時間:2023-08-16 17:29:52
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學(xué)工程與工藝方向,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程與工藝 環(huán)保 發(fā)展趨勢
化學(xué)工程與工藝就是對材料進行加工處理,然后進行再次利用實現(xiàn)能量的傳遞,這樣高效環(huán)保完成資源的優(yōu)化配置,優(yōu)化產(chǎn)品加工生產(chǎn)的過程。化學(xué)工程與工藝的發(fā)展由來已久,它以化學(xué)工程相關(guān)理論還有實際的一些運用為指導(dǎo),利用這一學(xué)科知識對各種產(chǎn)品進行研究、開發(fā)跟生產(chǎn)。化工工程領(lǐng)域的相關(guān)行業(yè)非常多,比如石油化工、生物化工、材料化工、冶煉化工等相關(guān)行業(yè)。化學(xué)工程領(lǐng)域相關(guān)的行業(yè)都是關(guān)乎我國經(jīng)濟發(fā)展的重要領(lǐng)域,化工工程還與一些高新科技領(lǐng)域相互影響作用,共同推動著科技的發(fā)展,促進社會的進步。目前化學(xué)工程領(lǐng)域正向著自動集約化、高效精細(xì)化方向發(fā)展。總而言之,化工工程涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域范圍非常廣,因此,加強對化工工程與工藝發(fā)展研究時非常有必要的。
一、化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展特點趨勢
1.化學(xué)工程與工藝特點
化學(xué)工程簡稱化工,是研究以化學(xué)為代表的相關(guān)工業(yè)的,化學(xué)工程與工藝這門學(xué)科是一門工業(yè)特色十分顯著學(xué)科,化學(xué)工程與工藝的研究范圍廣,是一門應(yīng)用十分寬泛的專業(yè)。如一些食品加工業(yè)、印刷業(yè)、冶煉業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)、材料化工等都是建立在化學(xué)工程與化學(xué)工藝的基礎(chǔ)之上。化學(xué)工程與工藝這門課就是培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的理論知識,想要在這一門學(xué)科能夠為我國各個行業(yè)都做出貢獻,就必須要組織構(gòu)建一個能夠發(fā)展化學(xué)工程與工藝學(xué)科的研究基地。構(gòu)建適合專業(yè)特點的,有利于人才培養(yǎng)的創(chuàng)新型體系。
2.化學(xué)工程與工藝研究對環(huán)境保護的意義
化學(xué)工程與工藝這門學(xué)科是一門工業(yè)特色明顯的專業(yè),它覆蓋了原有的各種化學(xué)相關(guān)的專業(yè)。現(xiàn)階段,環(huán)保已經(jīng)是人們普遍追求的一種生活方式跟生活態(tài)度。化學(xué)工程與化學(xué)工藝的相關(guān)研究是實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能這一理念的重要實現(xiàn)途徑。對于化學(xué)工程跟化學(xué)工藝的研究發(fā)現(xiàn),人類在降低污染節(jié)約能源的時候可以實現(xiàn)利益的最大化,這樣的前提條件下,人們都愿意進行節(jié)能環(huán)保方面的嘗試。很多跨國大型企業(yè)都針對這種情況成立專門的科研小組,進行相關(guān)綠色環(huán)保方面的研究。社會的發(fā)展離不開科技的發(fā)展,科技發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價。這就要求綠色環(huán)保的概念。科技的發(fā)展過程中化學(xué)工程與化學(xué)工藝的發(fā)展一定會占據(jù)重要位置。針對這樣的情況,應(yīng)該積極改變策略加大對化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的研究。
二、相關(guān)新興化學(xué)工程與工藝的技術(shù)研究
1.綠色化學(xué)工程
綠色化學(xué)也就是現(xiàn)今的人們所說的環(huán)境友好化學(xué),這種化學(xué)方面的術(shù)語是現(xiàn)如今最為流行的術(shù)語。綠色化學(xué)就是環(huán)保,降低污染,用一些化學(xué)方面的技術(shù)還有方法來減少對生態(tài)環(huán)境的影響,降低環(huán)境污染對人類健康的影響。運用化學(xué)工程與化學(xué)工藝減少一些有害的原料還有催化劑等的生產(chǎn)還有使用。從根本上杜絕環(huán)境污染的產(chǎn)生,綠色化學(xué)的技術(shù)就是從源頭來阻止污染的產(chǎn)生,用無毒無害的原料,并且對一些廢棄物進行回收再利用。
2.化學(xué)工程與化學(xué)工藝的分離工程
分離工程就是使物質(zhì)從無序向有序轉(zhuǎn)變的一種非自發(fā)的過程,在一些重力、壓力還有一些溫度、電的影響下由外力的作用,這是一個消耗能量的過程,并且這也是化學(xué)工程與化學(xué)工藝分離工程研究的重要內(nèi)容之一。現(xiàn)今使用比較多的分離工程方法就是蒸餾法,我國在蒸餾分離方法方面的研究已經(jīng)有了非常深厚的理論依據(jù)跟實踐經(jīng)驗,但是蒸餾分離方法在速度方面還是要進一步的改善。并且在一些蒸餾設(shè)備上也值得改進,蒸餾分離法如果在設(shè)備上采用現(xiàn)今新型的材料會取得較好的經(jīng)濟效益。并且對于提高蒸餾吸收的效率,降低蒸餾分離時間上,可以采用新型的吸收劑,吸收劑對蒸餾時間的長短也有很大的影響,因此,吸收劑的研究開發(fā)也是值得關(guān)注的。
膜分離技術(shù)也是現(xiàn)今比較流行的分離技術(shù),膜分離具有節(jié)能、高效、易于清理等一些特點,被許多國家的科學(xué)家認(rèn)為是當(dāng)下最有發(fā)展?jié)摿Φ姆蛛x技術(shù)。膜分離就是吸附分離,這種吸附分離的辦法被廣泛運用一些氣體的干燥、廢水等污染物的處理等等。膜分離的研究重點在于新型吸附劑的開發(fā),膜分離的主要問題就是膜的污染還有防治。膜分離的研究必須要實現(xiàn)膜使用的長壽還有高效。
3.Supercritical Fluid,SCF(超臨界流體)
Supercritical Fluid,SCF(超臨界流體)是一種溫度還有壓力都在臨界點之上的無氣體液體的相界面,同時具有液體跟氣體性質(zhì)的一種流體。這一技術(shù)在化工、食品加工還有生物醫(yī)藥工程中都有非常廣泛的應(yīng)用。SCF質(zhì)量高、工藝要求高。開發(fā)附加值高使其有著廣闊的發(fā)展前景十分誘人的發(fā)展利潤。近幾年來,SCWO(超臨界水氧化法)用于環(huán)境治療保護方面的研究比較多,在化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的研究較少,還處于研究試驗期。
三、結(jié)束語
當(dāng)今世界面臨著資源還有能源的短缺,全球國家都指出社會經(jīng)濟的發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價,并且提出資源的節(jié)約還有保護環(huán)境的要求,這就需要化學(xué)工程與化學(xué)工藝的配合共同發(fā)展,我國在此基礎(chǔ)上提出了轉(zhuǎn)變可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟的概念,所以,相關(guān)的化學(xué)工程與化學(xué)工藝的行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)該要積極配合,對于化學(xué)工程與化學(xué)工藝的相關(guān)技術(shù)研究必須要重視其發(fā)展的環(huán)保性,推動傳統(tǒng)的化學(xué)工程與化學(xué)工藝成為綠色的工藝。最大限度的減少環(huán)境污染,節(jié)約資源,積極研究開發(fā)新能源,走科技發(fā)展與環(huán)境友好的道路。
參考文獻:
[1]艾寧,計偉榮,項斌等.化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的探索與實踐[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
就其中的催化科學(xué)與工程而言,已經(jīng)成為當(dāng)今國際上最活躍的科技領(lǐng)域之一。據(jù)統(tǒng)計,與催化有關(guān)的產(chǎn)值約占國民生產(chǎn)總值的25%;催化劑是目前更新?lián)Q代最快、經(jīng)濟產(chǎn)出比最大的技術(shù)產(chǎn)品之一。尤其是近年來,材料物理、表面科學(xué)、計算機模擬技術(shù)、綠色化學(xué)、生物化學(xué)和納米技術(shù)的進步給催化科學(xué)與工程的發(fā)展帶來新的活力,使之成為解決資源、環(huán)境、生命和材料等領(lǐng)域中科技問題的支柱科學(xué)技術(shù)。
培養(yǎng)目標(biāo):使畢業(yè)生適應(yīng)國家經(jīng)濟與科技發(fā)展的需求,成為具備寬厚的理論基礎(chǔ)知識,通曉化工生產(chǎn)技術(shù)的專業(yè)原理、專業(yè)技能與研究方法,能夠從事過程工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品研制與開發(fā)、裝置設(shè)計、生產(chǎn)過程的控制以及企業(yè)經(jīng)營管理等方面工作的高素質(zhì)科技人才。
主干學(xué)科:有機化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工機械、精細(xì)有機合成原理等。
主要課程:無機化學(xué)、分析化學(xué)、大學(xué)物理、有機化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程和一門必選的專業(yè)方向課程。 另外輔修化工經(jīng)濟技術(shù)分析、電工電子等。
主要專業(yè)實驗:有機化學(xué)實驗、無機化學(xué)實驗、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程、化學(xué)反應(yīng)工程、化工過程系統(tǒng)工程、工業(yè)催化和應(yīng)用化學(xué)等。
主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié):包括化學(xué)與化工基礎(chǔ)實驗、認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、計算機應(yīng)用及上機實踐、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計(論文)(計算機應(yīng)用要求較高)等。
專業(yè)發(fā)展方向:化學(xué)工程、化學(xué)工藝、精細(xì)化工。
1.華東理工大學(xué) 2.天津大學(xué) 3.北京化工大學(xué) 4.南京工業(yè)大學(xué) 5.大連理工大學(xué)
6.浙江大學(xué) 7.中國石油大學(xué) 8.華南理工大學(xué) 9.太原理工大學(xué) 10.四川大學(xué)
11.鄭州大學(xué) 12.湖南大學(xué) 13.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 14.西安交通大學(xué) 15.上海交通大學(xué)
16.江南大學(xué) 17.中南大學(xué) 18.南京理工大學(xué) 19.中國礦業(yè)大學(xué) 20.湘潭大學(xué)
大連理工大學(xué)化工系創(chuàng)辦于1949年,1952年高等學(xué)校院系調(diào)整時,一批著名化學(xué)家匯集大工,形成了具有雄厚實力的化工學(xué)科。改革開放后,化工各學(xué)科發(fā)展很快,師資隊伍和招生規(guī)模不斷擴大,1984年發(fā)展為化工學(xué)院,學(xué)院設(shè)有化學(xué)、化學(xué)工程、生物工程、材料化工、化學(xué)工藝、工業(yè)催化、精細(xì)化工、高分子材料和化工機械等9個系,24個教研室。現(xiàn)有本科生2410人,碩士生494人,博士生241人,博士后科研人員7人。教職工370人,其中中國工程院院士1人,雙聘院士3人,“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授2人,博士生導(dǎo)師37人,教授53人,副教授80人,高級工程師17人。
化工學(xué)院現(xiàn)有化學(xué)工程與技術(shù)一級學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán),覆蓋了其全部五個二級學(xué)科――化學(xué)工程、化學(xué)工藝、應(yīng)用化學(xué)、工業(yè)催化和生物化工,并設(shè)有化學(xué)工程與技術(shù)博士后科研流動站。此外還有高分子材料、無機非金屬材料及化工過程機械博士點和3個理科化學(xué)碩士點。生物化工、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境學(xué)科設(shè)有“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授崗位。學(xué)院擁有應(yīng)用化學(xué)國家重點學(xué)科,化學(xué)工程、工業(yè)催化和生物化工三個遼寧省重點學(xué)科,精細(xì)化工國家重點實驗室,分析中心及15個研究所,擁有400兆核磁共振,氣/液質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜、X射線衍射儀等大型分析儀器40余臺,成為我國培養(yǎng)化工高層次人才和科學(xué)研究的基地。
化工學(xué)院作為大連理工大學(xué)的重要學(xué)院,50年來為國家培養(yǎng)了2萬名畢業(yè)生,其中許多人成為國家各部委和省市領(lǐng)導(dǎo),中科院院士,國家有突出貢獻的專家以及大專院校、科研院所和廠礦企業(yè)的廠長、經(jīng)理、總工及業(yè)務(wù)骨干,為適應(yīng)社會需求培養(yǎng)了復(fù)合型、外向型高技術(shù)人才。
化工學(xué)院廣泛開展國際學(xué)術(shù)交流和技術(shù)合作,已經(jīng)與日本、韓國、美國、加拿大、澳大利亞、德國、奧地利、英國等國家的大學(xué)、研究機構(gòu)或公司建立科技合作和學(xué)術(shù)交流。
化工學(xué)院辦學(xué)宗旨是以人才為本、創(chuàng)新為先,辦學(xué)思路是以貢獻求支持,以改革促發(fā)展。重視面向社會經(jīng)濟建設(shè)的重大關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,每年都承擔(dān)一批國家、省市級科學(xué)基金和“973”“863”及“九五”重點攻關(guān)項目,同時與企業(yè)建立產(chǎn)、學(xué)、研三結(jié)合緊密型協(xié)作關(guān)系,解決技術(shù)難題及高新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)工作,化工學(xué)院每年科學(xué)研究經(jīng)費達3000萬元以上,近兩年科技成果顯著,獲國家科技進步獎二等獎一項,省部級科技進步獎一等獎三項、二等獎三項。
問題1:化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握怎樣的知識和能力?
1.掌握化學(xué)工程、化學(xué)工藝、應(yīng)用化學(xué)等學(xué)科的基本理論、基本知識;
2.掌握化工裝置工藝與設(shè)備設(shè)計方法,掌握化工過程模擬優(yōu)化方法;
3.具有對新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進行研究、開發(fā)和設(shè)計的初步能力;
4.熟悉國家對于化工生產(chǎn)、設(shè)計、研究與開發(fā)、環(huán)境保護等方面的方針、政策和法規(guī);
5.了解化學(xué)工程學(xué)的理論前沿,了解新工藝、新技術(shù)與新設(shè)備的發(fā)展動態(tài);
6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學(xué)研究和實際工作能力。
問題2:化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生就業(yè)方向?
本專業(yè)畢業(yè)生知識面寬,可到工業(yè)部門從事化工類產(chǎn)品的設(shè)計、施工、生產(chǎn)管理、技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用研究以及貿(mào)易等方面的工作,也可到科研、商貿(mào)、行政等部門從事與化學(xué)工程相關(guān)的工作。
也可在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面的工作。
還可以到化學(xué)工廠、大學(xué)、政府社團、保健服務(wù)、中學(xué)、醫(yī)院、工業(yè)實驗室、圖書館、醫(yī)藥公司、私人企業(yè)、實驗研究所等從事相關(guān)的工作。
問題3:化學(xué)工程與工藝專業(yè)方向的不同有差異么?
化學(xué)工藝包括能源化工、材料化工、有機化工、環(huán)境化工、高分子化工、無機化工等眾多領(lǐng)域,覆蓋面廣。它不僅涵蓋了傳統(tǒng)的基礎(chǔ)領(lǐng)域,同時與材料、能源、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等學(xué)科滲透融合,不斷地培植出新的生長點。它既是一個歷史悠久、曾作出重大貢獻的學(xué)科,又是一個新世紀(jì)不可缺少的充滿了生機與活力的學(xué)科。
化學(xué)工程是以化學(xué)工業(yè)及相關(guān)生產(chǎn)過程中所進行的化學(xué)、物理過程為研究對象,探究其所用設(shè)備的設(shè)計原理與操作方法以及最終實現(xiàn)過程優(yōu)化所應(yīng)遵循的共性規(guī)律。本專業(yè)方向?qū)W生主要學(xué)習(xí)化工流體流動與傳熱、化工傳質(zhì)與分離過程、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工傳遞過程基礎(chǔ)、化工數(shù)學(xué)、化工分離過程、化工工藝學(xué)、化工過程分析與合成、化工設(shè)計等課程。為拓寬專業(yè)面,增加適應(yīng)性,還開設(shè)生化基礎(chǔ)、石油煉制工程、環(huán)境化工、化工機械基礎(chǔ)、ChemCAD等課程。
問題4:與化學(xué)工程與工藝專業(yè)相近的專業(yè)是什么?
制藥工程(主要是化學(xué)制藥)。
問題5:化學(xué)工程與工藝專業(yè)中的催化科學(xué)與工程具體是什么樣的學(xué)科?
它是催化化學(xué)、材料物理及化學(xué)工程之間的交叉學(xué)科,具有理工結(jié)合的特點。
培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展的具有開拓能力的高級工程技術(shù)人才,業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)具有催化科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)和掌握化學(xué)反應(yīng)工程理論,具備扎實的材料科學(xué)理論和技術(shù)知識,熟悉現(xiàn)代化學(xué)物理研究方法和技能,了解現(xiàn)代科技現(xiàn)狀與發(fā)展前景,能勝任化工、能源、材料、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等領(lǐng)域中相關(guān)的新工藝、新材料、新產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設(shè)計和工業(yè)化的復(fù)合高等工程技術(shù)人才。
1 化學(xué)工程與工藝概述
化學(xué)工程,簡稱化工,是研究以化學(xué)工業(yè)為代表的,以及其他過程工業(yè)生產(chǎn)過程中有關(guān)化學(xué)過程與物理過程的一般原理和規(guī)律,如石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、印染工業(yè)等,并應(yīng)用這些規(guī)律來解決過程及裝置開發(fā)、設(shè)計、操作等問題,它是以數(shù)學(xué)及少量的物理觀念為基礎(chǔ)應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)上,主要研究大規(guī)模改變物料中的化學(xué)組成及其機械和物理性質(zhì),來替生產(chǎn)化學(xué)品或是物料工廠提供一個反應(yīng)流程設(shè)計方式。實驗研究、本文由收集整理理論分析和科學(xué)計算已經(jīng)成為當(dāng)代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學(xué)工程的研究領(lǐng)域最初只是化工單元操作,如:輸送現(xiàn)象(為化工學(xué)科當(dāng)中“單元操作”的理論基礎(chǔ))、化工熱力學(xué)輸送現(xiàn)象。隨著發(fā)展,后來又發(fā)展出一些新的分支,化學(xué)工程領(lǐng)域的分支龐大,可應(yīng)用在各類化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究及實務(wù)上的操作,因應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要,以化工的知識背景為基礎(chǔ),例如半導(dǎo)體工業(yè)。隨計算機的快速發(fā)展,數(shù)值模擬(cfd)在化工的發(fā)展占據(jù)重要的地位。
2 化學(xué)工程與工藝專業(yè)簡介
2.1 化學(xué)工程與工藝任務(wù)。根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的性質(zhì),化學(xué)工程與工藝專業(yè)的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)工程學(xué)與化學(xué)工藝學(xué)等方面的基本理論和基本知識,受到化學(xué)與化工實驗技能、工程實踐、計算機應(yīng)用、科學(xué)研究與工程設(shè)計方法的基本訓(xùn)練.具有對現(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)過程進行模擬優(yōu)化、革新改造,對新過程進行開發(fā)設(shè)計和對新產(chǎn)品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學(xué)科和領(lǐng)域很多,化學(xué)工程與工藝專業(yè)除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)一般應(yīng)用化工的基本知識和基本技能外,還應(yīng)該結(jié)合本地區(qū)、本行業(yè)及本校的實際情況,重點學(xué)習(xí)化工在某個或某幾個領(lǐng)域中的具體應(yīng)用,以便形成不同高校應(yīng)用化工專業(yè)的特色專業(yè)方向。
2.2 化學(xué)工程以及化學(xué)工業(yè)的一些特點。以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟基本法則,研究化工單元操作以及有關(guān)的流體力學(xué)、傳熱和傳質(zhì)原理、熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)等在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用,以指導(dǎo)各種過程及其設(shè)備的開發(fā)、改進和發(fā)展屬于化學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容。化學(xué)工程是隨著化學(xué)工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展而形成的。化學(xué)工程包括過程動態(tài)學(xué)及控制、化工系統(tǒng)工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等方面。化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心部分,提供過程分析和設(shè)計所需的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學(xué)是單元操作和反應(yīng)工程的理論基礎(chǔ),它決定著產(chǎn)品的收率,對生產(chǎn)成本產(chǎn)生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導(dǎo)各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設(shè)備的設(shè)計;傳遞過程是單元操作和反應(yīng)工程的共同基礎(chǔ),化學(xué)工業(yè)在新的形勢下要求處于化學(xué)核心地位的催化技術(shù)和化學(xué)工程都必須用跨學(xué)科的戰(zhàn)略進行多學(xué)科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞,這三種傳遞,實質(zhì)上就是各種單元操作設(shè)備和反應(yīng)裝置中進行的物理過程。
合成化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的核心,化學(xué)家不僅發(fā)現(xiàn)和合成了眾多天然存在的化合物,同時也創(chuàng)造了大量非天然的化合物,使人類社會所有的化合物達到2230萬個(美國化學(xué)文摘1999年12月10日收錄的化合物數(shù)),并且以幾個月就有100萬個的速度發(fā)展,大量新化合物的產(chǎn)生是化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。信息技術(shù)及工程技術(shù)的進步為設(shè)備和工藝創(chuàng)新創(chuàng)造了條件,推動了化工行業(yè)的技術(shù)進步。 化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和許多深度加工的產(chǎn)品更新?lián)Q代快,要求化學(xué)工業(yè)必須不斷發(fā)展和采用先進科學(xué)技術(shù),從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。不斷尋求技術(shù)上最先進和經(jīng)濟上最合理的方法、原理、流程和設(shè)備是化學(xué)工業(yè)工藝創(chuàng)新追求的目標(biāo)。化工新技術(shù)開發(fā)程序是一套科學(xué)的程序,它是以市場為導(dǎo)向、以創(chuàng)新為宗旨,以工業(yè)化和商業(yè)化為目的的創(chuàng)新過程。世界上經(jīng)濟發(fā)達國家化學(xué)工業(yè)的研究開發(fā)費用、科研人員以及專利和文獻的數(shù)量都居各工業(yè)部門的前列。
3 化學(xué)工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理分析
傳統(tǒng)的化工實驗的數(shù)據(jù)處理是相當(dāng)復(fù)雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數(shù)據(jù)處理過程的重復(fù)性也非常大。借助matlab軟件的應(yīng)用,可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當(dāng)中解脫出來。
化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗是初步了解、學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)工程與工藝科學(xué)實驗研究方法的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。化工實驗的特點流程較長,規(guī)模較大,數(shù)據(jù)處理也較為復(fù)雜。因此依靠計算機處理數(shù)據(jù)會使繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數(shù)據(jù)處理是每一個化學(xué)工程實驗必不可少的步驟,也是至關(guān)重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術(shù)的可行條件。但是化工實驗數(shù)據(jù)的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算,若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間,而且化工實驗數(shù)據(jù)的處理量很大、重現(xiàn)性很高,因此應(yīng)用計算機來處理實驗數(shù)據(jù)可以大大提高工作效率。化學(xué)工程與工藝專業(yè)是一個以實驗為基礎(chǔ)的專業(yè)學(xué)科。實驗的目的是通過有限的實驗點去尋找某一對象或某一過程中各參數(shù)之間的定量關(guān)系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規(guī)律。
matlab在化學(xué)工程與工藝實驗中的應(yīng)用進行初步的嘗試。傳統(tǒng)的化工實驗的數(shù)據(jù)處理是相當(dāng)復(fù)雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數(shù)據(jù)處理過程的重復(fù)性也非常大。而matlab是一個強大的數(shù)學(xué)軟件,能夠方便地繪出各種函數(shù)圖形,一方面可以解決符號演算問題,另一方面可以解決數(shù)學(xué)中的數(shù)值計算問題。matlab的應(yīng)用范圍非常廣,包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計、測試和測量、財務(wù)建模和分析以及計算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。它已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計算軟件。借助matlab軟件的應(yīng)用,可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當(dāng)中解脫出來,利用matlab軟件編寫一個數(shù)據(jù)處理程序:只需輸入任意一組原始數(shù)據(jù),就可以把實驗結(jié)果,數(shù)據(jù)模型以及作圖一起顯示出來。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程技術(shù);反應(yīng)技術(shù);應(yīng)對策略
0 引言
化學(xué)工程技術(shù)是一門主要研究化工生產(chǎn)過程中研究和開發(fā)以及過程裝置的設(shè)計、制造和管理的綜合性技術(shù)。化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用已涉及到各行各業(yè),化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展對于強化化工生產(chǎn)過程,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低原料和能量消耗,對于企業(yè)的技術(shù)改造以及新技術(shù)的開發(fā)起著重要作用。
1 新型反應(yīng)技術(shù)的研究
1.1 超臨界化學(xué)反應(yīng)技術(shù)
超臨界液體是指在溫度和壓力都處于臨界點之上時,此時狀態(tài)處于液體和氣體之間,具有這兩種狀態(tài)的雙重性質(zhì)。這種狀態(tài)的流體不僅在化學(xué)工業(yè)、生物化工、食品工業(yè)有廣泛的應(yīng)用,而且還在醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛,已經(jīng)顯示出巨大的魅力,極具發(fā)展前景。近年來,化學(xué)界將超臨界水氧化法應(yīng)用到保護環(huán)境的領(lǐng)域,但是都處于初級發(fā)展階段,很不成熟。
1.2 綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)
綠色化學(xué)是指對環(huán)境不會造成污染的,有利于保護環(huán)境的化學(xué)工程。綠色化學(xué)簡單說就是采用化學(xué)的技術(shù)和方法來減少或消除那些對人類有害的、妨礙社區(qū)安全的、對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生不利影響的原料或溶劑等。綠色化學(xué)是將污染從源頭進行消除的工程,因此很徹底,這主要包括原子經(jīng)濟性和高選擇性的反應(yīng),生產(chǎn)出對環(huán)境有利的材料,并且回收廢物循環(huán)利用的一門科學(xué)技術(shù)。
1.3 新的分離技術(shù)
研究從廣義上說,分離強化首先是對設(shè)備的強化,然后是對生產(chǎn)工藝的強化,綜合起來說就是只要能將設(shè)備變小、將能量轉(zhuǎn)化效率提高的技術(shù)都是化工分離技術(shù)強化的結(jié)果,有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,這也是化工分離技術(shù)的主要趨勢之一。古老的化工分離技術(shù)原理:利用沸點的不同,將不同的組分從分離塔里分離出來。隨著科技的發(fā)展及國內(nèi)外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術(shù),具有廣闊的發(fā)展前景,但是這些在應(yīng)用中同樣也存在著很多問題,那就是:此項研究對相關(guān)分子蒸餾的基礎(chǔ)理論探究比較少,沒有在理論上充分說明和指導(dǎo),對設(shè)計刮膜式分子蒸餾器也沒有深入的研究。隨著信息技術(shù)的不斷進步,分離技術(shù)也不斷得到改善,取得了長足的進步,逐漸信息技術(shù)引入到分離技術(shù)的研究與開發(fā)上,例如在研究熱力學(xué)和傳遞的性質(zhì)、多相流等方面,這些都是信息技術(shù)發(fā)生功效的主要分離技術(shù),再如分子模擬大大提高了預(yù)測熱力學(xué)平衡和傳遞性質(zhì)的水平。對分子的設(shè)計加速了可以加速分離,因此對研究和開發(fā)新的高效的分離劑有深遠(yuǎn)的意義。信息技術(shù)的引進有利于新的分離過程的深入,提高工作效率。
2 化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展動態(tài)
2.1 將化工過程與系統(tǒng)過程研究相結(jié)合
化學(xué)變化是一個復(fù)雜的過程,這是因為性質(zhì)決定的,其非對稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維,使其控制因素增多,結(jié)構(gòu)尺度變多,其中結(jié)構(gòu)是對過程工程研究的中心問題,主要解決辦法是簡化其結(jié)構(gòu),使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變得簡單,更具有使用價值;首先研究特殊系統(tǒng),然后推理出一般性的結(jié)論,進而推而廣之,這些都為解決結(jié)構(gòu)問題打下了良好的基礎(chǔ),解決了復(fù)雜系統(tǒng)不容易被分析的問題,采用整體法和還原法研究復(fù)雜的系統(tǒng)有利于把握系統(tǒng)的主要變換方向,多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉(zhuǎn)換成平時的時間和空間問題,對研究化學(xué)工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)有好處。化學(xué)工程的這一轉(zhuǎn)變趨勢預(yù)示著化學(xué)正在向著應(yīng)用領(lǐng)域進行擴張,更加注重其實用性和價值性,而非學(xué)科本身理論的研究。這也在化學(xué)課堂上出現(xiàn)了明顯的改革,從只有實驗和理論兩個過程的化學(xué)轉(zhuǎn)換成有實驗、有計算最后才產(chǎn)生結(jié)論的過程,這就需要化學(xué)與數(shù)學(xué)物理等相結(jié)合,甚至與計算機技術(shù)相結(jié)合,進而實現(xiàn)化學(xué)過程的更好研究。
2.2 將化學(xué)工程與材料科學(xué)研究相結(jié)合
科學(xué)的進步使大量新的技術(shù)和產(chǎn)品能源不斷涌現(xiàn),并且在先進技術(shù)的引導(dǎo)下得到了廣泛的應(yīng)用,這就為化學(xué)工程的研究提出了新的問題那就是如何為新的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展提供良好的服務(wù)并不斷形成新的完整的理論,化學(xué)工程的發(fā)展就此進入老人一個新的發(fā)展階段。在學(xué)科研究的方法上更多的注重學(xué)科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化學(xué)、生物與化學(xué)、能源與化學(xué)、環(huán)境與化學(xué)相結(jié)合的工程學(xué)科,這些都為化學(xué)工程的發(fā)展提出了新的發(fā)展方向和研究課題,為化學(xué)的發(fā)展做了良好的鋪墊。
2.3 將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合
化學(xué)工程技術(shù)的熱點是將化學(xué)工程與信息工程研究相結(jié)合,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,信息技術(shù)已經(jīng)深入各行各業(yè),通過計算機技術(shù)可以收集大量信息,并對此進行精細(xì)的計算,隨著大量的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析,可以得出很多重要的規(guī)律和結(jié)論,這些規(guī)律可以用來作為提高效率和生產(chǎn)效益的理論依據(jù),同時可以預(yù)見,將化學(xué)工程和材料科學(xué)結(jié)合起來進行分析必將是化學(xué)工程領(lǐng)域的重點研究課題,必將成為引領(lǐng)化學(xué)研究的主要方向。
3 促進化學(xué)工程技術(shù)發(fā)展的對策
3.1 著眼全局提高化學(xué)工程技術(shù)水平
化學(xué)工程科學(xué)近年來的發(fā)展趨勢已經(jīng)明顯地呈現(xiàn)與多學(xué)科交叉的現(xiàn)象,要進一步促進化學(xué)工程技術(shù)的進步,就要從全局出發(fā)綜合考慮與化學(xué)工程交叉的各個領(lǐng)域的情況。要統(tǒng)籌考慮各個領(lǐng)域的運用,做好整體的規(guī)劃,協(xié)調(diào)各項科學(xué)的開發(fā)利用。并且統(tǒng)籌現(xiàn)有領(lǐng)域的同時積極開拓新的研究領(lǐng)域,使各個學(xué)科領(lǐng)域相互促進,最后實現(xiàn)共同發(fā)展。
3.2 提高化學(xué)工程機械設(shè)備研究水平
機械設(shè)備是提高一項技術(shù)必須具備的,先進的機械設(shè)備能為更高水平的技術(shù)研究硬件支持。但是相對而言,目前化學(xué)工程技術(shù)方面的機械設(shè)備還比較落后,應(yīng)該加強研究力度,向世界化學(xué)工程技術(shù)研究的機械水平靠近。有了這些高科技水平的機械設(shè)備,在化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域趕超世界水平指日可待。
3.3 做好化學(xué)工程技術(shù)的教育工作
任何一項技術(shù)的發(fā)展都不能離開高水平的人才,所以要促進化學(xué)工程技術(shù)進一步發(fā)展需要加強化學(xué)工程領(lǐng)域的教育培訓(xùn)工作。不僅需要培養(yǎng)化學(xué)工程技術(shù)方面的知識,與其相關(guān)的學(xué)科的教育與培訓(xùn)也要加強。不僅僅培訓(xùn)理論知識,更要加強學(xué)生的實踐能力,為化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展儲備人才。
3.4 積極開拓化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用市場
當(dāng)今化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很廣泛,但是如果想要進一步的發(fā)展還要積極研究開發(fā)新的工藝、新的產(chǎn)品,尋找新的市場。市場是產(chǎn)品開發(fā)的動力,有了市場的需求才會帶動產(chǎn)品的生產(chǎn),也就會促進技術(shù)水平的提高。
4 結(jié)語
化學(xué)工程技術(shù)是一門主要研究化工生產(chǎn)過程中研究和開發(fā)以及過程裝置的設(shè)計、制造和管理的綜合性技術(shù)。我們要加強研究,針對發(fā)展特點采取相應(yīng)的措施,提高化學(xué)工程技術(shù)水平。
參考文獻:
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作者簡介:
1.白清搏(1992-),遼東學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝 B1201班學(xué)生。
1.1背景
武漢科技大學(xué)是由武漢鋼鐵學(xué)院等隸屬于原冶金工業(yè)部的三所在漢高校通過合并和改名而來。1998年,根據(jù)國家高等教育管理體制改革需要,學(xué)校成為第一批實行“中央與地方共建,以湖北省人民政府管理為主”的劃轉(zhuǎn)院校。劃歸湖北省管理后,學(xué)校立足于湖北建設(shè)、面向中南地區(qū)、輻射全國。武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)始建于1958年,原名為“煉焦化學(xué)專業(yè)”,1985年改為“煤化工專業(yè)”。1992年,按“煤化工”、“城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€專業(yè)分別招生。1996年,隨著教育部大學(xué)本科專業(yè)目錄的調(diào)整,“煤化工”、“城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€專業(yè)歸并為“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)[1]。總之,化學(xué)工程與工藝專業(yè)以煤化工(焦化)為特色,是武漢科技大學(xué)的傳統(tǒng)特色專業(yè)。武漢科技大學(xué)是我國焦化專業(yè)人才的搖籃,所培養(yǎng)的焦化專業(yè)人才遍布全國各地,且大多成為企業(yè)的技術(shù)骨干或領(lǐng)導(dǎo)。為了適應(yīng)市場經(jīng)濟形勢、進一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和擴大畢業(yè)生的就業(yè)面,需要不斷完善培養(yǎng)目標(biāo),加強基礎(chǔ)理論知識的教學(xué)和采用多學(xué)科復(fù)合型培養(yǎng)模式,對多學(xué)科交叉課程進行整合和調(diào)整;強化工程實踐能力、動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng);在采用寬口徑和重基礎(chǔ)培養(yǎng)模式的同時突顯專業(yè)特色。
1.2目標(biāo)
所構(gòu)建的化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程體系能適應(yīng)社會發(fā)展的需要,培養(yǎng)出具有寬厚基礎(chǔ)理論、合理知識結(jié)構(gòu)、較強創(chuàng)新能力、較全實踐技能和明顯煤化工特色的復(fù)合型化工類高級工程技術(shù)人才。畢業(yè)生能在焦化、炭素材料、燃?xì)狻⑹突ぁ⒕?xì)化工、環(huán)境保護等行業(yè)從事生產(chǎn)管理、工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)和科學(xué)研究等方面的工作。
2課程體系建設(shè)
2.1整合與優(yōu)化原有課程
2.1.1整合《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》
武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)在課程整合之前,所開設(shè)的《工程力學(xué)》學(xué)時數(shù)為82。《工程力學(xué)》是整個課程體系中學(xué)時數(shù)很大的課程之一,且有些內(nèi)容對化學(xué)工程與工藝專業(yè)并不是十分重要。為了增加學(xué)生社會的適應(yīng)能力,加大學(xué)生的知識面和提高綜合素質(zhì),經(jīng)過仔細(xì)研究和綜合權(quán)衡,決定壓縮一些已開設(shè)課程的學(xué)時和增加一些新的課程。《工程力學(xué)》就是這次課程體系改革的壓縮對象。考慮到《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》關(guān)系最密切,就將壓縮后的《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》整合成一門課程,取名為《化工設(shè)備與材料》。整合的《化工設(shè)備與材料》定位為化學(xué)工程與工藝類專業(yè)一門綜合性的機械類技術(shù)基礎(chǔ)課,其內(nèi)容包括工程力學(xué)、化工設(shè)備材料與焊接和化工容器設(shè)計三大部分。其任務(wù)是使學(xué)生具備基本工程力學(xué)知識,了解化工設(shè)備的選材要求及常用材料的特性,了解和掌握化工設(shè)備的設(shè)計計算方法和過程及典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算,強化化工類專業(yè)本科生對化工設(shè)備的機械知識和設(shè)計能力。整合后的《化工設(shè)備與材料》總學(xué)時數(shù)為46,其中工程力學(xué)部分由原來的82學(xué)時壓縮到16學(xué)時,為其它課程騰出66學(xué)時[2]。
2.1.2整合《化工設(shè)計》與《化工技術(shù)經(jīng)濟》
很多學(xué)校將《化工設(shè)計》是列為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)必修課。課程主要介紹化工工藝設(shè)計的基本知識和方法,包括原料路線、技術(shù)路線的選擇,工藝流程設(shè)計,物料衡算、能量計算,工藝設(shè)備的設(shè)計和選型,車間布置設(shè)計,化工管路設(shè)計,非工藝設(shè)計項目的考慮和設(shè)計文件的編制等內(nèi)容。學(xué)習(xí)該課程可提高綜合運用已學(xué)過的化工原理、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、反應(yīng)工程、分離工程、化工工藝學(xué)和機械制圖等方面知識解決化工工程實踐問題的能力。武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)原來的課程體系中沒有設(shè)置這門課,主要是因為受總學(xué)分和總學(xué)時的限制,沒有富余學(xué)時來開設(shè)這門課,現(xiàn)在通過整合《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》騰出66學(xué)時,學(xué)時的問題已得到解決。所騰出66學(xué)時不能全部用于開設(shè)《化工設(shè)計》,經(jīng)過仔細(xì)研究后決定將《化工設(shè)計》與已開設(shè)的《化工技術(shù)經(jīng)濟》進行整合,取名為《化工工程設(shè)計與技術(shù)經(jīng)濟分析》,定位為專業(yè)基礎(chǔ)課,學(xué)時數(shù)由原來的18調(diào)整為54。
2.1.3優(yōu)化《能源化學(xué)》
《能源化學(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,其前身為《煤化學(xué)》,為了拓寬學(xué)生的就業(yè)面,重新整理了傳統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容,在煤化學(xué)課程的基礎(chǔ)上,將其它一些主要能源也引進來,從而形成了能源化學(xué)課程,總學(xué)時數(shù)為54,其中實驗學(xué)時數(shù)為8。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐后發(fā)現(xiàn),由于教學(xué)內(nèi)容較多,該課程的教學(xué)時數(shù)過于緊張,尤其是實驗學(xué)時嚴(yán)重不足。在本次課程體系建設(shè)中,將該課程的理論教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)內(nèi)容進行分離和單獨設(shè)課。實驗教學(xué)內(nèi)容取名為《能源化學(xué)實驗》,學(xué)時數(shù)為18;理論教學(xué)內(nèi)容仍用原來的課程名稱,學(xué)時數(shù)為46。
2.1.4優(yōu)化《能源化學(xué)工學(xué)》
《能源化學(xué)工學(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)模塊1(煤化工模塊)的主干專業(yè)課程,由《煉焦學(xué)》和《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工》整合而成。以前的課程體系設(shè)置時為了強調(diào)重基礎(chǔ),對該課程的學(xué)時進行了大幅壓縮,總學(xué)時數(shù)為54,其中實驗學(xué)時數(shù)為18。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐后發(fā)現(xiàn),該課程的教學(xué)時數(shù)壓縮過大,對教學(xué)效果產(chǎn)生較大影響,用人單位的反饋意見也證實了這一點。在本次課程體系建設(shè)中,將該課程的理論教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)內(nèi)容進行分離和單獨設(shè)課。實驗教學(xué)內(nèi)容取名為《能源化學(xué)工學(xué)實驗》,學(xué)時數(shù)為18;理論教學(xué)內(nèi)容仍用原來的課程名稱,學(xué)時數(shù)為46。
2.1.5優(yōu)化《高炭化學(xué)與碳材料工程基礎(chǔ)》
如前所述,炭素材料曾是武漢科技大學(xué)化工類的招生專業(yè)之一。在化工專業(yè)課程體系中設(shè)置炭素材料類的課程也是一大特色,這種特色為化工類畢業(yè)生的就業(yè)提供了更多機會。每年都有化工類的畢業(yè)生在炭素材料行業(yè)中就業(yè),在全國的主要炭素企業(yè)中都有武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)的校友。但有一段時間為了強調(diào)重基礎(chǔ),弱化了炭素材料課程的教學(xué),僅開設(shè)了《碳材料工程基礎(chǔ)》,而且還是任意選修課,教學(xué)時數(shù)只有28學(xué)時。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見,在本次課程體系建設(shè)中,決定優(yōu)化該課程的教學(xué)設(shè)置,將該課程定位為指定選修專業(yè)課,教學(xué)時數(shù)增至44,課程名稱改為《高炭化學(xué)與碳材料工程基礎(chǔ)》。
2.2增設(shè)《化工CAD繪圖與識圖》
工程圖紙是工程技術(shù)上用來表達設(shè)計思想和進行技術(shù)交流的主要手段,任何工程技術(shù)方案的實施,都必須以其為依據(jù),因而被喻為“工程界的技術(shù)語言”。很多學(xué)校的化工類專業(yè)都開設(shè)計《化工制圖》這門課程,主要內(nèi)容有化工工藝圖和化工設(shè)備圖兩大部分,用于培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制化工專業(yè)圖樣的能力。同時,它也為學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計和適應(yīng)今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)原課程體系中只設(shè)置了《機械制圖》,沒有開設(shè)《化工制圖》。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見,在本次課程體系建設(shè)中,決定增設(shè)《化工CAD繪圖與識圖》這門課程。該課程由《化工制圖》和《Auto-CAD繪圖》整合而成,內(nèi)容包括:AutoCAD繪圖軟件及其應(yīng)用、工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖和化工設(shè)備圖,教學(xué)時數(shù)為36,其中14學(xué)時為上機實踐學(xué)時。
3教學(xué)方式改革
3.1在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力
依托湖北省煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料重點實驗室,通過開設(shè)本科生創(chuàng)新性實驗與創(chuàng)新性研究等課外實踐活動,為培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力提供保障。鼓勵和扶持本科生進行實驗技能和化工設(shè)計競賽。本科生從三年級開始下到實驗室,參與到指導(dǎo)教師的實際科研項目中去,熟悉科研過程,鍛煉實踐技能,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
3.2組建和培養(yǎng)教學(xué)團隊
原來大多數(shù)專業(yè)課都只有一名任課教師,待其退修或調(diào)離工作崗位后再找教師接替。現(xiàn)在每門課至少有兩門任課教師,一般采取以老帶新的模式,且任課教師都要有工程實踐經(jīng)驗。如《能源化學(xué)》教學(xué)團隊,由2名老教師、1名中年教師和2名年輕教師組成,其中3名教師具有博士學(xué)位,4名教師有正教授職稱,2名教授為博士生指導(dǎo)教師。已有8名沒有工程實踐經(jīng)驗的年輕教師被派到河南、云南等地焦化企業(yè)進行了3個月實踐鍛煉,回校后教學(xué)效果有了明顯提高。
3.3多種途徑組織實踐教學(xué)
近年來,化學(xué)工程與工藝專業(yè)建立了一批相對穩(wěn)定的教學(xué)實習(xí)基地。考慮到專業(yè)特色和培養(yǎng)方向的要求,實習(xí)基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國內(nèi)具有技術(shù)力量雄厚,生產(chǎn)工藝先進的特點,并具有較高的管理水平。同時,該公司可以說是焦化的一部“百科全書”,建有4.3m、6m、7.63m焦?fàn)t,所采用的配套工藝也有多種,是一個相當(dāng)理想的焦化特色化工專業(yè)教學(xué)實習(xí)基地[3]。但是現(xiàn)在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的招生人數(shù)越來越來多,一年的招生人數(shù)達280人之多。一個焦化公司能一次接納這么學(xué)生去實習(xí)已經(jīng)勉為其難,實習(xí)過程只能用走馬觀花來形容,很難深入下去。為了解決這一問題,采取了一系列措施,如下廠前先給學(xué)生分工段介紹現(xiàn)場工藝流程和主要設(shè)備,播放現(xiàn)場錄制的錄像,開發(fā)主要設(shè)備的三維數(shù)字模型供學(xué)生在電腦進行自主觀察、解剖和組裝,購置計算機仿真培訓(xùn)軟件供學(xué)生在電腦上進行仿真操作。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程;工藝;綠色化工技術(shù);應(yīng)用
在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的條件下,環(huán)境問題呈現(xiàn)出了可怕的形勢,環(huán)境污染問題已慢慢的浸透到人們的日常生產(chǎn)生活中,而化學(xué)工業(yè)中的污染對環(huán)境造成的危害十分突出,是需要迫切解決的問題,因此,化學(xué)工程工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用價值更為顯著,具有長遠(yuǎn)的影響,不僅對環(huán)境污染問題進行改善,更對化學(xué)工業(yè)健康持續(xù)發(fā)展起著不可估量的作用。
1綠色化工技術(shù)闡述
綠色化工技術(shù)在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中充當(dāng)?shù)慕巧滞怀觯G色化工技術(shù)應(yīng)用的主要目的是控制化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境所產(chǎn)生的污染,期望通過對化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)方法的革新和改良,來控制化學(xué)技術(shù)中化學(xué)原料和廢棄物給環(huán)境所帶來的污染和潛在的危害,因此,一定要減少排放有毒的廢棄物,將廢棄物資源回收利用做好,使資源利用率得到充分高效的提高,對污染物的排放實行有效的限制,把綠色化學(xué)工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展作為前進的方向。
2化學(xué)工程工藝中綠色化工技術(shù)的開拓
(1)化學(xué)原料選取化學(xué)原料作為綠色化工技術(shù)開拓中的基礎(chǔ),能從根源上使污染源得到很好的控制,進而緩解環(huán)境污染問題。對于綠色無污染化工原料并不是最佳的原料選取,其依然存在著缺陷,在生產(chǎn)的過程中依舊會產(chǎn)生污染物,給環(huán)境造成污染。因此,在生產(chǎn)中最好選用無毒的或是毒害相對少的原材料,不添加化學(xué)藥劑的,比如,天然植物、天然農(nóng)作物都是較好的材料選擇。隨著化學(xué)工業(yè)的興盛,應(yīng)該舍棄有毒害的材料,而選用無污染、無毒害的原材料,這樣,才能在達到環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)的條件下,使原材料成本減少,材料來源得到充分?jǐn)U展。(2)化學(xué)催化劑選取化學(xué)工業(yè)在具體的生產(chǎn)過程中,往往會習(xí)慣性地運用化學(xué)催化劑加速化學(xué)反應(yīng),對化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)效率的提升具有明顯的效果,但是,同時也會有大量的有毒廢棄物排放出來,給周圍環(huán)境造成潛在的危害。因此,在面對具體的綠色化工技術(shù)開發(fā)時,應(yīng)將焦點聚集在無毒無害化學(xué)催化劑研發(fā)上,以此為核心,使有毒廢棄物排放量得到有效控制。另外,需要重視化學(xué)催化劑的選取要點,把無毒害或是毒害甚小的化學(xué)催化劑作為首選,從而接近工業(yè)綠色發(fā)展。在現(xiàn)階段的化學(xué)工業(yè)中,眾多研究人員在對無毒害催化劑研發(fā)方面的成績令人們醒目,對烷基化固相催化劑傾向關(guān)注,它是一種無毒害,甚至不會對環(huán)境造成污染的化學(xué)催化劑,非常適合大力擴展應(yīng)用。在此,需要強調(diào)說明的是,關(guān)于無毒害化學(xué)催化劑的研發(fā),必須控制廢棄物排放量嚴(yán)格符合規(guī)定要求,重視排放的廢棄物循環(huán)使用這一點,使資源利用率有良好的改觀。(3)化學(xué)反應(yīng)選擇性深化綠色化工技術(shù)具體鉆研過程中,需要偏重深化化學(xué)反應(yīng)選擇性,進而達到加倍有效地實現(xiàn)化學(xué)生成物的提取,在確保符合減少環(huán)境污染標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,還可以使化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)成本得到有效降低,更進一步改進資源利用效率。比如,在石油化學(xué)工業(yè)中,通常會運用烴類選擇性氧化物,因為其化學(xué)反應(yīng)極其易于發(fā)生氧化,在生成物產(chǎn)生方面存在著嚴(yán)峻的損壞與浸染。對此,針對化學(xué)反應(yīng)選擇性深化這一點,必須把防止產(chǎn)生損壞生成物的反應(yīng)作為重點關(guān)注,進而使化學(xué)工業(yè)沿著綠色生產(chǎn)發(fā)展,消除對環(huán)境污染的潛在危害。
3化學(xué)工程工藝中的綠色化工技術(shù)應(yīng)用
(1)清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)點非常獨到,不僅在冶金、海水淡化、廢棄物處理等范疇被普遍的應(yīng)用,而且也不會出現(xiàn)任何毒害反應(yīng),更不會產(chǎn)生任何的污染物。比如,在海水淡化中,通過清潔生產(chǎn)技術(shù)針對海水實行淡化處理,把海水里面的鹽分和其他物質(zhì)提煉出來,轉(zhuǎn)化為日常生產(chǎn)生活中需要的水資源,所有環(huán)節(jié)中應(yīng)用的清潔生產(chǎn)技術(shù)對環(huán)境不會造成污染,不會存在潛在的危害。(2)生物技術(shù)的應(yīng)用生物技術(shù)通常在生物化工中比較充分的展示其優(yōu)勢,在實際操作應(yīng)用中膜化學(xué)技術(shù)應(yīng)用比較普遍,其效果最佳。通過生物技術(shù)把很多可再生資源轉(zhuǎn)化成有價值的化學(xué)品,比如,酶成分,是一種比較普遍存在與環(huán)境中的化學(xué)催化劑,在化學(xué)反應(yīng)過程能夠充分發(fā)揮其作用,加快反應(yīng)速度,而且不會出現(xiàn)污染廢棄物,其反應(yīng)特點相對溫和,在化學(xué)行業(yè)中使用意義相當(dāng)深遠(yuǎn)。而在以前的化學(xué)生產(chǎn)過程中,通常是把動植物內(nèi)部的有機原料作為原料,以后改用自然環(huán)境條件下的石油和煤炭。(3)環(huán)境友好型產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境與人們的日常生活緊密相關(guān),擁有良好的環(huán)境十分的重要,因此,對環(huán)境的要求越來越嚴(yán)格,對環(huán)境的注重程度也越來越高,而環(huán)境友好型產(chǎn)品是針對控制環(huán)境污染問題而研發(fā)的一種摒除以往污染嚴(yán)重的產(chǎn)品。傳統(tǒng)汽油,在日常生活中使用相當(dāng)普遍,傳統(tǒng)汽油燃燒,不僅給大氣帶來嚴(yán)重的污染,更會對人們身體健康造成危害,對此,需要開發(fā)新型產(chǎn)品取代這種情況,環(huán)保型汽油和新型燃料和能源等迅速出現(xiàn),人們的環(huán)保意識在不斷的增強。比如,酒精的生產(chǎn),其原料以天然甘蔗為主,以新型乙醇汽油代替原來的汽油,在實際中應(yīng)用非常普遍。環(huán)境友好型綠色產(chǎn)品,在具體的實際應(yīng)用中對減緩環(huán)境污染起著至關(guān)重要作用。
4結(jié)語
總而言之,在化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)給環(huán)境造成了危害,導(dǎo)致污染問題日趨嚴(yán)重,使社會健康和諧持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)重的限制。因此,發(fā)展綠色化工,將綠色化工技術(shù)恰到好處的應(yīng)用到化學(xué)工程工藝中,不僅能高效控制環(huán)境污染,更能對資源的合理利用起到關(guān)鍵作用,進而促使化工行業(yè)朝著健康和諧的方向發(fā)展。
作者:賴錦杰 單位:廣東新華粵石化股份有限公司
【關(guān)鍵詞】化學(xué)工藝學(xué) 教學(xué)改革 石油化工
【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2012)16-0001-02
廣東石油化工學(xué)院坐落于中國南方最大的石油生產(chǎn)基地——廣東省茂名市,為華南地區(qū)唯一一所石油化工特色院校。學(xué)校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)是國家級特色專業(yè)建設(shè)點,畢業(yè)生遍布全國各地的石油化工行業(yè),就業(yè)具有很強的針對性,深受用人單位歡迎。廣東石油化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)是為社會輸送具備化學(xué)工程與工藝基本理論、基本知識和基本技能,具有較強工程實踐能力、良好的創(chuàng)新意識和較高綜合工程素質(zhì)的人才。畢業(yè)生能在石油煉制、石油化工、能源、環(huán)保、材料等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理等方面的工作。化學(xué)工藝學(xué)作為該專業(yè)一門重要的專業(yè)課,是基礎(chǔ)化學(xué)、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工原理等課程的綜合應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握化工生產(chǎn)的基本原理、主要化工產(chǎn)品的生產(chǎn)方法、工藝流程等。在化學(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)中,應(yīng)注重強化學(xué)生的工程意識和基礎(chǔ)知識的實際應(yīng)用能力。
一 結(jié)合石油化工特色,創(chuàng)建課程群
從人才培養(yǎng)的角度看,石油化工高校培養(yǎng)的畢業(yè)生應(yīng)具有較強的工程實踐能力、良好的創(chuàng)新意識和較高的綜合工程素質(zhì),以適應(yīng)石油煉制或石油化工等相關(guān)行業(yè)的人才需求。畢業(yè)生不但要懂得某一專業(yè)的基礎(chǔ)理論,還要具有某一崗位所需要的生產(chǎn)操作和組織能力,并能在現(xiàn)場進行技術(shù)操作和改進,解決生產(chǎn)實際問題。因此,廣東石油化工學(xué)院石油化工專業(yè)所培養(yǎng)的人才具有基層性、實用性和技術(shù)性,這是本專業(yè)區(qū)別于其他普通高校教育的一大特色。根據(jù)本專業(yè)的特點和學(xué)生的基礎(chǔ)及接受能力,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐操作能力和創(chuàng)新能力為主線,可將石油煉制工程、石油化工產(chǎn)品分析技術(shù)、石油產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)與開發(fā)、石油儲運基礎(chǔ)等課程創(chuàng)建一個課程群,圍繞本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),對各課程的主要內(nèi)容進行精選優(yōu)化,調(diào)整化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。可從這些主干課程中選擇一些典型的石化產(chǎn)品,作為化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)案例,分析這些石化產(chǎn)品的生產(chǎn)方法、工藝流程、工藝參數(shù)、條件影響等。這種處理方式對課程群里面其他的課程教學(xué)可起到輔助和鞏固的作用。
二 優(yōu)化和更新化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)教學(xué)大綱對教學(xué)內(nèi)容進行處理,把各章節(jié)內(nèi)容按照了解、掌握、應(yīng)用、設(shè)計等不同要求作詳細(xì)的定位。例如,對于工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)不采用的生產(chǎn)方法,只要求學(xué)生了解某種工業(yè)過程可能有多種生產(chǎn)方法即可;對需掌握的內(nèi)容,可以要求學(xué)生對各種生產(chǎn)方法進行比較,分析其適用范圍、效果、操作條件、能耗等,從技術(shù)經(jīng)濟的角度選擇生產(chǎn)方法。學(xué)生不僅要掌握教材介紹的幾種基本化工產(chǎn)品的生產(chǎn),而且其生產(chǎn)--方法要會應(yīng)用,能夠舉一反三,要能設(shè)計出一些簡單的生產(chǎn)工藝。例如,在講授合成氨時,可以先引入哈伯法合成氨工藝的歷史及哈伯本人的一些簡介,既可以提起學(xué)生對合成氨工藝的學(xué)習(xí)興趣,又可以了解一些名人的事跡。當(dāng)學(xué)生有了興趣之后,可以從不同的原料角度,引入不同的生產(chǎn)工藝,如以煤為原料,以天然氣為原料,以重油為原料的合成氨工藝,其各自的工段均有所不同,可以在講授完后讓學(xué)生總結(jié)各不同原料合成氨工藝的異同,這樣學(xué)生學(xué)完之后印象深刻,可以吃透這部分內(nèi)容。
另外,在組織化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)內(nèi)容時,應(yīng)著重突出石油化工特色。在第一次化學(xué)工藝學(xué)講授過程中,讓大家認(rèn)識到本門課程的針對性、重要性及實用性。在第一章“緒論”部分組織講授材料的時候,可以結(jié)合茂名煉油產(chǎn)業(yè)鏈,圍繞幾個關(guān)鍵詞如石油化工、石油煉制、乙烯工業(yè)、茂名乙烯、石化工業(yè)區(qū)等展開內(nèi)容學(xué)習(xí)。例如,乙烯工業(yè)是指以石油餾分為原料裂解生產(chǎn)乙烯為主,同時生產(chǎn)丙烯、丁烯、芳烴等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。乙烯是石油化工的基本有機原料,目前約有75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)。乙烯主要用來生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯等多種重要的有機化工產(chǎn)品,乙烯產(chǎn)量已成為衡量一個國家石油化工工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。再如,對乙烯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的介紹(塑料類、合成橡膠類、液體化工類);對長三角、珠三角、環(huán)渤海灣大型煉化一體化企業(yè)集群及沿長江產(chǎn)業(yè)帶分布的介紹等,這些內(nèi)容可以讓學(xué)生清晰地認(rèn)識未來的就業(yè)方向、就業(yè)區(qū)域和就業(yè)前景。在這種情況下,學(xué)生會充分認(rèn)識到化學(xué)工藝學(xué)這門課程的針對性和重要性,在后面的時間里自然會重視這門課程的學(xué)習(xí),因為這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)與他們未來的就業(yè)息息相關(guān)。
圍繞本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),針對畢業(yè)生的就業(yè)特點,廣東石油化工學(xué)院的化學(xué)工藝學(xué)這門課應(yīng)該調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,注重重點內(nèi)容的凝練。其重點內(nèi)容應(yīng)圍繞乙烯工業(yè)展開。
如以茂名石化乙烯為例,學(xué)習(xí)乙烯生產(chǎn)原理、工藝技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用等基本知識;以茂名石化工業(yè)區(qū)為例,學(xué)習(xí)乙烯下游產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品應(yīng)用等基本知識。
乙烯生產(chǎn)原理主要包括乙烯生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、反應(yīng)機理、熱力學(xué)及動力學(xué)分析,乙烯生產(chǎn)的工藝參數(shù)和操作指標(biāo)(如原料性質(zhì)及評價、裂解溫度、烴分壓、停留時間、裂解深度等)及乙烯生產(chǎn)的工藝過程等。
三 適當(dāng)引入雙語教學(xué)
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程技術(shù);化學(xué)生產(chǎn);應(yīng)用
中圖分類號:C35 文獻標(biāo)識碼: A
引言
近幾年,由于我國科學(xué)技術(shù)水平的進步,自動化技術(shù)的應(yīng)用在各行各業(yè)中逐步擴散起來,比如化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用也逐漸受到人們的關(guān)注,化學(xué)工程行業(yè)關(guān)系著人們的日常生活,影響著其他行業(yè)的發(fā)展,所以對在化學(xué)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用進行研究探析,是十分有必要的實時話題。
化學(xué)工程是一門將一系列化學(xué)有關(guān)的知識進行深研究的化學(xué)或物理過程的知識學(xué)科,它還包括對原有化學(xué)設(shè)備進行改革,以化學(xué)思想為基礎(chǔ)將理論和實際工程知識糅合。具體工作可包括研發(fā)新產(chǎn)品、設(shè)計、模擬、操作實驗來強化裝備等硬件設(shè)施。化學(xué)工程領(lǐng)域包括范圍廣泛,其中有機化學(xué)、無機化學(xué)、石油化工等領(lǐng)域,因此化學(xué)工程是國民經(jīng)濟建設(shè)從而推動社會進步重要的工程領(lǐng)域。目前化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展方向是逐漸趨向連續(xù)化、集約化、自動化、高效化和自動化、精密化。由于化學(xué)工程技術(shù)被廣泛運用到生活領(lǐng)域所以對其的研究是十分有必要的。
一、化學(xué)工程技術(shù)的概述
化學(xué)工程技術(shù)主要研究化學(xué)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的研究開發(fā),同時也需要設(shè)計和管理反應(yīng)裝置,因此它是一門集合理論和實際操作的綜合性技術(shù)。在化學(xué)生產(chǎn)中運用化學(xué)工程生產(chǎn)技術(shù),可以顯著提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)時間,同時還可以大幅提高產(chǎn)品的質(zhì)量,減少成本和原材料的消耗,對于產(chǎn)品的開發(fā)以及技術(shù)的改進都具有非常重要的作用。
近幾年我國的科學(xué)水平不斷進步,化學(xué)工程技術(shù)越來越來越廣泛地被應(yīng)用在化學(xué)生產(chǎn)中。化學(xué)生產(chǎn)關(guān)系著全社會對化工產(chǎn)品的需求,也影響著我國其他產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分必要,對于維持人們的正常生活和社會的穩(wěn)定都有重要作用,因此,其應(yīng)用也越來越受到人們的重視[1]。
二、化工生產(chǎn)的分析
第三產(chǎn)業(yè)主要包括,一些機械行業(yè),化工行業(yè),煤炭行業(yè)等。所謂的化工行業(yè),成為第三產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。化工行業(yè)有效促進中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展,進一步的滿足人民群眾的生產(chǎn)和生活的需求。化學(xué)肥料有效的保障了國內(nèi)的農(nóng)業(yè)發(fā)展,化學(xué)肥料是目前中國農(nóng)業(yè)應(yīng)用中較廣生產(chǎn)資料。然而,化學(xué)肥料的生產(chǎn)會造成較大污染程度廢水的排放,而泥土與化學(xué)肥料在接觸中也不可避免地產(chǎn)生化學(xué)廢物,化學(xué)肥料已成為在本質(zhì)上的污染來源之一。從中國目前的化工生產(chǎn)裝置的分析,一般都以環(huán)境為代價進行化工生產(chǎn)。具體分析如下,化學(xué)工業(yè)在中國的發(fā)展程度并不算高,這一現(xiàn)象主要體現(xiàn)在生產(chǎn)效率上,這就使得化學(xué)生產(chǎn)有著顯著的缺點。
三、化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用探究
1、綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)
環(huán)境問題在當(dāng)今社會的發(fā)展中顯得尤為重要,而綠色化學(xué)就是指不會污染環(huán)境的,甚至在某一方面可以起到保護環(huán)境作用的一門化學(xué)技術(shù)[3]。這種技術(shù)主要采用化學(xué)方法和技術(shù)來減少甚至消除潛在的污染源,比如那些有礙社會安全、損害人類健康、影響生態(tài)環(huán)境的原材料都可以通過這種技術(shù)加以治理或改善,從而減少對環(huán)境的污染以致達到保護環(huán)境的目的。而且,綠色化學(xué)技術(shù)可以將污染從源頭上就加以消除和治理,因此,對環(huán)境治理可以非常徹底。此外,有些綠色化學(xué)技術(shù)還可以生產(chǎn)出對環(huán)境有利的材料,實現(xiàn)資源的回收再利用等,對于保護環(huán)境具有重要意義。
2、超臨界的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)
所謂的超臨界反應(yīng)是指反應(yīng)過程中的溫度和壓力都處在臨界點之上,這樣的狀態(tài)往往是介于液體和氣體之間。而超臨界流體就是指具有液體和氣體雙重性質(zhì)的物質(zhì)。這種超臨界流體的應(yīng)用十分廣泛,在生物化工、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)以及食品工業(yè)等表現(xiàn)出巨大的研究價值,具有十分光明的發(fā)展前景。雖然目前我國的超臨界化學(xué)技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進步,但近年來這一技術(shù)的探究和發(fā)展階段仍處于初級階段,待進一步深入研究。
3、新分離技術(shù)
在化工生產(chǎn)中,傳統(tǒng)的分離技術(shù)是利用沸點的不同,使不同的組分從分離塔中先后被分離出來。隨著科學(xué)水平的進步,分離技術(shù)也在不斷地更新和改進,但是仍然存在很多不足的地方。而信息技術(shù)的發(fā)展,給分離技術(shù)帶來了一個嶄新的局面,人們將信息技術(shù)引進到分離技術(shù)的開發(fā)研究中,取得了非常明顯的進步。比如在熱力學(xué)的傳遞性質(zhì)和多相流的研究過程中,就是引入信息技術(shù),并使之發(fā)揮功效,進而達到分離的目的,此方法已經(jīng)成為成熟的分離技術(shù)。再如分子模擬可以提高預(yù)測平衡性質(zhì)的水平,進而加速分離分子,可以用于開發(fā)新型的高效分離劑。因此,信息技術(shù)的引入對于深入和促進分離技術(shù)的深入具有重要作用,并且還能顯著提高工作效率[4]。
四、傳熱過程新的研究發(fā)展方向
1、傳熱學(xué)中細(xì)微尺度的研究進展
細(xì)微尺度是指從時間尺度和空間尺度兩方面進行更細(xì)微的研究的熱學(xué)范疇,如今它在熱學(xué)中已經(jīng)形成了一個獨立的分支,并且具有十分廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)一個物體的尺寸遠(yuǎn)大于其載體的時候,這樣的情況會存在,但是由于尺寸的更加細(xì)微,原來的假設(shè)影響因素也會發(fā)生相應(yīng)變化。目前納米技術(shù)的成功就是細(xì)微尺寸研究領(lǐng)域一個典型的代表。很多領(lǐng)域都是圍繞傳熱學(xué)中的細(xì)微尺度技術(shù)進行研究的,近年來取得了高集成電路、多空介質(zhì)流等新成果,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。
2、傳熱設(shè)備的研究
近些年來,利用翹片來強化傳熱的研究已經(jīng)越來越被重視。管外的翹片強化傳熱原理包括有前緣效應(yīng)和非穩(wěn)定性擾動以及減薄邊界層等幾種。將來對此的研究應(yīng)廣泛集中在將分布參數(shù)和場地模擬相結(jié)合,從而來優(yōu)化傳熱裝置結(jié)構(gòu)的參數(shù),實現(xiàn)管翹式的傳熱設(shè)計。
3、與計算機技術(shù)的相結(jié)合
計算機技術(shù)的不斷進步使得化學(xué)中大量的技術(shù)問題能夠得到有效的解決。同時節(jié)約了大量的人力物力財力,也增加了數(shù)據(jù)和相關(guān)機械的精密度。計算機的主要貢獻表現(xiàn)在計算流體力學(xué)、數(shù)值傳熱力學(xué)、采用計算機技術(shù)進行統(tǒng)計、計算有利于將數(shù)據(jù)更直觀的表現(xiàn)出來,表現(xiàn)形式更加多樣化,能夠有效分析大量實驗數(shù)據(jù)[5]。
五、化學(xué)工程學(xué)科未來的發(fā)展動態(tài)
科學(xué)的進步使得大量新的技術(shù)和產(chǎn)品能源不斷涌現(xiàn),并且在先進技術(shù)的引導(dǎo)下得到了廣泛的應(yīng)用,這就給化學(xué)工程的研究提出了新的問題,那就是如何為新的產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展提供良好的服務(wù)并不斷地形成新的完整的理論。化學(xué)工程的發(fā)展就此將進入一個新的發(fā)展階段。化學(xué)工程學(xué)科肩負(fù)著解決能源、資源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境、材料等方面重大發(fā)展問題的重任,同時受生物技術(shù)、納米技術(shù)、空間技術(shù)、信息技術(shù)等新興學(xué)科飛速發(fā)展的影響[6],化學(xué)工程學(xué)科范疇、內(nèi)涵和學(xué)科方法論正處在快速更新和發(fā)展中,其發(fā)展趨勢可以簡述為在學(xué)科研究的方法上更多的注重學(xué)科的交叉,更多的研究材料其中包含信息和化學(xué)、生物與化學(xué)、能源與化學(xué)、環(huán)境與化學(xué)相結(jié)合的工程學(xué)科,這些都為化學(xué)工程的發(fā)展提出了新的發(fā)展方向和研究課題,更為化學(xué)工業(yè)的發(fā)展做了良好的鋪墊。
六、結(jié)束語
化學(xué)工程技術(shù)是一門主要研究化工生產(chǎn)過程中研究和開發(fā)以及過程裝置的設(shè)計、制造和管理的綜合性技術(shù)。化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中具有非常重要的作用,其應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率,節(jié)約了能源和原材料,而且還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。化工技術(shù)與其他學(xué)科的交叉應(yīng)用更可以滿足當(dāng)前經(jīng)濟環(huán)境下的各種需求,同時更好地適應(yīng)社會的發(fā)展規(guī)律,為滿足人們的日常需求和社會穩(wěn)定作出了重大貢獻。
參考文獻
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自1994年我校開設(shè)化學(xué)工程與工藝專業(yè)以來,十多年間,我校化工專業(yè)蓬勃發(fā)展,培養(yǎng)了千余名合格的畢業(yè)生。我校化工專業(yè)分兩個專業(yè)方向培養(yǎng),分別是煤化工專業(yè)方向和高分子化工方向,大三第二學(xué)期由同學(xué)們自愿選報專業(yè)方向。據(jù)統(tǒng)計,報高分子化工專業(yè)方向的學(xué)生不足11%,為了了解同學(xué)們的想法,我們對學(xué)生進行了一次問卷調(diào)查,調(diào)查結(jié)果顯示,同學(xué)們選擇專業(yè)方向的主要依據(jù)是考慮到就業(yè)的便利。近年來我國,尤其是西部,陜西、山西、寧夏等地煤化工行業(yè)較熱,結(jié)合我院生學(xué)來源,超過一半的學(xué)生在考慮就業(yè)時傾向回原籍工作,于是參照往屆同學(xué)的經(jīng)驗,大多選擇了煤化工方向,無本文由收集整理暇顧及到自身的興趣。不少同學(xué)對這兩個方向都不甚了解,對我國化工行業(yè)了解甚少,選報哪個方向都無所謂。還有相當(dāng)一部分學(xué)生反映對專業(yè)的培養(yǎng)計劃不了解,培養(yǎng)計劃在實施過程中課程的設(shè)置和安排不盡合理,課程安排有前松后緊的現(xiàn)象。這些不解和困惑都在很大程度上影響到同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情,從側(cè)面反映出我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)建設(shè)上亟待解決一些問題。
基于以上分析,我認(rèn)為我校要培養(yǎng)滿足市場需求的化工專業(yè)人才應(yīng)該從下面幾點來開展工作。
1 調(diào)整培養(yǎng)計劃,進行培養(yǎng)規(guī)范的整體設(shè)計
專業(yè)規(guī)范對提高高等教育質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義,它是高等學(xué)校以專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究為基礎(chǔ),在改革實踐過程中對有關(guān)專業(yè)的課程體系、知識體系、實踐教學(xué)體系和相應(yīng)的參考指標(biāo)進行整體設(shè)計,專業(yè)規(guī)范對專業(yè)人才設(shè)定培養(yǎng)規(guī)格,擬定培養(yǎng)目標(biāo)。在高等院校進行教育教學(xué)改革過程中,對人才培養(yǎng)規(guī)范進行整體設(shè)計,是開展專業(yè)建設(shè)與深化改革的重要入手點[1]。
應(yīng)對當(dāng)前的就業(yè)形勢,制定化工專業(yè)的專業(yè)規(guī)范非常有必要。自1999年以來,高校外延發(fā)展迅速,新增高校、新增專業(yè)多了,人才培養(yǎng)難度更大,要求更高。另外,高等教育大眾化階段教育質(zhì)量呈多元化,亟需制定專業(yè)規(guī)范,一般高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格的定位決定了人才培養(yǎng)模式的基本框架。
2 加速進行我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的認(rèn)證工作
化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱性行業(yè),為了讓高校能更好的為社會服務(wù),高等院校為化工行業(yè)提供主要人力資源,教育部自2006年啟動了化工專業(yè)認(rèn)證試點工作,目前已有6個專業(yè)點進行了試點工作[2]。化工行業(yè)對人才的評價標(biāo)準(zhǔn)和要求,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)有良好的職業(yè)道德,了解本行業(yè)的相關(guān)法律法規(guī),體現(xiàn)出較好的人文素養(yǎng)。(2)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基礎(chǔ)較好,工程基礎(chǔ)知識扎實,掌握一定的經(jīng)濟管理知識;掌握化學(xué)工程、化學(xué)工藝學(xué)科的基本理論、基本知識,了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢;具備運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取專業(yè)信息的能力。(3)具備化學(xué)與化工實驗技能,有工程實踐經(jīng)歷,具備計算機應(yīng)用能力,接受過科學(xué)研究與工程設(shè)計方法的基本訓(xùn)練,能夠運用所學(xué)知識和技術(shù)手段分析并解決工程問題。(4)具有較強的組織管理能力,表達流利,人際交往能力突出,有較強的團隊協(xié)作精神。(5)具有終身學(xué)習(xí)能力和國際視野。與以上標(biāo)準(zhǔn)相對照,我校在培養(yǎng)化工人才方面還存在著明顯的缺陷和不足。還有很多工作要做。結(jié)合行業(yè)要求分析,我校化工專業(yè)目前存在的問題主要有:(1)教師隊伍中普遍經(jīng)歷單一,缺乏工程師經(jīng)歷。(2)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不完善,學(xué)生工程實踐能力較弱,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力不足,學(xué)校與工業(yè)界聯(lián)系不夠緊密。(3)缺乏對學(xué)生的團隊精神的系統(tǒng)訓(xùn)練。(4)畢業(yè)生的調(diào)查與跟蹤機制不夠完善等。除此之外,缺乏科學(xué)的學(xué)生考評機制,缺乏畢業(yè)生跟蹤與反饋體系。因此要針對這些問題,以專業(yè)認(rèn)證為契機,有目的的開展工作。
3 靈活設(shè)定培養(yǎng)方向
專業(yè)方向的設(shè)置是高校人才培養(yǎng)的基礎(chǔ),開設(shè)什么樣的專業(yè)方向,關(guān)系到培養(yǎng)什么樣的專業(yè)人才,培養(yǎng)出來的人才是否符合社會的需求,這個問題關(guān)系到一個專業(yè)的前途命運。在充分利用我校資源的同時,在專業(yè)方向設(shè)置上體現(xiàn)差異,強化特色,做到以質(zhì)量求生存,以特色求發(fā)展。在開設(shè)專業(yè)方向的問題上,要避免與周圍同區(qū)域、同等水平的院校趨同,以減少資源的浪費,避免在人才培養(yǎng)上出現(xiàn)重復(fù)和過度競爭,充分體現(xiàn)差異[3]。
4 優(yōu)化各級結(jié)構(gòu),提高培養(yǎng)質(zhì)量
當(dāng)前,大學(xué)生畢業(yè)后難就業(yè)已經(jīng)成為社會主要關(guān)注的問題,也是每所高校所面臨的最為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。要解決這個問題除了國家宏觀上的一些制度和政策的支持外,高校還應(yīng)該根據(jù)市場所需人才,有針對性的提高培養(yǎng)質(zhì)量。提高培養(yǎng)質(zhì)量,既要從宏觀上把握高等教育的結(jié)構(gòu),明確學(xué)校、院系和學(xué)科的定位,滿足地方經(jīng)濟社會的發(fā)展對高等教育的要求,另外,要從微觀上、從學(xué)校本身把握高等教育的內(nèi)部結(jié)構(gòu),理順專業(yè)結(jié)構(gòu)、學(xué)科結(jié)構(gòu)與理論結(jié)構(gòu),使我們培養(yǎng)的人才和社會需求相一致[4]。
摘 要:在化工科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的帶動下,人們的生活也在不斷的變化,在不斷的進步著。纖維材料的出現(xiàn),使我們的衣著服飾發(fā)生了改變,不再是只有麻、棉、毛等這些傳統(tǒng)的材料;可替代能源的出現(xiàn)以及應(yīng)用,在一定程度上緩解了現(xiàn)在越來越嚴(yán)峻的天然原料的短缺,比如像煤炭以及石油這些原料,都緩解了一定的壓力。與此同時,化學(xué)化工科技的迅速發(fā)展給我們帶來了一定的便利,促進了社會的進步,而負(fù)面的效果就是,化工廢棄物造成的污染以及環(huán)境空氣的日益惡化加劇。所以,如何運用綠色的科學(xué)技術(shù)這就成為了非常重要的問題,本論文主要是針對在化學(xué)工程中應(yīng)用綠色科技進行簡單的闡述。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程;綠色科技;環(huán)境保護;綠色化學(xué)
1 通過合理運用綠色科技可以減少溫室氣體的排放量
一般來說,溫室氣體指的主要是二氧化碳。無論是在工業(yè)革命以及科技革命時期,還是在科技含量比較多的現(xiàn)代社會,發(fā)展日趨國際化和現(xiàn)代化,這些化工工廠所排放的二氧化碳量有的達到數(shù)萬噸,有的每年甚至?xí)虼髿馀欧艛?shù)十萬噸。大量的二氧化碳的排放,是導(dǎo)致全球溫室效應(yīng)日益嚴(yán)峻的罪魁禍?zhǔn)住S捎谙嚓P(guān)的法律規(guī)定還不算很健全,沒有明確的法律處罰規(guī)定,所以在此之前,那些造成這一現(xiàn)象化工企業(yè)卻沒有為溫室效應(yīng)負(fù)擔(dān)任何一點費用。
如今我們越來越重視環(huán)境氣候,這種狀況也有了明顯的改進,越來越多的化工企業(yè)都在積極的應(yīng)用以及開發(fā)新的技術(shù),從而降低二氧化碳的排放量。還有一些新興的企業(yè),變廢為寶,將二氧化碳利用到部分化工產(chǎn)品中,成為一種材料,只是這一項化工工藝,就可以使整個企業(yè)每年排放的二氧化碳量降低數(shù)十萬噸。
2 在海水淡化工程的預(yù)處理過程中充分運用綠色科技
水是我們賴以生存不可缺少的,也是生活中的必需品,是社會發(fā)展穩(wěn)步前進的重要資源。同時,占據(jù)如此重要位置的水資源,卻有著不可再生以及有限性的特點。當(dāng)今社會的經(jīng)濟發(fā)展飛速,淡水的日益減少,這種危機成為了全球性的一個環(huán)境難題。中國,是目前世界上淡水資源比較匱乏的國家之一。而新興的海水淡化技術(shù),隨著它的廣泛應(yīng)用,成功而且有效的緩解了我們目前淡水資源相對比較缺乏的現(xiàn)狀。早期此項技術(shù)的研發(fā)的不全面,成本也比較高,隨著科技的不斷更新,海水淡化的成本也在逐漸減低,成本的價格也能被大眾接受,不再是那些經(jīng)濟發(fā)達國家才能使用的奢侈技術(shù),在一部分發(fā)展中的國家也可以引進了。
海水淡化技術(shù)指的就是一種利用物理上或者化學(xué)上的方法將海水里面的鹽和水進行分離的技術(shù)。在進行海水淡化技術(shù)的預(yù)處理進程中,任何影響環(huán)境狀況的不良影響都沒有產(chǎn)生。并且在獲取海水資源的過程中,并沒有繼續(xù)對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成傷害。我們的黨所提倡的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的思想,就是指要在滿足自身生存發(fā)展的需要的同時,為子孫后代留下了可以繼續(xù)發(fā)展的環(huán)境狀況。因此,將綠色的化學(xué)工藝運用于海水淡化的過程中的這一舉措至關(guān)重要。因此,將綠色的科學(xué)理念與化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程聯(lián)系在一起,便成為了現(xiàn)代世界化的化工生產(chǎn)中的主要方向之一。在海水淡化構(gòu)成的預(yù)處理過程中產(chǎn)生了一些氫氧化鎂,成為了環(huán)保領(lǐng)域新的寵兒,這種物質(zhì)具有成本低廉,工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染,處理效果良好的特點,具有非常廣闊的發(fā)展前景。
3 將綠色化學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用在我國傳統(tǒng)香精香料制造中
在日常化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)中,香精香料是不可缺少的添加劑之一。我國的香精香料產(chǎn)品在國際市場上的出口,是我國進出口貿(mào)易的一項重要組成部分。但是由于經(jīng)濟危機的影響逐漸加深,及全球性經(jīng)濟蕭條的狀況逐漸加劇,我國的香精香料出口產(chǎn)業(yè)收到了很大的打擊,產(chǎn)品訂單大幅度減少。
在深入地調(diào)查我國香精香料產(chǎn)品出口訂單銳減現(xiàn)象的原因之后,不難發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品中有害雜質(zhì)含量超標(biāo),是其最主要的原因。造成有害雜質(zhì)含量超標(biāo)的原因則在于生產(chǎn)工藝方面的缺陷。例如提取原料的時候在產(chǎn)品中有殘留以及包裝材料的使用不當(dāng)?shù)仍颉F渲校崛≡显诋a(chǎn)品中的殘留的問題,可以通過研究和開發(fā)新的提取技術(shù)來改變。包裝材料使用不當(dāng)?shù)膯栴},則應(yīng)通過加強企業(yè)和工廠的監(jiān)管力度,督促生產(chǎn)商家和企業(yè)反復(fù)試驗,選取符合有害雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)的外包裝物等方法來改善。還要牢牢掌握我國香精香料產(chǎn)品的優(yōu)勢方面,不斷加強新技術(shù)的研究和其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,才能夠滿足生產(chǎn)出高質(zhì)量、低能耗的香精香料產(chǎn)品的要求。
4 綠色化學(xué)使可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)逐步向前推進
化工生產(chǎn)的改革,為人們的日常生活提供了必要的能源以及物質(zhì)方面的基礎(chǔ)。化學(xué)化工生產(chǎn)對于社會的進步發(fā)展方面的貢獻顯而易見。與此同時,大量的化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的工業(yè)廢渣中,具有很多有毒物質(zhì),未經(jīng)處理合格而隨意的排放,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境平衡失調(diào),還會造成嚴(yán)重的污染問題。這些都會導(dǎo)致社會發(fā)展緩慢。新世紀(jì),面對嚴(yán)峻的環(huán)境污染所提出的挑戰(zhàn),可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這種道路的選擇,成為了歷史的必然。
實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,已經(jīng)成為了我國的一項基本的國策。作為社會經(jīng)濟的重要組成部分的化學(xué)工業(yè),在這一基本國策的指導(dǎo)之下,最行之有效的實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的方法便是綠色化學(xué)的開發(fā)和利用。綠色化學(xué),不單單是指那些對環(huán)境產(chǎn)生的有害影響小甚至沒有有害影響的化學(xué)生產(chǎn)過程,更重要的是包括那些行之有效的且作用明顯的價格平民化的化學(xué)化工技術(shù)的研究以及應(yīng)用。綠色化學(xué)的生產(chǎn)過程只產(chǎn)生非常少量的廢物處理,或者不產(chǎn)生廢物處理。其最主要的特點便是在生產(chǎn)的過程中,最大程度地充分利用資源,使原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,盡量不產(chǎn)生污染。有利于化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這一道路的切實執(zhí)行。
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劉秀軍,(1963.10-),男,河北,天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,研究方向:化學(xué)工程。
管山,(1969.11-),男,天津,天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,研究方向:化學(xué)工程。
盧素敏,(1967.07-),女,河北,天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,研究方向:化學(xué)工程。
郭玉高,(1976.04-),男,河北,天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,研究方向:化學(xué)工程。
卞希慧,(1983.11-),女,山東,天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,研究方向:化學(xué)工程。
摘要:《化工原理》普通高校化工及相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,通過長期教學(xué)實踐,從培養(yǎng)學(xué)生興趣、利用多媒體教學(xué)、加強實驗教學(xué)等角度探討提高化工原理教學(xué)效果的方法與途徑。
關(guān)鍵詞:化工原理;課程教學(xué)
《化工原理》是高等院校化工、制藥、材料和環(huán)境專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課,也是很多高校的考研課程。《化工原理》課程多在大二春季學(xué)期后開設(shè)。在這個階段,學(xué)生們已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理以及無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)等基礎(chǔ)知識。而化工原理的主要內(nèi)容是利用數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等自然科學(xué)原理,研究和總結(jié)實際化工過程中的客觀規(guī)律,并運用規(guī)律進行過程設(shè)計、工藝計算、設(shè)備的構(gòu)造和選型等。從培養(yǎng)化工工程師的角度來看,化工原理在自然科學(xué)和解決化工實際工程問題間起著承上啟下的關(guān)鍵作用。從多年的教學(xué)實踐和學(xué)生的反饋來看,特別是對于初學(xué)者,化工原理公式繁多,理論抽象,枯燥、難于理解,即使學(xué)完原理,做題還是摸不到頭腦。.如何利用有限的學(xué)時,提高教學(xué)效果,是值得探討的問題[1-3]。筆者從自身的教學(xué)實踐出發(fā),談?wù)勌岣呋ぴ斫虒W(xué)效果的體會。
1. 激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
“興趣才是最好的老師”是愛因斯坦的名言。興趣,是認(rèn)知需要的心理表現(xiàn),是人對某些事物優(yōu)先給予注意,是帶有積極情緒色彩的認(rèn)識傾向,興趣可分為直接興趣和間接興趣。化工原理是一門實踐性很強的課程,不但與化工生產(chǎn)而且和很多生活中的實例密切相關(guān)。教學(xué)過程中,可以從這些生活實例出發(fā),培養(yǎng)學(xué)生的直接興趣和間接興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,形成學(xué)生的主動學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)過程中,由于學(xué)生對生活實例比較熟悉,可采用討論式教學(xué)法。在問和答的過程中,可有效強化師生的互動作用,使師生共處在動態(tài)合作的教學(xué)環(huán)境中,教學(xué)信息的傳遞和反饋得以及時進行。隨著討論問題的深入并不斷的解決的過程,可以充分調(diào)動學(xué)生的積極思維活動,提高學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力,可以極大地增強學(xué)生學(xué)好化工原理的信心和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2. 合理的使用多媒體技術(shù)
當(dāng)今社會的信息化速度日趨加快,隨著教育改革的不斷深化,化工原理教學(xué)已經(jīng)離不開多媒體課件。學(xué)生在獲取知識的過程中,由于同學(xué)們的閱歷、理解力等方面的原因,很多化工設(shè)備學(xué)生們從未接觸過進而增加了理解的難度,例如板式精餾塔和填料吸收塔的主要部件和附件。對設(shè)備流程的不理解,也導(dǎo)致了對原理概念感覺抽象而難以理解。采用多媒體技術(shù)授課,教師可以從黑板的局限中解脫出來,全面照顧每一位學(xué)生。它以其直觀的畫面、形象的聲音,使抽象的內(nèi)容變得直觀形象,能幫助學(xué)生更好地突破學(xué)習(xí)中的難點。多媒體能直觀形象地表達動態(tài)的過程,教師和學(xué)生處于主動的人機對話的學(xué)習(xí)狀態(tài),易于喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體技術(shù)的超級連接和隨意置換使教師可以靈活控制前后內(nèi)容之間的銜接,既可單獨講解某個知識點,又可串起來前后連貫學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得連貫、系統(tǒng)知識。在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),由于化工原理課程公式多的特點,如果一味的采用多媒體課件,學(xué)生的理解速度很難跟上公式播放的速度,導(dǎo)致學(xué)生對講授內(nèi)容注意力下降,甚至放棄聽講。因此多媒體教學(xué)作為一種較新的教學(xué)模式,也有它的不足。在實際教學(xué)過程中板書和多媒體要相輔相成,發(fā)揮各自的長處,相得益彰才能收到較好的教學(xué)效果。
3. 注重實驗教學(xué)環(huán)節(jié)
實驗教學(xué)是教學(xué)過程中重要的一環(huán)。通過對實驗設(shè)備的認(rèn)知與操作,學(xué)生不但可以深入了解課上所學(xué)的理論內(nèi)容,而且對工程實踐中如何實現(xiàn)原理有更深刻的認(rèn)識,這對培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題思維大有裨益。此外,通過實驗,可以強化化工設(shè)備的操作方法。例如離心泵和旋渦泵的操作和流量調(diào)節(jié)各有什么樣的特點。這些設(shè)備的操作和條件對化工類專業(yè)同學(xué)的職業(yè)發(fā)展,是十分重要的。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),很多的化工教學(xué)實驗裝置已經(jīng)是高度集成的裝置,有的裝置甚至已經(jīng)實現(xiàn)了實驗數(shù)據(jù)的實時自動采集。有的同學(xué)也反映,化工原理實驗就是按照老師的指示,動某個閥門,記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù),整個過程比較枯燥。這對化工原理教師提出了更高的要求。在指導(dǎo)實驗過程中,要嚴(yán)格要求學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、實驗操作以及實驗數(shù)據(jù)的處理過程,在實驗過程中強化學(xué)生對實驗流程,設(shè)備結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和了解,強化對實驗中各種現(xiàn)象的觀察和記錄,養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。在期末考核過程中,增加對實驗部分的考核,從課程管理的角度引導(dǎo)學(xué)生重視實驗,從而提高整個課程的教學(xué)效果。
以上總結(jié)的是我們化工原理教學(xué)中的幾點實踐經(jīng)驗。通過以上環(huán)節(jié)的實施,我們認(rèn)為可以培養(yǎng)學(xué)生主動思考習(xí)慣以及應(yīng)用知識的實踐意識。這幾個環(huán)節(jié)具有內(nèi)在的統(tǒng)一性,在教學(xué)實踐中認(rèn)真實行這些環(huán)節(jié),并不斷拓新,以期使化工原理課程的教學(xué)效果更上一層樓。(作者單位:天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院)
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1存在的問題
1.1內(nèi)容廣,概念多
材料化學(xué)工程是以化學(xué)和化工基礎(chǔ),研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料的工程領(lǐng)域。研修的主要課程包括物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)、材料工藝、高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料等。在基礎(chǔ)課程中概念多、公式多,如在物理化學(xué)中的熱熔、積分溶解熱、積分稀釋熱等,有些概念相似如果不仔細(xì)區(qū)分容易混淆。在諸如高分子材料這類介紹性的課程中名稱特別多,如聚丙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂等,這些材料在我們的生活中經(jīng)常接觸。但通過學(xué)習(xí)很多學(xué)生還是不能識別基本的材料,掌握它們的基本制備工藝和用途。
1.2敘述性的內(nèi)容多
關(guān)于三大材料的學(xué)習(xí)主要是敘述性的內(nèi)容多,比較抽象。例如,金屬加工中熱處理的四把火:退火、正火、淬火、回火,退火又分好幾個種類,每種鋼材根據(jù)用途不同,而選擇不同的工藝條件。但是只通過課本的敘述,對于很多材料依舊沒有直觀的認(rèn)識。雖然很多同學(xué)有參加過金工實習(xí)課,但是時間不長,很難做到全面深入的了解,對一些材料的性質(zhì)、加工方法感到陌生,從而逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣。另外,在材料的合成中,每合成一種材料,需要通過一系列檢測看所得物質(zhì)是否為目標(biāo)產(chǎn)物。又或者合成一種新的物質(zhì),也可以通過檢測分析出其結(jié)構(gòu)性能。材料專業(yè)的學(xué)生都有一門必修課《材料結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用》詳細(xì)介紹了材料表征中各種檢測手段。但是很多同學(xué)拿到檢測結(jié)果卻不會分析。
1.3課程教學(xué)與現(xiàn)實聯(lián)系不夠緊密
研究生與本科生最大的不同就在于,在接受系統(tǒng)知識的同時,必須加強研究意識、創(chuàng)新意識和研究能力的培養(yǎng)[1]。材料化學(xué)工程是一門應(yīng)用型學(xué)科,與實際應(yīng)用密不可分。課程安排之前的金工實習(xí),目的是鍛煉學(xué)生動手能力,對材料的加工有所了解。此外,還有一些實驗操作課,但是很多時候由于時間安排不合理又或者設(shè)備少學(xué)生多,平均幾人一臺設(shè)備,學(xué)生動手機會操作不夠,有時候老師只能靠演示的方法讓學(xué)生觀摩,學(xué)生完全處于一種被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)。還有部分同學(xué)在實習(xí)中怕臟、怕累,不愿動手操作。另外,在課程結(jié)束后還有參觀見習(xí),對材料的加工制作有個直觀的認(rèn)識,但是很多時候由于人員過多,加上工廠環(huán)境復(fù)雜,很多同學(xué)在見習(xí)過程中往往走馬觀花,只停留在看熱鬧的表面功夫上。
2解決辦法
2.1培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣
科學(xué)家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師。”老師首先要做的就是激發(fā)學(xué)生的最大興趣并使之保持這種熱情。材料化學(xué)工程與我們的生活密切相關(guān),老師可以在講授過程中結(jié)合我們實際生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈,常與羊毛混紡制成毛織物等,可以制作毛毯、軍用帆布、帳篷等。被稱為“人造羊毛”。又如我們生活中常見的木制家具,其實很多都是由木塑復(fù)合而成:以木材為主要原料,經(jīng)過處理使其與各種塑料通過不同的工藝復(fù)合而成。既保留了木材良好的加工性能,同時具有塑料的耐水、耐腐蝕、使用壽命長等優(yōu)良性能,還符合環(huán)保的大前提。通過這種理論結(jié)合實際,能激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,鼓勵學(xué)生自己查閱資料了解更多信息。
2.2疏通知識結(jié)構(gòu),掌握各學(xué)科之間的聯(lián)系
在材料化學(xué)工程形成前,高分子材料、無機非金屬材料、金屬材料科學(xué)都已自成體系,而且他們之間存在著很多相似之處,可以相互借鑒,促進本學(xué)科的發(fā)展。如馬氏體相變本來是金屬學(xué)提出來的,廣泛地用來作為鋼材熱處理的理論基礎(chǔ)。但在氧化鋯陶瓷材料中也發(fā)現(xiàn)了馬氏體相變現(xiàn)象[2],并用來作為陶瓷增韌的有效手段。另外,各類材料的研究設(shè)備與生產(chǎn)手段也有很多相似之處。雖然不同類型的材料各有專用測試設(shè)備與生產(chǎn)裝置,但更多的是相同或相近的,如顯微鏡、電子顯微鏡、物理性能測試和力學(xué)性能測試設(shè)備等。在材料生產(chǎn)中,很多加工裝置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通過注塑成型加工而成,但其實與粉末冶金工藝中的壓坯過程相似。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各學(xué)科間已無明顯界限,甚至不同材料之間能相互代替。不過凡事都有規(guī)律可循,只要掌握規(guī)律很多問題便迎刃而解。作為材料的規(guī)律就是:組織決定性能,性能決定應(yīng)用[3]。再根據(jù)性質(zhì)選擇材料,依據(jù)用途確定工藝路線。抓住這一規(guī)律,學(xué)習(xí)時就不會感到毫無頭緒。
2.3傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)方式相結(jié)合
傳統(tǒng)教學(xué)大都采用“填鴨式”方式,學(xué)生聽課主動性、積極性不高。新的教學(xué)改革中應(yīng)采用啟發(fā)式、互動式和討論式等新的教學(xué)方式。老師在課前布置問題,分小組完成不同的部分,讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí),查找資料,每組選擇代表在課堂進行發(fā)言,然后再各組進行討論。這樣不但發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性,活躍課堂氣氛,減輕了老師的授課負(fù)擔(dān),還鍛煉了學(xué)生自己分析問題、解決問題的能力,達到事半功倍的效果。相比傳統(tǒng)教學(xué),計算機匯集了圖像、文字、聲音等元素,極大的豐富了教學(xué)色彩,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,具有直觀、生動、形象的元素,可以將抽象的理論知識和工藝方法生動的展現(xiàn)在學(xué)生眼前,增加課堂趣味性,提高學(xué)生的感性認(rèn)識,有利于知識點的理解和掌握。同時可以結(jié)合一些相關(guān)視頻比如:注塑成型、擠出成型、模壓成型以及金屬材料的冷加工熱加工等。這些視頻網(wǎng)絡(luò)上都可以找到,如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通過相關(guān)的視頻,既可以活躍課堂氣氛,也能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,甚至激勵學(xué)生自己在課外繼續(xù)學(xué)習(xí)觀看。這種多媒體教學(xué)與視頻教學(xué)相結(jié)合的方法,既減輕了老師的負(fù)擔(dān),同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動積極性,促進教學(xué)任務(wù)順利完成。
2.4開設(shè)軟件分析課程
作為材料化學(xué)工程研究生,材料檢測分析應(yīng)該成為一種必備的基礎(chǔ)技能。但是很多時候拿到檢測結(jié)果卻不會分析。軟件分析課程可以很好的解決這個問題。所有的檢測結(jié)果都有軟件可以分析,比如FTIR、XRD、NMR等,借助這些軟件,可以快速地分析所得結(jié)果。比如JADE,作為一款分析XRD數(shù)據(jù)的軟件,它可以對物相進行定性定量分析。雖然軟件分析不一定完全正確,更多的時候還是根據(jù)理論基礎(chǔ)來判斷,但軟件分析可以作為一個輔助手段。這樣學(xué)生既掌握了一門技能,而且大大提高了學(xué)習(xí)效率。
2.5課堂教學(xué)與實踐相結(jié)合
俗話說“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”。作為一門應(yīng)用型學(xué)科,課堂所學(xué)的最終都是要能應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去。在涉及如注塑成型、擠出成型等高分子材料成型工藝時,可以穿插一些參觀實習(xí)課。通過參觀實習(xí),直觀地了解材料加工制備過程,將自己所學(xué)知識配合生產(chǎn)。理論上可行的事情,在實際應(yīng)用中還需要考慮到原材料、工藝條件的控制、銷售渠道、成本控制等。如果有可能,可以盡量選擇一些大型的工廠基地,接觸現(xiàn)代化的機器設(shè)備,體會先進生產(chǎn)力的發(fā)展,感受到世界一流水平的實力。為學(xué)生豐富見聞開闊視野提供機會,這將對培養(yǎng)學(xué)生的自信很有幫助,尤其是對于一些非重點名校的學(xué)生。另外,通過與企業(yè)或者研究單位聯(lián)合培養(yǎng),即“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”。“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”一般指企業(yè)、學(xué)校、研究單位之間的相互合作和優(yōu)勢互補。李元元等認(rèn)為產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是培養(yǎng)工科碩士的最佳途徑,學(xué)位論文的選題和相關(guān)實踐應(yīng)當(dāng)與工礦企業(yè)的工程實際相結(jié)合,密切結(jié)合其技術(shù)改造、革新、引進等技術(shù)難題或科研攻關(guān)項目。這將有利于從根本上解決學(xué)校教育與社會需求脫節(jié)的問題。縮小學(xué)校人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)之間的差距,增強學(xué)生就業(yè)競爭力。
3結(jié)語