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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篇化學和化學工程,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。
在19世紀初,化學工業就已經形成了隸屬于資金和知識密集型的行業。隨著信息和技術的飛速發展,化學工業由最初只能生產少數無機產品和有機產品的行業,漸漸地發展成一個能有效利用天然資源、規模龐大、多行業、高產量的一大工業門類。化學工業的發展與人類生活息息相關,化工生產過程同時也給人們的生活環境帶來了巨大的影響,當下解決化工生產過程所帶來的環境問題和能源消耗問題迫在眉睫,綠色化學化工也應運而生。近年來,提出的綠色化學化工在化工生產過程中采用環保與資源可持續發展的理念,降低了原料的成本,減少了廢棄物的排放等不良影響。
1 綠色化學化工
1.1 概念
綠色化學又稱為環境無害化學,是利用化學來防止污染的一門科學。其研究的目的是通過利用一系列的原理與方法來降低或除去化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生,使化學產品或過程的設計更加環保化。綠色化學包括所有可以降低對人類健康產生負面影響的化學方法和技術,在此基礎上產生的無害化工過程,被稱為綠色化工[1]。
1.2 基本原則
綠色化學化工在世界范圍內的原則相對一體,主要涵蓋下列幾方面。
(1)在反應過程的源頭上減少甚至根除廢棄物的產生,而不是在廢棄物產生之后再對其進行凈化處理。
(2)產品進行設計時,盡量做到原料利用率最大化。
(3)產品進行分析時,在考慮生產效率的同時使原料和產品的毒性降低。
(4)對于析出劑和溶劑等輔助物,盡量少用或選擇使用無害產品。
(5)減少生產過程中能量的損耗及其對環境的影響。
(6)除了考慮經濟和技術的因素,生產原料盡量選擇可回收的加工原料。
(7)盡量避免生產過程中產生不必要的化學衍生物。
(8)所選的催化劑應更符合化學計量。
(9)危險物產生之前進行檢測并控制。
2 綠色化學工程與工藝的發展現狀
傳統化學工程與工藝在處理有毒污染物方面的滯后性較強,其一般方法是在污染物產生后才采取措施對其進行處理,不但沒有做到對污染物進行根除,還提高了處理成本及時間。20世紀末期,人們開始留意到可以通過化學方式減少化學污染,這種方式很快在西方國家推廣起來,美國1990年污染防治法案的頒布開始了綠色化學化工的研究。此外,歐盟和日本等國家也都非常重視綠色化學化工的發展,并采取各種形式來推動無污染化學這一產業的發展。中國也十分重視這一行業動態,1995年確定了《綠色化學與技術》院士咨詢課題,1997年召開了“可持續發展問題對于科學的挑戰及綠色化學”研討會,積極推動相關研究和產業的發展[2]。
2.1 采用綠色能源
化工生產過程中的生產原料對生產過程和工藝有一定的影響。綠色化學化工采用無毒無害的原料,在開車階段防止了廢棄物的產生,而不是傳統化學工程與工藝中在廢棄物產生之后再進行處理。原料的是否可再生成為綠色化學工程與工藝的重點研發項目,選取類似自然物質這一類可再生且無污染的化工原料是綠色化學工程與工藝的首要步驟。
2.2 提高反應選擇性
化學反應是化工生產過程中的重要組成之一,原料由反應得到產物,提高生產效率和產品質量則可通過合理選擇反應途徑實現。化學反應的影響因素有很多,如反應溫度、反應條件、反應時間等。例如氧化反應大多會產生大量的熱,那么原料會因受熱發生變質,導致產品的質量降低,產率也減少。
3 綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
3.1 清潔生產技術
清潔生產在《清潔生產促進法》[3]第二條中的定義為:“本法所稱清潔生產,是指不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等從源頭削減的措施,提高資源利用效率,減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生和排放,以減輕或者消除對人類健康和環境的危害。”在化工生產中,清潔生產技術是脫硝和脫硫技術的重要組成部分,也在其他領域中有一定的發展。
3.2 生物技術
迄今,生物技術在化工中應用的主要形式為借助于酶反應進行化學品的合成,通過微生物的發酵方法制取有機化合物以及用微生物處理工業廢水[4]。在現代化工生產中,生物技術在化工中的重點研發目標在于研發出種類繁多、具有更高活性和選擇性的酶。
關鍵詞:化學工程;可持續發展;科技創新;挑戰
化學工程是研究化學工業及其相關產業生產過程中所進行的化學過程、物理過程及其所用設備的設計與操作和優化的共同規律的一門工程學科。化學工程領域涉及工藝開發、產品研制、過程設計、裝備強化、系統模擬、環境保護、生產管理、操作控制等內容。該領域包含無機與有機化工、精細化工、石油化工與煤炭化工、冶金化工、生物化工、環境化工、材料化工等行業。在社會發展與國民經濟建設中,化學工程領域具有重要作用,且化學工程與信息、材料、生物、能源、資源、航天、海洋等高新技術領域相互滲透,共同推動高新科技的發展。
1我國化學工程的發展歷程
化學工程在發展的過程中經歷了三個階段。第一個發展階段稱為“單元操作”[1],該階段的化學工程是一門共性化學工程學科,以各工業種類所需的單元設備或操作的共性規律為基礎;第二個發展階段稱為“傳遞原理和反應工程”[2],該階段總結出了不同的單元設備和操作中的共性現象———流動、傳熱、傳遞和反應,即“三傳一反”,第二階段是在第一階段基礎上進一步的知識深化;第二階段中,化學工程吸收了當時相關科學技術發展的新成果,強化了解決工業問題的能力,形成了模型化的方法論,進一步推動了化學工程在其他工業領域中的應用,第二階段“三傳一反”的相關研究引領了化學工程近半個世紀的發展。伴隨社會經濟的持續發展和工業技術的高速發展,化學工程的需求也在快速增長,特別是資源、能源利用與環境破壞問題的挑戰,使得化學工程的重要性進一步凸顯。然而,一方面化學工程的現有理論與方法已經愈發無法滿足當前工業工程應用與發展的需求;另一方面,一些高新技術的發展如納米科學、生命科學技術等也為化學工程未來深層次的發展創造了新的機遇。在此狀況下,化工界關于化學工程新的發展階段的討論越來越多。我國化工學者郭慕孫提出“三傳一反+X”[3],認為傳遞過程與反應工程的研究必須擴展到介觀尺度、微觀尺度范疇,并在探索多尺度轉變規律過程中不斷發展與更新(汪家鼎)[4]。復雜性科學的進步將有力推動化學工程的發展。為了滿足社會經濟發展對化學工程的需要,我們首先應當關注化學工程當前面臨的挑戰是什么?然后面對這些挑戰怎樣將其轉變為機遇。
2化工發展中面臨的挑戰
目前,在我國化學工程的發展中,第二階段的“三傳一反”依然是化學工程研究的主要內容,但化學工程的研究內容只有產生適應學科交叉融合和經濟需求的變革,才能繼續在社會發展中發揮重要作用。而在此變革過程中,我們面臨著多方位的挑戰。
2.1化學工程與環境的可持續發展
近二三百年來,隨著工業的飛速發展,資源的急劇消耗,環境也日趨惡化,在人口、資源、環境與社會經濟的發展上,出現了一系列矛盾。人類面臨著資源短缺、生存環境質量下降等現象,迫使人們在改造自然的同時要進行深刻的反思。人們不得不面對現實,努力建立與自然新型合作關系,走可持續發展道路,建立和諧的社會經濟發展的大環境。我國政府也制定了可持續發展戰略,采取了積極的措施來促進經濟的全面發展和生態環境的平衡。而化學工程是對環境中的各種資源進行化學處理和加工的生產過程,該生產過程產生的廢棄物部分有害、有毒,進入環境會造成污染。并且有的化工產品在使用過程中也會造成對環境的污染。因此化學工業對環境影響巨大,所以實施可持續發展對化工生產尤為重要。化學工程領域要積極探索新的方法減少化工生產過程中或產品對環境的危害。這是化學工程今年來面臨的一大挑戰。目前我國環境保護問題面臨著嚴峻挑戰,同時資源、能源的高效清潔利用問題也面臨著突出挑戰,因此,化學工程的研究對象將由以煤、石油、天然氣為代表的傳統不可再生能源向生物質能等新興可再生能源進行實質性的擴展。新興可再生能源應當具有環保性、成本低和宜于大規模利用等優點。隨著環境保護、氣候變化、能源清潔利用等問題越來越受到重視,各種資源的循環利用也將成為化學工程面臨的重要難題,化學工程必須重視并解決這一難題。今后,化工必須以重大需求作為牽引力,以解決能源、資源利用與環境保護的重大問題為目標(李成岳)[5]。
2.2化學工程與科技創新
傳統的化學工程對于“三傳一反”的研究難以突破常規化工過程的量化放大和調控這一瓶頸問題,更需面對高新技術,尤其是生物技術、納米技術和材料科學發展過程中遇到的新問題,因此其時空內涵和范圍必須深化和擴展。化學工程需要解決的大多數難題都具有多尺度結構特征,空間上跨越從原子、分子到設備、系統,甚至自然生態的尺度,時間上跨越秒、月到年甚至更大的尺度,之前的計算方法并不能在這樣的時空尺度中運算,更無法建立不同尺度之間的關系,因此認識不同層次結構與宏觀性能的關系十分困難,這是解決很多化學工程問題的瓶頸。我國目前的可持續發展戰略要求對化工產品進行全生命周期的設計,從產品研發開始就必須提前考慮以后整個周期中可能產生的生態環境效應和如何回收資源,這就需要大大擴展化學工程研究的時空范圍。化學工程必須樹立復雜性的觀念,進入復雜性科學[6]。由于當今很多新興領域在持續高速發展,而目前的化學工程理論與技術并不能滿足這些領域發展對于化工技術的需求,因此很多化工行業的企業在市場需求和經濟利益的推動下,采用了高能耗、高污染、高排放的生產模式。但如果長期忽視了化學工程相關知識的擴展和應用,忽視了化學工程學科自身的發展,長此以往,化學工程會失去發展的機遇,甚至可能在學科交叉與融合的進程中落伍。
3結論
無疑,將自己視為學術工程師的許多讀者到此就不往下讀了,但是對持開放心態的極少數留下來的人,我很愿意做出我的解釋。
化學工程的大學本科學位已不能讓你成為化學工程師,就像大學法律學位不能使你做一名辯護律師一樣。
化學工程的博士學位也是如此。所有的博士學位(PhD)都是哲學的,不管你是在那個系學習。哲學博士學位不會讓你成為一名化學工程師,正如醫學博士不會讓你做一名醫生。
同樣地在化學工程系做研究和教學也不會使你成為一名化學工程師,它可以讓你做一名學術人員,和在哲學系的學術人員做著同樣的工作。
真正的化學工程師擁有被正式認可的化學工程研究生學位,以及多年設計或實際操作完整規模工藝設施的經驗。這是要成為一名注冊化學工程師不得不達到的標準,其與任命一位工程師的國際協定相一致。
工程是一個實踐性的行業。正如法律和醫學這樣的實踐性行業,職業頭銜的恰當稱謂需要學術知識與職業經歷和訓練相結合才能獲得。學術人士聲稱“化學工程師”能勝任各種工作,實際上是指以下二者之一:
“化學工程畢業生能勝任各種工作”。按我的定義化學工程師并不能勝任各種工作。他們做化學工程。半數的化學工程畢業生不能獲得化學工程師的工作,因為我們目前的畢業生是工作崗位所需的兩倍。如果大多數的畢業生都想成為工程師的話,意味著他們已不能成為化學工程師。
“化學工程系的學術人員能勝任各種工作”。化學工程系的學術人員大多傾向于從事他們原來的學科,(除非原來就是做工程的)。目前這個學科趨向于化學,雖然也有地質、物理或沾點邊的其它工程學科。
這樣的混同又被許多資助機構鼓勵的跨學科研究所放大。
如果我們把絲毫沒有職業經驗的人,放在與哲學家構成的跨學科團隊中,他們把職業是什么完全搞混淆,一點也不值得奇怪。
馬來西亞號稱是原創的“融合風味”之都。我去過多次。在科倫坡,我品嘗過由中國傳統廚師烹飪的深受印度影響的食物,也吃過有印度背景的廚師做的中國風味食物,都非常好。我還吃過其它不同傳統廚師所烹飪的其它風格的同樣的菜,味道也很好。但是當我嘗試由西方廚師做的同樣的菜時,很明顯這些西方廚師并不真正懂得任何一種傳統。這不是融合食品,它只是混同食品。
目前大多數化學工程系發生的情況與此類似。如果你想跨學科,你必須首先掌握你自己的學科。
首先,你必須理解化學工程行業。與我成為注冊工程師的1995年的情況一樣。我們以大致相同的方式做同樣的工作。我知道的確如此,因為為了寫這本書我會晤了世界各地從事工藝設施設計的數百位化學工程師,并且我自身沒有間斷過作為化學工程師的實踐。
其次,你必須理解在化學工程系從事的大多數研究與化學工程毫無關系。硬把它們塞進課程中只是想教授你知道的內容,用不相關的教學材料把課程搞得不堪重負。
最后,你需要真正與實際從業人員交往。我們想提供幫助。然而我們不想把我們的角色僅局限于提供一些趣事逸聞,或者給你已經決定教的不相關的課程做橡皮圖章。問問我們化學工程師整天在做什么,聽聽我們的答案。拿其中一些去教學。
隨著我國科學技術的不斷發展,化學工程技術在化學生產中的應用越來越廣泛。化學工程技術作為化學生產中重要的一項技術,不僅能夠有效的節約在化學生產中所需要的時間,而且還能夠提高化學工程的生產效率。因此,本文通過對化學工程技術的技術概念進行了闡述后,又詳細的介紹了超臨界流體技術、傳熱技術以及綠色化學反應技術在化學生產中的應用,并且分析了現如今的化學工程技術存在的問題,同時提出了相應的對策,從而使得化學工程技術在化學生產中能夠有更好的發展。
關鍵詞:
化學工程技術;化學生產;應用;分析
在我國,科學技術一直是我們的一項重要的生產技術,隨著科技的快速發展,在化學生產過程中也開始廣泛的采用化工技術。化學工程技術主要是一項研究化學生產過程中需要采用的相關技術,其主要目的是對化學工程產品進行開發、設計、制造和管理。由于化學工程技術能夠有效的提高產品的質量,同時也能夠提升化學生產中的工作效率,因此我們對化學工程技術有了更廣泛的關注,并不斷的將其拓展到化學生產中的各個領域,使得化學工程技術能夠發展的更好,進而不斷的推進我國的經濟發展和科技發展,使我們的生活條件更加優越。
1化學工程技術的技術概念闡述
現如今,化學產品已經成為了人們生活中非常常見的物品,例如藥物、食品和日用品,還有農業藥物和工廠生產所需的原料等等。因此化學工程技術變成為了一項炙手可熱的技術,不斷的受到人們的關注。化學工程技術是根據化學理論基礎與相關的技術相結合的一項應用于化學生產中的技術,利用化學設備,通過一系列的化學反應進行產品的大量生產。在化學生產的過程中,化學的反應物和設備對于工程的技術要求是非常高的,而化學工程技術的優勢就在于能夠滿足化學反應的要求,進而提高了化學產品的質量。除此之外,化學工程技術還有一項更大的優勢就是對廢物的處理,這項技術能夠盡可能不對環境造成很大的影響,正符合我國當前對生產的要求。
2化學工程技術在化學生產中的應用
2.1超臨界流體技術在化學生產中的應用
超臨界流體技術主要的內容是,控制一定的溫度和壓力,使得需要的流體處于液體與氣體中間的狀態。這種流體的特點集合了氣液的優點,它的粘度低與氣體相似,它的密度很高與液體相似,這就導致它的擴散能力很強,介于氣體和液體之間。同時它還擁有很強的溶解能力和壓縮能力。將這種技術應用于化學生產中,通過控制溫度與壓力,得到超臨界流體,利用其擁有的優勢來達到節省能耗的目的。現如今,我們將這種技術應用于更過多領域,比如,高分子材料、復合材料、有機物材料和無機物材料。
2.2傳熱技術在化學生產中的應用
化學工程之中的傳熱技術主要是分為兩方面,一方面是微細尺度傳熱技術,另一方面是強化傳熱過程。首先微細尺度傳熱,是以熱對流、熱傳導、熱輻射為主要的內容,從空間尺度和時間尺度微細進行討論和研究的一項傳熱技術。這項技術在微米、納米科學中得到了廣泛的應用,并取得了不錯的成績,因此人們更加關注它在化學生產中的應用。強化傳熱過程,主要的重點是通過調試換熱器設備,不斷改進生產過程中的傳熱系數,使其能夠有能力不斷的對外放熱。為了強化傳熱過程,就要增加冷熱流體間的溫差,這就必須通過改變換熱的面積來提高傳熱系數,從而來提高傳熱的效率,使得在化學生產的過程節能減耗。
2.3綠色化學反應技術在化學生產中的應用
通常化學生產的產品一般對我們生活有一些影響的,因此我們就需要采用綠色化學反應來防止化學生產的過程中對環境造成污染,這是從源頭來解決污染問題的技術方法。綠色化學只得就是通過使用化學的技術與方法,結合相關的知識來解決化學對人們和環境造成的危害。主要要求就是,化學生產過程中用到的試劑、催化劑、反應原料,和反應完成后的產物與副產物都必須對人類和環境無危害,同時也要保證綠色環保。例如,采用綠色無毒的原料方面,可以將石油原料裝換成生物原料。像是在化學產品尼龍的生產過程中,原先采用的是含苯的石油化工原料,我們將可以其原料改換成生物原料,一樣也可以制成尼龍,不僅保護了環境,而且也保護了人體收到傷害。除此之外,這項技術在綠色食品生產中也起到了很大的作用,綠色食物是對人體很有益的,在其生產過程中一般禁止使用化學藥劑,這樣不僅減少了對人體的傷害,同時也減少了對環境的影響。然而生產綠色食品的代價就是成本高,為了可以降低成本又能夠有質量,我們可以將化學技術與生物技術相結合,開發基因技術,提高并促進農作物的產量和質量。
3現今化學工程技術存在的問題
3.1化學工程技術需要進一步的提高
現如今,我國的化學工程技術應用的領域非常更廣泛,但是仍存在一些不足。滴狀冷凝在工業上的應用仍然不能有很好的表現,因為在獲得滴狀冷凝后,冷凝的液滴不能夠被長久的保存,所以,我們應該在這問題上有進一步的研究,從而來解決這個問題。使得我國的化學工程技術能夠有更好的發展,人們能夠有更好的生活條件。
3.2化學工程技術的人才匱乏
在化學工程中存在的另一個嚴重的問題就是技術人才問題,只有用化學專業技術強的人才,才能夠更好的提高化學生產的質量。而我國現在就存在這樣的問題,化學領域的工作人員的普遍的技術能力和專業能力不強,主要是由于我國的教育體制問題,當代的大學生理論要點掌握很好,但實際操作方面卻嚴重的匱乏,這就導致技術型人才的缺乏,從而影響了化學工程技術的進步。
4對化學工程技術的發展提出對策
4.1不斷提升化學工程技術
隨著我國的科技不斷的發展,化學工程技術也會越來越進步,我們應該不斷的更新技術,以此來適應社會科技的發展。應該在鞏固傳統的化學技術的同時不斷的添加新型技術,并拋棄不利的部分,從而實現化學工程技術有更好的發展。
4.2培養化學技術人才
人才的重要性是我們有目共睹的,化學技術人才對于化學工程的發展有著至關重要的作用。因此為了化學工程技術能夠有更好的發展,我們重點培養化學技術人才,化學生產企業可以通過與相關專業的院校進行合作,讓專業對口的大學生能夠有機會到生產工廠進行相關的實習操作,從而來培養理論知識牢固并且有一定的操作能力的技術人才來工作。
5結語
化學工程技術在化學生產過程中的應用廣泛,它不僅促進了社會經濟的發展,更是提高了人們的生活水平,通過技術和人才的不斷涌進,我國的化學工程技術會有更好的發展。
作者:桂騰剛 單位:云南巨星安全技術有限公司
參考文獻:
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[3]裘炎,王杲.探析化學工程技術在化學生產中的應用[J].化工管理,2015,(20):90.
1化學工程與工藝的新興技術
1.1綠色化學工程
綠色化學這個詞匯已被人們所熟知。綠色化學是通過化學工程與工藝實現的。研究化學工程與工藝不僅能夠使人們獲得最大的利益,而且減少消耗資源和環境的污染。許多國內外的公司運用化學工程與工藝,研發符合公司要求的綠色產品。化學工程與工藝促進了化學的發展。運用化學工程與化學工藝能夠減少催化劑等有害的原料的使用。綠色化學的技術就是在源頭上阻止環境污染的產生,從根本上杜絕產生環境污染,并且回收再利用一些廢棄物品。
1.2分離工程
物質在一些重力、壓力還有溫度和電的影響下,通過外力的作用,將物質自發的從無序轉變成有序的過程被稱為分離工程。化學工程與化學工藝的分離工程是一個消耗能量的過程,分離工程是化學工程與化學工藝研究的重點之一。目前使用最多的分離工程方法就是蒸餾法,雖然我國在蒸餾分離法方面的研究已經有深厚的理論依據和實踐經驗,但是蒸餾分離方法在蒸餾速度方面需要進一步改善。除了改進蒸餾速度外,還要采用最先進的蒸餾設備,采用新型的材料才會獲取更好的經濟效益。采用新型的吸收劑不僅能夠影響蒸餾時間的長短,而且能夠提高蒸餾吸收的效率。膜分離技術因其具有節能、高效、易于清理等特點,成為現如今比較流行的分離技術,備受各個國家的科學家關注。膜分離的吸附分離法在氣體干燥、廢水等污染物的處理等方面得到了廣泛的運用。膜分離重點開發新型吸附劑和實現膜的高效的使用壽命,但是膜分離存在著膜的污染和防治。
1.3SupereriticalFluid,SCF(超臨界流體)
超臨界流體是一種具有液體和氣體的性質的一種流體,在溫度和壓力臨界點之上的無氣體液體的相界面。這項技術廣泛應用在化工、食品加工、生物醫藥工程中。對質量和工藝的要求較高。開發超臨界流體有著廣泛的發展前景,并且會為企業帶來豐富的發展利潤。近幾年來,超臨界水氧化法在環境治療保護方面的研究較多,但是在化學工程與工藝方面的研究較少,現如今處于研究試驗期。
2結語
化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展,而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺,社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,這就需要化學工程與化學工藝共同發展,滿足我國資源節約和環境保護的需要。化學工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性,轉變傳統的化學工程與工藝,減少環境的污染,積極開發新能源,走環境友好型道路。
作者:陶春榮 單位:山東潤昌工程設計有限公司新疆分公司
1化學工程技術與化工工業的聯系
化學工程技術支持著化工工業的前進與發展,化學工程技術從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產成品,是必不可少的一個環節。然而,從實驗室到工業生產,特別是大規模的生產,需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業工業生產規模的擴大及經濟利益的增加,裝置放大可以節省資金,減少不必要的消耗,節省勞動力。但是要考慮到,裝置放大過程中,物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變,達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產生的結果。這種起源于放大過程的效應被籠統稱為“放大效應”,包含很多已知及未知物理因素的影響。現代化工對于一套裝置一年的產量,一般情況下按照目前的工業生產規模可以達到大于或者等于數十萬噸,大規模的生產使其面臨工程方面的問題,且在指標方面也有所降低,這對于工業而言會造成較大的資金損失。化學工程技術的進步,主要體現在新產品及工藝的不斷創造,而這些都需要借助化工工業,除此之外,還需合理的經濟和技術。就上述情況而言,凡是關于工業化的東西,一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中,化學工程無處不在。如:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質,需要經過嚴格的處理,才能對外排放,以防污染生態環境。在實驗室達到要求后,要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,要考慮的問題與實驗室研究不同。又如,化工工業生產中,要求以十分純凈的產品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達到。對大型生產裝置的要求是,消耗低而且經濟方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2化學工程技術的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化學工業中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規律,并將之應用于化工裝置的開發、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下,化學工程的對象的情況較為復雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復雜特點,包括化學與物理,而且兩者經常發生,彼此影響。其次,物系方面較為復雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質變化較大,如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后,物系流動時邊界復雜,由于設備的形狀較為多樣,而且其在填充物方面的形狀也不正常,如催化劑、填料等,使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3化工工業的現狀及發展
目前從形式上看,現代的化學工業經歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發展階段,正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產產品款式較多,造成排放物復雜、量多及危害大,因此,目前化工工業應重點關注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產品時應防止操作對環境生態以及人類健康造成危害。在化工生產中應遵循國家可持續發展戰略,制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發展,各行各業進行生產都要接觸化學工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業的發展和污染問題,這都是現代化學工業需要面對的問題。目前,我國的化學工業經過了半個世紀的發展,已經形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內需要的化學工業體系。2001年全國國有及規模以上非國有企業的石油加工工業和化學工業總產值達到10990.6億元人民幣,占全國工業總產值的9.8%,實現利稅747.8億元,石油和化學工業企業13765個,資產總額13344.2億元。我國化學工業獲得長足進步的同時,環境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業在實施可持續發展戰略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴重制約著我國化學工業的發展。
4二者的發展探究
綜上所述,隨著科學技術的發展和化學行業的不斷進步,化學專業的研究重點已經從化學過程、設備等單一方面,轉向化學行業與其他行業的融合方面,以最大限度地節約資源、能源,實現綠色化學目標,實現可持續發展。應最大限度地發揮化學工程技術對人們生活的巨大作用,探究化學工程技術的熱點分析與發展趨勢,通過對現有化學工程技術的分析,研究其技術熱點,從而經過理論分析,判斷未來化學工程技術的發展態勢。化學工程技術與化工工業的結合,是化學工藝造福人類的前提,只有兩者很好地結合,才可以推動社會進步。由于化學工程往往涉及污染問題,因此應從化學工程技術角度分析,從而最大限度地降低化工技術對環境的影響。
作者:蘆麗霞潘俊超單位:鄭州蘭博爾科技有限公司
關鍵詞:化學工程技術;化學生產;應用
中圖分類號:C35 文獻標識碼: A
引言
近幾年,由于我國科學技術水平的進步,自動化技術的應用在各行各業中逐步擴散起來,比如化學工程技術在化學生產中的應用也逐漸受到人們的關注,化學工程行業關系著人們的日常生活,影響著其他行業的發展,所以對在化學生產過程中的應用進行研究探析,是十分有必要的實時話題。
化學工程是一門將一系列化學有關的知識進行深研究的化學或物理過程的知識學科,它還包括對原有化學設備進行改革,以化學思想為基礎將理論和實際工程知識糅合。具體工作可包括研發新產品、設計、模擬、操作實驗來強化裝備等硬件設施。化學工程領域包括范圍廣泛,其中有機化學、無機化學、石油化工等領域,因此化學工程是國民經濟建設從而推動社會進步重要的工程領域。目前化學工程技術的發展方向是逐漸趨向連續化、集約化、自動化、高效化和自動化、精密化。由于化學工程技術被廣泛運用到生活領域所以對其的研究是十分有必要的。
一、化學工程技術的概述
化學工程技術主要研究化學生產過程中產品的研究開發,同時也需要設計和管理反應裝置,因此它是一門集合理論和實際操作的綜合性技術。在化學生產中運用化學工程生產技術,可以顯著提高生產效率,縮短生產時間,同時還可以大幅提高產品的質量,減少成本和原材料的消耗,對于產品的開發以及技術的改進都具有非常重要的作用。
近幾年我國的科學水平不斷進步,化學工程技術越來越來越廣泛地被應用在化學生產中。化學生產關系著全社會對化工產品的需求,也影響著我國其他產業的生產發展。化學工程技術在化學生產中的應用十分必要,對于維持人們的正常生活和社會的穩定都有重要作用,因此,其應用也越來越受到人們的重視[1]。
二、化工生產的分析
第三產業主要包括,一些機械行業,化工行業,煤炭行業等。所謂的化工行業,成為第三產業的重要組成部分。化工行業有效促進中國農業產業化的快速發展,進一步的滿足人民群眾的生產和生活的需求。化學肥料有效的保障了國內的農業發展,化學肥料是目前中國農業應用中較廣生產資料。然而,化學肥料的生產會造成較大污染程度廢水的排放,而泥土與化學肥料在接觸中也不可避免地產生化學廢物,化學肥料已成為在本質上的污染來源之一。從中國目前的化工生產裝置的分析,一般都以環境為代價進行化工生產。具體分析如下,化學工業在中國的發展程度并不算高,這一現象主要體現在生產效率上,這就使得化學生產有著顯著的缺點。
三、化學工程技術在化學生產中的應用探究
1、綠色化學反應技術
環境問題在當今社會的發展中顯得尤為重要,而綠色化學就是指不會污染環境的,甚至在某一方面可以起到保護環境作用的一門化學技術[3]。這種技術主要采用化學方法和技術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、影響生態環境的原材料都可以通過這種技術加以治理或改善,從而減少對環境的污染以致達到保護環境的目的。而且,綠色化學技術可以將污染從源頭上就加以消除和治理,因此,對環境治理可以非常徹底。此外,有些綠色化學技術還可以生產出對環境有利的材料,實現資源的回收再利用等,對于保護環境具有重要意義。
2、超臨界的化學反應技術
所謂的超臨界反應是指反應過程中的溫度和壓力都處在臨界點之上,這樣的狀態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的物質。這種超臨界流體的應用十分廣泛,在生物化工、化學工業、醫藥工業以及食品工業等表現出巨大的研究價值,具有十分光明的發展前景。雖然目前我國的超臨界化學技術已經取得了巨大的進步,但近年來這一技術的探究和發展階段仍處于初級階段,待進一步深入研究。
3、新分離技術
在化工生產中,傳統的分離技術是利用沸點的不同,使不同的組分從分離塔中先后被分離出來。隨著科學水平的進步,分離技術也在不斷地更新和改進,但是仍然存在很多不足的地方。而信息技術的發展,給分離技術帶來了一個嶄新的局面,人們將信息技術引進到分離技術的開發研究中,取得了非常明顯的進步。比如在熱力學的傳遞性質和多相流的研究過程中,就是引入信息技術,并使之發揮功效,進而達到分離的目的,此方法已經成為成熟的分離技術。再如分子模擬可以提高預測平衡性質的水平,進而加速分離分子,可以用于開發新型的高效分離劑。因此,信息技術的引入對于深入和促進分離技術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展方向
1、傳熱學中細微尺度的研究進展
細微尺度是指從時間尺度和空間尺度兩方面進行更細微的研究的熱學范疇,如今它在熱學中已經形成了一個獨立的分支,并且具有十分廣闊的發展前景。當一個物體的尺寸遠大于其載體的時候,這樣的情況會存在,但是由于尺寸的更加細微,原來的假設影響因素也會發生相應變化。目前納米技術的成功就是細微尺寸研究領域一個典型的代表。很多領域都是圍繞傳熱學中的細微尺度技術進行研究的,近年來取得了高集成電路、多空介質流等新成果,產生了巨大的經濟效益。
2、傳熱設備的研究
近些年來,利用翹片來強化傳熱的研究已經越來越被重視。管外的翹片強化傳熱原理包括有前緣效應和非穩定性擾動以及減薄邊界層等幾種。將來對此的研究應廣泛集中在將分布參數和場地模擬相結合,從而來優化傳熱裝置結構的參數,實現管翹式的傳熱設計。
3、與計算機技術的相結合
計算機技術的不斷進步使得化學中大量的技術問題能夠得到有效的解決。同時節約了大量的人力物力財力,也增加了數據和相關機械的精密度。計算機的主要貢獻表現在計算流體力學、數值傳熱力學、采用計算機技術進行統計、計算有利于將數據更直觀的表現出來,表現形式更加多樣化,能夠有效分析大量實驗數據[5]。
五、化學工程學科未來的發展動態
科學的進步使得大量新的技術和產品能源不斷涌現,并且在先進技術的引導下得到了廣泛的應用,這就給化學工程的研究提出了新的問題,那就是如何為新的產業的形成和發展提供良好的服務并不斷地形成新的完整的理論。化學工程的發展就此將進入一個新的發展階段。化學工程學科肩負著解決能源、資源、農業生產、環境、材料等方面重大發展問題的重任,同時受生物技術、納米技術、空間技術、信息技術等新興學科飛速發展的影響[6],化學工程學科范疇、內涵和學科方法論正處在快速更新和發展中,其發展趨勢可以簡述為在學科研究的方法上更多的注重學科的交叉,更多的研究材料其中包含信息和化學、生物與化學、能源與化學、環境與化學相結合的工程學科,這些都為化學工程的發展提出了新的發展方向和研究課題,更為化學工業的發展做了良好的鋪墊。
六、結束語
化學工程技術是一門主要研究化工生產過程中研究和開發以及過程裝置的設計、制造和管理的綜合性技術。化學工程技術在化學生產中具有非常重要的作用,其應用大大提高了生產效率,節約了能源和原材料,而且還提高了產品的質量。化工技術與其他學科的交叉應用更可以滿足當前經濟環境下的各種需求,同時更好地適應社會的發展規律,為滿足人們的日常需求和社會穩定作出了重大貢獻。
參考文獻
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化學工程,簡稱化工,是研究以化學工業為代表的,以及其他過程工業生產過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規律,如石油煉制工業、冶金工業、食品工業、印染工業等,并應用這些規律來解決過程及裝置開發、設計、操作等問題,它是以數學及少量的物理觀念為基礎應用于化學工業上,主要研究大規模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質,來替生產化學品或是物料工廠提供一個反應流程設計方式。實驗研究、理論分析和科學計算已經成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學工程的研究領域最初只是化工單元操作,如:輸送現象(為化工學科當中“單元操作”的理論基礎)、化工熱力學輸送現象。隨著發展,后來又發展出一些新的分支,化學工程領域的分支龐大,可應用在各類化學相關領域的研究及實務上的操作,因應現代工業發展的需要,以化工的知識背景為基礎,例如半導體工業。隨計算機的快速發展,數值模擬(cfd)在化工的發展占據重要的地位。
2 化學工程與工藝專業簡介
2.1 化學工程與工藝任務。根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向。
2.2 化學工程以及化學工業的一些特點。以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化工單元操作以及有關的流體力學、傳熱和傳質原理、熱力學和化學動力學等在化學工業上的應用,以指導各種過程及其設備的開發、改進和發展屬于化學工程學的內容。化學工程是隨著化學工業的大規模生產發展而形成的。化學工程包括過程動態學及控制、化工系統工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學、化學反應工程等方面。化學反應是化工生產的核心部分,提供過程分析和設計所需的有關基礎數據,研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎,它決定著產品的收率,對生產成本產生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導各類產品的生產和化工設備的設計;傳遞過程是單元操作和反應工程的共同基礎,化學工業在新的形勢下要求處于化學核心地位的催化技術和化學工程都必須用跨學科的戰略進行多學科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞,這三種傳遞,實質上就是各種單元操作設備和反應裝置中進行的物理過程。
合成化學是化學學科的核心,化學家不僅發現和合成了眾多天然存在的化合物,同時也創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(美國化學文摘1999年12月10日收錄的化合物數),并且以幾個月就有100萬個的速度發展,大量新化合物的產生是化學工業產品開發的基礎。信息技術及工程技術的進步為設備和工藝創新創造了條件,推動了化工行業的技術進步。 化學工業的生產技術和許多深度加工的產品更新換代快,要求化學工業必須不斷發展和采用先進科學技術,從而提高生產效率和經濟效益。不斷尋求技術上最先進和經濟上最合理的方法、原理、流程和設備是化學工業工藝創新追求的目標。化工新技術開發程序是一套科學的程序,它是以市場為導向、以創新為宗旨,以工業化和商業化為目的的創新過程。世界上經濟發達國家化學工業的研究開發費用、科研人員以及專利和文獻的數量都居各工業部門的前列。
3 化學工程與工藝實驗數據處理分析
傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來。
化學工程與工藝專業實驗是初步了解、學習和掌握化學工程與工藝科學實驗研究方法的一個重要的實踐性環節。化工實驗的特點流程較長,規模較大,數據處理也較為復雜。因此依靠計算機處理數據會使繁瑣的數據處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數據處理是每一個化學工程實驗必不可少的步驟,也是至關重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術的可行條件。但是化工實驗數據的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復雜的數學計算,若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間,而且化工實驗數據的處理量很大、重現性很高,因此應用計算機來處理實驗數據可以大大提高工作效率。化學工程與工藝專業是一個以實驗為基礎的專業學科。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之間的定量關系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規律。
MATLAB在化學工程與工藝實驗中的應用進行初步的嘗試。傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。而MATLAB是一個強大的數學軟件,能夠方便地繪出各種函數圖形,一方面可以解決符號演算問題,另一方面可以解決數學中的數值計算問題。MATLAB的應用范圍非常廣,包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。它已成為國際控制界的標準計算軟件。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來,利用MATLAB軟件編寫一個數據處理程序:只需輸入任意一組原始數據,就可以把實驗結果,數據模型以及作圖一起顯示出來。
關鍵詞:化學工程與工藝;煤化工;特色建設
高校教育一直備受關注,在高等院校中,化學工程與工藝是理科類中十分重要的組成部分,在教學過程中需要學生掌握與之相關的基礎理論知識,并逐漸掌握實驗技能、計算機技術以及工程實踐能力等,學生今后的就業方向主要是化工、能源、冶金以及醫藥等領域。開展該專業的特色教學不僅可以充分滿足現代化專業人才發展的需求,也能夠在一定程度上解決我國大學生就業難的問題。
1煤化工特色建設背景
化學工程與工藝專業最早出現在我國時被稱作煉焦化學專業,經過一段時間的發展后,其又被稱作煤化工專業。時代的持續發展,教育理念的不斷更新,教育改革的穩步實施,使得該專業漸漸被納入到化學工程與工藝專業中,雖然發生了該轉變,但煤化工專業的自身特色、人才培養方向依然沒有變化,而導致發生此種情況的原因主要有:該專業的教學目標中始終有冶金領域;在教學中教學實踐環節一直備受關注,而這得到了冶金領域企業、科研院的高度支持,使得該方面發展有了穩固的后盾[1]。
2化學工程與工藝專業煤化工的優勢
此方面建設中有很明顯的兩個優勢,具體可以在以下內容中表現出來:地域優勢。我國地大物博地區眾多,且各個地區之間有著很明顯的差異,尤其是經濟發展、教育發展以及地形地貌等方面,以河南城建學院為例,該學院具有很好的地域優勢,為教學實踐、科研等方面提供了良好的環境,且該地區相關行業的發展情況較為優異,避免了與省內其他高校之間的正面競爭;辦學優勢[2]。
3開展化學工程與工藝專業煤化工特色建設的相關措施
3.1更新教育理念
在教育改革視角下,雖然我國很多院校已經進行了教育理念的更新,但在特色專業建設方面顯然還有很多不足,特色專業建設具有專業性、綜合性以及創新性,在進行教學時需要能夠緊跟時展步伐,對現有教育理念、教學規劃以及教學手段進行優化和創新,使其能夠滿足社會發展要求。
3.2創新課程體系
創新是社會發展的主旋律,教育事業的重要性不言而喻,與社會各界的聯系也十分密切,鑒于此,今后應在教育領域持續創新,使教育能夠真正成為推動社會發展的中堅力量[3]。
3.3改革實踐教學環節
該專業的專業性、實踐性均相對較強,且當代教育也十分提倡實現實踐教學,根據高校教育的特點可以積極開展校內外實習活動,在校內為學生建立相應的實訓基地,使學生能夠緊跟教學步伐做好實踐能力的培養工作;校外應積極與相關企業加強合作,將校企合作的作用充分發揮出來。
3.4優化教師隊伍建設
教學中,教師的作用是不可替代的,雖然如今越來越多的先進技術被應用到教學中,但若缺少教師的講解、指導和監督,專業學習依然無法取得很好的進步。我國師資力量薄弱問題一直未得到很好的解決,今后應加強對師范類學校的支持,吸引更多學生投入到教育事業中,同時也要對現有教師進行更深層次的培訓,使其能夠掌握全新的教育手段,也能夠重視到特色專業建設的重要性,能夠自動自發地豐富自我,將教學作為首要任務。
4總結
綜上所述,研究關于化學工程與工藝專業煤化工特色建設方面的內容具有十分重要的意義,其不僅關系到該專業的教學,也關系到學生學習、就業以及各方面能力的提升。在教育改革后,化學工程與工藝專業的各方面建設均有了完善,專業特色也越來越突出,然而在實際教學中依然會暴露出些許問題,因此相關機構和人員應加強此方面的研究。
參考文獻
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1、化學工程與工藝專業可以考研究生的專業有:
化學工程、化學工藝、精細化工、催化劑、電化學、高分子化學、無機化工工藝、有機化工工藝、精細化工工藝、高分子化工工藝、石油化工工藝、應用化學、化學制藥工藝、高分子材料與工程、應用化學;
2、化學工程與工藝專業研究生培養方向:
掌握化工生產過程和設備的基本原理、設計方法和管理知識,具有化工生產、研究、設計、產品開發的基本能力,具有扎實的基礎知識和求實創新能力、工程實踐能力的綜合型高級工程技術人才;
3、化學工程與工藝專業研究生就業前景:
畢業生能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作。
(來源:文章屋網 )
隨著化學技術的不斷發展,相應的化學工程也逐漸全面地滲透到我們的生活中,從平常的衣食住行中就可以看出化學與我們聯系的密切性。20世紀40年代,合成纖維工業開始起步,錦綸、腈綸、滌綸等陸續投入工業生產并快速發展起來。此后紡織工業的原料完全依賴農牧業的情況開始發生了改變[3]。合成纖維不僅可以用于生產服裝、漁網、繩索等生活用品,還可以生產工業用織物、隔音、隔熱、電氣絕緣材料等,醫療用布、外科縫合線、止血棉、人造器官等醫療用品,它作為重要的紡織纖維,其地位已經超過天然纖維,廣泛的應用于服裝行業為主的各個行業中,保證了人們的對“衣”的需求。而橡膠合成和皮革加工行業則為幾十億人提供了日常所需的鞋子。
說到“食”,現今社會中,在這個“食”里充斥著的化學產品太多了,這些化學產品中有好的,也有很多具有副作用的,我們要選擇性的發展。它們的技術產品革新,特別是合成氨技術的出現大大的提高了世界糧食的產量,保證是數以億計的人的“吃飯”問題。這已足以說明化學工程在我們日常生活中重要的地位和作用。而日日與我們相伴的調味品,甚至食品添加劑、防腐劑在賦予了食物美味的同時,也保證了他們的新鮮,他們都是通過化學方法所制的,這些也是化學工程對生活的貢獻。
在“住”方面,我們蓋房所需的鋼筋水泥、玻璃門窗,裝修所需的油漆石膏、地磚馬賽克,日常所需的鍋碗瓢盆、肥皂化妝品都是以化學物理原理為基礎,通過工業生產而成的典型的化學工程產品。正是這些煉制鋼鐵、燒制玻璃、配制油漆洗發水等化工工藝的不斷提高,才保證了我們“住”的質量的巨大飛躍。“千里之行,始于足下”,日常行走離不開我們的雙腳和腳下的鞋,而說到鞋就不得不提我們前面說到的它對橡膠和皮革制造產業的依賴。當然,現代人在“行”方面更多的會選擇自行車或汽車這種相對更加便捷的交通工具,制造它們必不可少的便是鋼鐵、塑料、皮革、橡膠這些化學工程相關產品。而汽車想要行駛起來,離不開鋪設柏油路的瀝青和各種汽油、柴油、添加劑、油,這些都是石油化工的主要產物。所以說,我們的日常交通離不開化學工程的功勞。
談到國防航天事業,雖說是國家大事,但也是與我們每個人都息息相關的事情,航母的下海,飛船的上天,這已不僅僅是關乎民族自豪感了,而是關乎我們整個國家全體國民的安全和利益的事情。但是想要把他們造出來卻絕非易事,在太空中或極端惡劣的作戰條件下,一般的鋼鐵材料往往承受不了環境帶來的巨大傷害同時較大的自重更會影響其關鍵時刻的機動性。高分子材料、納米技術等先進的化學工程技術的出現則較好的解決了這一難題[4]。這使其不僅具有抗高溫、抗創擊能力,又保持了自身的靈活性,極大的推進了我國國防航天事業的發展與進步,保證了國家的國泰民安。
當然,化學工程對我們日常生活的貢獻還遠遠不只這些,生物制藥技術幫助人們治療病患,造紙廠滿足人民生活學習中對紙張的需求,印染工業則給人們帶來一個多姿多彩的世界但是化學工業在給人們帶來無限的“福利”的同時,也對人類造成了一些不小的危害[5]。眾所周知,化工產業一直就是工業部門中的污染大戶,且較難治理,這給生態環境帶來了很大的威脅,并危害著人們的身體健康。同時,化學工程的高物耗、高能耗也在慢慢竭盡著地球上有限的資源,違背著人類的可持續發展戰略。
在千百年的發展歷程中,化學工程在人們的實踐與挫折中持續的進步,并一直的為人們的生活服務著,不斷地提高著人們的生活質量,推進著社會的進步。雖然其不可避免的對我們的日常生活產生了一些不利的影響,但這不能掩蓋它至關重要的作用和所做出的巨大貢獻,可以說化學工程和日常生活是緊密相連密不可分的,沒有化學工程的發展就沒有我們現在的生活。
化工類工程教育人才培養體系改革的基礎
浙江工業大學化材學院,經過多年的發展,已基本建成數個高水平的學科平臺和化工、材料類國家、省級特色專業。學院設有化學工程等7個學科,其中工業催化為國家重點學科(培育),3個浙江省重中之重學科,1個浙江省重點學科。學院建有1個一級學科博士點,下設7個二級學科博士點和1個博士后流動站,還有11個碩士學位點。學院建有綠色化學合成技術省部共建國家重點實驗室培育基地等。學院建有化學工程與工藝、應用化學等2個國家特色專業,材料科學與工程省重點專業等4個本科專業。化學工程與工藝專業是學校設立的第一批本科專業之一。該專業所依托的學科水平高,擁有一級學科博士學位授予權,并設有一級學科博士后流動站,已形成了包括學士、碩士、博士、博士后在內的完整的人才培養體系。建有浙江省化工實驗教學示范中心、浙江省化學實驗教學示范中心、浙江省化學工程研究生實驗室。《基礎化學實驗》國家級精品課程,《物理化學》國家級雙語示范課程,《基礎化學實驗》、《無機與分析化學》、《有機化學》、《化工原理》、《化學工藝學》和《化學反應工程》等6門省級精品課程。學院經過多年的專項建設,在化工專業建設與人才培養、科研教學良好互動方面擁有較為優越的條件。由武漢大學中國科學評價研究中心和中國科教評價網共同研發,由邱均平等編著的《中國大學及學科專業評價報告》中的排名如下:2008年在所有201所建有化學工程與工藝專業的高校中排名在第16;2009年在所有201所學校中排名第18;2010年在所有224所學校中排名第18。
化工類工程教育人才培養體系改革的目標
工程教育人才培養體系改革應基于高等工程教育改革指導思想和人才培養素質特征定位、教育培養體系特征和工程實踐與工程創新能力培養途徑等開展研究、實踐和反思,明確以高素質創新人才培養三要素理論為指導的化工卓越人才培養體系優化的改革實踐總目標。高素質工程創新人才培養具備三個要素:意識、機會與能力。首先是意識,即學生要有成為創新人才的意識和動力,它包括遠大的理想抱負、寬廣的視野及對科學的熱愛;其次機會指為創新人才成長提供必要的平臺和載體;最后是創新能力,主要是指工程創新能力的培養。高等工程教育改革的內涵在于提升大學生的工程實踐與創新能力,教育培養體系的構建必須遵循工程的實踐、集成與創新的特征,以強化學生的工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心,將工程教育人才培養標準細化為知識能力大綱,重構課程體系和教學內容,將知識能力大綱落實到具體的課程和教學環節。化學工程與工藝專業建設的目標必須符合過程工業科技創新及化工學科發展規律、高等工程教育發展趨勢、經濟社會發展特別是地方經濟發展的需求,而這也是新形勢下化工專業的工程教育改革的基本指導思想。化學工程與工藝專業特色建設主要體現在人才培養模式、人才素質特征和質量保障體系等三方面,也是工程教育培養體系改革與專業建設的最終目標追求。堅持厚基礎、寬口徑、重實踐、強創新的理念,不斷拓展專業內涵,形成寬口徑辦學和培養復合型人才的多模塊模式。通過知識、能力、素質的協調發展,培養的學生具有較強的專業實驗技能、工程實踐與創新能力和國際化視野,能夠成為面向和引領未來的卓越工程師;通過公共基礎課、學科基礎課以及專業課程體系的設置、課程的講授、實驗實習等實踐環節安排、畢業設計綜合訓練、各種人文素質及科技講座、各種競賽等環節,構建創新創業能力培養的質量保障體系。現代工程教育培養的創新型工程科技人才應該是在四個層面達到預定目標,即:學生能夠掌握更扎實的技術基礎知識,領導新產品、過程和系統的建造與運行,理解研究和技術發展對社會的重要性和戰略影響。因此,在培養計劃制訂、教學方法改革等過程中必須始終強調實現基礎知識厚、工程實踐能力強、創新意識濃和適應能力佳等全面發展的綜合素質的養成。
化工類工程教育人才培養體系改革的實踐
采用理論研究———實踐———總結———再實踐———再理論研究的思路,推進化工類工程教育人才培養體系改革的實踐。把工程教育內涵提升的指導思想和人才培養目標的準確定位相結合,建立具有較強的工程實踐和創新特征的教育培養體系;把“卓越工程師培養計劃”的體系優勢轉化為基于工程實踐與創新的化工類專業培養優勢,通過國家特色專業平臺建設更加有效地提高化工高級人才培養的質量和效率。
(一)化學工程與工藝專業等化工類專業特色凝聚
化學工程與工藝專業等化工類專業的特色主要體現在三方面。一是復合的專業培養模式:堅持厚基礎、寬口徑、重實踐、強創新的理念,根據現代科學技術和社會經濟的發展要求,不斷拓展專業內涵,形成寬口徑辦學和培養復合型人才的有效模式。形成多模塊、復合化和卓工班相融合的專業培養體系和課程體系。二是卓越的人才素質特征:立足浙江、面向全國,通過知識、能力、素質的協調發展,培養的學生具有較強的專業實驗技能、工程實踐與創新能力和國際化視野,綜合素質高、工程能力強、能夠成為面向和引領未來的卓越工程師。三是完善的質量保障體系:通過公共基礎課、學科基礎課以及專業課程體系的設置、課程的講授、實驗實習等實踐環節安排、畢業設計綜合訓練、各種人文素質及科技講座、各種競賽等環節,構建培養學生工程實踐能力和創新創業能力的質量保障體系,保證學生的知識、能力和素質目標的實現。由此確立的化學工程與工藝專業人才培養目標為:培養立足浙江、面向全國,知識、能力、素質協調發展;具有國際化視野,具有創新意識和工程創新、創業能力;“下得去、用得上、干得好、上得來”的具有成長為高級化工科技和管理人才、企業家和知名學者的潛力。
(二)專業特色模塊和課程體系構建
浙江是資源小省、經濟大省,尤以民營經濟發達為主要特征,目前正大力發展臨江化工和精細化工,在這些領域有相當大的人才需求。而化學工程學科當前以過程工程和產品工程為導向,強調在多尺度的復雜大系統環境進行過程優化和研發綠色化學化工過程。據此,化學工程與工藝專業的模塊設置上應實現這兩方面的有效結合,除設置傳統的化學工程、化學工藝模塊外,還應設置適應浙江經濟特色和化學工程學科發展的一體化復合雙專業。自2010級始,根據教育部“卓越工程師培養計劃”試點要求,我們設置了化學工程與工藝專業“卓越工程師”試點班,重點落實“卓越工程師培養計劃”與培養體系優化的實踐探索。課程體系設置要服務于專業培養目標、滿足預期的畢業生能力要求。行業企業是畢業生的終端用戶,成立的校企合作委員會,吸納省內外化工龍頭企業或行業專業人士參與人才培養模式和方案的制訂;根據用人單位的反饋意見,完善課程體系。目前的培養計劃著力加強學科和專業基礎課程、確保專業核心課程,這類課程學分約占40%,并精煉專業模塊特色課程,保留2-3門特色課程,鼓勵模塊之間交叉選課,實現了寬口徑和個性化有機統一。上述舉措在夯實大學畢業生的工程基礎的同時也滿足了行業企業對大學生素質和能力的需求,極大增強了工程教育的內涵。