時間:2023-08-18 17:15:41
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇化學工程與化學工藝的關系,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
本文旨在對燕京理工學院等應用型高校的化學工程與工藝專業綜合實訓進行了課程改革的思考與實踐,從教學理念、師資團隊、實訓內容、實訓形式、實訓考核方法等五個方面進行了總結。
關鍵詞:
產教融合;化學工程與工藝專業綜合實訓;課程改革
1燕京理工學院產教融合背景
“產教融合、校企一體”,是當前應用型本科院校的一條新的發展之路,所謂的產教融合,“產”是基礎,“教”是目的,“產”不是單純的工業生產,而是必須與教學緊密的結合在一起,這樣才能達到學生學到真本領,教師教出真水平的目的。燕京理工學院重視學生實踐能力的培養,與200多家優秀企業合作,為學生搭建了實習與就業的平臺;大力推進國際化戰略,先后與北美、亞洲、歐洲多所大學建立了友好合作關系,特別是在加拿大投資建設了“海外課堂”學習實踐基地;與合作企業搭建掛職鍛煉平臺,學校組織了教職工赴京津冀地區合作企業掛職鍛煉。學校實行“集團+學校、學院+公司”的產教緊密結合的教學模式,學院和合作公司能夠形成“專業建設與行業需求相結合,教學與企業的實際案例相結合,專業教師與企業員工相結合,專業綜合實訓與實際項目相結合,學生實習與企業崗位相結合”的體系,這個體系能夠極大的提高教師和學生的能力,提高辦學質量。
2燕京理工學院化學工程與工藝專業綜合實驗課程改革的思考與實踐
對于燕京理工學院化學工程與工藝專業綜合實訓這門課程來說,通常是由多個固定的實驗項目組成,同時過去常常以這些固定的實訓項目進行教學。但是,以學生的簡單分組來進行實訓,依據操作情況和實訓報告來評定考核,不能充分的調動學生的積極性,同時對化學工程與工藝的各個關鍵操作分開,會造成學生缺乏對工藝的整體把握。基于以上問題,同時鑒于學校始終堅持校企產教合作,堅持能力培養為主線,那么如何在學生進行綜合實訓的過程中使企業生產的產品,生產設備,生產工藝形成一個完整的體系?如何縮短知識學習和企業實踐之間的距離?如何使學生在校學習期間了解企業生產的產品及工藝?就成了關鍵性問題。筆者針對以上問題,針對目前我國化學工程與工藝的發展和應用型本科院校教學的特點,進行了一下幾方面的思考和探索:
(1)加強產教結合,改變實訓教學理念實訓的教學大綱由學校和企業共同制定,能夠真正的體現教學內容、學習要求與學生實習、就業相融合。同時在實訓的過程中融入企業的管理理念和策略,讓學生進一步了解化工相關企業文化,熟悉企業運作,實習或就業時則能很快適應新崗位、新環境。對于打算在化工領域創業的同學來說,也是非常重要的。
(2)加強產教結合,培養技能型綜合實訓師資團隊目前我校綜合實訓教師以校內專業教師為主,雖然我校教師隊伍的學歷已經符合要求,但是真正熟悉企業生產線并能將企業的實際生產及工藝運用到教學當中的教師較少,特別是有些專業老師剛畢業走出校門就直接走上講臺,雖然知識功底足夠,但是缺乏實際的企業鍛煉,指導化學工程與工藝專業綜合實訓對教師的專業技能、教學方法等要求較高,并且專業發展迅速,一些老工藝老設備已經滿足不了現在化工企業的需要,所以作為專業教師,必須不斷的進行知識的更新和能量的提高。專任教師到企業掛職鍛煉是培養“雙師型”素質的重要途徑。教師深入企業了解產品、先進的工藝、先進的設備,與經驗豐富的技術人員交流,可以迅速的提高實踐能力,同時將企業的優秀案例和相關設備、工藝的圖片應用的化工綜合實訓的教學過程中,使教學過程更加生動,更加有畫面感,學生在做實訓的過程中更能深入的了解各個設備和工藝,提高學習的積極性。同時,學校教師也可以發揮自身優勢,為企業解決相關的難題。通過產教結合,學校每年都會從企業聘請技術水平高、企業經驗豐富、知識廣博的專家到學校做報告,通過這種方式,也可以很好的實現高效和企業的對接,提高師資團隊的實力。
(3)加強產教結合,改革實訓內容化學工程與工藝綜合實訓安排在大三,學生進行綜合實訓時已經學習了化工原理、化學反應工程、化學工藝學、化工設備機械基礎能課程,具有一定得理論知識,如何使學生所學的知識能夠成一條線通過綜合實訓來鍛煉成了關鍵所在。過去我校綜合實訓只有化工方面的專業實訓,我校實行產教融合后將化工仿真實訓加入綜合實訓當中,使學生能夠通過實際操作鍛煉動手能力的同時,通過仿真實訓能對化工的單元操作、反應設備、工藝流程有更全面的了解和認識。另外筆者建議建立化工專業綜合實訓項目庫,該庫包括多個化工實訓項目,每個項目都包括化工各種綜合能力的實訓。
(4)加強產教結合,改革實訓形式為了鍛煉學生的團隊合作意識,學生在綜合實訓時成立實訓小組,有些實訓項目是讓學生以項目小組的形式查閱資料、擬定方案、教師通過學生答辯的方式對方案進行可行性評定、完成實際操作并分析數據。
(5)加強產教結合,改革實訓考核方法綜合實訓項目、實訓形式都進行了改革,相應的實訓考核方法也要創新。根據產品項目實訓各個環節建立涵蓋不同的內容來制定相同的考核標準。考核的內容具體分為資料查閱、項目答辯、實際操作、實訓結果、仿真實訓得分、綜合實訓總結幾部分,同時也要考察學生的團隊協作能力,對小組中的每個成員根據在實訓中的差別進行成績考核,然后綜合評分。
綜上所述,通過產教融合,使燕京理工學院化學工程與工藝專業綜合實訓得到了根本性的改革,通過改革實訓的教學理念、師資團隊、實訓內容、形式、考核方式等,使產教結合的比較成熟,再逐步向“產、學、研”發展,應用型高校會更好的適應市場的需要。
參考文獻
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[3]蘇文平,薛永毅.加強實踐教學培養應用型人才培養[J].實驗技術與管理,2006,23(11):121-124.
一是化學工程是個動態靜止的工程。二是化學工程更具潛在性風險。三是化學工程對人的影響更直接。四是對化學工程的監控難度較大。用籠統的工程倫理來限定化學工程顯得“帽大頭小”,有必要針對化學工程的學科特點提出相應的倫理規范。化學工程倫理研究的難題在于工程倫理學與化學工程倫理不能完全契合,在于現有的工程倫理理論框架不能完全適用化學工程技術。化學工程倫理應該是就工程所依托的化學技術的特點,針對化學工程主體提出的倫理規范。化學工程的自身特點決定了化學工程倫理不能簡單等同于化學工程師的職業倫理,決定了與化學工程倫理交叉的環境倫理、生態倫理和生命倫理等其他倫理是研究化學工程倫理的重要理論來源。
基于化學工程的特點和倫理困境,化學工程受化學工程主體共同體的影響。即化學工程是化學工程師、工程投資者、政府企業決策部門、工程影響人群等主體共同體作用力合力的結果。化學工程師的職業倫理是化學工程倫理的最主要組成部分。不同的化學工程師與化學工程的投資方雇傭關系不同,面臨的倫理困境不同,在化學工程中承擔的責任不同。
化學工程的倫理規范要高于一般工程
化學工程具有一般工程的特點,同時高危險性高污染性使得化學工程與一般工程的不盡相同,化學工程對環境和人類健康的影響更為迅速和直接,與公眾的生存環境和自身健康息息相關。因此,化學工程的倫理規范要高于一般工程。基于化學工程的以上特點,化學工程倫理規范的構建就尤為重要。
化學工程理論是工程理論的一部分,將科學技術轉化為生產力的化學工程,不僅是一種技術的應用行為,同時也應該被視作一種社會實踐活動。因此,化學工程倫理規范的構建應該技術和社會實踐兩方面來考慮。
二、降低化學原料的威脅
一是化學工程中使用到的原材料,大多數都帶有危險標記,對人們對健康具有一定的威脅。甚至,有些化學原料無色無味,可以使人在不察覺的情況下吸入或接觸到,從而造成對人體的傷害。危險化學原料應該具有醒目的危險標志是十分必要的:二是危險化學品在生產、儲存、使用、經營和運輸過程中都應得到妥善處理。有些危險化學品,可以通過冷藏壓縮,密封保存等技術手段來降低和消除對人體和環境的危害。運用專業的技術降低化學原料的威脅刻不容緩。
三、保證生產過程的規范和安全
在化學材料的生產過程中涉及很多環節,每個環節都可能具有潛在的危害。保證整個生產線都達到科學工藝的要求能夠減少工程事故和對環境的危害。一是通過對相關技術人員的培訓,使其了解生產過程環節的危害,使其在每個生產過程中的操作都符合相應的規范,對于一些故障能夠妥善處理。二是運用技術手段對每個生產環節可能出現的危險進行預防和控制,要有完備科學的三廢處理設備,保證生產過程的規范和安全。
(一)治理和修復化學工程對環境的危害:對化學工程對環境的污染應該做的預防為主,防治結合,綜合治理。但是,有些化學工程對環境的危害,運用目前的技術手段不可避免的。或者,由于種種原因,對環境的污染已經造成,都可以運用相關技術,采取有效措施,對污染后的環境進行治理和修復。
一是必須對環境污染工程進行詳細分析,找出污染源,確定污染物,最終制定相應措施對環境進行治理和修復:二是修復過程中采取的方式方法,應該充分考慮到周邊公共建筑和相關人群的敏感度等因素,建設修復設施不得對場地及周圍環境造成新的破壞。
(二)構建化學工程倫理的制定和實施方法
一是化學工程倫理的制定和實施要比一般工程更加嚴格,確保化學工程的規范和安全;二是對化學工程倫理的監督和執行也要高于一般工程,敢于接受社會各方面的監督,取得公眾對于化學工程的信任。三是化學工程師應保證化學工程科學合理的論證和設計,全力參與、全程跟蹤化學工程活動,同時對化學工程的每個生產環節進行監督,從而降低化學工程風險,保障化學工程合倫理性。四 是工程決策者應該根據針對工程中可能存在的問題和風險進行分析,制定不同的備選方案,選擇合適方案,實現工程最優化。五是政府部門應該在道德約束和倫理規范尚不完善的情況下,對化學工程中的每個參與者進行監督,明確他們的權利義務,監督和管理化學工程的實施。六是公眾是化學工程的最直接利益相關主體,有權監督化學工程的運行和實施,捍衛自身健康和生存環境安全,并對化學工程的負影響,提出正當的倫理訴求.。
化學工程是工程的一個重要分支,化學工程倫理規范應該在原有工程倫理規范的理論框架下,同時結合化學工程理論來構建。通過技術了解危害,規范操作,對可能的危險進行預防和控制;同時,任何一個工程也是一種社會實踐活動,那么就不應該脫離社會而獨立存在,當然也應該受到社會倫理規范的約束。
通過管理,結合國內的具體情況,明確不同角色的權利和義務,同時制定相應的化學工程倫理規范。
關鍵詞:卓越工程師;創新創業;重點實驗室;仿真平臺;校企合作
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)15-0121-03
2015年6月11日,中國高校創新創業教育聯盟成立大會暨首屆全國創新創業教育論壇在清華大學舉行。教育部副部長林蕙青、中國高等教育學會會長瞿振元和清華大學校長邱勇出會并致辭。在首屆全國創新創業教育論壇上,清華大學、北京大學、浙江大學、中南大學等高校的<已д呔汀按蔥麓匆到逃模式,創新創業人才培養”的核心問題作了主題發言,來自全國137所高校的代表交流了各高校對大學生創新創業教育模式的探索和創新創業人才培養的做法。大學生創新創業能力的培養一直都是大學教育的重要研究課題,實施好、開展好大學生創新創業項目也成為了高等學校教育教學工作的重要組成部分,通過創新創業項目提升個人創新意識,增強自身實踐能力更是廣大同學的迫切需求。
創新創業項目的開展,創新精神是靈魂,專業技術是基礎,政策、資金扶持是保障。從以上三點來看,國家教育部“卓越工程師教育培養計劃”試點班(以下簡稱“卓越班”)的學生較之其他大學生有著突出的優勢。選拔進入“卓越班”的學生對工程技術有著較為濃厚的興趣和較強的創新意識,有更多的實踐機會檢驗和應用所學的專業知識,并且得到了重點培養,理應在創新創業項目中嶄露頭角,為其他同學做出示范、形成榜樣。廣西大學化學工程與工藝專業是教育部“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)入選專業,該專業從2012級學生開始選拔有志于工程技術研究、綜合能力突出的學讓組建試點班,并依托資源,利用優勢,在大學生創新創業能力的培養上有了初步探索。
一、科學選拔學生,重點配備師資
廣西大學化學化工學院制定了精密、科學的方案,從能源化工與制藥類2012級開始選拔優秀學生進入化學工程與工藝專業“卓越班”。學院采取課程成績和面試成績相結合,兼顧學生興趣方向、創新意識、動手能力和專業水平的選拔方式,成立了以王立升教授、周立亞教授、陳小鵬教授、粟海峰教授、王琳琳教授五位專家為成員的評審小組。首先依據學生的加權平均成績和專業排名確定入圍人選,再對入圍學生進行逐一面試,通過考察他們對“卓越計劃”的理解,對工程技術的興趣和化工專業基礎知識掌握的扎實程度以及實驗操作技能,最終從能源化工與制藥類200位學生中選拔出33人進入化學工程與工藝專業“卓越班”。
對于“卓越班”,學院重點配備了師資。聘請廣西教學名師、博士生導師陳小鵬教授擔任班主任,邀請童張法教授、王琳琳教授、廖丹葵教授、黎鉉海教授按照工程問題、工程案例和工程項目的教學內容為“卓越班”學生加授《化工熱力學》、《色譜分析》、《化工設計》的相關知識,培養學生們的工程意識,拓寬他們專業領域的知識面。同時邀請廣西梧州日成林產化工股份有限公司總經理、教授級高級工程師李前先生等一批工程技術應用專家擔任“卓越班”創新創業項目的校外輔導教師。
學院科學的選拔方式和師資配備確保了“卓越班”的質量,是其創新創業計劃項目得以高質、高效開展的基礎。
二、依托重點實驗室和仿真平臺助推創新創業項目開展
廣西大學化學化工學院現擁有“廣西石化資源加工及過程強化技術自治區重點實驗室”,并正積極申報國家級虛擬仿真實驗教學示范中心。重點實驗室和仿真平臺為“卓越班”學生開展創新創業項目提供了優越的實驗條件。
在重點實驗室,“卓越班”的學生更早地接觸并操作了一批高精尖的設備,利用氣相色譜分析儀、高效液相色譜儀、氣―質聯用儀分析物質的成分,利用改進的Ellis平衡釜測定氣液相平衡數據。對于如何進樣、如何檢測、如何分析以及設備的構型、構造都有了全面的了解,為日后利用精密儀器開展創新實驗進行了先行演練。
“卓越班”的學生在對專業理論知識和相關工藝流程有了全面的認識后到模擬仿真教學中心進行仿真訓練,仿真平臺有品牌機的硬件支撐和我院自行研發的“化工單元操作”的軟件支持,讓學生們在十分逼真的環境中獲得對工藝路線的深度理解和對實際操作技能的熟練掌握。學生們在學習了機械制圖、化工儀表及其自動化、化工原理、化工分離工程相關章節的課程后進行液位控制、離心泵、換熱器、精餾塔等單元仿真訓練,在學習精細有機合成及其工藝學、石油煉制工程、香料工藝學的理論課程后進行合成氨生產工藝仿真、催化裂化冶煉技術仿真、桂花浸膏提取工藝仿真等多項仿真訓練。在仿真訓練中,學生們學會了開停車規程、故障的分析與處理,強化了對單元操作、化學反應工程、傳遞工程、化工系統工程、過程動態學及控制的認識及對工藝流程的理解。由于化工行業具有易燃易爆、高溫高壓等不安全因素和連續化、高技術操作的生產特征,仿真訓練便是工科學生真正進入企業實習的預熱。通過仿真平臺的操作訓練,同學們初步樹立起生產的連續性、設備的維護等工程意識和從生產實際考慮問題的思維方式,為創新創業項目的高質量開展奠定了實踐基礎。
三、校企合作――做新、做強創新創業項目
化學工程師的任務是把化學家在實驗室的研究成果“放大”為可以獲取經濟效益的商業化生產工藝,“放大”便是化學工程技術的核心問題。工科學生尤其是“卓越計劃”的學生只有在企業全面、系統、深入地學習“放大”過程,才會真正樹立起工程意識和工藝創新理念,才能真正提升解決實際問題的技術水平,才能真正鍛煉出創新創業能力。
廣西大學化學化工學院與柳州化工控股有限公司、廣西梧州日成林產化工股份有限公司等一批知名企業不斷拓展校企合作,為“卓越班”校企聯合培養搭建平臺,讓“卓越班”學生的創新創業能力在“學以致用、以用促學、學用相長”的培養模式下得到大幅度提升,把創新創業項目做新、做強。
(一)項目化
對于生產實習,學生到企業大都是毫無目的、走馬觀花式地觀摩見習。實習就是用手機拍下企業的技術資料和工藝路線,回校后抄過完事的過程,根本沒有達到實習的目的。針對這種現象,廣西大學化學化工學院對于“卓越班”的學生提出了“帶著項目下工廠”的要求。例如胡靜和王洋團隊的創新創業項目的課題是相平衡數據的精密測定及關聯,在到廣西農墾明陽生化集團股份有限公司實習時他們便專門就酒精精餾的相平衡問題與廠方技術人員展開深入交流,依靠學到的成熟工藝推演、創新,并依托廣西梧州日成林產化工股份有限公司的實驗室和中試車間開展創新實驗;再例如羅濤團隊的研究項目是礦物資源的開發利用,在到中國鋁業廣西分公司實習時,該團隊便具體了解了鋁礦的開采技術和氧化鋁的最新生產工藝,以期為日后項目開展提供參考;還例如王曉惠等同學積極報名參加“全國化工設計大賽”,在去南寧統一糖業明陽糖廠實習時她們便向廠方重點學習了廠區布置、管道布置和設備選型的知識,為設計大賽積累經驗。
“帶著項目下工廠”的要求讓同學們明確了課題方向,有了針對性的學習重點,讓大家基于問題去學習,基于項目去學習,基于案例去學習,敦促大家延伸企業成熟的技術工藝增加訓練計劃項目的創新點,利用企業的試驗條件把實驗室成果轉化為生產工藝,“真刀真槍”地做創新創業項目。
(二)基地化
做新、做強大學生創新創業項目必須借助一定的物質中介,必須有一個保證雙向多邊活動得以展開和深入的載體。實習基地便是這個物質中介或載體。廣西大學化學化工學院在柳州化工控股有限公司、廣西梧州日成林產化工股份有限公司、中檢集團廣西分公司、防城港海洋局、桂林集琦生化有限公司等企事業單位設立實習基地,動員和組織“卓越班”的學生在寒假和暑假去深入實習。
實習基地為學生提供了一個認識企業、參與生產的窗口,使學生所學的理論知識不再是紙上談兵,他們對于書本上知識的認識不再是枯燥的文字而是一個鮮活的生產過程;實踐基地為學生開創了一條拓展視野、培育創新精神的渠道,讓他們了解了多種化學品生產的現狀,對現行工藝的優缺點有了自己的思考,更加明晰了新工藝、新方法對于利潤提升、環境保護的重大意義;實習基地為學生們創造了一個檢驗理論知識、提升創業能力的平臺,企業的每一次技術改造、產業升級都是“二次創業”的過程,在實習基地有幸參與其中看到所學知識應用于工程實踐和商業運作是提升創業能力最快捷的方式。
(三)長期化
利用校企聯合培養的優勢做新、做強創新創業項目,充足的實踐時間是保證。只有確保企業實踐活動“長期化”開展,學生們才能把自身融入到企業產品研發、工業生產、運銷經營及行政管理的實際環境中,這才是對創新創業能力的高質量培育。只有堅持了企業實踐活動“長期化”,學生們到企業的實習效果才能避免淺嘗輒止、水過地皮濕。
與廣西大學化學化工學院建立密切合作關系的廣西梧州日成林產化工股份有限公司、中檢集團廣西分公司、桂林集琦生化有限公司等企業為“卓越班”的學生提供了時長超過一個半月的實習機會,讓大家學習在工廠,工作在工廠,生活在工廠,真正感受工業生產的氛圍,切實提高實踐能力。
(四)成果與建議
廣西大學化學化工學院化學工程與工藝專業“卓越班”的學生在卓越工程師教育培養模式下的創新創業項目得到了高質量的開展,“卓越班”現有三支團隊在“國家級大學生創新創業訓練計劃”項目中獲得立項。在“廣西高校大學生創新創業項目”的申報和立項中,化學化工學院排名前五的團隊三支來自“卓越班”。截至目前,多數項目已取得了階段性研究成果,多人在《高校化工學報》等核心期刊發表研究文章;2012級創新創業項目將于今年8月結題,研究成果將以專業論文和專利形式呈現。
教育部于2011年1月向各省、自治區、直轄市的教育行政部門和各高等學校下發了《教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》,2013年11月又聯合中國工程院下發了《卓越工程師教育培養計劃通用標準》。《意見》和《標準》都要求入選“卓越計劃”的各高等學校“優先保證卓越計劃所需優秀生源,在工程碩士推免政策上向卓越計劃傾斜”。對于“卓越計劃”的學生,堅固樹立其創新意識,扎實培養其創新能力,貫通培養是最為有效的途徑。“本―碩”貫通培養、“碩―博”貫通培養、“本―碩―博”貫通培養能讓學生在持續性培養模式下最大限度地夯實理論基礎,提升實踐水平,培育創新能力。在貫通培養模式方面,北京理工大學等部分高水平大學已經做出了有益探索,將這種培養推廣到“卓越計劃”的其他入選高校,將整體提高“卓越計劃”的培養成效。
國家實施“卓越計劃”的目的在于培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量多類型的工程技術人才,為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。創新意識和創新能力的提升是創新人才培養的重點,“卓越計劃”和“大學生創新創業項目”都是基于這一點出發,為大學生創新創業能力培養鋪就了一條全方位、多層次的“綠色通道”。“卓越計劃”是手段,“大學生創新創業項目”是載體,兩者相互促進、相得益彰。“卓越計劃”為“大學生創新創業項目”的高質量開展匯集了優勢,“大學生創新創業項目”為“卓越計劃”的培養效果提供了檢驗平臺,并使“卓越計劃”學生的實踐技能得到了鍛煉和發揮。因此,重點在“卓越班”中開展“大學生創新創業項目”是必要選擇。
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1 微化工技術的概述
微化工技術的應用,實現了反應時間的大幅度縮短,從幾小時甚至幾十小時縮短至幾十秒,乃至幾秒,而且反應容器的體積也得以縮小成為以升或毫升為單位的容器。微化工技術自形成以來,到如今僅僅經過了20多年的發展階段,已經憑借其特有的魅力讓我們對化工生產的前景充滿了希望。如利用可直接放大而且具有較高安全性,能夠比較容易控制反應過程的技術,改變化學工業污染重、能耗高的傳統發展模式,實現綠色化工生產,提高化工生產的資源與能源利用的效率。化工過程中進行的化學反應往往會受到來自于本文由收集整理傳遞速率或本征反應動力學的控制或者處于兩者的共同控制下。
2 微化工系統的特點及優越性
2.1 有利于化學反應的精確控制
微反應技術的實現原理是對微管道中的連續流動反應的運用,從而準確控制物料在反應條件下的停留時間,而且這一方法的運用,明顯減少了反應物的所需用量,因此反應時間大幅度縮短,而且顯著提高了精度,從而能夠將因在過程的反應時間內所產生的副產品清除掉。檢測時間因微組合化學合成與分析系統的應用,將原來的2-3個小時縮短至不足一分鐘,而精度卻提高到仄摩爾(10-21mol)。
2.2 安全可靠
特征尺寸與火焰傳播臨界直徑相比,相對要小一些,而且微通道具有很強的傳熱能力,從而為鏈式反應的順利進行提供了條件。同時,也有效地抑制自由基爆炸反應。由于微化工系統的換熱效率極高,再加上系統內存有能夠滯留的物料,即使發生了自由基爆炸的情況,所造成的后果也屬于可控范圍內,從而促使在過去于常規設備內完成的具有較大危險的化學反應而不敢或不能進行的試驗,得以實現。
2.3 小試工藝不需中試可以直接放大
將微反應技術應用于生產時,工藝放大的實現可以運用增加微通道數量的方式,而不能選擇增加微通道特征尺寸。這樣就有效減少了中間的試驗放大階段,提高了效率。由此可以看出小試工藝的突出優勢在于最佳反應條件可以直接進入生產而不需要提前對其作出任何改變,有效解決了過去需要將常規反應器放大的難題。
3 微反應器的研究與應用
3.1 微反應器的設計
微反應器作為一個微系統,其復雜性可見一斑,而且設計當中覆蓋了多個領域的知識,對知識的綜合運用提出了較高的要求。由此可以看出,微反應器的各部件與微通道的制作都必須以精密的設計與研究作為基礎和前提。微通道對于熱交換和傳遞都有著重大的影響,因此存在著復雜的關系。微通道的直徑數量級單位為微米,所以流體所在的容器為微米量級寬度的管道,一般情況下雷諾準數在幾十到幾百之間,粘滯力比慣性力大,流體為層流狀態。
3.2 微反應器適合的類型
根據相關研究表明,微反應器只能運用于30%的精細化領域的有機反應當中,實現收率、選擇性以及安全性等方面的提高。由此可以判斷出,微反應并不是能夠應用于所有類型的化學反應,其所具有的優勢可以在以下化學反應中得以體現。
3.2.1 放熱劇烈的反應。對于這類反應,運用常規反應器時,進料方式會選擇逐漸滴加。而即使采用逐漸滴加,也仍然會出現局部瞬間過熱的現象,產生一定量的副產物。而微反應器的應用,則能夠及時將熱量導出,從而精確控制反應溫度。
3.2.2 反應物或產物不穩定的反應。某些反應物或生成物具有很強的不穩定性,即使在反應器中做短暫的停留,也會分解而降低收率。而微反應器的原理是連續流動,從而對反應物的停留時間加以精確控制,從而防止出現類似于常規反應器中的由于反應物或生成物不穩定而分解的情況。
3.3 微反應器技術的應用
微反應器技術在發展的過程當中,主要的應用范圍是小試研究,應用的目的有改善工藝條件,實現催化劑篩選和反應動力學測定等。由于微反應器技術具有許多突出的優勢,而被越來越多的化工生產作為第一選擇對象。大量的歐洲公司和研究機構,特別是發展規模較大的化工和醫藥公司都在微反應器新生產工藝的開發與應用方面投入了大量的人力、物力和財力,而在我國該項技術還處于理論階段,還沒有關于工業應用的報道。
關鍵詞:低溫甲醇洗 膜分離 CO純度 CO回收率 羰基合成
一、引言
高純度CO是羰基合成工業的基本原料,廣泛應用于醋酸、甲酸、甲酸甲酯、二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、甲酸、醋酐等工業生產中[1,2]。目前高純CO制備技術主要有變壓吸附、膜分離法、深冷法、Cosorb法,根據生產工藝的不同,性價比差異較大,因此如何根據企業自身實際情況選擇合適的制備工藝是非常重要的。
我公司新建一套年產10萬噸甲胺/二甲基甲酰胺項目,因合成二甲基甲酰胺需要高純CO作為原料,根據公司生產狀況及膜分離易于操作、維護方便、易于安裝、壽命長、安全可靠、能耗低等優點[3],最終選擇低溫甲醇洗配套膜分離工藝制備CO。
膜分離原理是利用不同氣體混合物在通過高分子膜時,各種氣體在膜中的溶解度及擴散系數的差異,導致不同氣體在膜中的相對滲透速率不同而被分離[2]。
根據膜材料的不同可以分為無機膜和有機膜。無機膜一般有金屬膜和陶瓷膜;有機膜為高分子材料,一般由醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物,其中聚酰亞胺和聚砜以其優良的耐熱性及耐化學腐蝕性而應用最廣[4]。
二、CO制備原理及工藝流程
1.制備原理
我公司從粗水煤氣中分離CO主要分三個部分:水煤氣的預處理、低溫甲醇洗、膜分離。
預處理部分采用廢鍋有效利用粗水煤氣中的熱量副產蒸汽,并使混合氣中的氨盡可能的脫除干凈。低溫甲醇洗部分利用甲醇在低溫下對酸性氣體的溶解度極大的特性,脫除粗煤氣中的H2S、COS、CO2、HCN、NH3、NO、芳香烴、粗汽油、水等組分,使氣體清潔干燥。膜分離部分是將經過低溫甲醇洗后,主要成分為H2和CO的凈化氣,在膜分離器中進行分離,分離后的富氫氣經壓縮后送往甲醇合成,CO作為產品氣直接送至二甲基甲酰胺裝置的合成工序。
2.工藝流程
從氣化工序來的6.2MPa、242℃的粗水煤氣,直接進入低壓蒸汽發生器,自身冷卻至202℃后進行氣液分離,分離出來的粗水煤氣經冷卻降溫至40℃進入脫氨塔,在脫氨塔中粗水煤氣先進行氣液分離,氣體與洗滌水逆流接觸,塔頂出料氣氨含量降至2ppm后,送至原料氣冷卻器。
從粗水煤氣預處理脫氨塔來的6.0MPa、40℃的原料氣噴入少量甲醇后,進入原料氣冷卻器與洗滌塔頂的凈化氣換熱,冷卻至-17℃,再經原料氣氨冷卻器冷卻至-20℃左右進入原料氣分離罐,分離后的原料氣進入洗滌塔進行脫硫、脫碳,再經貧甲醇洗滌后通過原料冷卻器升溫至30℃后,送至膜分離裝置。
從低溫甲醇洗裝置來的5.2MPa、30℃的凈化氣,經自調閥減壓至4.2MPa后送至除霧器除去大部分可冷凝的液體和顆粒,再經過濾器除去油霧及大于0.01mm的粒子,然后進入入膜加熱器,經蒸汽加熱至40℃后進入膜分離器。經過兩組膜分離器的分離后,在非滲透氣側得到純度大于98%的CO產品氣,送至二甲基甲酰胺裝置的合成工序,滲透氣側得到的富氫氣經壓縮后送至甲醇合成。
三、膜分離器的生產性能探討
1.裝置簡介
我公司膜分離裝置由大連物化所設計,設計原料氣處理能力10582Nm3/h,得到CO產品氣4500 Nm3/h、純度98%。膜芯件為美國產普里森δ中空纖維,材料為聚酰亞胺,其形狀類似管殼式換熱器,原料氣從外側進入殼體,滲透速率較大的氣體穿過中空纖維進入管束內; 非滲透汽在中空纖維外側,經過兩次分離得到高純度的產品氣。
2.膜分離生產探討
實際生產中通過對操作參數的改變及調整,最終得到了純度較好、回收率較高的CO產品氣。下表將我公司CO制備裝置,設計參數與生產實際數據進行了對比,可以發現在初始運行時,膜的分離性能滿足設計要求是比較容易的,甚至優于設計指標。
為了使膜的性能更大的發揮,我們對生產參數進行部分調整試驗,從表一中數據可以看出,可以通過以下方法來提高產品純度:
2.1增大膜內外壓差。增大壓差是最容易操作的方法,但是煤氣凈化氣中仍會存在一定的顆粒,使用一段時間后中空纖維孔堵塞或纖維部分斷裂,會導致產品純度下降、回收率下降等永久性故障。
2.2增大氣體在膜內的停留時間。停留時間的長短體現在非滲透氣與滲透氣的流量上,停留時間與回收率成反比關系。
2.3提高原料氣中CO的含量。原料氣的純度調節較為困難,但卻是最有效果的,下表中如果原料氣CO含量在60%,那么CO產品氣純度及回收率都會有一定的提高。
2.4適當降低回收率。我公司膜分離裝置的富氫氣(氣量6000 Nm3/h 、H2≥76%、CO≤23%)最終送去甲醇合成(甲醇合成正常生產時氣量120000 Nm3/h),由于產品氣量相對較少,因此通過降低回收率的方法來提高CO純度,既可行又不影響后續生產。
3.膜材料的維護
膜分離技術的分離效果是可以肯定的,但是膜分離器對原料凈化氣的清潔度、操作工況的穩定性要求較高。
3.1凈化氣清潔度
膜材料為聚酰亞胺,纖維束底部處采用ABS膠粘合,如果原料氣中甲醇含量超標會引起ABS膠強度下降,影響膜分安全運行。聚酰亞胺膜對酸性氣體(CO2、H2S等)含量要求盡可能的低,固體顆粒及液體霧珠幾乎沒有。
3.2升壓速率
膜分離器在進氣之前,必須緩慢充壓,一般要求在0.15~0.2MPa/min,過快的升壓速率易造成膜絲的損壞。
3.3開、停車要求
膜分離器在頻繁開、停車狀況下使用壽命會大大縮短,根據經驗,開、停車一次約減少10天壽命,因此開、停車采用什么樣的工況是必須注意的。
開始進凈化氣之前,最好將氮氣加熱至40℃度對膜進行預熱,待凈化氣溫度、流量穩定后再用凈化氣緩慢充壓。當需要停車時必須對膜分離器進行置換,并用干燥清潔的氮氣對膜分離器保壓,防止空氣進入或有液體粒子冷凝,達到對膜分離器的保護。
4.膜分離的擴展應用
我公司現有一套200噸/年的羰基鐵粉生產線,此裝置需要高純度CO作為原料(200Nm3/h)。現有工藝是將焦炭經過燃燒后生成粗CO產品氣,經雙豎管分離后再經水洗塔、堿液塔洗滌脫除雜質氣體后,送至電除塵器進一步脫除微小顆粒,經壓縮工序加壓至20.0MPa后,送至合成塔進行羰基合成反應,生成五羰基鐵,五羰基鐵經裂解后生成高純度鐵粉。
從下圖可看出此裝置流程較復雜,設備配制較多,且運行中故障頻發,間歇生產運行影響產能,如果由現有的膜分離裝置制備CO,提供CO產品氣,在保證氣量穩定、純度高的同時又可以大幅降低生產成本,實施此項技改只需要配置相關管線及閥門,就可以解放出造氣、洗滌工序的設備及人員,同時將有利于公司整個生產經營。
四、結論
膜分離技術制備高純CO,在保證原料氣純凈的前提下,達到預期效果是比較容易的,再加之其操作簡單、占地面積小、故障率低、使用壽命長等特點,對于有低溫甲醇洗裝置的企業,選擇膜分離制備高純CO是較為理想的選擇。
參考文獻
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關鍵詞:脫溴加氫 溫度 壓力 流量
一、自動化控制現狀
自動化控制是整個化工行業發展中在技術應用方面的非常重要的組成部分,加強化工自動化建設,不斷提高化工行業的自動化控制水平是我國化工行業適應世界化工自動化控制的發展趨勢,同世界化工行業技術與市場接軌的重要措施。實現化工自動化控制,不但有利于提高我國化工企業的技術水平和經營管理水平,提高勞動生產率,而且有利于化工企業降低能耗及生產成本,提高化工產品的品質,為化工企業創造良好的經濟效益及社會效益。近幾年來,化學工業企業的發展規模越來越大,技術水平也越來越高,新材料、新工藝、新技術的采用范圍越來越廣,再加上自動化控制技術的實踐及業界對自動化控制技術重視程度的提高,化工行業的自動化控制顯得越來越重要。化工自動化控制的發展趨勢一是自動化技術水平越來越高,二是化工企業規模越來越大,因此,化工自動化控制的發展必須服從和服務于化工企業發展的大局,不斷適應化工企業發展的需要,不斷提高化工自動化控制水平。
二、脫溴加氫工藝
1.工藝原料
本脫溴加氫工藝主要原料是以緩沖液(緩沖液由吡啶、醋酸銨、乙醇和水配制)、乙醇、上溴物等為原料,在催化劑活性鎳的作用下,通入氫氣進行反應,得到產品。
2.工藝控制流程
2.1將乙醇導入脫溴反應罐,開攪拌投入上溴物,加熱升溫至30℃,加冰醋酸5升,停攪拌。
2.2抽真空至反應液有氣泡產生,沖入氮氣至常壓,如此三次后加活性鎳(活性鎳與空氣接觸會發生氧化反應,甚至自然,在反應中杜絕與空氣接觸), 投完活性鎳用乙醇沖淋后關上投料口。
2.3開真空,在真空度≥-0.08MPa抽氣5分鐘,關真空通氫氣使罐內壓力≥0MPa后,關氫氣開真空在真空度≥-0.08MPa抽氣5分鐘,如此重復三次后,繼續通氫氣,當罐壓為0.12MPa后調小氫氣流量,調小氫氣流量。
2.4開攪拌,開始滴加緩沖液(緩沖液由吡啶、醋酸銨、乙醇和水配制),罐內溫度控制在40-46℃,罐內壓力≤0.10MPa、2-2.5小時滴加完畢,繼續通氫氣保溫,反應溫度控制在40-46℃,時間2-2.5小時,結束后停通氫氣。
2.5按氫氣置換方法進行三次氮氣置換,放空至罐內壓力為0 MPa,水浴升溫至70℃,停攪拌靜置30分鐘,通入氮氣,將上清液壓入濃縮罐中,放空至罐內壓力為0 MPa開罐蓋,用甲醇淋洗脫溴罐罐頂、罐壁、攪拌及其它罐內附屬物,然后開抽濾器底閥抽濾洗液,并繼續用甲醇沖洗罐頂、罐壁、罐底、攪拌及其它罐內附屬物,將活性鎳完全洗入壓濾器中。再用少量(5~10L)水重復上述沖洗,關抽濾器底閥和脫溴罐底閥,打開壓濾器蓋,收住濾袋口提出活性鎳放入水槽。
三、工藝中的危險性
本工藝中,存在危險性較大的危險化學品:氫氣、乙醇、鎳
1.氫氣(加氫工藝2009年6月12日公布首批重點監管的危險化工工藝目錄,必須安裝自動化):
a.反應物料具有燃爆危險性,氫氣的爆炸極限為4%—75%,具有高燃爆危險特性;
b.加氫為強烈的放熱反應,氫氣在高溫高壓下與鋼材接觸,鋼材內的碳分子易與氫氣發生反應生成碳氫化合物,使鋼制設備強度降低,發生氫脆;
c.催化劑再生和活化過程中易引發爆炸;
d.加氫反應尾氣中有未完全反應的氫氣和其他雜質在排放時易引發著火或爆炸。
2.乙醇
易燃,其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發生化學反應或引起燃燒。在火場中,受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇火源會著火回燃。
3.鎳
危險特性:其粉體化學活性較高,暴露在空氣中會發生氧化反應,甚至自燃。遇強酸反應,放出氫氣。粉塵可燃,能與空氣形成爆炸性混合物。
四、自動化安裝
本工藝中主要考慮控制氫氣的濃度(氫氣爆炸極限比較寬,容易發生爆炸),反應溫度(本反應是放熱反應,熱量控制不好,容易引起反應釜發生爆炸),將脫溴加氫反應釜內溫度、壓力與釜內攪拌電流、氫氣流量、加氫反應釜夾套冷卻水進水閥形成聯鎖關系,設立緊急停車系統。當加氫反應釜內溫度或壓力超標或攪拌系統發生故障時自動停止加氫,泄壓,并進入緊急狀態、安全泄放系統。
1.溫度的報警和聯鎖
在加氫反應釜內的PT100(0~100℃)鉑電阻,檢測、顯示反應溫度。當反應溫度達到或超過設定限時,即給出一個信號自動報警(現場以及控制室),當反應溫度達到或者超過設定上限時,給出一個通、斷信號到夾套控制閥以及冷卻水控制閥,關蒸汽開冷卻水;當反應溫度降到設定上限值以下,再關閉控制閥切斷冷卻水,從而正確控制反應溫度。當反應溫度達到或超過設定上限時,給出一個通、斷信號給氫氣管道上的氫氣控制閥,關閉氫氣。
2.壓力的報警和聯鎖
通過安裝在加氫反應釜上的壓力變送器,檢測、顯示釜內壓力。當壓力達到或超過設定值時,給出一個信號自動報警(現場以及控制室),當壓力達到或者超過設定上限值時,給出一個通、斷信號到氫氣管道上的氫氣切斷閥,關閉閥門,切斷氫氣。脫溴加氫釜壓力達到或超過設定上限值時,給出一個通、斷信號到脫溴加氫釡主動放空切斷閥,打開閥門,脫溴加氫釡高空泄放。
3.緊急冷卻系統
當反應溫度達到或者超過設定上限時,給出一個通、斷信號到夾套控制閥以及冷卻水控制閥,關蒸汽開冷卻水;當反應溫度降到設定上限值以下,再關閉控制閥切斷冷卻水,從而正確控制反應溫度。
4.攪拌的穩定控制系統
通過檢測攪拌電機上的電流,檢驗脫溴加氫釡的攪拌穩定性,若攪拌出現異常則產生相應的聯鎖動作,并且產生報警,讓操作人員去檢查現場。
5.氫氣緊急切斷系統
當反應溫度達到或超過設定上限時,給出一個通、斷信號給氫氣管道上的氫氣控制閥,關閉氫氣;當壓力達到或者超過設定上限值時,給出一個通、斷信號到氫氣管道上的氫氣切斷閥,關閉閥門,切斷氫氣。
五、論文小結
脫溴加氫工藝通過安裝自動化控制系統,將反應釜內溫度、壓力與釜內攪拌電流、氫氣流量、加氫反應釜夾套冷卻水進水閥形成聯鎖,可以提高工藝的安全性,迅速減少事故發生,避免工人操作失誤。工藝中對反應釜內空氣的濃度,并未精確的數據,雖然通過向反應釜內通入氮氣,控制反應釜內的空氣濃度,但仍然有安全隱患,值得繼續研究,尋找解決辦法。
參考文獻
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關鍵詞:偏二氯乙烯;安裝工程;防腐;工藝
Abstract: Chemical engineering anticorrosion treatment process is very important in the construction process, construction corrosion and anti-corrosion technology level of the whole chemical engineering installation has a significant impact on, especially for larger chemical engineering anticorrosion. In this paper the author participated in a partial two chloro ethylene project in installation of anti-corrosion treatment experience of doing analysis overview.
Key words: partial two vinyl chloride; installation engineering; corrosion; process
中圖分類號:TQ021.8 獻標識碼: A 文章編號:2095-2104(2012)12-0020-02
某4萬噸/年偏二氯乙烯項目安裝工程包括設備安裝、管道安裝及試壓、設備及管道的防腐保溫、電氣儀表安裝工程等組成。整個工程大小設備共計158臺,鋼結構與支架共約120噸,各型材質的管道共計約12700米,保溫管道總計約4000米,材料種類繁多,工藝結構復雜。尤其是其中的防腐工藝處理,整個安裝工程中的防腐除銹面積約20000平方米,防腐工藝的水平及防腐處理的質量關系整個工程質量,本文將就筆者參與的過程就整個工程的防腐工藝處理做一經驗概析。
一、防腐工藝施工程序
在工程的防腐處理前要做好必要的準備工作,要對焊縫外觀、煤油滲透、無損進行檢測,并確認合格后方可開展正式的施工,要確保所使用的防腐材料符合相關質量保障,有相應的質量證明書。整個防腐工藝要嚴格執行相應的施工程序,確保工藝處理的科學性和合理性。鋼管外壁防腐施工嚴格按下圖1所示的施工程序進行。
圖1外防腐施工程序圖(注:表示共檢點)
1、鋼管外壁除銹前應進行表面預處理,將外表面的油垢、泥土、雜物清理干凈,焊縫的焊接飛濺物及焊瘤打磨掉,要求無棱角、無毛刺,保證外壁及焊縫表面光滑。
2、外壁清理完畢后,用電動鋼絲刷進行外表面人工除銹,要將外表面的浮銹及氧化鐵清除干凈,金屬表面的除銹處理等級要達到SYJ4007-86規定的St3級標準[1]。經共檢檢查除銹合格后,應在8小時內涂刷上底漆。若遇大氣環境惡劣(如濕度過高,空氣含鹽霧)時,應進一步縮短時間。
3、底漆涂刷前要嚴格按生產廠家的技術文件要求進行攪拌、配比、熟化。涂刷時鋼管外壁應干燥、無塵。底漆采用人工涂刷,按先軸向,后周向的步驟進行。涂刷時漆膜要飽滿、均勻、無氣泡、無凝塊、無流淌、無漏刷[2]。且應外壁一次刷涂完,底漆厚度為0.1~0.2mm,管兩端各留裸管150mm不涂刷,便于鋼管組對及焊接。
4、第一道面漆要在底漆表干后涂刷,面漆亦采用人工刷涂。刷涂前,凡高于管表面2mm以上的焊縫兩側均應刮膩子,使之成為圓滑曲面,以避免纏玻璃布時出現空鼓,膩子用面漆和滑石粉調制而成。面漆應嚴格按生產廠家技術文件要求進行攪拌、配比、熟化。面漆的刷涂步驟和要求與底漆相同,亦應一次刷涂完畢。在常溫下,涂底漆與第一道面漆的間隔時間不應超過24小時。
5、在第一道面漆涂刷完畢后即可進行第一層玻璃布纏繞。采用干燥、脫蠟、無捻、封邊、網狀平紋中堿玻璃布,布寬600~700mm,經緯密度為12×12根/cm2,用量1.2m2/m2。要求玻璃布表面平整、無皺折和空鼓。玻璃布的壓邊寬度為30~40mm,搭接接頭長度為100~150mm,各層搭接接頭應錯開,兩端預留50mm的階梯接茬。
6、第一層玻璃布纏繞完畢后,立即涂刷第二道面漆,其刷涂步驟與第一道面漆相同。要求漆膜飽滿均勻,并應將第一層玻璃布的所有網眼灌滿,不漏布紋,且應一次刷涂完畢。
7、第二道面漆刷涂完畢,立即進行第二層玻璃布纏繞。其纏繞方法及要求與第一層玻璃布相同,但纏繞方向應同第一層玻璃布相反,同時第二層玻璃布的搭接接頭應同第一層錯開,不得重疊。兩端應留寬度為50mm的階梯形接茬。
8、第二層玻璃布纏繞完畢,須等第二道面漆干燥后方可進行第三道面漆刷涂,第三道面漆的刷涂步驟及要求同第二道面漆相同。
9、第四道面漆的刷涂要在第三道面漆實干(用手指捻防腐層不移動)后、固化(用手指甲用力刻防腐層不留劃痕)前進行刷涂;刷涂要求漆膜飽滿均勻、無氣泡、無流淌、不漏刷、表面光滑,刷涂的步驟相同。
10、管件防腐時,可根據管件形狀將玻璃布裁成異型進行粘貼,但其壓邊及搭接接頭長度必須符合要求,且兩層玻璃布的接頭要互相錯開。其底漆、面漆的刷涂及其他要求與鋼管防腐相同。管件端部亦應預留裸管段不防腐,管口處防腐層應留寬度為50mm階梯形接茬,以便于組對和焊接。
11、焊口外壁防腐應在管道焊接完畢、焊接檢驗及水壓試驗合格后進行,方法、步驟、要求與鋼管防腐相同,但要注意底漆與原有漆膜接茬良好,不能留接茬線,玻璃布纏繞時與原防腐層所留階梯接茬搭茬、壓茬良好。并填寫補口記錄。
12、防腐層補傷
由于鋼管運輸、安裝、對口移動所造成的鋼管外壁防腐層的損傷應及時進行修補。僅損傷表面的可將損傷處及周圍處理合格補涂面漆;若傷及玻璃布則應將周圍玻璃布處理或階梯接茬逐層搭接、壓接補好,應注意纏繞方向同原防腐層玻璃布方向一致[3];若損傷露出金屬表面時應按焊口防腐步驟將所有松動部位全部清理掉,并將粘接牢固部位做成階梯接茬,然后逐層涂刷,粘壓到要求厚度。并填寫補傷記錄。
二、工藝防腐層質量檢驗標準
1、外觀檢查:所有防腐管道及管件,應逐層進行檢查,表面應均勻、飽滿、平整、無空泡、凝塊、麻面、皺紋。
2、厚度檢查:每20根(件)抽查1根(不足20根時亦抽查1根〈件〉),用測厚儀進行檢測,在每根受檢管兩端和中間共測3個截面,每個截面上、下、左、右4點,最薄點不得小于0.6mm,若不合格再抽查2根,其中1根仍不合格時,應全部進行檢查,不合格的應進行補涂。管件檢查相同。
3、針孔檢查:采用直流電火花檢測儀逐根(件)檢查。防腐層最低檢漏電壓為5kv,以不打火花為合格,不合格處應補涂。
4、粘附力檢查:待涂層完全固化后在防腐層上切一舌型的切口,從切口尖端撕開玻璃布,固化后的防腐層只能撕裂,且破壞處仍為漆層所覆蓋不得露出金屬表面。要求每20根(件)抽查1根,每根(件)測1處,如不合格,再抽查2根(件),其中1根不合格,全部為不合格。
5、檢驗合格的防腐鋼管(件),應在管內壁貼不干膠標簽作標識,標簽內容包括防腐施工單位、鋼管長度、防腐等級、生產批次號、生產時間。并及時作好防腐層質量檢驗記錄。
6、已防腐的鋼管和鋼管件堆放應不損傷防腐層,可采用在裸管段處墊枕木或在相接觸的防腐層處可墊軟性物質等方法,防腐層固化前不得出廠。
7、鋼管、鋼管件防腐過程中的各項檢驗,均應由乙方質檢員檢查合格后,會同甲方、監理現場代表共同檢驗后確認;凡屬隱蔽工程或除銹后必須經三方共檢合格并在《隱蔽工程記錄》表格上簽字確認后,方能進行下一道工序的工作。未經檢驗或檢驗不合格,檢驗后未確認時不得進行下一道工序的工作。
三、工程安全技術保障措施
1、進入現場必須佩戴安全帽、穿好工作服。從事有毒有害作業時,應佩戴專用的護品;
2、作好防暑降溫工作,保證有充足的含鹽飲料供應,并設置中暑急救設備和藥品;
3、防腐涂料及固化劑為有毒易燃品,應專門存放,妥善保管。防腐涂料倉庫嚴禁煙火;
4、作好施工用電的安全工作;
5、未盡事宜執行〈〈煉油、化工施工安全規定〉〉SHJ505-87中的有關規定。
參考文獻:
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關鍵詞:石油化工;管線試壓技術;管道工藝技術
中圖分類號:TU276.7 文獻標識碼:A
石油及相關產品的生產規模根據人民不斷增長的物質需求也與日俱增,但是隨著石油產品數量的增長,副作用也在不斷增長,由于燃油自身具有燃燒和引起爆炸的能力,并且化工裝置的化學成分多,對人體有害,引起也是比較危險的行業之一,這就要求防護措施做到位,集中體現在,管道的嚴密性和裝置開關等組合到位,人員的安全檢查和自我保護意識都要增強,拼接工藝時的中縫的質量一定過關,能夠達到拼合目的和防滲目的,在使用前必須要做好加壓試驗工作。
化工裝置質量是否到位是安全因素的一個前提,所謂安全是針對所從事的工作來看的,化工裝置主要與化學試劑,和火災有直接關系,所以從設計理念上也主要是預防這二者的不利影響。設計的原則一個一方面要考慮法律法規,另一方面要以實用度作為標準。
1 石油化工裝置管線試壓工藝技術研究
1.1 技術準備
石油化工行業,尤其是規模較大者,因為包含的工程和人員較多和復雜,很多瑣碎的工作容易被忽略,管路縱橫交錯極易出現故障,技術準備由此被提出,所謂準備就是要在實際應用之前選用用前試壓,遵守程序,用壓力來檢測內部是否有孔隙和不穩定之處。
1.2 管線的完整性檢查
管路是否嚴整。對于是否嚴整工作要在加壓工作之前進行,否則加壓工作的意義也就不存在了。這一點要注意,檢查工作的依據首先是線路圖,圖中所標注的管線都應在實際管道中存在,并應檢查數值問題是否確切。需要有文件的支持。檢查流程有三種,一個是完工單位對自己的工作進行復查,由于流程熟悉所以檢驗的速度也較快,但是同樣的人檢查自己的工作可能發生“順撇”的現象,因此第二種是技術員根據自己的理論知識進行檢查,有問題及時和施工方交流,第三是較為系統的檢查,從檢查圖紙做起,進而是實物,進而質檢單位和投資商都要進入檢查工作。
1.3 物資準備
利用于管線加壓的物質在無特定需要之時就用干凈的水。此外還有直接使用空氣或經過提純的N2,后者的好處在于不會引起內部氧化,試壓也是有一定危險的。如果裝置質量不過關可能會爆炸或漏氣等。所以之前就需要物質和精神的雙重準備。應保證裝置的提前養護,安裝時松緊度到位,流程正確顯示數字的儀表也應檢查是否正常,安裝完畢之后進行復檢,對于隱患地帶稍加特別注意。人員自身的保護要做到位,應考慮到一旦發生危險可能波及的人群和建筑,提前做好通知。備用的醫療物品等提前安置好,以免發生問題手忙腳亂。
1.4 壓力試驗
承受內壓管線的試驗壓力為管線設計壓力的1.5倍;當管道的設計溫度高于試驗溫度時,試驗壓力應符合下式Ps=1.5δ1/δ2δ1/δ26.5時,取6.5值;當Ps在試驗溫度下,產生超過屈服強度應力時,應應將試驗壓力降至管道壓力不超過屈服強度時的最高試驗壓力。氣壓試驗管道的試驗壓力為設計。對于氣壓作強度試驗的管線,當強度試驗合格后,直接將試驗壓力降至氣密性試驗的壓力,保證輸送均勻無變化之壓力半小時而設備沒有碰裂和壓力縮減原因不明的情況。檢驗采用在焊口、發蘭、密封處刷檢漏液的方法。
1.5 試壓安全技術規定
管線試壓是非常危險的,應做好各項安全技術措施。液壓試驗管段長度一般不應超過1000米,試驗用的臨時加固措施應經檢查確認安全可靠,并做好標識。試驗用壓力表應在檢定合格期內,精度不低于1.5級,量程是被測壓力的1.5~2倍,壓力反應裝置數量在兩個以上,保證表的工作能力。注入加壓水時應保證內部無氣體存在,溫度應保證在5度之上,若不夠,需結合抗低溫系統聯合工作。合金鋼管道系統,液體溫度不得低于5℃。試驗過程中,如遇泄漏,不得帶壓修理,缺陷消除后,應重新試壓。發現質量不合格的裝置修整后再次試壓,過關后試壓結束,并將內部液體或氣體清理該井不留殘余,對于輔助裝置進行拆卸處理,做好文字記載。此過程要求嚴肅和安靜,閑雜人等不得妨礙,立好警戒牌,沒有命令不能妄動里面的任何部件。
2 石油化工裝置管道工藝技術
2.1 塔和容器的管線設計
依據工藝原理合理布置。分餾塔與汽提塔之間的管線布置。通常分餾塔到汽提塔有調節閥組,調節閥組應靠近汽提塔安裝,以保證調節閥前有足夠離的液柱。分餾塔與回餾罐之間的管線布置。當分餾塔的塔頂壓力用熱旁路控制時,熱旁路應盡量短且不得出現袋形,調節閥應設在回流罐的上部。汽液兩相流的管道布置時,管道上的調節閥應盡量靠近接收介質的容器布置,減少管道壓降,避免管道震動。
2.2 泵的管線設計
泵入口偏心異徑管的使用。泵吸人管道設計是確保泵經常處于正常工作狀態的關鍵。當泵人口管系統有變徑時,要采用偏心大小頭以防變徑處氣體積聚,偏心異徑管的安裝方式一般采用項平安裝,當異徑管與向上彎的彎頭直連的情況下可以采用底平安裝。這種安裝方式可以省去低點排液。
布置泵的人口管線時要考慮到幾個方面的因素:
①泵的人口管支架的設置。如泵的進口在一側,則泵的入口管支架應是可調式,且人口管及閥門位置在泵的側前方。
②氣阻。氣阻引起的原因主要是溫度過高,這一點在操作中不容易掌握,而且是一開始不出現,后來會發生的問題,解決辦法就是隔熱或者保證通風。
③管道柔性。泵是同轉機械,管道推力作用在管嘴上會使轉軸的定位偏移,因此管道設計要保證泵嘴受力在允許數值內。塔底進泵的高溫管線尤其需要考慮熱補償。
2.3 冷換設備的管線設計逆流換熱
2.3.1 冷換設備冷水走管程由下部進入,上部排出
這樣供水發生故障時,換熱器內有存水,不致排空。如作為加熱器時用蒸汽加熱,蒸汽從上部引入,凝結水由下部排出。
2.3.2 安裝凈距
為了方便檢修,換熱器進出口管線及閥門法蘭。均應與設備封頭蓋法蘭保持一定距離,為方便拆卸螺栓凈距一般為300mm。
2.3.3 溫度差
換熱器由于直接接觸熱源,溫度不穩定,可能材料的收縮和脹大,這時的松緊和位置都會改變,應當注意空間預留和緊度把握。管線的長度合理,太長則雜亂無章,引起混亂,太短不夠使用,上述準備工作有助于管嘴的壓力得當,程度合格。
總結
對于先進方法的學習和更新理念有助于質量水準的提升,一些先進的技術有助于彌補人作為生物的缺陷,例如計算精度和疲勞程度,現在一段時間比較突出的設計軟件是CAD,它能將設計工作全面實現數字化,使其更加穩固。大大減少了出錯率的發生,所以對于此項工藝的掌握是一名合格的設計者必備的能力,這是化工裝置的福音,也是施工人員的福音。
參考文獻
[1]懷義.石油化工管道安裝設計[M].北京:中國石化出版社.
關鍵詞:化工工藝流程;萃取劑;原則;方法
化工工藝流程主要是通過化學反應將原材料轉變為產品的過程,包括原料處理(凈化、乳化、混合)、化學反應(氧化、還原、聚合)及產品精制(去除雜質及廢棄混合物)三個步驟,且每一個步驟都有固定的流程和要求,涉及到催化劑、萃取劑、原料選擇等諸多內容。萃取分離法在化工工藝流程中占重要地位,而萃取劑的正確選擇是保證萃取工藝安全運行且經濟合理的關鍵所在。本文共分為兩個部分,第一部分分析了化工工藝流程萃取劑選擇基本原則;第二部分重點探討了正確選擇萃取劑的有效方法,旨在給相關人員提供一定的借鑒作用。
1 化工工藝流程萃取劑選擇基本原則
萃取作為一種經典的分離手段,利用萃取劑把化合物從一種溶液中有效轉移到另一種溶液中,在這個過程中要選擇合適的萃取劑。根據多年來的化工生產經驗,總結出化工工藝流程萃取劑選擇要遵循物理性質及化學性穩定、毒性小、選擇性良好等原則,具體來說主要表現如下。
第一,物理性質及化學性穩定原則。化工工藝流程生產過程中涉及到很多化學反應,如氧化反應、還原反應等。為此需選擇物理及化學性質穩定的萃取劑,減少對化工工程生產流程的影響,保證萃取質量。
第二,毒性小原則。隨著化學化工工藝的不斷發展和進步,對化工生產質量提出更高的要求:優質、高效、經濟安全、毒性小。為此一方面要完善各項生產工藝,減少毒性。另一方面選擇毒性小的萃取劑,減少化工生產整體毒性,實行安全操作。
第三,選擇性良好原則。化工工藝流程萃取劑選擇性要良好,這樣可以有效擴大分離系數,且分離系數越大,萃取劑越合理。
第四,經濟實惠原則。現代社會提倡節能環保,化工工藝流程生產也不例外。在保證萃取劑質量的基礎上盡量選擇經濟實惠的萃取劑,節約成本,盡可能地以最少的成本投入獲取最大的經濟效益。
2 正確選擇萃取劑的有效方法
2.1 正規溶液理論選擇萃取劑
正規溶液理論作為萃取劑選擇的一種常見手段,具有形式簡單、操作方便等優點,但其不足之處在于使用范圍有限。具體來說,正規溶液理論可以根據純物質的性質直接判斷混合物的性質,在中低極性混合溶液中應用較多,可作為非極性分子(分子力為色散例)判斷的重要手段。但不適用于極性分子,主要是因為極性分子間力相對較復雜,可見該理論對萃取劑的選擇有一定的局限。為此很多學者建議在極性溶劑中采取內聚能形式,利用無限稀釋活度系數計算極性分析相關數值,在某些極性分子檢測中獲得成功,適當擴展了該理論的適用范圍,但仍然有使用限制。
2.2 unifac模型選擇方法
化工工藝流程萃取劑主要由有機物組成,雖然有機物類型多樣且混雜,但在某種程度上它們是由幾十種基團組成,于是很多研究者著手研究從幾十種基團中判斷混合物的性質,從而選擇萃取劑,這就是所謂的unifac模型選擇法。
unifac模型選擇法有兩種基本概念:①基團溶液。基團溶液主要是在基團貢獻模型基礎上發展而來的。②局部組成。局部組成概念是在擬化學理論的基礎上發展而來的,最初使用該概念的是uniquac 法。隨著時代的發展,unifac模型開始被提出并不斷完善,如gmehling 的修正模型、hooper 的修正模型、kikic 的修正模型等。其中以第一種修整模型最為重要,具有參數齊全、適用范圍相對較大等優點。隨后gmehling等人對該修正模型不斷改進和創新,最終得到簡化公式,根據該供述可以快速有效地獲得無限稀釋活度系數,在萃取劑選擇上有著較大的靈活性且精確度高,可作為化工工藝流程萃取劑選擇的重要手段。
2.3 nrtl 模型法
nrtl 模型是由prausnitz提出的,他意識到液體混合物中局部組成且混合過程不是隨機的,因此他增添了非隨機參數,提出基于液相分層的nrtl 模型法。隨后相關學者(如意大利學者vetere)對該模型法進行了一系列深入研究和拓展,使得nrtl 模型法除了在含
水體系中應用外,還可以在其他體系中運用,且預測精度較高。
2.4 選擇反萃取能力強的萃取劑
利用萃取劑進行化工萃取工藝時,若萃取過程中環境受到影響,那么萃取物質也容易發生變化(從有機物質轉變為水),這就要求萃取劑具有較強的反萃取能力。為此需根據化工生產工藝及實際條件選擇合適的萃取劑,且保證該萃取劑具有化學性穩定、毒性小、物理性質良好、經濟實惠等功能。
2.5 化工工藝流程萃取劑選擇注意事項
第一,控制萃取劑的含量。對混合物進行萃取時,應嚴格控制萃取物的容量,即萃取期間,其單位容量能夠對強保留分離物進行保留,該方式才能充分體現單位萃取劑的萃取能力。除此之外,萃取劑還具有保存有效成分的特點,即萃取期間,可以分離原材料中的雜質和有效成分。目前,市場上的萃取劑種類非常多,例如:醇、醛類中性萃取劑、羧酸類酸性萃取劑、螯合萃取劑、季銨鹽類胺類萃取劑等。由于萃取劑的過程存在差異,其萃取效果也各不相同。因此,進行實際萃取期間,根據萃取需要選擇合適的萃取劑,如利用萃取技術處理工業廢水時,可選擇環乙醇類、苯等萃取劑。本文筆者主要采用多種萃取劑處理酸化廢水,發現環乙醇類的萃取效果明顯高于其他種類的萃取劑。因此,筆者認為,當廢水的ph≥7時,可采用乙醇類萃取劑處理。
第二,低互溶性。基于對材料的萃取功能,應保證萃取劑的密度與材料的密度存在差異,即兩種物質相溶性較差。萃取劑具有油溶點低的特點,而水溶相對較好。取萃取劑對材料(水)進行萃取時,可以促使材料分層,有效避免乳化現象。因此,工業人員應基于材料的密度,選擇與其密度差較大的萃取劑進行工業萃取,能夠充分保證萃取質量。
第三,保證萃取劑化學性質穩定。萃取劑化學性質主要包括熔點、沸點、相對密度及腐蝕性等,保證上述這些化學性質符合要求,如熔點及沸點要低、相對密度要小、腐蝕性低等。舉例來說,煤化工污水中主要有害物質為酚,需通過合適的萃取劑把酚含量有效降低。目前煤化工萃取劑主要有重苯、二異丙基醚、粗苯等。其中重苯、粗苯等物質易揮發,易造成二次污染;二異丙基醚相對上述物質具有乳化性弱、揮發性弱等特點,因此煤化工污水處理可選取二異丙基醚。
3 結束語
萃取在化工工藝流程中占有重要地位,且萃取分離工藝的正常運行及經濟合理性與萃取劑的選擇有著直接的聯系。為此要根據化工工藝流程生產實際情況選擇化學性及物理性穩定、毒性小、選擇性高、經濟實惠、反萃取能力強的萃取劑。同時嚴格按照萃取工藝標準或要求操作,安全高效地分離化學物質,充分發揮萃取劑及萃取分離法在化工工藝流程生產中的作用。
參考文獻
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關鍵詞:現代化 硫酸工業 計算機技術 技術進步 化工設計
更高的廢熱回收率、更嚴格的環保要求、更好的硫利用率是現代硫酸裝置的設計準則。體現出裝置性能的可靠性和高效率。裝置的設計水平決定了裝置的技術水平。但是,技術水平的現代化并不等于裝置的大型化。國家經濟和科技的發展也帶來了新的設計思路和設計概念,以計算機技術為基礎的控制、優化、分析等方法將傳統的化工設計模式徹底改變了。硫酸工業是典型的化工生產過程,具有獨特的工藝,其中,屬于化工領域范疇的有傳熱傳質設計、反應器設計、工藝設計等,因此,實現硫酸工業現代化的重要途徑就是要科學、合理借鑒化工設計技術。
一、估算生命周期費用
作為當前非常流行的一種投資評價工具,生命周期費用估算其目的在于:在滿足產品質量要求和裝置性能的基礎上,降低項目整個生命周期內的費用。整個生命周期包括從最初的工程設計經過運行、施工,到設備報廢。生命周期費用估算法不同于傳統的設計思維,其維修費用和視操作的重要性與投資相同。在整個生命周期內,生命周期費用估算法對裝置所有費用進行等權重評價,所以頗具合理性與科學性。冶金和電力是最早應用生命周期費用估算法的行業,后來才慢慢推廣與化工行業。可以根據標準的貼現現金流計算原則,采用SSINA開發的生命周期方法進行計算,在生命周期內,裝置生產的所有費用以現值折算,最后求和:
,公式中N為項目進行的年數;i為實際利率;N為設計使用年限;RC為更換設備費用;LP為停車期間的生產損失費;OC為操作和維修費;IC為初始安裝費;AC為初始購置費;LCC為生命周期費用。各種投資方案的生命周期費用可用上述公式進行計算,通過比較,最優的投資方案通常為生命周期費用最小的方案。
二、流程模擬
化工過程中的流程模擬是用物流連接、物性關系、速率方程、守恒原理等一系列數學模型對某化工過程進行描述,通過獲得該化工過程的性能信息,而對一定操作條件下,流程所具有的性能進行預測并優化。化工過程流程模擬包括動態模擬和穩態模擬。穩態流程模擬開發較早,它包括技術經濟評價、費用計算、設計尺寸、能量和物料衡算。但是,采用穩態模擬模型僅僅適用于連續過程,模擬優化結果抽象,適用范圍受到限制。與此相比,動態流程模擬還能夠借助動態仿真技術將工藝的參數任意改變。在硫酸工業中,國際上研發出硫酸裝置流程模擬程序,該程序較容易生成新的設備布局和操作。
三、有限元分析
有限元分析結合了計算機技術、計算數學、現代力學。伴隨計算機技術的不斷發展對于求解各類力學問題,有限元法表現出其廣泛的適用性。轉化器在硫酸工業中是非常重要的設備,縮短轉化器壽命的原因在于大型化設備中不良的氣體分布于不均勻的傳熱,設備承受極大的應力也由于轉化器的多個接管所致。接管上膨脹節具有較大的自由度和高壓負荷,所以難以對應力進行分析。但對于當今設計問題方面,膨脹節的設置和膨脹節的設置并非源自于詳細分析的結果。針對轉化器需要增設接管口,分析接管口處應力時,采用有限元分析法進行。
四、集散控制系統
集散控制系統是硫酸裝置現代化最重要的特征之一,它具有網絡通訊方便、人機交互友好、靈活性與可靠性高等優點。因此,被廣泛應用于化工生產的自動控制中。我國采用集散控制系統更換常規儀表。作為典型的過程工業,硫酸工業采用集散控制系統,來監測和控制各工藝流程測點以及設備,這對于裝置的安全、穩定、運行極其重要。集散控制系統技術發展相當迅速,工廠控制、優化、調度、決策的綜合自動化用計算機實現。它將工廠控制系統與企業行政事務信息集成為一體,使用計算機就可在企業內部完成用戶托運、按合同發貨、訂單管理、生產等全部過程。由此可見,在硫酸工業中,應用先進的集散技術會大大提高企業的效益,先進的集散系統已進入了企業管理和生產調度的層面。
五、計算流體力學
在設備中所進行的化學反應、能量、質量、動量的傳遞都屬于化工過程。在這些過程中,決定設備性能的重要因素就是流體的分布及流動。伴隨計算機處理能力的不斷提高,計算流體力學方法被技術人員研發,計算流體力學方法的原理是:應用數值模擬軟件對描述過程中局部性能的化學—物理流體力學方程組進行求解。對于提高裝置性能與過程優化,計算流體力學方法的應用十分必要。國際上采用計算流體力學技術來模擬操作的能量和質量3維流動場以及硫酸設備設計。因為,進入轉化器的氣體溫度與流量分布對于機械可靠性和二氧化硫轉傳熱和轉化率至關重要,在對轉化器增設進出口管時,利用計算流體力學方法模擬進出口管對床層內部影響,并按照根據對新設備的流量、副線、接管、轉化器以及溫度分布的中間評價結果,來對轉動閥結構和副線位置進行調整。
關鍵詞:生物工藝學;教學質量;雙線教學法
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)16-0023-02
生物技術是21世紀國家優先發展的高新技術之一。隨著生物技術產業的快速發展,新的生物技術產品不斷出現,其產品涵蓋醫藥、食品、化工、輕工、農業、能源、環保等諸多行業和領域,為工農業生產、社會進步帶來明顯的影響和效益,給人類帶來巨大的經濟效益和社會效益。隨著生物技術產業的高速發展,專業技術人員的短缺已經成了行業發展的瓶頸。適應這一形勢,國內絕大多數高校紛紛開設了生物工程專業。提高教學質量,提高專業人員的素質,已經成為生物技術進一步高速發展的關鍵。本文就如何提高《生物工藝學》教學質量做了初步總結。
一、生物工程專業概況
生物工程是上世紀80年代后在國內各高校開始普遍設置的一個新興專業,由于生物技術產業的迅速發展,在國內各高校迅速開設。到目前為止,國內開設生物工程本科專業的高校多達幾百所。由于各高校的具體情況不同,生物工程專業的課程設置情況有很大差別,大部分高校把生物工程專業設置在生命科學與技術學院(也有部分高校稱作生命科學系),這些高校設置的有關生物類的課程較多;也有很多高校把生物工程專業設置在化工學院(也有部分高校稱作化學化工學院),這些高校設置的有關化學工程類的課程較多。總之,目前國內各高校根據各自的情況不同,設置的生物工程專業課程千差萬別。
國內絕大多數高校的生物工程專業基本都設置了《生物工藝學》。《生物工藝學》是生物工程專業的學生學習了《無機與分析化學》、《有機化學》、《生物化學》、《微生物學》、《化工原理》等課程的基礎上學習的一門必修核心專業課,該課程是聯系理論和生產實際的一個重要紐帶,是與實踐緊密結合的一門應用型課程,主要研究內容是利用微生物的生長代謝活動產生的各種生理活性物質來生產各種工業產品。
二、《生物工藝學》教學研究
由于設置生物工程專業的國內一本院校和部分老牌二本工科院校具有較強的師資力量,《生物工藝學》的教學質量較高。但是國內絕大部分新建本科院校在追逐擴大辦學規模的驅動下,在不具備設置生物工程專業的情況下,利用國家教育產業規模擴大的宏觀政策調控下,也相繼設置了生物工程專業。在這類院校中,嚴重缺乏工科背景的任課老師講授主干專業課,尤其嚴重缺乏《生物工藝學》和《生物工程設備》任課老師,只能由其他專業的老師講課。下面講述提高《生物工藝學》教學質量的具體研究。
1.《生物工藝學》理論教學。本人在工廠工作所積累的生產實踐經驗和攻讀碩士學位和博士學位所掌握的理論體系指導下,通過教學實踐逐漸探索出了講授《生物工藝學》理論知識的雙線教學法。收到了良好的教學效果。所謂雙線教學法就是在講授《生物工藝學》理論知識時,采用科研線和生產線兩條線索進行講解。所謂科研線就是在沒有生產工藝時,如何通過科研,研發出一條生產目的產物的新工藝。所謂生產線就是在具備成熟的生產工藝、高產菌種何所需設備時,如何運用生產工藝生產出發酵產品。
研發生產工藝的科研線為:通過查閱資料查明哪些微生物能夠通過生長代謝產生目的產物獲取能夠產生目的產物的微生物(有兩個途徑:第一,從菌種保藏機構購買;第二,從自然界中分離得到)高產目的產物的菌種選育(有三條途徑:第一,通過傳統的誘變育種;第二,利用原生質體融合技術育種;第三,利用基因工程技術育種)在搖床培養中進行培養基設計(包括種子培養基和發酵培養基)和培養條件優化在發酵罐中放大培養(在小發酵罐中進行小試成功后,在較大的發酵罐中進行中試)。如在中試生產中,目的產物的得率和生產成本達到預期目的,研發出的生產工藝即可用于工業化生產中。
生產產品的生產線為:菌種活化(由于菌種在長時間內不使用,有些菌體細胞已經死亡,在使用前要進行活化)種子擴大培養(首先把菌種從試管斜面上接種到小搖瓶里培養,然后把在小搖瓶中培養的微生物種子接種到大搖瓶中培養,最后把在大搖瓶中培養的微生物種子接種到種子發酵罐中進行培養。如果在種子發酵罐中培養的種子仍未達到所需要的數量,可以在種子發酵罐中繼續擴大培養)發酵生產目的產物(這一部分是該課程的核心,包括工業培養基的配置、滅菌,無菌空氣的制備和發酵生產控制和檢測等內容)。
2.《生物工藝學》實驗教學。到目前為止,國內還沒有正式出版的《生物工藝學實驗指導》教材。各高校在進行《生物工藝學》實驗教學時所需用實驗教學內容相差較大。本人在指導《生物工藝學》實驗時,選用了《黑曲霉高產淀粉酶菌種選育實驗》、《高產淀粉酶黑曲霉的培養基設計與條件優化實驗》、《用黑曲霉在發酵罐內生產淀粉酶實驗》。
《黑曲霉高產淀粉酶菌種選育實驗》的實驗目的如下:第一,在微生物實驗的基礎上進一步提高學生的無菌操作能力;第二,要求學生熟練掌握誘變育種的各步驟和操作;第三,進一步掌握純種分離的步驟和操作。《高產淀粉酶黑曲霉的培養基設計與條件優化實驗》的實驗目的是讓學生掌握高產菌種的培養基設計和最適發酵培養條件的優化步驟和實驗操作能力。《用黑曲霉在發酵罐內生產淀粉酶實驗》的實驗目的是讓學生在掌握了通氣攪拌發酵罐的結構和工作原理的基礎上,學習如何進行發酵罐培養基的滅菌、如何進行無菌空氣的制備和如何進行發酵控制等生產基本操作技能。
三、結束語
《生物工藝學》作為一門相對年輕的課程,再加上各高校師資力量參差不齊,要想提高其教學質量是一個提高師資力量和逐步探索的過程。本人提出的雙線教學法和所選用的實驗內容僅供各位同仁參考,以期共同提高《生物工藝學》的教學質量。教師要支持和保護學生實驗中可貴的求異精神,鼓勵學生自己解決出現的問題,訓練他們主動學習和獨立思考的能力。實驗結束后教師還應組織學生對實驗現象、結果進行交流,互相啟發、補充、討論,在共同研討中逐漸提高自己思維能力和總結能力。在分析實驗課中,教師通過具體制定能力培養目標和增加設計性實驗的方法,能很好地培養學生較強的動手能力和獨立工作能力,全面提高實驗能力,分析化學實驗教學的改革,需要不斷地探索與嘗試、總結和完善,需要更多教師的積極。我們力爭運用適當的教學方法和手段,豐富教學內容,拓展教學環境,彌補傳統實驗教學的不足和適應時代科技發展的需要,進而對學生的能力和素質培養、提高學生自主學習的能力、改變學生不能獨立思考、自由表達的現狀,提高生物制藥工藝學的教學效果。
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(1.中國石油華北油田公司二連分公司設備管理中心內蒙古阿爾善錫026000;2.中國石油華北油田公司物資裝備部河北省任丘062552)
摘要:隨著石油設備的持續運行,腐蝕問題日益突出,引起人們的持續注意。本文立足于石油化工設備的腐蝕問題,分析了其腐蝕設備要素及原因,提出了具體的預防措施,為延長石油化工設備壽命提供必要的理論支撐。
關鍵詞 :石油化工設備;腐蝕;防腐
1石油化工設備的腐蝕原因
引起石油化工設備腐蝕的原因非常復雜,主要可分為外在和內在兩方面的影響因素。
1.1外力原因
外力原因造成的石油化工設備腐蝕,可以分為化學物質腐蝕和電化學物質腐蝕。
化學物質腐蝕主要是石油化工設備與硫化物相接觸,與空氣中的水分子和氧分子的相互作用,發生化學反應之后產生了新的氧化物,使石油化工設備表面形成腐蝕層。但此種腐蝕現象的產生需要具備一定的條件,即較高的溫度和必要的腐蝕物質,以硫酸含量為例,如圖1所示,當硫酸含量為50%左右時,對碳鋼材料的腐蝕速度最快,若含量低于或高于這一指標時,相應的腐蝕速度也隨之下降。
電化學物質腐蝕現是由于石油化工設備與電解質溶液相接觸而產生的,石油化工設備表面吸附了電解質溶液中會產電極,從而在表面形成腐蝕層,造成設備腐蝕(圖2)。
這種腐蝕現象的產生也具備必要的條件,潮濕的生產環境和充足的接觸時間。
1.2自身原因
由于自身原因造成的石油化工設備腐蝕可以分為以下幾類:
⑴材料使用不當。石油化工設備的材料選用情況較為復雜,尤其是在設備的檢修中,材料使用不當的現象較為突出。由于設備亟需使用而供貨不及時,在材料選用上一般會出現兩種選擇:一是以低代高,加大了腐蝕的可能性,從而導致一系列事故的產生;二是認為較高等級的材料會提高材料的抗腐蝕性,以高代低,但往往會適得其反。
⑵材料管理不當。在制作過程中,由于設備的類型和材料種類較為復雜,經常會出現一些材料、零件的使用混亂,加之材料管理不嚴,都為石油化工設備的使用埋下安全隱患。
⑶設備的設計不當。石油化工設備在結構設計初期,就需要特別重視結構的設計問題。在該階段如果存在疏漏之處,則會直接導致設備的剛度、強度、承受力等存在偏差,嚴重時會出現設備松動或產生局部振動,在一定程度上影響了設備的抗腐蝕性,也會縮短設備的使用壽命。
⑷設備的加工不當。石油化工設備的結構設計與實際加工會存在一定的差距,該差距產生主要是設備材料的設計標準無法足設備的實際加工需要。此外,在設備的焊接過程中,由于施工工藝的不易控制,也為設備的腐蝕埋下隱患。
2石油化工設備的防腐措施
2.1隔離腐蝕介質
在預防石油化工設備發生外在腐蝕現象時,可采用將石油化工設備與腐蝕介質隔離開來的方式。常見的做法主要是在石油化工設備表面涂抹油漆,形成有一定防護作用的保護層。目前常用的油漆涂料主要有環氧樹脂、酚醛樹脂等。涂抹防護層時不僅需要事先了解石油化工設備的材質、形狀以及使用情況等,還要考慮設備的性能、防護層的耐腐蝕能力和老化等因素。
另外,在石油化工設備表面,制作金屬覆蓋層也是一種隔離方式。此種方式主要是應對電化學物質腐蝕,通常將耐腐蝕性能較好的金屬漆涂抹在石油化工設備的表面,或者是制成各種形狀焊接到母材的表面。關于母材的材料屬性,要求電位相對較低,進行覆蓋后(圖3),將需要進行腐蝕保護的設備作為陽極,當電位隨著電流持續上升,達到致鈍電位后,腐蝕電流會呈現持續下降的趨勢,從而將腐蝕率控制在相對較低的水平,起到防腐效果。
2.2優化設備結構設計
結構設計階段是整個石油化工設備的起始階段,防腐也應從這里做起。在設計階段,既要合理運用控制腐蝕的相關知識和經驗,確保設備優良的性能和一定的使用壽命,同時還要實現經濟、實用和環保的多重目標。
另外,安裝質量與石油化工設備的使用性能關系密切,在安裝過程中的各個環節都要做好防腐措施,充分考慮設備在包裝、加工、運輸和配置時可能存在的腐蝕問題。還有,良好性能的材料,離開了制造質量的保證,也無益于設備抗腐蝕性能的提高,因此在設備制造過程中,既要確保在加工、制造過程中可能存在的腐蝕風險,也要做好設備材料的抗腐蝕性管理工作。
2.3選擇合適的設備材料
石油化工設備材料自身的耐腐蝕性,很大程度上決定了設備的抗腐蝕性。目前,通用的抗腐蝕性材料可分為非金屬和金屬兩類。金屬材料中,應用最廣的為碳鋼,但其耐腐蝕性較低,因此需進行必要的涂層保護。當前也出現了一些耐腐蝕性能較高的新型設備材料,如玻璃鋼、合金鋼、鋁合金等。
在選用石油化工設備材料時,還應考慮材料的經濟性、介質的性能、設備的性能和加工要求等因素。
2.4完善設備加工工藝
石油化工設備的加工生產過程相當復雜,工藝流程更是多種多樣,所以在這一過程中一定要有效規避腐蝕風險。目前的做法主要是對設備的加工環境進行控制,常見的有減少空氣中的水分和提高作業溫度。一般來說,水分子會加劇設備腐蝕進程,而常溫干燥的環境則有利于設備的保存和使用,因此設備的加工過程要增加必要的干燥和冷卻設備,降低或減少空氣中的水分。同時,溫度提高有利于空氣中的水分蒸發,從而降低設備的腐蝕性,所以也需要提高加工溫度。
2.5加強防腐技術管理
石油化工設備的技術管理也是防腐中的重要一環,具體有以下幾點:①積極開發和運用防腐新材料和新技術,使其轉化為生產力,推動石油化工企業的發展;②在設備設計、生產、使用和維護過程中加強防腐教育,逐步提高員工的防腐意識,建立長期有效的防腐安全教育機制;③腐蝕現象發生在石油化工設備的各個環節,日常的預防和維護、定期檢查必不可少,應建立有效的定期檢查和維護機制,將防腐真正落實到實處。
3結語
石油化工設備的腐蝕是影響石油生產企業發展的重要因素,雖不可避免,但也并非不可為之。石油化工企業在充分認識到設備腐蝕原因的同時,應積極了解相關的解決措施,進一步延長石油化工設備的使用壽命,推動我國石油化工產業的健康快速發展。
參考文獻
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