīng)濟(jì)成本與技術(shù)推廣的矛盾。挑戰(zhàn)表現(xiàn)：許多先進(jìn)的綜合利用技術(shù)，特別是涉及綠色催化、高效分離、新材料等領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，雖然環(huán)境效益顯著，但在研發(fā)投入、設(shè)備投資、運(yùn)行成本等方面可能高于傳統(tǒng)技術(shù)，導(dǎo)致初期投資大、回收期長，使得一些企業(yè)（尤其是中小企業(yè)）在經(jīng)濟(jì)效益上難以承受，從而限制了這些先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用。特別是在市場競爭激烈、產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)的情況下，企業(yè)更傾向于選擇成本較低的傳統(tǒng)工藝。解決思路或發(fā)展方向：1.加強(qiáng)政策引導(dǎo)與支持：政府可通過財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、綠色信貸等政策工具，降低企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)綜合利用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)門檻，激勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。2.推動(dòng)技術(shù)集成與優(yōu)化：通過技術(shù)攻關(guān)，降低先進(jìn)技術(shù)的成本（如提高催化劑效率、降低分離能耗），或?qū)⑵渑c其他技術(shù)結(jié)合，形成經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的綜合利用方案。3.完善產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同：促進(jìn)資源開采、加工、利用企業(yè)之間的協(xié)同合作，構(gòu)建“資源-產(chǎn)品-再生資源”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，通過規(guī)模效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)降低整體成本。4.加強(qiáng)人才培養(yǎng)與推廣：培養(yǎng)既懂技術(shù)又懂經(jīng)濟(jì)管理的復(fù)合型人才，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的宣傳、培訓(xùn)和示范應(yīng)用，提高企業(yè)應(yīng)用新技術(shù)的意愿和能力。解析思路：第一步，明確指出一個(gè)核心挑戰(zhàn)（經(jīng)濟(jì)成本與技術(shù)推廣）。第二步，具體闡述該挑戰(zhàn)的表現(xiàn)形式，結(jié)合實(shí)際（如先進(jìn)技術(shù)成本高、企業(yè)難承受）。第三步，提出針對性的解決思路，從政策、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、人才等多個(gè)層面提出建議。五、答案：在可持續(xù)發(fā)展理念和“雙碳”目標(biāo)背景下，化學(xué)綜合利用技術(shù)將在資源化學(xué)領(lǐng)域扮演更加核心和關(guān)鍵的角色。未來角色：它不僅是提高資源利用效率、減少環(huán)境污染的傳統(tǒng)手段，更是實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，達(dá)成碳減排目標(biāo)不可或缺的技術(shù)支撐體系。重要發(fā)展趨勢：1.綠色化與低碳化：開發(fā)使用環(huán)境友好的催化劑和溶劑，優(yōu)化反應(yīng)路徑，減少能耗和物耗，開發(fā)碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)，將綜合利用過程與碳中和目標(biāo)緊密結(jié)合。2.過程強(qiáng)化與智能化：應(yīng)用先進(jìn)分離技術(shù)（如膜分離、結(jié)晶）、反應(yīng)工程（如微反應(yīng)器）提高過程效率和選擇性。結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能控制、優(yōu)化運(yùn)行和預(yù)測性維護(hù)。3.資源循環(huán)利用深化：從“綜合利用”向“循環(huán)利用”深化發(fā)展，加強(qiáng)工業(yè)固廢、廢水、廢氣中有價(jià)值物質(zhì)的回收和再利用，構(gòu)建多級資源化利用體系，最大限度閉合物質(zhì)循環(huán)。4.跨學(xué)科融合：加強(qiáng)化學(xué)、材料、生物、信息、工程等學(xué)科的交叉融合，催生新的綜合利用技術(shù)和模式，如生物催化、酶工程在資源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用，數(shù)字孿生技術(shù)在綜合利用工廠規(guī)劃與運(yùn)行中的應(yīng)用等。潛在貢獻(xiàn)：這些趨勢的發(fā)展將使化學(xué)綜合利用技術(shù)能夠更高效、更清潔、更經(jīng)濟(jì)地轉(zhuǎn)化資源，為保障能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，助力