王啟寶，劉騫，王立艷，劉迪，張凱，張香蘭

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083

教育部于2020年5月印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，第一條就明確指出“全面推進(jìn)課程思政建設(shè)是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措”。這就要求廣大教師圍繞“立德樹(shù)人”，自覺(jué)地將思政元素融入專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐中，在傳授知識(shí)和培養(yǎng)能力的同時(shí)，又能潤(rùn)物無(wú)聲地實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的價(jià)值塑造，使學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域更加開(kāi)拓進(jìn)取，為國(guó)家培養(yǎng)“德才兼?zhèn)洹钡母咚刭|(zhì)創(chuàng)新人才。

我校是以礦業(yè)安全為主要特色的世界一流學(xué)科建設(shè)高校，有機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的授課對(duì)象分別為礦物加工工程、化學(xué)工程與工藝和環(huán)境工程三個(gè)國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)。2018年5月，習(xí)近平總書(shū)記在北京大學(xué)師生座談會(huì)上指出：“古今中外，每個(gè)國(guó)家都是按照自己的政治要求來(lái)培養(yǎng)人的，世界一流大學(xué)都是在服務(wù)自己國(guó)家發(fā)展中成長(zhǎng)起來(lái)的。我國(guó)社會(huì)主義教育就是要培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。”我們結(jié)合承擔(dān)的教育部新工科教改課題，圍繞學(xué)校建設(shè)世界一流能源科技大學(xué)的目標(biāo)，在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)各專業(yè)培養(yǎng)特色和促進(jìn)學(xué)科交叉，為國(guó)家培養(yǎng)煤炭的加工、轉(zhuǎn)化與處置治理領(lǐng)域創(chuàng)新人才，做了一些有益的探索[1-3]。

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)為“富煤、貧油、少氣”，2020年，石油和天然氣對(duì)外依存度分別為73.5%和43%，重要的大宗化學(xué)品，如：烯烴、乙二醇和對(duì)二甲苯，去年的消費(fèi)總量超過(guò)1.4億噸，其中一半需要進(jìn)口[4]。隨著現(xiàn)代煤化工技術(shù)的發(fā)展，煤制烯烴、煤制乙二醇等是我國(guó)未來(lái)乙烯、丙烯、乙二醇等大宗化學(xué)品增量來(lái)源的重要途徑，這對(duì)推動(dòng)我國(guó)煤炭清潔低碳利用，減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴，保障國(guó)家能源安全具有重要意義。

我校是傳統(tǒng)的煤炭行業(yè)高校，我們化工專業(yè)的“煤化”特色完全符合國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中如何講好“煤”的思政元素，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 結(jié)合專業(yè)特色，講好“煤”的故事

2021年9月，習(xí)近平總書(shū)記到國(guó)家能源集團(tuán)榆林化工有限公司考察，明確指出[5]：“煤炭能源發(fā)展要轉(zhuǎn)化升級(jí)，走綠色低碳發(fā)展的道路。這樣既不會(huì)超出資源、能源、環(huán)境的極限，又有利于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，適應(yīng)建設(shè)人類命運(yùn)共同體的要求?！笨倳?shū)記的講話為我們堅(jiān)定辦好煤炭特色化工專業(yè)指明了方向。

1.1 結(jié)合“煤化”路線的有機(jī)化學(xué)思政教學(xué)設(shè)計(jì)

有機(jī)化學(xué)是化工類專業(yè)重要的理論基礎(chǔ)課程，我們選用的是徐壽昌先生主編的經(jīng)典工科《有機(jī)化學(xué)》教材，教材中介紹的重要有機(jī)化學(xué)品的制備方法基本上都是石油加工路線。近20年來(lái)，在世界上，尤其是我國(guó)科學(xué)工作者的努力下，煤基有機(jī)化學(xué)品的制備技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展[6]，特別是通過(guò)對(duì)合成氣為原料的煤基一碳化學(xué)品的直接或間接轉(zhuǎn)化，幾乎可以囊括整個(gè)有機(jī)化學(xué)品領(lǐng)域(圖1)。因此，基于我們的專業(yè)培養(yǎng)特色，在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，有必要補(bǔ)充最新的有機(jī)化學(xué)“煤化”路線制備方法和應(yīng)用。

圖1 以煤為原料的主要化工路線

我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年的探索，在有機(jī)化學(xué)課程思政教學(xué)中努力做到有的放矢，詳略得當(dāng)，像后續(xù)專業(yè)課“煤化學(xué)與工藝”的重點(diǎn)內(nèi)容“煤的熱解、氣化、制油”等內(nèi)容“點(diǎn)到即止”。例如：煤制油是煤炭清潔利用的重要方向，結(jié)合教材中烷烴的來(lái)源，以實(shí)際場(chǎng)景和裝置圖的形式，對(duì)鄂爾多斯煤直接液化項(xiàng)目(世界首套煤直接液化百萬(wàn)噸級(jí)示范工程)和國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司煤間接液化示范項(xiàng)目(世界單套規(guī)模最大的400萬(wàn)t/a (噸/年)煤間接液化合成油工業(yè)化裝置)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，一方面為學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊，另一方面，通過(guò)國(guó)家重大工程的成就，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和愛(ài)國(guó)情懷。

圍繞煤炭的高效清潔低碳利用，在有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，我們將結(jié)合“煤化”路線的重點(diǎn)放在“一碳化學(xué)”——合成氣制備甲醇及其下游產(chǎn)品甲醇制烯烴，草酸二甲酯的合成及其制備乙二醇和可降解塑料聚乙醇酸等內(nèi)容，講好中國(guó)煤基有機(jī)化學(xué)發(fā)展的“故事”。通過(guò)對(duì)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工程實(shí)例的介紹，體現(xiàn)了我國(guó)科技工作者的工匠精神和科創(chuàng)精神，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“四個(gè)自信”的政治認(rèn)同。

1.2 煤制甲醇及甲醇制烯烴

甲醇用途很廣，其下游產(chǎn)品豐富(圖1)，作為重要的化工原料，世界上甲醇的產(chǎn)量?jī)H次于乙烯、丙烯和苯[7]。教材中關(guān)于甲醇的兩種制備方法如下：

煤化路線：

天然氣路線：

煤制甲醇工業(yè)的高速發(fā)展是與甲醇制低碳烯烴(乙烯、丙烯)等技術(shù)的發(fā)展有關(guān)，同時(shí)也與國(guó)內(nèi)從煤礦算起煤制甲醇的成本低于天然氣制甲醇的成本有關(guān)[8]。我們?cè)诮虒W(xué)中，結(jié)合烯烴的制備，補(bǔ)充講解甲醇制低碳烯烴(MTO)和甲醇制丙烯(MTP)兩個(gè)重要的一碳化工新工藝。

MTO及MTP是指以甲醇為原料，在類似催化裂化的反應(yīng)裝置中生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù)，其反應(yīng)歷程主反應(yīng)為：

其中MTO工藝生產(chǎn)的主產(chǎn)物為乙烯、丙烯，而MTP工藝生產(chǎn)的主產(chǎn)物為丙烯。

我國(guó)甲醇制烯烴技術(shù)研究起步較早，20世紀(jì)80年代，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所率先開(kāi)展甲醇制烯烴技術(shù)的開(kāi)發(fā)。2010年8月，世界首套60萬(wàn)t/a聚烯烴的煤制烯烴工程(包頭煤制烯烴示范項(xiàng)目)投料運(yùn)行成功，就是采用該所歷經(jīng)30年研發(fā)的DMTO-I技術(shù)，取得了很好的工業(yè)化運(yùn)行效果[9]：甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%，產(chǎn)品氣中乙烯、丙烯的質(zhì)量選擇性分別達(dá)到39.84%和39.40%；改進(jìn)后的DMTO-II工藝，又將乙烯、丙烯收率提高到85%左右。大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限公司甲醇制丙烯裝置采用德國(guó)Lurgi公司開(kāi)發(fā)的MTP工藝，于2011年8月全線投產(chǎn)，設(shè)計(jì)聚丙烯產(chǎn)能為46萬(wàn)t/a[10]。

目前，我國(guó)甲醇制烯烴的總產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了1382.3萬(wàn)t/a，在運(yùn)行投產(chǎn)的24套生產(chǎn)裝置中，大部分采用了大連化物所研制的DMTO工藝[9]。

世界首套工業(yè)化甲醇制烯烴示范項(xiàng)目的成功運(yùn)行和國(guó)產(chǎn)DMTO工藝的推廣應(yīng)用，彰顯了我國(guó)科技工作者勇攀高峰的科創(chuàng)精神和三十年磨一劍的工匠精神。

1.3 煤制乙二醇和聚乙醇酸

1.3.1 草酸酯法制備乙二醇

2020年我國(guó)用于聚酯行業(yè)的乙二醇占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的90%以上，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能遠(yuǎn)不能滿足日益增長(zhǎng)的需求，進(jìn)口量常年高于60%[8]。教材中合成乙二醇是以乙烯為原料，采用氯乙醇法和環(huán)氧乙烷水合法制備乙二醇。煤化路線是以煤為原料，經(jīng)過(guò)氣化、變換、凈化，再經(jīng)分離提純得到CO和H2，首先，在催化劑的作用下，CO與亞硝酸甲酯(MN)發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，制備草酸二甲酯(DMO)：

然后，精制過(guò)的DMO與H2經(jīng)催化加氫生成乙二醇：

上述兩個(gè)過(guò)程生成的NO、CH3OH，可循環(huán)應(yīng)用于MN的制備(又稱MN的再生)：

煤制乙二醇的總反應(yīng)式：

DMO加氫生產(chǎn)乙二醇反應(yīng)條件溫和、選擇性高、工藝流程短、成本低，是煤制乙二醇技術(shù)發(fā)展的主要方向。中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所就是走的“煤制乙二醇”的路線：CO氣相催化合成草酸酯，然后草酸酯催化加氫合成乙二醇。經(jīng)過(guò)20多年的科技攻關(guān)，福建物構(gòu)所與企業(yè)聯(lián)合，成功開(kāi)發(fā)了萬(wàn)噸級(jí)煤制乙二醇的成套技術(shù)[11]。目前，國(guó)內(nèi)多家企業(yè)都是以煤為原料，采用草酸酯法生產(chǎn)乙二醇，例如：內(nèi)蒙古通遼金煤化工有限公司(2009年投產(chǎn)，產(chǎn)能20萬(wàn)t/a)、中鹽安徽紅四方股份有限公司(2018投產(chǎn)，產(chǎn)能30萬(wàn)t/a)以及內(nèi)蒙古開(kāi)灤化工有限公司(在建，設(shè)計(jì)產(chǎn)能40萬(wàn)t/a)等[8]。2021年11月，由國(guó)家能源集團(tuán)設(shè)計(jì)、建設(shè)的榆林化工有限公司的40萬(wàn)t/a乙二醇項(xiàng)目成功投產(chǎn)，該項(xiàng)目采用集團(tuán)自主技術(shù)，裝備全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化[12]。煤制乙二醇技術(shù)的開(kāi)發(fā)與國(guó)產(chǎn)化推廣應(yīng)用，體現(xiàn)了我國(guó)科技工作者的創(chuàng)新能力和使命擔(dān)當(dāng)。

1.3.2 聚乙醇酸的制備

聚乙醇酸是一種具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，在生物醫(yī)學(xué)(醫(yī)用縫合線、骨折內(nèi)固定、組織修復(fù)和藥物緩釋材料等)、食品包裝和生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

煤制聚乙醇酸是將煤制乙二醇技術(shù)中的中間產(chǎn)物草酸二甲酯選擇性催化加氫生成乙醇酸甲酯：

然后，乙醇酸甲酯通過(guò)圖2路徑制備聚乙醇酸(PGA)[13]，乙醇酸(甲酯)直接縮聚生成的PGA分子量低，實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)也存在一定難度，成熟的工藝是通過(guò)乙交酯開(kāi)環(huán)聚合生成高分子量的PGA。

圖2 乙醇酸甲酯制備PGA路徑示意圖

榆林化工有限公司依托乙二醇項(xiàng)目中間產(chǎn)品草酸二甲酯作為原料，采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，正在建設(shè)的世界首套5萬(wàn)t/a聚乙醇酸可降解材料示范項(xiàng)目，與生產(chǎn)傳統(tǒng)塑料相比，聚乙醇酸可降解塑料噸產(chǎn)品原料煤耗可降低約50%，二氧化碳排放降低約65%，工業(yè)增加值增加2-3倍[12]。

通過(guò)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，延伸現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品鏈，制備聚乙醇酸高分子材料，增加高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)，詮釋了煤炭企業(yè)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的道路自信。

2 課內(nèi)講授與課外調(diào)研相結(jié)合

有機(jī)化學(xué)是最活躍、最具有創(chuàng)造性的領(lǐng)域之一，各國(guó)科學(xué)家在有機(jī)化學(xué)發(fā)展史中提供了大量的思政教學(xué)素材。但由于工科有機(jī)化學(xué)的學(xué)時(shí)普遍較少，教學(xué)內(nèi)容多，思政素材的選取，不可能做到“全面開(kāi)花”，我們采取的是課內(nèi)教師講授與課外學(xué)生調(diào)研相結(jié)合的教學(xué)方式。

課內(nèi)講授：以課程思政理念重構(gòu)專業(yè)知識(shí)授課內(nèi)容，深化專業(yè)課程教育的內(nèi)涵。緊扣有機(jī)化學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)和反應(yīng)類型，選取代表性的最新科技成果(特別是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的煤化工示范工程)結(jié)合到有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，與時(shí)俱進(jìn)地更新有機(jī)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，做到思政教育潤(rùn)物無(wú)聲。

課外調(diào)研：在課程思政的引領(lǐng)下，有機(jī)化學(xué)課程的考核體系也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的豐富與提升，進(jìn)行全方位全過(guò)程的考核。所以，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，我們規(guī)劃了一些結(jié)合課程思政方面的專題調(diào)研(如結(jié)合國(guó)內(nèi)某煤化工企業(yè)的升級(jí)改造，調(diào)研中國(guó)煤基有機(jī)化學(xué)品的綠色低碳發(fā)展的方向與路徑)，將指導(dǎo)學(xué)生課外撰寫(xiě)的專題調(diào)研報(bào)告納入課程過(guò)程考核。這樣，不僅加深了學(xué)生對(duì)課程重點(diǎn)內(nèi)容的理解和掌握，而且引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合專業(yè)最新發(fā)展方向進(jìn)行調(diào)研，授之以漁，學(xué)生通過(guò)自主思考與有機(jī)化學(xué)緊密相連的科學(xué)與社會(huì)問(wèn)題，開(kāi)闊了視野，提升了學(xué)術(shù)能力，從而達(dá)到育人的目的。

3 利用自媒體輔助思政教學(xué)

近年來(lái)，隨著智能手機(jī)的普及，自媒體平臺(tái)的代表——微博及微信公眾平臺(tái)得到迅速增長(zhǎng)，改變了信息的主要傳播模式，這也給課程思政教學(xué)工作帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，因此，探討如何利用自媒體創(chuàng)新開(kāi)展高校課程思政教學(xué)很有現(xiàn)實(shí)意義。

在教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)為授課學(xué)生組建了微信答疑群，充分利用自媒體，開(kāi)設(shè)了微信公眾號(hào)，時(shí)常撰寫(xiě)或轉(zhuǎn)載與有機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的專題總結(jié)及科技成就。如，在習(xí)近平總書(shū)記2021年視察榆林化工有限公司時(shí)，我們及時(shí)在微信公眾號(hào)上發(fā)布了“榆林化工：從煤炭到甲醇再到聚烯烴及各種化工產(chǎn)品的‘化黑為白’完整產(chǎn)業(yè)鏈”的文章，實(shí)時(shí)將“煤炭綠色低碳發(fā)展”等思想政治教育元素，融入到有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中去。

利用自媒體輔助課程思政教學(xué)，能夠使得師生“零距離”進(jìn)行溝通與交流，不僅豐富了有機(jī)化學(xué)的教學(xué)資源，彌補(bǔ)課堂學(xué)時(shí)不足的問(wèn)題，而且促進(jìn)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的改變，由單一的授課模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n內(nèi)講授-課外調(diào)研-自媒體輔助”三位一體的教學(xué)模式，提高了課程思政的教學(xué)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

近20年來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展。我國(guó)科技工作者經(jīng)過(guò)不懈努力，自主開(kāi)發(fā)了多種高附加值的煤基有機(jī)化工新產(chǎn)品，掌握了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤炭轉(zhuǎn)化與深加工核心技術(shù)，某些關(guān)鍵技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，建設(shè)了一批產(chǎn)業(yè)化規(guī)模位居世界前列的煤化工示范工程，這些成就為我們有機(jī)化學(xué)教學(xué)講好中國(guó)“煤”的故事提供了豐富的思政素材。通過(guò)我們多年的教學(xué)實(shí)踐，取得了一定的成效：

(1) 重要有機(jī)化合物“煤化”路線制備方法的補(bǔ)充講授，強(qiáng)化了專業(yè)特色，提升了學(xué)生的專業(yè)自信，實(shí)現(xiàn)了價(jià)值塑造。我?；I(yè)每年均有不少畢業(yè)生投身煤炭行業(yè)建功立業(yè)，成為煤炭化工行業(yè)的骨干力量。

(2) 通過(guò)課內(nèi)教師講授與課外學(xué)生調(diào)研相結(jié)合，充分利用自媒體來(lái)輔助課程思政教學(xué)，開(kāi)拓了學(xué)生的眼界與思維，不僅解決了課程內(nèi)容多而授課學(xué)時(shí)少的矛盾，而且培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力、文獻(xiàn)查閱與分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。

(3) 結(jié)合國(guó)家重大現(xiàn)代“煤化工”工程成就，實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生盡早接觸到科學(xué)的前沿領(lǐng)域，不僅實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授的教學(xué)目的，而且激發(fā)了學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，為國(guó)家煤化工領(lǐng)域培養(yǎng)留得住的精英人才。