發布時間:2022-05-29 04:23:30
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1篇化學工程與工藝論文,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。
1數據處理的程序框架
因為每一個化學工程與工藝實驗的目的都不相同,因此其處理的步驟以及涉及的化學公式也不盡相同,不可能以一個程序來概括,但是經過大量的實驗研究和總結,發現不同的化工實驗中都會有其相似之處,它們都可以由圖1來概述。
2數據處理的程序編制
2.1數據輸入。化學工程與工藝實驗的數據輸入主要依靠提示的函數input實現,比如以溫度為例子,則其輸入函數為:t=input(‘請輸入實驗的溫度(攝氏度):’),其中輸入函數大多是以矩陣的輸入形式為主。
2.2處理和作圖。化學工程與工藝實驗中得到的數據時常會存在離散的情況,必須經由多種擬合的方法將它們結合成一條或多條連合的曲線,而其中最常用的擬合方式是最小二乘法,因此本實驗設計中的擬合方式也采用最小二乘法的方式。設實驗的離散數據(x1,y1)通過最小二乘法將其擬合成因變量y,自變量x,輸入的函數關系為y=f(x),函數關系的主要思路是讓離散數據中的x1的殘差平方以及Σ(f(x1)-y1)2達到最小值。因為在得出化工實驗數據中多少會因為外界的因素存在著一些誤差,因此最小二乘法可以無需使輸入函數y=f(x)必須經過全部的離散數據(x1,y1),但是殘差平方和必須達到最小值。根據最小二乘法的擬合方法可知,最小二乘法可以滿足化工實驗數據處理中的擬合應用需求。在化學工程與工藝實驗中會涉及到流體的流動阻力研究,研究主要是通過測試流體的流動阻力,在經過特定的計算之后得出摩擦系數(λ)和雷諾準數(Re)的離散數據,再同理,經過最小二乘法擬合出連續的曲線,并根據其畫出相對應的圖形。得出上述式子之后可以將MATLAB里的函數polyfit()進行線性的擬合,以作為化工數據處理的程序原理。
2.3建立數據庫。因為經過上述的設計,化學工程與工藝實驗數據處理只能得知在特定的溫度下(比如10℃、20℃以及30℃等)實驗的物性數據,但是在實際的生產中,工業生產所涉及的溫度多變,不單單只停留在設計好的溫度當中,因此,這就需要我們在數據中選擇最相近的數據,假設它們屬于線性的關系,再利用內插或者外推的方式計算出實驗的物性數據常數。在本文的化工實驗中,編寫的程序已經將實驗溫度和密度以及實驗的溫度與黏度進行多次的實驗擬合,建立出了一個相對完整的數據庫,在工作中只需將溫度輸入進系統,則程序可以自動跳出在特定溫度下的物性數據,提高數據處理效率。
3程序的運行
在編制完成化學工程與工藝實驗的數據處理程序,且建立數據庫之后,便應該輸入數據以驗證程序是否能有效地處理實驗數據。在化學工程與工藝實驗的數據處理中,MATLAB軟件的應用是十分重要的,經過實驗可知,在化工實驗當中會出現大量的離散數據,必須經過擬合的方式進行處理,其處理過程中不僅工作量大,而且十分繁瑣,一旦出現差錯則必須重新推翻重來,浪費大量的人力物力資源,而且在處理好實驗數據之后,在查看實驗當中還要將化工實驗數據重新計算一次,看結果是否與原先的計算結果相同,工作量十分重,但是如果運用MATLAB軟件則大大降低了數據處理難度,只要在MATLAB軟件中輸入相應的化工實驗數據,就可以得到結果,節省了時間,提高了工作效率。
4結語
在實際的應用中,化學工程與工藝實驗所要處理的數據十分龐大,而且涉及的計算公式也十分多,甚至很多時候為了將數據的計算公式導出來還要建立復雜的模型,一旦有一個步驟出現差錯則會直接影響到實驗的成果,如果使用傳統的手工計算方式,為了避免差錯則必須對每一個數據處理環節進行反復計算,降低了工作效率,因此MATLAB軟件的應用對于化學工程與工藝實驗的數據處理十分重要,它不僅將復雜的計算變得簡單,也讓事后的實驗驗證效率得到提高,促進了化工實驗的發展。
作者:李世英單位:內蒙古蒙西建設集團有限公司鋼結構分公司
1每章增加課后習題
為了提高學生的學習效果及自我總結能力,每章增加不同類型的課后習題與思考題。包括石油產品有哪些分類及各自用途等基礎性習題;冬天柴油車掛蠟如何處理等與實際生活相關的習題;如何根據油品的特性實現油品的安全管理等與實際生產相關的習題。學生即掌握了基礎知識,又可以運用所學知識來分析和解決實際問題。另外每章結束后要求學生對本章重要知識點進行總結,再相互交流,把握主線,整體思路清晰。
2教學方法改革
2.1現代教育技術的應用多媒體教學課件以它圖文并茂、動靜結合的表現形式,達到增強了學生對抽象概念、圖形性質和學科定理的理解與感受,從而極大地提高了課堂的教學效果。石油加工工藝學課程具有專業性強,需要良好的專業知識鋪墊;知識綜合性強,涉及內容廣泛,內容復雜,新工藝技術、新標準繁多;應用性強,理論與實際密切結合等特點,決定了該課程的授課形式必須多樣化,達到最好的教學效果。所以授課中把新工藝、新標準等以多媒體的形式講授,既直觀、形象、又便于學生了解掌握,節省教師畫圖、畫表的時間,在有限的教學時間里實現了大容量、高效率的教學。運用視頻將理論與專業實驗、仿真素材等緊密聯系起來,如對實沸點蒸餾先進行理論介紹,再播放視頻,一動一靜,將枯燥的理論以實際過程表現出來,提高學生的學習效果。課外學習平臺也不斷完善,包括授課視頻、實驗視頻、課件、配套習題、實際問題解決方法等,用現代技術及豐富生動的內容吸引學生的學習興趣,提高學生自主學習的能力。
2.2啟發式與對比式教學相結合為了改變大學生在中學階段養成的被動式、機械式的學習方式,變被動為主動,增加學習的積極性,提高對知識的渴望與興趣,本課程的講授過程中大量采用啟發式教學。如在講授清潔燃料生產時,先通過圖片了解現在全球氣候變化帶來的影響,并給出具體數據,再討論導致的原因。汽車尾氣的排放就是源頭之一,為了改善全球氣候,減少汽車尾氣排放的污染物是當務之急,這就要求提高燃料的質量,即生產清潔的汽油和柴油。應用啟發式教學,從我們切實能體會到的事情出發,引導學生運用所學知識去解決實際問題,既可以把問題簡單化,又增加了學生的學習積極性和興趣。除了啟發式教學外,還并用對比式教學方式,兩者相互補充。如把汽油和柴油進行對比講解,找出異同點,便于學生的理解與掌握。先指出汽油機與柴油機的雖然都是活塞式發動機,工作過程都是由進氣、壓縮、膨脹做功、排氣4個過程構成,但兩者的壓縮比、進入氣缸的氣體、著火方式等不同,所以對燃料的要求不同。汽油和柴油在發動機中燃燒不正常時都會發生爆震,且爆震現象相同,但是產生爆震的原因及時期卻完全不同,兩者用不同的指標來表示其抗爆性,由此得出各自的理想組分。通過對比歸納,內容清晰,層次分明,相似的知識點不易混淆,便于理解與掌握,取得了良好的教學效果。
2.3小組討論形式進入課堂為了提高學生的學習積極性,我們會不定期的提出一些與石油相關的問題,鼓勵學生通過各種渠道(期刊、報刊、互聯網、電視等)收集資料進行了解,之后在課堂上進行分組討論,把枯燥乏味的理論知識結合到我們的生活中,學生積極性較高,課堂氣氛高漲。比如緒論講完之后提出問題:石油與你有多大關系,你一天消耗掉多少石油?在下次課中用部分時間進行分組討論,在激烈的討論中,同學們各抒己見,真正了解到了我們的衣食住行確實離不開石油,但石油又是什么,它又是如何加工成我們想要的產品呢?有了疑問和好奇心,增強對本課程的興趣。
2.4培養獨立查閱并加工文獻的能力在授課過程中提出幾個比較熱門的課題,如原油價格對國民經濟的影響?煉化企業如何實現清潔燃料的生產?現代煉油工業發展趨勢?中國的能源安全及戰略問題等。學生根據個人興趣,選取某一個課題,獨立查閱文獻并經過整理完成一份報告,提高學生查閱加工文獻的能力,為以后畢業論文奠定良好的基礎,又加深對某一方面的深刻理解。
2.5加強工程意識與理論的聯系石油加工工藝學是一門專業課,除講授理論內容,還引入大量工業生產和科學研究案例,提升學生工程意識與理論聯系實際的能力,真正做到理論與工業生產緊密相連。如以遼陽石化加工原油-俄羅斯原油為例,根據原油性質、實沸點蒸餾數據及直餾產品性質,確定加工方案;以遼陽石化550萬t/a常減壓裝置為例,講授常減壓裝置工藝流程、主要設備、直餾產品性質等,運用實測數據進行產品實沸點切割計算,分離精確度計算等;增加解決實際問題的環節,如當某一側線產品出現頭重尾輕的時候應如何調節操作?本專業定期聘請工廠有經驗的專業技術人員到學校進行講課,介紹工廠相關裝置概況、原料及產品、市場需求、主要設備及生產工藝流程、從事化工行業要注意的安全事項等事項,使學生不但有了安全意識,也對實際生產過程有所了解,有利于理論知識的理解,引起學生對自己未來工作的興趣,提高學習動力。專業實驗最能反映專業特色,是與本專業學科發展關系最密的實踐性教學環節,因此我們不斷對專業實驗教學環節進行改善,除了開設傳統的驗證性實驗外,又增加了設計型、研究型實驗;建設煉油化工與自動化仿真培訓中心,強化學生的工程實踐與運行能力;鼓勵學生參加“中國石化-三井化學杯”大學生化工設計競賽,聘請設計院人員與教師共同指導,培養學生的創新思維和工程技能,培養團隊協作精神,增強學生的工程設計與實踐能力,實現“卓越工程師教育培養計劃”。
3教師實踐能力的提高
作為石油加工工藝學課程的老師,本人除了具有豐富的理論教學經驗,也具有實際生產經歷,曾在中石化滄州煉油廠催化裂化裝置工作兩年,每年參加知道學生下廠生產實習實踐教學環節,并于2012年在遼陽石化煉油廠進行為期一個月的實踐培訓,因此對煉油加工工藝過程及主要生產設備的操作及工作原理頗為了解。在理論教學過程中,能夠將實際生產與理論知識結合在一起,并對生產中遇到的問題作為實例進行分析、講解,提高了學生的學習積極性及理論聯系實際,分析問題和解決問題的能力。從事石油加工工藝學課程的教師除了擔任理論教學外,還擔任專業實驗、畢業設計論文、生產實習及實踐教學環節的指導工作。在學校、學院的推薦下,每年都有青年教師到中石油遼陽石化公司的生產一線進行實習,并派專業教師參加相應的技能培訓,定期聘請工廠專業技術人員到學校進行講座,以提高青年教師的工程實踐能力。
4結束語
卓越工程師教育培養計劃對促進高等教育面向社會需求培養人才,全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用,石油加工工藝學課程是化學工程與工藝專業的重要專業課程,主要培養學生理論與實踐的工程意識與能力,減少從校園到石油化工企業生產實際的過渡期。
作者:朱靜李素君傅承碧孫明珠單位:沈陽工業大學石油化工學院
一、化學工業特點延伸
依據數理、化學內涵作為支撐媒介,進而深度聯合工業經濟基礎條件進行窺測,將化工單元操作和熱學、動力學原理進行深度融合,進而有力指導設備開發工作。化學工程主要隨著化學工業的過渡改造而形成,其中化學反應作為生產流程的優秀內容,將為過程分析創設主動適應空間,將研究過程方向梳理完全;而化工熱力學條件作為單元反應的理論基礎,對于產品回收效率有著充分的界定要求,其將直接決定產品后期回收效率,對于產業經濟成本規模產生著重大影響效果。因此,在單元詳細操作流程中,技術人員可針對各類化工設備以及產品形態進行科學審視,由于傳遞流程作為單元操作、反應工程的支撐媒介,而化工產業在全新發展形態下需要落實優秀催化技術,就必須聯合跨學科形態的戰略進行綜合比對、研究,爭取達到統一規劃標準格局。內部傳遞機制主要圍繞動力、熱能、產品質量元素闡述,這其實就是異質化單元內部反應裝置的物理演變過程。
另一方面,合成化學作為既定學科的優秀要素,為設計主體開發大量非天然化合物質提供靈感經驗。在大量創新化合產物的影響下,有關化工產業基礎模型便開始順利過渡。信息技術為各類設備、工藝創造主動適應條件,整體上推動了行業的進步趨勢。這部分生產技術已經聯合各類深加工流程進行替換改造,需要化學工業不斷開發新型歸控技術,進而為既定產業規范效率和經濟成果提供適應條件。技術人員需要全面開發最為先進的協調處理細則,這是創新化學工藝改造流程的必要準則。整個技術開發活動利用市場導向機理進行布置,使得工業、商業化動機需求得到全面綻放。
二、化學工程、工藝試驗數據的科學搭配分析
傳統形態的化工實驗操作,內部數據排列機理相當復雜,整體活動延展下來,具體的人力、物力資源全面堆積。因為內部流程需要借助平行試驗進行掌控,特定數據處理重復性特征廣布。因此,必要時技術人員可依靠MATLAB軟件進行流程過渡,將人工演算過程中的數據限制因素調節完畢。這部分實驗流程是掌握化工研究方式的重要環節,整體流程較為漫長。所以,計算機信息技術便將這些復雜的演算流程進行智能模擬操作,并透過實驗要求建立必要的模型基礎,使得工藝技術管制范圍下的各類可行條件全面延展。化工產業講求專業實驗的引導價值,具體行動標準動機也是圍繞特地實驗點進行參數定量關系探索,進而將化工所需遵循的客觀規律羅列完整。
MATLAB軟件在整個研究過程中開辟引導先河,其將各類函數圖形進行輕松規劃,肅清細致符號演算和數值計算限制問題。這類軟件應用范圍較為廣闊,包括數字通訊和財務建模等內容。目前這類程序已經成為國際控制終端的必要支撐媒介,現場操作人員基本只需編寫某種數據處理程序,之后將原始數據輸入,就能輕松提煉相關實驗結果,將優質化數據和圖示模型展出。另外,涉及這方面人員素質的強化工作也相當重要。隨著技術創新和科技產業化的加快,環境保護意識的加強,必然會帶來對分析檢驗專業人才需求的上升,且無論在數量和質量上,都提出了新的要求。
三、結語
按照上述內容論述,隨著我國經濟事業的不斷發展,有關化學工業整改工業也大面積擴張。為了積極改良化工產業歸控形態,就必須聯合工程實踐環節進行有力疏導,爭取將各類操作限制問題歸控完畢,完成工程改造的歷史任務,為后期產業可持續發展灌輸全面適應活力。
作者:劉曉明單位:沈陽化工大學科亞學院
生產實習是化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業重要的實踐教學內容。通過生產實習,可以達到鞏固所學知識、培養和提高學生的創造性思維和實踐能力的目的。生產實習是進行素質教育和加強學生實際動手能力培養的關鍵環節[1],可以增加學生對所在專業及相關行業現實狀況和發展水平的了解,可以使學生建立起清晰的專業意識,有利于學生人生觀、價值觀、效益觀和競爭觀的形成。通過實習還可以加強學生的組織紀律性,培養學生團結協作和吃苦耐勞的精神,從而提高學生的綜合素質。對于化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業的本科學生來講,進行生產實習,其作用同樣是不言而喻的。通過實習,能夠讓學生了解海洋化工生產的概況和特點,熟悉生產工藝和主要設備的結構、原理及其作用,掌握安全生產的知識和預防及應對措施,增加感性認識,培養海洋化工生產的基本概念。通過生產實習可以加深學生對本專業學習內容和專業方向的認識,是理論聯系實際的重要過程,充分做到理論與實踐相結合,以實踐促進理論知識的學習。目前,由于經濟、社會和文化等多種因素的影響,生產實習現已成為該專業實踐教學質量提高的限制性瓶頸,如何突破這一瓶頸,保證并提高化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業生產實習的質量已是一個亟待解決的問題。
1化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業生產實習中存在的問題
1.1學生對生產實習重視程度不夠由于受中國長期以來所形成的傳統教育觀念的影響,在教學內容方面重理論,輕實習;以理論教學為主,把生產實習放在次要位置。學生認為課堂理論知識非常重要,而生產實習則無關緊要、可有可無,所以對生產實習抱著“混”的態度。另外,在中國當前嚴峻的就業形勢下,學生的就業壓力越來越大。很多學生剛進入大四就開始為找工作四處奔波,而生產實習正好安排在這個時期,有些學生根本無法安心進行生產實習。除此之外,有些學生為了提高自身的競爭力,選擇了考研。目前我國碩士研究生入學考試時間一般安排在第七學期期末。安排生產實習的時間正是學生復習考研的時間,很多考研學生為了能夠順利考取而爭分奪秒地進行備考,心中只有考研一個想法,其他的一切都放在了次要地位。在這種情況下,考研學生根本無法安心進行生產實習,嚴重影響了生產實習的質量。
1.2學校投入實習經費不足在整個生產實習過程中,需要提供學生相應的交通費、住宿費;在實習過程中企業承擔了一定的管理、指導和培訓任務,還需要支付相應的管理費用和酬金;為了加強聯系,保證實習基地的穩定,往往還需要一定的禮品費用和應酬費用等。以上所產生的費用都需要從實習經費中支付,隨著我國經濟的快速發展,消費水平的大幅提高,學校能夠提供的實習經費多年來一直不變,沒有相應的增加,根本無法滿足生產實習的正常進行。
1.3校外生產實習基地不穩定在經濟高速發展的今天,企業都把經濟效益放在了首位。出于自身管理、生產保密、實習學生人身安全等方面的考慮,企業普遍對于接納學生進行生產實習的積極性不高。大批學生進入企業進行生產實習必然影響正常秩序,加上接待、住宿、就餐等問題,給企業帶來不少額外的負擔及不便,因而企業不愿意學生去生產實習,造成聯系生產實習基地困難,即使聯系好的生產實習基地也很不穩定,缺乏一種長期穩定的合作關系。
1.4生產實習指導教師隊伍層次不高,人員不穩目前在我校化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業,年輕教師占有較大比例,這些教師大都是“從學校到學校”,沒有企業一線的具體工作經驗,實際動手能力普遍較低。另一方面,生產實習枯燥而單調,而且有些企業崗位環境也不好。所以一般教師不愿從事生產實習,致使生產實習的指導教師量不足、層次不高、人員不穩。
1.5學校對生產實習過程缺乏有效監管生產實習一般由學校教務處統一部署,確定實習時間、內容和考核標準,然后再將具體任務進行分解,最終由指導教師具體安排學生的實習方式、地點和內容等。在整個實習過程中,教務處和學院缺乏一套統一有效的監管機制,從而導致生產實習的效果完全依賴于指導教師的責任心和學生的自覺性。如果指導教師缺乏責任心,學生沒有自覺性,就會出現在整個實習期間,老師和學生都在“混日子”的結果,實習效果可想而知。
2化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業生產實習教學改革的措施
針對以上所提出的關于生產實習過程中出現的問題,結合近幾年天津科技大學化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業的實踐經驗,對本專業生產實習教學改革的措施進行了總結。
2.1加強教育宣傳,提高學生對生產實習的認識程度在每學期生產實習之前,本專業教研室主任召集全體生產實習指導教師進行學習交流。實習指導教師通過課堂灌輸、日常宣傳、動員大會等多種形式,讓學生在思想上充分認識到生產實習的重要性,使他們清醒地認識到,只有經過實踐的鍛煉和檢驗,掌握真正的本領,才能在日趨激烈的社會競爭中立于不敗之地。這樣才能夠提高學生對生產實習的重視程度,變被動為主動,自覺自愿地去完成生產實習任務,提高實習效果。
2.2開源節流,保障生產實習經費的投入生產實習經費是制約生產實習效果的一個重要因素,必須對其加強管理,改善經費不足的現象,保證生產實習能夠正常、順利地進行。一方面,我們壓縮不必要的開支。本著節約資金、便于管理的原則,在滿足教學要求、保障實習效果的前提下,盡量就近安排實習。凡能在校內實習的,不到校外去;能在本地實習的,不到外地去;能在近處實習的,不到遠處去。就近建立相對穩定、長期合作的校外實習基地,以減少交通費和住宿費等開支。另一方面,積極爭取企業資金贊助。本著“互惠互利”的原則,發揮學校的技術和人才優勢,通過人才培訓、技術合作、成果轉化等途徑,與企業建立緊密的“雙贏”合作關系,以此來爭取企業資金贊助,改善生產實習經費不足的現象。
2.3建立長期穩定的校外生產實習基地生產實習基地的建立是實踐教學的基本條件,高質量的生產實習基地是培養高水平人才的重要保證[2]。首先是學院領導和系主任高度重視校外生產實習基地的建立,認真對待學生生產實習的教學工作,從財力、人力、物力上把生產實習當做一門重點課程來抓。其次是根據學校實踐教學體系的總體設計,制定校外實踐基地的建設規劃;再次是根據專業方向和特色選擇好對應企業單位,按照互惠互利原則,通過簽訂協議和長期合作經歷,形成穩定、有效的校外實習基地。到目前為止,筆者專業建立的長期穩定的校外生產實習基地有:中鹽制鹽工程技術研究院、天津長蘆海晶集團有限公司、天津長蘆漢沽鹽場有限責任公司、天津泰達新水源科技發展有限公司。在與校外生產實習基地建立長期穩定的合作基礎上,積極探索“產學研”合作基地高素質創新人才的培養模式,增加學生就業渠道,提高就業質量。
2.4加強生產實習指導教師隊伍的建設生產實習指導教師指導工作的好壞直接關系到生產實習效果的優劣,這是生產實習最重要的一環。師資隊伍建設可以通過進修、內部培訓、招聘引進等方式,優化結構,提高水平[3]。筆者通過擴大外聘兼職教師在指導教師中的所占比例,積極聘請專家、技術能手來校上課或現場指導生產實習。筆者也通過選取生產實習指導教師參與到天津濱海新區“科技特派員”的工作,讓生產實習指導教師積極到校外生產實習基地學習和合作,進一步提高教師指導生產實習的水平。筆者學校也組織合作團隊,深入企業第一線,以解決工程實際問題為優秀,邊工作邊學習,既可提高教師水平,還可配合企業組建開放型的研究開放中心,促進企業有針對性地開展繼續工程教育活動,以促進教師工程實踐能力的提高。
2.5加強生產實習過程管理,嚴格考核制度為了保證生產實習能夠取得良好的效果,必須進行嚴格的管理。學校教務處和學院除了要抓好兩頭外,還要著重管理好生產實習中間過程。實習開始之前要制定詳細的規章制度來作為指導;實習過程中務必將各項規定落到實處,嚴格進行中期檢查,定期進行交流和匯報,認真檢查學生們的生產實習筆記,加強過程管理;生產實習結束后,要進行考核,嚴把質量關,對于一些弄虛作假、抄襲嚴重的堅決不予通過。并通過調查和與學生交流的方式了解指導教師的情況,對于玩忽職守、不負責任的指導教師要進行嚴肅處理。只有通過加強生產實習過程管理,嚴格考核制度,才能確保生產實習取得良好的效果。
3結語
生產實習的教學改革是一項涉及面廣、環節多的復雜系統工程。探索有效的化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業生產實習方式,加強學生的工程實踐訓練,對促進學生全面發展,著力提高學生服務國家人民的社會責任感、勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力具有十分重要意義。在不斷創新工程教育觀念的前提下,社會、學校和企業仍需要從多方面、多途徑探索有效的化學工程與工藝(海洋化工與工業分析)專業生產實習方式。
摘要:化學工程與工藝專業是一個極富創造性、挑戰性的重要工業領域,能在化工、石油、能源、輕工、冶金、醫藥、微電子生產、食品和環保等多領域行業,從事產品的研制開發與評估、過程工藝與裝置的設計放大、過程科學研究、高等工程教育、生產過程的控制及經營管理等方面工作的高級工程技術、教育教學和管理營銷人才,具有技術密集、人才密集、資本密集的特征,特別是二十一世紀的化學工業在向“綠色化工”方向發展的同時,對知識的交叉滲透、產業的相互交融提出了更寬更深的要求,該專業就是為了適應面向二十一世紀化學工業發展而設置的一個厚基礎、寬口徑、適應性強的大專業。
關鍵詞:化學工程與工藝;專業;就業方向
化學工程與工藝專業是一個極富創造性、挑戰性的重要工業領域,能在化工、石油、能源、輕工、冶金、醫藥、微電子生產、食品和環保等多領域行業,從事產品的研制開發與評估、過程工藝與裝置的設計放大、過程科學研究、高等工程教育、生產過程的控制及經營管理等方面工作的高級工程技術、教育教學和管理營銷人才,具有技術密集、人才密集、資本密集的特征,特別是二十一世紀的化學工業在向“綠色化工”方向發展的同時,對知識的交叉滲透、產業的相互交融提出了更寬更深的要求,該專業就是為了適應面向二十一世紀化學工業發展而設置的一個厚基礎、寬口徑、適應性強的大專業。本專業旨在培養德、智、體全面發展,具備在工業界、科技界、政府及行業機構中擔任重要職務的基本素質,掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法。
通過上述闡述,我們簡單了解到了化學工程與工藝的定義,在一些重要領域的關鍵作用。下面就讓我們分開來解讀化學工程和工藝在哪些領域起到了什么作用,在工作中,如何將資源更好的利用?
化學工程與工藝就是研究化學工業生產過程中的共同規律,并用化學方法改變物質組成或性質來生產化學產品的一門工程W科。簡單來說,也就是化學在工程實際中的應用。該專業主要開設高等數學、無機與分析化學、有機化學、物理化學、高級語言程序設計、化工原理、化工熱力學、化工分離工程、儀器分析、化工設計、化學反應工程、化工工藝等課程。其中英語、化工原理、化學反應工程、高等數學為學位課程,參加省自學考試。
化學工程與技術學科是從19世紀末由于化學品大規模生產的需要而形成和發展的。當時,為了化工生產的高效和大型化,根據典型的化學工藝和設備中出現的一些具有共同屬性的工程問題,形成了單元操作的概念。20世紀50年代后發展的傳遞過程原理和化學反應工程使化學工程學科上升到了新的階段。人類穿的各種合成纖維的衣物,吃的各種食物的包裝加工,住的房屋的水泥鋼材,以及人們開車所用的石油天然氣,都是化工研究的方向。中科院院士陳洪淵就曾經評價化工產業為“國之重器”,能創造出數千萬個“新物種”。譬如說,1909年哈伯發明的合成氨技術使世界糧食翻倍,解決了世界上一半人的溫飽問題。1995年我國的化學纖維產量為330萬噸,其中90%是合成纖維,這一化工技術的應用,使大多數人免于挨凍。
當今社會,化學工程與工藝也應用到多個領域,如分析化學師、食品化學師、化妝品研發員、醫藥技術師等職業,這些職業你肯定聽說過,但不一定想到他們與化學工程與工藝專業相關。總體來說化學工程與工藝專業的就業領域還是相當廣泛的。畢業生能在化工、能源、信息、材料、環保、生物工程、輕工、制藥、食品、冶金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。一般主要的主要就業方向可以從一下幾個方面來看:
首先,可到科研院所、高等院校從事化學工程與工藝相關科研、教學等工作。不過這需要該專業學生具備一定的科研水平和較高的學歷。
其次,到化工類、石油類、輕工類、車輛化工、建筑機械、制藥、食品、涂料涂裝等相關的科研單位、企業、公司從事應用研究、精細化工產品的開發、設計、生產技術和科技等工作。化工行業有很多知名的企業如美孚、殼牌、巴斯夫、中石油、中石化等。當然,除了這些大企業外,一些冶金、化纖、煤炭、橡膠等化工企業也是畢業生不錯的選擇。化工行業是個講究經驗和積累的行業,技術和經驗是技術型人才的資本,對于剛走出校門畢業的學生來說,一般需要一個相當長時間的經驗積累,從基層做起,讓理論和實踐充分的結合后,才能謀取個人職業更好的發展。
再次,可以在相關化工類企業從事銷售、管理等工作。除了走工藝、研發、質量檢驗等技術人才的道路外,該專業復合型銷售和管理人才在人才市場中也特別受歡迎。關鍵是如何取得化工類技術以外的教育背景和從業經歷。化工貿易、管理人才基本都需要是化工專業出身,同時熟知貿易規則和單位業務,還必須具備耐心細致,和較強的語言表達能力。
國家教育部曾公布的化學工藝與工程專業就業狀況顯示,該專業2013年全國普通高校畢業生規模在28000-30000人,近三年全國就業率區間在90%-95%之間,屬于就業率較高專業。
據調查,相關從業人員都表示,化工專業畢業生要找到一份工作并不難,但找什么樣的工作就因人而異了。由于化工各個方向分類較細,各個大學都有自己擅長的專業方向。如有些學校側重石油化工、煤化工;有些側重醫藥化工;有的則偏重金屬冶煉或精細化工等。另外,還有一些人對化工就業存在這樣的誤區,擔心學這個專業畢業后要去挖煤、煉石油。實際上,傳統的石油化工、煤化工只是其中的一個就業方向,如果你對這個方向不感興趣,還有更廣泛的領域可供選擇。如可以選擇和人們生活息息相關的精細化工,我們用的洗發水、洗面奶、沐浴液的研發生產都是化工的主要就業領域。還有食用油、巧克力等食品加工企業,香水、化妝品、奢侈品制造等也是化工很好的就業方向。目前我國經濟建設水平不斷提升,涉及綜合技術項目的開發工作節奏也顯得急躁起來,對于化工專業建設工作人員來說,需要聯同系統性的設施布置和先進實驗驗證項目開發,積極穩固綜合人力資源的開發動力,為我國相關行業的發展提供更加優質的貢獻力量。
除了化學工程與工藝在工作上的應用外,可以說,我們日常生活中的“衣、食、住、行”樣樣都離不開化工產品。化學工業已經成為國民經濟重要的基礎性產業,它為農業、能源、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑、建材等工農業和人民日常生活提供保障和配套服務。同時它還是工業經濟中最具活力,有待開發且競爭力極強的一個行業。老人常說,“三百六十行,行行出狀元”,不管研讀什么專業,都有一定的優勢和特點,只要潛心學習,任何領域都可以走出一片輝煌的天地。
【摘要】伴隨我國科技水平的不管進步,一些工業技術得到了很大的發展,這樣就對化工材料的節能提出更高層次的要求。在化學行業中,綠色化學工程與工藝的運用起到了非常大的節能作用,該工程與工藝主要是對化學生產中的資源浪費、環境污染等現象進行有效處理,從而就可以很大程度降低化工材料對環境的污染,也能大大提高能源的利用效率。基于此,本文主要對綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用進行了分析。
【關鍵詞】綠色化工工程;化工工業;節能;促進作用
引言:對于化工來說,其是促進社會和物質文明發展的關鍵,并且為人類做出了非常大的貢獻。與此同時,環境污染問題也日益嚴重,這樣就需要采取相應的措施進行解決。而綠色化學工程與工藝是利用科學有效的方法和材料等進行處理,不僅大大提升了生產的利用效率,還很好的解決了存在的污染問題,因此,其對化工節能就有很大的促進意義。
1.綠色化學工程與工藝概述
1.1 綠色化學工程與工藝的重要性
目前很多我們生活中需要用到的物品都有賴化工生產流程,傳統的化學工程與工藝中往往對于綠色化學不重視,生產過程中只是注重結果,短期內或許能收獲相應的產品及利益,但從長遠來看,很多化工生產工藝流程在生產過程中對環境造成很多污染,有的污染對環境的破壞是不可逆的,后果可想而知。隨著人們環保意識的加強,近年來綠色化學工程與工藝越來越被人們提倡,這樣的方式采用一種更科學更自然的方式實現化工生產,仍然能通過有效途徑得到最后的目標產品,但大大降低了生產工藝對于環境的污染與破壞,同時很好的促進了化學工藝的節能,也實現了可持續發展的要義。
1.2 綠色化學工程與工藝的基本原則
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。
2.化工企業節能減排的措施
通常情況下,大型化工企業在生產過程中往往會消耗大量的煤炭、石油和一些化工原材料,最終排放出大量的“三廢”,也只有通過不斷循環市場經濟,才能夠促進化工企業在國內市場的發展,并取得一定的市場優勢。而目前化工企業應該在節能環保的基礎上促進經濟發展,其方法主要有以下幾點:(1)加大化工污染這方面的技術、資金投入力度,對污染問題進行全面的控制。(2)針對化工生產項目使用先進的節能減排生產工藝,控制好化工原料,進而從源頭上對污染問題進行防控。(3)創建綠色的化工生產鏈條,實現節能減排技術集中化處理。(4)全面提高企業職工的綠色減排意識,從自身出發做好環境保護工作。
3.綠色化學工程與工藝的合理開發
3.1 綠色化學原料的合理運用
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
3.2 提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高[2]。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
3.3 使用無毒無害催化原料
從目前的現狀來看,伴隨著化工行業的不斷發展,合理運用化學反應成為了化工行業健康穩定發展的關鍵,而在進行化學反應的時候,催化劑的使用是非常關鍵的,既可以對反應速度進行加快,也可以對反應時間進行縮短,那么在進行化工生產中,要想確保綠色化工工程和工藝得到快速的發展,就要使用沒有毒害的催化原材料。同時現在我國有關部門對催化原材料的選擇和應用已經給予了高度重視,并且催化劑的開發、研究和制作在不斷增多,從而就促使在進行化學反應的時候,催化原材料有了很大的改善。此外,使用沒有毒害的催化原材料還能夠大大提高化學反應的效率,對能源消耗含量進行降低,也能夠很大程度減少環境的污染。
4.綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
加強對綠色化學工程與工藝的研究是化學工程的一次全新探索與實踐創新,綠色化學工程工藝研究能夠將廢棄物的科滋控制在合理的范圍之內,實現化學工程的規劃化發展,與此同時也可以改善人民群眾生活環境,對構建環境友好型社會具有重要的現實意義。
4.1 清潔生產技術的合理應用
清潔生產技術的合理應用具有超高的價值,對化學原料進行無公害化的處理,以期最終達到合格生產的目的。清潔生產技術的使用可促使原料等到有效的利用,提升原料的使用效率,清潔生產技術最為常見技術例如脫硫技術等,化學生產加工不可避免將會產生一定廢氣,為了進一步降低廢氣對于空氣質量的污染,就需要進行脫硫處理。此外,除了清潔生產技術的研發外,當前自然發電技術也被賦予了更多的重視,在環境污染日趨惡劣下,自然發電技術受到的關注,利用風能等自然資源發電,可在生物工程中降低污染,并提高環境質量,以期實現資源有效利用。
4.2 生物技術的有機結合
在可持m發展理念推進下,生物技術也不斷得以升級,生物技術也可理解成為生物工程,其中包括生物化工以及仿生學兩部分。生物技術利用生物科技進行生產與加工,如常見的生物酶技術,生物酶是一種具有催化作用的有機物,該種有機物可具有超高應用價值,加之其污染系數較小,故此被廣泛的應用到各領域之中。例如紡織領域,通過氧化還原酶的作用促使衣物處于仿舊狀態等。生物技術的使用符合綠色化學工程工藝的要求,因此將生物技術與綠色化學工程工藝相互結合,可進一步的深人落實化學工程節能理念,并改變傳統化學生產工藝模式,共同打造綠色環保社會。
4.3 環境友好型產品的加工生產
綠色化學工程與工藝的主要發展目的之一即為為社會生產處環境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環境發展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現在很大程度上起到了保護環境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優勢得到充分發揮,可有效降低生態環境的染污,促進國家自然環境和社會經濟得到可持續發展,對國家的長遠發展及社會的進步具有重要意義。
結語
通過上文對綠色化學工程和工藝技術進行系統分析可知,綠色化學工程對促進化學工業節能發展起到了重要助推作用,是實現化學工業節能減排發展目標的重要手段。現階段,開發和應用綠色化學工藝,已成為現代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會,實現可持續發展的關鍵。
摘 要:當前,在職業教育努力服務經濟建設的大背景下,怎樣創新中等職業學校的化學工藝專業教學,為地方經濟建設搞好服務?筆者認為,應當認真把握專業課程教學和學生就業的關系,結合中等職業教育的發展現狀及化學工藝學科教學的特點,通過對專業課程的正確定位和教學方法的進一步改革,努力培養高素質的化學工藝職業勞動者。
關鍵詞:中等職業教育 化學工藝 校企合作 能力培養
化學工程與工藝專業作為一個注重實踐能力的專業,要求學生具有很強的實踐動手能力。但在實際工程實踐能力培養過程中,學生在工程實踐能力培養方面還是遇到了許多問題。為此,本文將圍繞這個話題進行相應探討,期望通過簡單分析可以給學生能力培養帶來實質性幫助。
一、中等職業教育現狀分析
中等職業教育其實就是就業教育,這已經成為人們的一個共識。也就是說,人們越來越感受到職業教育對社會經濟發展的重要作用,越來越認識到職業教育與市場經濟的緊密聯系,認識到市場經濟對職業教育資源的配置利用。同時,市場也對職業教育的發展起著制約和促進作用,主要表現在:生源市場構成了職業教育的入口環節;產業結構和市場需求構成了職業教育的運行環節;就業市場影響著職業教育的出口環節。市場已成為影響職業教育的重要因素,在一定程度上講,市場變化已成為職業教育發展變化的一個晴雨表。
二、化學工藝學科特點分析
根據教育部面向21世紀中等職業教育教材建設的精神,以及培養高素質化工職業勞動者的要求,化學工藝課程立足化工工藝崗位操作工所需要的基本知識、基本原理和基本技術,在介紹化工生產原料、闡述化學工藝基本知識與原理的基礎上,選擇可體現化學工藝特點的工藝,討論工藝原理、工藝條件及工藝流程,使學生學習掌握化工生產的基礎知識,基本原理和技術,為他們走向生產崗位奠定了化工職業基礎。
三、如何改革化學工藝學教學
1.改革思路要以市場為基礎。要以市場調研為基礎,結合地方工業的特點對化學工藝課程內容及要求進行定位。首先,課程定位必須要實事求是。職業教育辦學方向就是依靠市場辦專業,如果脫離了這個目標,那么課程定位就是無源之水。其次,職業學校的學生基礎比較薄弱,學生的水平差距也比較大,學生缺乏興趣,容易失去學習動力,所以我們要了解教學的主體即學生的實際情況。教學內容應按學生的實際學習能力和就業市場需求進行適當的刪減,應著重介紹與實操和就業企業緊貼的內容。注重理論聯系實際。教學內容突出實用性,引發學生的學習興趣,讓學生感覺到學有所用,充分調動學生的主動性和參與意識。
2.基本方法要與地方經濟相結合。目前中等職業教育的專業課教材中,化學工藝學教材中的內容大多是以一些相對完善、通用的一些工藝作為優秀內容。由于不同地區化工行業的資源、人才需求和生產工藝不同,現行教材中很多內容并不能很好地被企業、教師和學生認可。在實際教學過程中,應當將一些本地具有代表性、基礎性的工藝作為優秀教學內容,將化學工藝中的工藝學基礎知識融入優秀工藝完成教學目標。如我們濟源地區以樹脂生產、煤化工和化肥生產為主,教學內容就應當與企業合作制定以樹脂生產、煤焦化、煤氣化和化肥生產的工藝作為主線,將工藝學基礎知識和生產工藝相結合為內容的校本教材。
3.實施化學工藝教學的幾項措施。一是要加強教師的業務能力培訓及師資隊伍建設。首先,要重視學歷、職稱的提高與實踐本領和研發能力的培養。鼓勵教師主動到當地相關企業鍛煉為行業企業提供各種技術支持與服務。同時參與行業標準的制訂,積累實際工作經驗,提高實踐教學能力。其次,組建“校企互通、動態組合”的兼職教師隊伍。拓寬兼職教師來源,建立校外兼職教師數據庫,通過正式引進、柔性引進和與企業“共引共享”等方式,聘請當地行業企業技術骨干和能工巧匠來校兼職上課。 二是要針對崗位特點使用特殊教學模式。項目教學、生產性實訓等職業教育大力提倡的教育模式都是對傳統理論教學、課堂教學的“顛覆”。隨著項目教學和生產性實訓等教學模式的推進,帶動了校企合作辦學模式、學做合一學習模式和產教結合教學模式的改革。以工作任務為中心,許多項目教學實施安排在校內和校外企業開展生產性實訓。開展項目課程和生產性實訓不僅是培養學生職業技能的重要方式,同時也是培養學生良好職業道德、科學創新精神的理想途徑。 三是工學交替,將理論與實際相結合。以學科教育模式針對化學工藝基礎知識進行教學,以實訓、實驗、現場管理教學進行針對性訓練。將地方企業與學校理論知識與實踐技能教育緊密結合起來,是一種主要以專業技術工人為培養目標的職業教育制度。化學工藝教學過程中的理論知識部分要在實踐、實訓時進行強化和講解。將實際操作所需知識在課堂上進行分析和理解。如在聚氯乙烯化工工藝課程的教學過程中,要在學生掌握部分安全和理論知識后到企業觀摩學習。在理解工藝和實際操作后回到學校重新對理論和操作知識進行學習和反饋,能夠更好地讓學生掌握知識。
4.關于專業教學考核與評價的方法。一是現場實訓考核,以能否勝任崗位工作為標準,占總評成績的60%。二是對工藝認識、理解的考核,以在企業現場進行提問及考核為方式,占總評成績的30%。三是工藝基礎知識筆試成績考核,占總評成績的10%。
四、在了解了化學工程與工藝專業可以有哪些就業路線
1.技術型路線:技術員-工程師-總工程師(或創業)。化工行業是個講究資歷和積累的行業,很少有“一飛沖天”的特別機遇,初畢業的我們可以做些技術類的工作,踏踏實實,一步步積累技術資本和經驗,然后到了一定程度后,便能獲得比較好的機遇和地位。化學工程與工藝工作,一般需要一個相當長的時間來讓自己的理論和實踐得以充分的結合后,才能謀取個人職業的發展基礎。所以,若要走技術路線,對于剛畢業的我們,必須在寂寞與微薄的薪水中提升自己,技術和經驗是化學工程師的資本,基本可以替代金融資本進行創業,這也是工作最開始幾年的寂寞和低收入換來的回報。有技術在手,想有高薪或者是創業,都不是問題。
2.銷售型路線:業務員-銷售主管-區域經理-銷售總監。化工原材料的辨別必須是建立在扎實的專業基礎之上,否則無法向客戶解釋產品的優劣。所以,化工貿易人才基本都需要是化工專業出身,同時熟知外貿規則和單位業務,還必須具備貿易人才的耐心細致,語言表達能力強,開朗樂觀,能吃苦耐勞等素質,若你具備以上的素質,那便在你涉足該行業做銷售時,努力地工作。工作的前兩年是收入和職業發展的關鍵期,因為,銷售過程中最重要的渠道(人脈)和技巧在兩年內基本定型。好的銷售人才永遠都不用發愁企業或行業的不景氣,因為銷售技能的通用性,跳槽轉行都是非常輕松的。
總之,化工類專業畢業生若要成為企業青睞的復合型人才,關鍵的在于如何取得化工類技術以外的教育背景和從業經歷。除了傳統的化工生產、工藝、研發、質量檢驗等化工專業型人才外,物流、法律、環保、項目管理等“邊緣性”人才的招聘比例大大提高,有時甚至超過了化工專業人才的招聘量。這些人才要求掌握多方面的專業知識。通過跨專業開研究生,是取得相關專業教育背景和專業知識的主要途徑。如此,化學工程與工藝專業的前景是廣闊的,為了美好的明天,今天的我們偏硬開足馬力,加緊學習。
摘要:化化學工程是生產化學品的重要環節也是化工生產的重要環節,隨著人們對環保理念的關注,化工生產的工藝也受到了挑戰。本文對化工生產工藝進行探討。以期提高化學工程與工藝發展水平,為人類生存環境做出一定的努力。
關鍵詞:化學工程;化工工藝
引言:在化工生產中,往往存在著一定的污染,對人們生活環境質量和身體健康帶來了很大的威脅,隨著人們對環保理念的關注,化工生產的工藝也受到了挑戰。為了能夠滿足當前節能環保以及節能減排的主流理念,基于環境化以及高效化的原則,在化工生產中應該不斷加深對化工工藝的研究與革新,因為化學生產造成的污染,從很大程度是化工生產工藝不夠成熟所致。
一、關于化學工程與化工工藝發展中存在的問題?
一是化學工程水平不高。在化學反應過程中,由于生產環境以及生產設備的不過關,從而使反應不充分,造成大量廢氣、廢水和廢渣的產生。例如,在進行化學肥料的生產過程中,反應器皿往往無法達到反應需求溫度,造成反應不徹底,產生三廢。化學反應不充分是化工工藝不成熟的表現,在這種情況下,生產出來的化學產品合格率十分低,質量無法得到保證,不能滿足人們對生產和生活的需要。最為嚴重的是,不充分的化工生產會造成巨大的能源與資源的浪費,而大大降低了化工生產效率。并且,在我國化工生產過程中,連續型的化工生產環節在具體操作時往往不能連續,造成整個工程的連續性不佳,生產的進度容易受到影響,尤其是當整個生產環節出現脫節的時候,就會對生產過程造成很大的影響,這些都是由于化工生產工藝不完善所致。
二是環保能力低下。我國的環境污染和空氣污染之所以這么嚴重,很大程度上是因為化工生產的環保能力低下。造成我國環境污染這么嚴重的罪魁禍首之一便是化工生產工程的污染。化工生產中污染環境的能力最強的幾個行業則是:造紙業、印刷業、紡織業、印染業、重金屬的生產等行業。這些行業的廢水檢測結果,一般都是重金屬超標非常嚴重,對環境造成的危害不可估量,從而嚴重影響人們的衣食住行,也影響了我國的環境污染指數。這些重金屬污染型廢水的排放會嚴重影響我國人民飲水的質量以及土壤的質量,使得生態環境失調。而且,由于很多化工廠的規模不大,沒有足夠的人力以及財力對這些污水進行處理,通常都是直接排放到江河湖泊中,從而影響了較大范圍的生態環境。
三是安全管理制度不嚴格。在化工污染的巨大威脅之下,國家出臺了很多相關法律政策來約束化工工業的發展,希望化工行業能轉變生產模式,走上綠色化發展道路。然而在實際的化工生產中各種問題層出不窮,如環境污染、資源浪費、安全問題等,這些問題都會成為制約我國化工行業良性發展的絆腳石。而產生這些問題的根本原因就是相關部門沒有嚴格地執行安全管理制度。在化工生產時往往是先考慮到經濟利益,可能為了節省成本不愿意投入先進設備和技術,采用不成熟或者落后的化工生產工藝,而忽略了安全和環境的重要性。
二、提高化工生產工藝質量的控制措施
一是提高反應技術以及反應裝置的先進性。反應條件和反應技術是化工生產中最為重要的環節,也是提升化工工藝質量的關鍵所在,只有具備充分的化學反應條件,才能切實保證反應結果,提升反應效率,減少廢料的產生。例如當精餾塔中的壓力發生變化時,回流比會減小。而運用熱泵蒸餾之類的技術能夠減少分離過程中的能量損失。當反應壓力減小時,氣態反應物的壓縮作用會顯著減小。吸熱的反應溫度下降時,供熱溫度也會減小,這樣能限制副反應的發生,使產品的反應和分離過程中的能耗減少。通過高效填料和傳熱裝置,能夠提升傳熱性能和轉換效率。新一代的隔熱材料及其最合適的厚度可以大大地減小熱損失,所以要盡量多使用高效的節能設備。并且,在提高反應條件的過程中,必須保證化學反應材料齊全,反應材料質量也必須符合規定標準,反應中所須的催化劑也要準備到位,反應器皿和設備等都不能有遺漏,只有這樣才能保證在化工生產過程中高效生產,并減少廢物的產生。保證這些廢物不直接排放到自然環境中,就能減少化工生產對環境的危害。
二是降低生產全過程的動力能耗。在化工生產過程中,常會用到電機拖動系統,電機拖動系統在使用時耗費電能較多,可以采用變頻控制來調速達到節能的效果。變頻節能調速可以改善普通的閥門靜態調節技術,讓電機拖動系統的輸入輸出能夠保持持久的動態平衡,在化工工藝中可以減少電能能耗。化工工藝具體操作時需要熱能來促成反應,對熱能的消耗也是極其巨大的,在供熱系統改造時,要不受傳統的單套裝置的約束,對組合裝置全體優化,可以從源頭上解決“高熱低用”的問題,最合理地利用熱能源。
三是合理處理廢棄物。在化學品的生產過程中,反應條件和反應環境固然重要,但廢棄物的處理也很重要。我們國家是一個資源大國同時也是一個人口大國,使得人均資源占有率很有限,為了以后子孫后代的發展,我們不能走先污染后治理的道路,該合理處理好廢棄物。我國現行的法律規定,化工生產過程中產生的重金屬和有毒污染物一定不能直接排放到江河湖泊中。另外,對有毒廢氣也要經過處理才能排放到大氣中。被污染水質的排放應該嚴格采用化學原理對其進行化學處理,等到指標合格后,才能通過專用渠道,排放到自然環境中。比較簡單的則是通過基本反映,利用沉淀的方式,將重金屬離子轉變為化合物沉淀下來,使其危害性降到最低。而廢氣則應該在排放裝置的中部和頂端設置有效的廢氣處理系統,過濾掉有毒的粉塵和氣體,之后再排放到空氣中。
三、化學工程與工藝發展
隨著科學技術的發展和化學行業的不斷進步,專業人員已經把化學專業的研究重點從單一研究化學過程、設備等單一方面轉而研究化學行業與其他行業的融合方面。最大限度地節約地資源、能源,實現綠色化學的目標,實現可持續發展。探究化學工程技術的熱點分析與發展趨勢,通過對現有的化學工程技術的分析,研究其技術熱點,從而經過理論分析,判斷未來的化學工程技術的發展態勢。化學的影響以及需要重點探討的方向,就是化學環保問題。由于化學工程往往都會涉及污染問題,因此從化學工程技術角度分析,將從技術角度出發,從而盡最大限度來降低化工技術對環境的影響。未來化學工程技術的發展,直接影響著其發展態勢。
結束語
化學工程技術的熱點是將化學工程與信息工程研究相結合,隨著信息技術的發展,信息技術已經深入各行各業,通過計算機技術可以收集大量信息,并對此進行精細的計算,隨著大量的數據的統計和分析,可以得出很多重要的規律和結論,這些規律可以用來作為提高效率和生產效益的理論依據,同時可以預見,將化學工程和材料科學結合起來進行分析必將是化學工程領域的重點研究課題,必將成為引領化學研究的主要方向。
摘要:近年來,以分析裂解為主的反向工程技術發展極為迅速,通過反應可以了解化學物品的組成、結構以及各個體系的作用機理,以此提高物質的品性。本文對化學工程與工藝中的裂解進行了探討分析。
關鍵詞:化學工程;裂解?
一、關于裂解原理?
在化學工程中,裂解是指將樣品放在嚴格控制的環境中加熱,使之迅速裂解成易揮發的分子碎片,并用其他聯用裝置分離和鑒定這些裂解碎片,從而推斷樣品的組成、結構和性質。聯用裝置最普遍的是色譜儀和質譜儀,故分析裂解是裂解質譜和裂解色譜的總稱。
第一種是裂解質譜。裂解質譜即將熱裂解產生的碎片送入質譜分析儀中,由譜圖分析裂解產物。裂解質譜具有所需樣品量小、可從碎裂方式分析分子結構、可鑒定混合物等優點。故裂解質譜是最早也是最廣泛應用于合成和天然高分子結構分析的質譜技術,典型應用包括:均聚物結構的確認;異構體高分子的區別;共聚物的組成和序列分布分析;高分子混合物的分析;高分子中揮發性添加劑的鑒定及添加劑對高分子性能影響的研究和高分子的熱分解機理研究等。裂解質譜技術包括直接裂解質譜、閃蒸裂解質譜和裂解色譜質譜。
第二種是裂解色譜。裂解色譜是將試樣放在嚴格控制的條件下,經過熱裂解形成小分子碎片,而后用直接或間接方法送進氣相色譜儀中進行分離測定。不同的高分子材料有不同的特征譜圖,因此未知樣品譜圖與標準特征譜圖對照分析,即可對未知樣品進行定性、定量分析。本方法可以發揮氣相色譜法的快速、靈敏度高、分離效能高的優點,且樣品用量少,對含有復雜填充劑的硫化膠,通常可不必經過復雜的分離手續,即可直接進樣裂解分析。主要用于聚合物的鑒定、組成分析、結構表征以及降解研究等方面。高分辨裂解氣相色譜和裂解同時衍生化技術是近年分析裂解技術的重要進展,其大大推動了裂解色譜在各個領域中的應用。裂解質譜與裂解色譜相比在定性分析制品方面占有絕對優勢,但定量分析較為困難,而裂解色譜則可定量分析。綜合裂解質譜和裂解色譜各自的優點,兩種技術的聯用可對橡膠制品進行廣泛的推廣。
二、關于裂解技術在工程中的應用
橡膠制品由于相對分子質量大,難溶、難熔且難以揮發,用通常的分析技術難以分析他們的組成。分析裂解技術可以結合化學方法并與其他儀器分析法如紅外、核磁等聯用,對橡膠制品進行深入、系統的分析,是提供制品分子結構、組成信息唯一而有效的方法。
一是關于廢舊橡膠分析
橡膠工業發展的同時廢舊橡膠的產量也與日俱增,這不僅造成了環境污染,還浪費了大量資源,回收利用廢舊橡膠制品已成為一個重大的社會問題。
回收利用廢舊橡膠制品首先要對其組成結構給以分析。景治中等人曾用熱裂解色譜2質譜技術對硅橡膠邊角廢料及次品進行分析,確定了兩種酸堿化合物的組成,高溫橡膠的酸催化裂解產物主要是環狀化合物,室溫橡膠的酸催化裂解產物中有環狀和鏈狀兩類化合物,從而為硅橡膠廢料利用提供了理論依據。邱清華等運用裂解質譜及其他輔助技術對膠粉進行了研究,結果表明,膠粉含膠率為49161%,填料質量分數為50139%,其中炭黑質量分數為29128%,為膠粉的利用提供了理論依據。孫玉珍采用色質連用儀對氟橡膠二段硫化揮發物進行了研究,確定揮發物及組分來源,對環境保護有很重要的意義。對廢舊橡膠制品的組成結構分析,可以了解其廢舊原因,探討其廢舊機理,以便在制品的配方設計或工藝設計中加以改善,從而提高制品的使用壽命。Cardina利用分析裂解色譜技術研究了輪胎胎面膠廢舊后成粒子狀的原因是空氣粉塵對其破壞作用,但空氣粉塵對不同膠種的破壞作用不同,由此,我們可以優化耐用胎面膠配方。
二是關于熱解機理的研究?
典型的熱分解反應有:①解聚反應,最終得到單體;②支鏈取代即簡單分子的消除,還伴有分子鏈的改造;③環化至較低分子量化合物;④氫轉換,伴隨含不飽和基團的開鏈碎片的生成。烴類橡膠的熱解多數是自由基降解反應,裂解產物的形成遵循自由基降解反應的規律,因此可利用此規律幫助分析裂解產物的譜圖,也可以用分析獲得的產物結構進行自由基反應機理的研究。其他儀器剖析技術由于設備裝置原因或制樣較為困難,不便于對裂解機理進行研究。而分析裂解技術采用特殊的裝置,不需對樣品進行處理,在分析橡膠及其制品時,通過熱裂解形成的小分子碎片通常是單體、二聚體及鏈斷裂的分解產物,可用于橡膠的初級熱解機理的研究。在絕大多數情況下,使用該技術均能給出明確無誤的橡膠初級熱解產物信息,從而得到聚合物初熱反應機理。Radhakr2ishnan,R.alilarao利用裂解色譜分別討論了聚環戊二烯和聚丁二烯橡膠的裂解產物及機理。國內有關學者已研究過多種橡膠,包括CR、NR及BR等,獲得了各種橡膠的特征信息,并從理論方面討論了各種橡膠的裂解機理。黃瑋等使用裂解色譜2質譜連用儀對甲基乙烯基硅橡膠泡沫進行了研究,結果表明,輻射導致的裂解機制與熱裂解機制有相同之處,并對其裂解機理進行了討論。
三是關于橡膠結構的表征?
采用分析裂解技術分析橡膠,可對橡膠進行表征。楊丹等采用高分辨裂解氣相色譜2質譜對由溶液法和膠乳法生產工藝制備的氯化天然橡膠的結構進行了分析,結果表明,兩種方法制備的氯化天然橡膠具有相同的主體結構,但膠乳法制各的氯化天然橡膠中含有少量的羧基和羰基結構。氯化天然橡膠分子鏈上的環結構應為六元環,其裂解特征產物是環己烷同系物。王朝陽等運用裂解色譜及其他測試技術對環化氯丁橡膠進行了表征,結果表明,二甲苯溶劑參與了環化反應,且隨環化度增加,參與反應的溶劑二甲苯的數目也逐漸增加,并確定了環化結構的形成。
結語:總之,以分析裂解為主的反向工程技術已廣泛應用于橡膠制品的分析領域,并取得了良好的經濟效益。多種靈敏度高、專用性強的定性分析的裂解質譜及定量分析的裂解色譜已被成功的開發應用。為進一步對橡膠制品精確分析,應結合兩種技術的優點,開發功能性強、靈敏度高的裂解色質聯用技術無疑是今后的發展重點。
摘要:人類社會不斷向前發展,人們的生活水平節節攀升,在人們生活不斷發展的背后,是一系列的環境問題,其中主要歸結來說就是環境污染和環境破壞。本文是站在教育者的立場上,對綠色化學教學中的重要意義和有益探索進行了闡釋,并在此基礎上探討了綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用,希望可以對綠色化工教學的征途上提供一定的借鑒作用。
關鍵詞:化學工程;綠色化學工程;推動發展
引言
綠色化學工程就是在傳統的化學生產中,將環保理念充分的融合,旨在生產出一種完全無公害的生產效果,這種狀態目前看來雖然是一種理想化的狀態,但是應用綠色技術對環境的破壞和污染作用還是具有較為顯著的成果的。
一、化學教學中進行綠色化學教育的意義和探索
(一)化學教學中進行綠色化學教育的意義
現代教育理念中講究的是素質教育,化學思想對于當前學生的創新能力的培養以及社會的可持續發展上,有著重要的地位,引導學生在化學工業上不斷創新,不斷實踐。綠色化學在化學教育中不是一門獨立的學科,他是化學教育中的一種戰略方針,一種指導理念,綠色化工理念是符合我國的可持續發展戰略思想的。綠色化工就是將化學生產中產生的污染,通過技術手段將其扼殺在搖籃中,這種防患于未然的化學思想是一種較為先進的思想。綠色化學對教師的能力是一種新的考驗,這種理念要求教師改變舊有的教育觀念,并通過終身教育不斷完善自身的知識結構。綠色化學在戰略部署上是一個環境策略,這種理念是一種保護環境的高級策略,通過化學生產過程中的綠色化,踐行我國的可持續發展戰略。
(二)在化學教學中進行綠色化學教育的探索
綠色化學理念滲透貫穿到真個化學實踐中,化學教育工作者是直接向學生傳授理念的工作人員,教師應當首先具有這種環保理念。綠色化學主要立場就是保護我們的生存環境,最終實現整個人類的和諧健康發展。化學教育中,應當體現綠色性,這是對化學教育的一種完善和改進。教師在進行綠色化學教育中,要結合課堂教學和實驗教學,將兩種形式的教學中都要滲透綠色化學的觀念,樹立綠色開發意識。化學生產中會經常有很多化學反應過程,對于一些化學產品的生產中都是需要重構的。綠色化學在社會效益,經濟效益和環境效益上都是有所建樹的,此外,綠色化學結合多種科學技術和相互關系,是學科的一種進步,是化學本身的一場革命。
二、綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
(一)應用清潔生產技術
清潔化工生產技術主要目的就是節能,將清潔生產在整個化工生產中作為主要的生產環節,具體來說就是在生產中,盡可能的避免使用一些毒害性較大的材料,并且在使用中盡量避免排放量較大的設備,采用先進的工藝等。在生產中,還要盡最大程度的降低危險系數,例如高溫、高壓或者是易燃易爆的情況,同時還要對生產工藝盡可能的簡單化以及可靠化,在生產中對其進行操控,例如在生產鉻酸酐時,經過采用清潔的生產技術改造之后,實現了環氧丙烷的清潔生產和二氯苯胺的清潔生產,這些清潔生產環節都極大的促進了環境保護,對綠色化工的生產實現提供了堅實的保障。
(二)和生物技術相結合進行生產
化學工業在生產中經常會配合多種生產方式,化工生產技術和生物技術結合是清潔生產的一個發展方向,將生物能轉化為化學生產中需要的能量,生物技術是新型的生產技術,和化學工藝結合是生物技術發展的一大創新,例如,在對農作物進行煉制過程中,一般原材料為大豆和玉米,在氧氣的作用下結合發酵和基因組合的生物技術方法,進行丙二醇的生產。在綠色化學的發展角度來看,綠色化學最大的特性就是在能源的節約上以及在生產的清潔上,都實現了傳統化學無法實現的效果,并且實際的教學中,要結合化工的過程生產,將生物技術的研究和發展推向一個更為廣闊的前景之上。
(三)綠色化學品的應用
生物科學是當前較為先進的科學,生物技術在很多人看來還有一定的神秘感,生物技術的產生在當前的技術革新中是相當重要的一部分。化工生產中,綠色化工工藝的應用,符合我國當前建設環境友好型社會的需要,促進社會和自然環境相和諧健康的發展,例如傳統的制冷劑為氟利昂,利用綠色化學品――三氟碘甲烷,可以大大的減輕氟利昂對臭氧層的破壞,因此也就在很大程度上減輕了溫室效應,為全球的環境保護做出了積極的貢獻。指引學生在化學科學的學習過程中,對一些難降解的高聚物要多加關注,并且結合自身的生活,時刻觀察生活觀察周圍,查看生活中的日用品是否能夠通過一些可降解的材料代替,更好的服務于我們自身的實際生活。
結束語
總而言之,綠色化工的實際教學中,將綠色生產理念融入進入,對于自然界中各類清潔能源加以有效整合利用,進行新型的工藝的開發,更好的促進整個化工行業的健康友好發展,從而起到節能的作用,我們應當在這條道路上不斷的前進探索。
作者簡介:閔凱,男,1984年10月,畢業學校:武漢工程大學 學歷:本科 專業:化學工程與工藝 現工作單位:云南經濟管理學院 職稱:助教
作者簡介:秦凱,男,漢族。1989年9月出生于河南開封,2012年6月畢業于西南林業大學體育教育專業,本科學歷。職稱:助教。主要研究方向,學校體育學,學生管理。
【摘要】化學工程是化學的一系列生產活動的組成,在化工生產中,為了能夠滿足當前節能環保以及節能減排的主流理念。化工生產中,開發了許多最新的化學工藝以及化學加工技術。從生產效率以及生產效益的基礎分析,化學生產的工藝應該更加趨于環境化以及高效化。并且,兩者應該能夠在某一定實現統一。本文通過對化學工程中,化學生產的工藝分析,解讀未來對于化工生產的理念與方式。
化學工程與工藝概述
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。
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。
二、化學工程與工藝專業簡介
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、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優秀部分,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優秀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優秀,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。
三、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。
綜上所述:21世紀世界進入資源、能源短缺的時代,解決由國家提出的節約資源對保護自然生態環境的任務,需要化學與化工學科的共同發展,社會經濟的可持續發展,我國提出轉變經濟發展模式,為此,化工教育首先要端正學生和家長對化工產生的片面認識。融合從分子水平的化學到大規模制各工程科學的寬闊視野,現代化學工程教育內容既應跨越和涵蓋整個化學和化工領域,也仍要重視工程教育的特征,強化工程實踐環節,培養學生解決復雜問題的能力,完成化學工程教育的歷史任務,探討化工與其他學科的跨學科交叉,并落實到教學實踐中,正確認識化學工程的學科范式和內涵。
摘要:隨著科技的不斷發展與進步,MATLAB軟件開始在化學工程與工藝實驗數據處理中應用開來。因為傳統的數據處理方式十分繁瑣,因此MATLAB軟件的出現彌補了傳統化工實驗數據的數據處理缺陷,提高了化工實驗數據的處理效率。文章通過研究MATLAB軟件在化學工程與工藝實驗數據處理中的應用,分析其處理數據的優勢與特點。
關鍵詞:化學工程與工藝實驗;數據處理;MATLAB軟件;化工實驗數據;化學實驗
1 MATLAB軟件
MATLAB軟件最早由美國的Mathworks公司提出,其主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析、矩陣計算、科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環境中,為科學研究、工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案,并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言的編輯模式,代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。近年來MATLAB軟件逐漸被用于化學工程與工藝實驗的數據處理中,極大地提高了數據處理的效率。
2 化學工程與工藝實驗數據處理
化學工程與工藝實驗不同于普通的化學實驗只重視一個原理的求證,它的目的是為了解決工業中的化工問題,其特點主要有實驗時間長、實驗規模大和實驗數據處理繁雜等。在整個化學工程與工藝實驗里數據處理是必不可少的階段,也是印證化學實驗成果是否行之有效的必要手段,但是由于實驗數據過于龐大,實驗當中相關的參數關系大多是非線性的,單單依靠傳統的手工計算不僅速度慢,還容易出現計算失誤的情況,根本無法滿足實際的需求,因此,將MATLAB軟件融入實驗數據的處理中刻不容緩,它能有效地將繁瑣的計算步驟化解成簡單的計算,提高工作效率,讓實驗數據的準確性達到最高值,避免誤差的產生。以下通過研究兩個化學工程與工藝實驗,分析MATLAB軟件在處理實驗數據時與傳統的手工計算有什么優勢和便利。
3 化學工程與工藝實驗數據處理設計
3.1 數據處理的程序框架
因為每一個化學工程與工藝實驗的目的都不相同,因此其處理的步驟以及涉及的化學公式也不盡相同,不可能以一個程序來概括,但是經過大量的實驗研究和總結,發現不同的化工實驗中都會有其相似之處,它們都可以由圖1來概述:
圖1
3.2 數據處理的程序編制
3.2.1 數據輸入。化學工程與工藝實驗的數據輸入主要依靠提示的函數input實現,比如以溫度為例子,則其輸入函數為:t=input(‘請輸入實驗的溫度(攝氏度):’),其中輸入函數大多是以矩陣的輸入形式為主。
3.2.2 處理和作圖。化學工程與工藝實驗中得到的數據時常會存在離散的情況,必須經由多種擬合的方法將它們結合成一條或多條連合的曲線,而其中最常用的擬合方式是最小二乘法,因此本實驗設計中的擬合方式也采用最小二乘法的方式。
設實驗的離散數據(x1,y1)通過最小二乘法將其擬合成因變量y,自變量x,輸入的函數關系為y=f(x),函數關系的主要思路是讓離散數據中的x1的殘差平方以及Σ(f(x1)-y1)2達到最小值。因為在得出化工實驗數據中多少會因為外界的因素存在著一些誤差,因此最小二乘法可以無需使輸入函數y=f(x)必須經過全部的離散數據(x1,y1),但是殘差平方和必須達到最小值。根據最小二乘法的擬合方法可知,最小二乘法可以滿足化工實驗數據處理中的擬合應用需求。
在化學工程與工藝實驗中會涉及到流體的流動阻力研究,研究主要是通過測試流體的流動阻力,在經過特定的計算之后得出摩擦系數(λ)和雷諾準數(Re)的離散數據,再同理,經過最小二乘法擬合出連續的曲線,并根據其畫出相對應的圖形。
得出上述式子之后可以將MATLAB里的函數polyfit()進行線性的擬合,以作為化工數據處理的程序
原理。
3.2.3 建立數據庫。因為經過上述的設計,化學工程與工藝實驗數據處理只能得知在特定的溫度下(比如10℃、20℃以及30℃等)實驗的物性數據,但
是在實際的生產中,工業生產所涉及的溫度多變,不單單只停留在設計好的溫度當中,因此,這就需要我們在數據中選擇最相近的數據,假設它們屬于線性的關系,再利用內插或者外推的方式計算出實驗的物性數據常數。在本文的化工實驗中,編寫的程序已經將實驗溫度和密度以及實驗的溫度與黏度進行多次的實驗擬合,建立出了一個相對完整的數據庫,在工作中只需將溫度輸入進系統,則程序可以自動跳出在特定溫度下的物性數據,提高數據處理效率。
3.3 程序的運行
在編制完成化學工程與工藝實驗的數據處理程序,且建立數據庫之后,便應該輸入數據以驗證程序是否能有效地處理實驗數據。在化學工程與工藝實驗的數據處理中,MATLAB軟件的應用是十分重要的,經過實驗可知,在化工實驗當中會出現大量的離散數據,必須經過擬合的方式進行處理,其處理過程中不僅工作量大,而且十分繁瑣,一旦出現差錯則必須重新推翻重來,浪費大量的人力物力資源,而且在處理好實驗數據之后,在查看實驗當中還要將化工實驗數據重新計算一次,看結果是否與原先的計算結果相同,工作量十分重,但是如果運用MATLAB軟件則大大降低了數據處理難度,只要在MATLAB軟件中輸入相應的化工實驗數據,就可以得到結果,節省了時間,提高了工作效率。
4 結語
在實際的應用中,化學工程與工藝實驗所要處理的數據十分龐大,而且涉及的計算公式也十分多,甚至很多時候為了將數據的計算公式導出來還要建立復雜的模型,一旦有一個步驟出現差錯則會直接影響到實驗的成果,如果使用傳統的手工計算方式,為了避免差錯則必須對每一個數據處理環節進行反復計算,降低了工作效率,因此MATLAB軟件的應用對于化學工程與工藝實驗的數據處理十分重要,它不僅將復雜的計算變得簡單,也讓事后的實驗驗證效率得到提高,促進了化工實驗的發展。
作者簡介:李世英(1972-),男,內蒙古烏海人,內蒙古蒙西建設集團有限公司鋼結構分公司化學工程工程師,研究方向:化學工程。
摘要:運用科學有效的方法對化工原料、催化劑、溶劑、試劑、廢物、產品等等進行改善來減少其對人類健康以及生態環境的危害,并促進化工工業的節能發展,這就是綠色化學工程與工藝。本文作者根據工作和實踐經驗,就綠色化學工程與工藝的開發、化工企業的節能減排以及在化學工業節能中的應用等方面做了論述。
關鍵詞:化學工程 綠色化工 工藝改進 節能減排
一、化學與綠色化學
20世紀80年代以來,化學品在社會公眾中的形象產生了一些微妙的變化。一些人甚至認為,“化學品有毒、有味、污染環境。國內一些食品、化妝品廣告或包裝上常有一句‘本品不含任何化學添加劑’“化學”似乎成了“有害”的同義詞。然而,殊不知,那些標榜著純天然的也是化學品。廣義地說,任何物質都是有毒的,物質的毒性與物質的“量”有關。常用衡量物質毒性的標準時LD50(半數致死量)( mg/kg)等見下表:
表1化學物質的急性毒性分級
隨著化學的發展,尤其是化學工業給社會帶來的環境污染問題,污染環境似乎成了化學的代名詞。造成這一現象固然是出于誤解,但是不可否認不少化學工業生產的排放和一些化學品的濫用,確實給整個生態環境造成了非常嚴重的影響。當前面臨的形式是,我們這個社會已經無法離開我們當前物質文明的化學工業和化工測評而倒退到從前。盡管我們處于恐怖的白色污染中,但離開今天的高分子產品,我們的日常生活還能正常進行嗎?“尤其是在都市中。而我們自己也己經或者正在將一些有毒有害的化學生產轉移到發展中國家”。這一結果最終將是自食其果,毀了我們賴以生存的地球。因此我們既要為了開創美好生活而發展化學工業,又不能讓它的生產過程和它的產品破壞我們的環境,貽害我們的子孫。這是當前化學工業者面臨的最大的挑戰,即要為社會創造新的、安全的化學一綠色化學。
四、綠色化學的興起
什么是綠色化學?“美國綠色化學研究所長P .T - Anastas博士認為,“綠色化學就是在化學品的設計、制造和使用過程中利用一系列的原則來減少、甚至消除有毒有害物質的使用或者在過程中的生成。”綠色化學又稱環境友好化學,是運用現代科學技術的原理和方法來減少或消除化學產品的設計、生產和應用中有害物質的使用與產生,使所研究開發的化學產品和過程更加對環境友好。
從這定義上來看,綠色化學的目的就是在化學轉化的全過程中對污染進行預防,把污染末端開始控制變為源頭就治理。綠色化學涉及對化學產品及其合成設計與改造。通過提供一個新的方法,既通過改變化學方應與化工過程,從而從根本上減少或消除危害物質的產生,并進而解決環境問題。2、綠色化學的特點
綠色化學是當今國際化學工業研究的前沿,己成為21世紀化學工業的主要方向之一,其顯著特點是:
1)綠色化學考慮社會可持續發展,促進人與自然的協調。大力開發人類最理想的綠色資源和能源,充分利用生物質,即植物、農作物,以及其他通過光合作用產生的有機物,它們是理想的石油品替代原料。此外,還可利用取之不盡、用之不竭的太陽能及風能、地熱能和海洋能等,促進化工生產的持續發展。綠色化學是人類用環境危機的巨大代價換來的新認識、新思維和新科學,是更高層次的化學。如:在設計獲取新物質的化學反應路線時,力求使原料中的原子100%地轉變為目的產物,實現廢物的‘零排放’。這樣既可以充分利用資源,又不會對環境造成污染。
2)綠色化學是研究與環境友好化學反應和技術,特別是新的催化工程技術,在選擇原料路線時,盡量使用低污染、無污染的原料,以替代有毒有害的原材料,反應過程中采用對環境友好的媒介和反應技術。如:酶催化反應、膜催化反應、清潔合成技術、生物工程技術等。”這些采用生物技術、酶技術及基因重組工程等高新技術開發新的化學反應與合成新的化合物,能夠實現化學反應技術的綠色化。
3)綠色化學是從源頭上防止污染的生成。即污染預防(pollutionention)環境治理則是對已被污染的環境進行治理,即“末端治理”。時間表明,這種“末端治理”的粗放式經營模式,往往治標不治本,只注重污染的凈化和處理,不注意從源頭上和生產全過程中預防和杜絕廢物的產生和排放,既浪費資源和能源,治理費用投資又比較大,綜合效益差,甚至造成二次污染。因此,綠色化學的目的就是把現有的化學工業生產的技術路線從“先污染、后治理”改變為“從源頭上消除污染”。
五、綠色化學工程與工藝的開發
1、選擇、采用無毒害化學原料
生產化學產品的源頭是原料的選擇,它決定著化學生產流程和工藝的選擇。綠色化學工程與工藝以不使用有毒有害的原料為首要開發目標,從源頭上防止化學污染,同時綠色化學工程與工藝本著采用可再生的自然物質作原料的開發原則,來保證化學生產的無污染。
2、提高化學反應的選擇性
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應,石油化工工業中時常發生這種反應,但是,它的生成物不穩定,很容易被進一步氧化,生成H2O和CO2。在各類的催化反應中,此反應一般不會被選擇,因為有時生成物中還會存在同分異構提,不利于得到最終產物,所以,為了簡化生產,一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產品和純化產品的難度,還提高了反應的選擇性,還能夠起到降低成本,節約資源,減少環境污染的作用。所以加強這一方面的研究會有很強的實用性,比如開發載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,就可以應對不同的烴類氧化反應。
3、采用無毒無害的化學催化劑
近年來,化學反應越來越多的應用到了工業化的生產中,而催化劑對提高反應速率有著明泉的效果,所以開發新型高效、無毒無害的催化劑以成為綠色化學工藝的發展方向之一。如今,相關部門都在研發新的烷基化固相催化劑,此外,分子篩催化劑也得到了很好的開發和應用。
六、綠色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用
綠色化學工程的開始與使用很大程度上促進了化學工業節能的實現,主要有以下幾方面的應用。
1、清潔生產技術的應用
清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術,比如先進的脫硝和脫硫技術;城市垃圾的無害化處理技術;生活垃圾制沼氣技術;高效清潔的煤氣化技術;利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這此都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有細胞工程、酶工程、基因工程等等;輻射加工技術,如離子束、射線和中子束等在常溫常壓下就可以引起一些需要在高溫高壓下才能進行的反應;綠色催化技術,這里有多種催化劑,比如分子篩催化劑、相轉移催化劑等;超臨界流體技術,這里有超臨界H2O。和超臨界CO2,都能阻燃并且無毒。
2、生產環境友好型產品
發展綠色化學工程與工藝,其目的是生產出環境友好型產品。在生活中有許多實例,比如尋找替代品來替代氟利昂,這樣可以保護大氣的臭氧層;使用可降解的塑料制品;無磷洗衣粉、清潔汽油等等。因為傳統汽油柴油給大氣帶來了嚴重污染,近年來國內外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他無污染燃料,大大減少汽車尾氣造成的污染。
結語:
綠色化學工程與工藝采用無毒的溶劑、原料,選擇無污染、低耗、節能的化學工藝過程,應用清潔的生產技術,實現生產與環境相協調,產品和生態友好。開發和應用綠色化學工藝,已成為當代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會,實現可持續發展的關鍵所在。
摘要:隨著經濟的快速發展,“節能”的理念被越來越多的人們所認可,與此同時,與“節能”理念相一致的“綠色”理念也逐步的興起,成為了21世紀人們所普遍談論的話題。本文以分析綠色化學工程與工藝為基礎,對化學工程給人們帶來的影響一一講解,探討綠色化學工程與工藝在化學工業中的作用。
關鍵詞:綠色化學工程與工藝;工業節能;促進作用
引言
當下,我國倡導節能理念之風日益興盛,在各類的生產活動中,環保的地位越來越高。國家政府出臺了一系列的規章制度來推行環境保護的實施,監察力度日益加大,打擊環境污染的力度明顯提高,相關的工作人員的努力也有了顯著的成效。長期以來,我國作為世界上的工業生產大國,工業發展速度之快令世人驚嘆。然而,與工業迅猛發展一起出現的還有環境污染的問題,這時,成功進入人們眼球的“綠色”理念就成為了當今時代下的主題,綠色化學工程的理念也逐步的興盛起來。
一、綠色化學工程興起的原由
1、綠色化學工程與工藝簡介
談起綠色化學工程興起的原由,我們就應該首先來了解一下什么是綠色化學工程。說到化學工程可能所有的人都并不陌生,它就是常常被人以簡稱來時常談論的化工。隨著新時代的發展,化學工程得到了廣泛的應用,與此同時,化學污染也成為了化學工程的代名詞,環境污染現象、資源浪費現象等等,都給社會發展背上了沉重的負擔。
而此時發展起來的綠色化學工程于工藝就是為了解決這一問題。綠色化學工程與工藝就是用化學的方法和技術去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。從而提高環境的保護效率,增強資源的可持續使用的效率。綠色化學的理想在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物。
2、綠色化學工程和工藝的意義
隨著經濟的快速發展,人們的生活水平有了顯著的提高并增強,人們生活的步伐也明顯加快,化學生產也為人們所普遍接受并廣泛應用,但化工生產所產生的廢水、廢氣、廢物排放,會對環境產生嚴重的影響,甚至生產生活用水也受到了一定程度的污染,這些不合理現象的存在甚至會危害到人們的生命安全,長期生活在這樣環境下的人們的精神也會受到沖擊。
化學生產不僅要大量采集自然物資,還對自然環境造成影響,這是當今時代背景下所不能容忍的。政府的政策的出臺、監察機關的嚴厲執法、相關工作人員加快技術研究開發出環境友好產品就顯得尤其重要了,綠色化學工程與工藝也就成了未來化工生產發展的方向。
當化學工程逐漸的融入了“節能”的概念和“綠色”的概念時,化學工程的生產再也不是當初的污染的代名詞,綠色化學工程將保護生態環境和提高資源的利用率抬到實質,自然環境得到了有效的保護,原來只能廢棄的垃圾也做到了成功的再回收利用。這樣看來,綠色化學工程與工藝就成為了新時代所倡導的新詞匯,它成功的成為了保護環境資源的有效手段,而技術的進步,城市污染的減少,從而提升我們賴以生存的環境條件。
二、綠色化學工程與工藝的應用
根據當下的環境氛圍,我國綠色化學工程的開發和應用都有了一定的發展,從本質問題治理起來,俗話說:“射人先射馬,擒賊先擒王。”只有抓住了根本性的問題,才能夠真正的解決問題。現階段,我國的綠色化學生產體現在下面幾個方面。
1、選用無毒、無害化學原料
從化學原料的選擇入手,盡量選擇無毒、無害,并且可進行再生利用的化學原料來進行化學產品的生產和制作。對于化學產品來說,最根本的問題在于原料的選擇,它是影響著化學生產過程和生產工藝重要原因之一。綠色化學工程與工藝是以無毒無害的化學原料為基本原則,在化學工業生產的起始就采取了防治手段,并且,綠色化學工程與工藝采用可再生資源為開發原料,保證在化學工業生產過程中進行無污染操作。
2、采用綠色高效的化學催化劑
綠色高效的化學催化劑的使用是非常必要的。目前我國也正在積極的研究這樣技術,如采用綠色生物仿生催化劑。石油化工反應中烷烴氧化反應時碳氫鍵是相當惰性的,通常情況下需要苛刻的反應條件,如高溫高壓才能使之活化。采用新型的綠色生物仿生催化劑,能夠實現在溫和條件下對分子氧的活化,在烷烴的氧化反應中表現出很高的催化活性和選擇性,因而綠色仿生催化劑使用也是綠色工學工程與工藝所追求的方向之一。
3、提高化學反應的選擇性
采用先進工藝和使用選擇性高的試劑等手段提高化學反應的選擇性,可以降低成本,節約資源,減少環境污染。如石油化工中經常會發生的反應――如以上所說的烷烴類選擇性氧化反應,這一類反應具有強放熱性的特性,其目的產物不穩定,有時有些產品還具有異構體形式,在各類的催化反應中此反應的選擇性最低,采用選擇性高的試劑,提高反應選擇性,從而能夠獲得更多的最終產物。
三、綠色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用
基于綠色化學工程與工藝下的化工產品的大量的使用,在一定程度上實現了我國的化學工業節能,就目前而言,綠色化學工程與工藝在國內已經得到應用領域主要有以下幾個:
1、清潔生產技術的應用
清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術、生活垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這些都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有基因工程;輻射加工技術;綠色催化技術,這里有多種催化劑,都能阻燃并且無毒。清潔生產技術具有許多優點,其產品清潔無毒,不管是對環境還是對人體都是安全的。
2、結合生物技術的應用
生物技術領域包括有細胞、微生物和酶的技術范疇。它在化工領域的應用主要包括兩個方面,化學仿生學和生物化工。生物酶在生物體內作為一種催化劑具有高效性和專一性,廣泛參與到生物合成的各個過程。而在化學仿生學中主要是膜化學這一領域使用到生物技術。綠色化學工程與工藝部分采用了生物技術,使可再生資源合成化學品。早期的有機化合物原料多數直接來源于動植物,之后才發展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學工程與工藝中,催化劑一般用的都是自然界中存在的酶或者是工業酶。酶與一般的化學催化劑相比,具有無污染、反應條件溫和產物性質優良等優點。
3、生產環境友好型產品
綠色化學工程的生產也可以生產出來符合社會發展的環境友好型的產品。它的生產的出現,在很大程度上做到了對環境的保護作用。在社會中,人們隨時隨地都可以買到放心的“綠色”產品,不僅維護了自身的健康,同時也是在為社會做著重大的貢獻,這樣一舉兩得的事情,若是真的能夠實現,對國家的發展和社會的進步影響的意義也是十分巨大的。
結束語
在綠色化學工程與工藝中采用無毒無害的原料,使用節約減排的生產工藝,采取清潔生產的技術,可以有效地使化學工業產品的破壞性降低,實現人與自然的和諧,達到產品與生態之間的互補。因此,開發和研究綠色化學工程與工藝是影響當代化學工業發展的決定性因素之一,成為了可持續發展的重要前提。
摘 要:近代化學工程與工藝的發展更加注重多學科的融合,保持良好的生態環境是發展的重要環節。化學工程與工藝主要通過對相關的化工材料進行加工處理,使資源的利用率最大化,達到保護環境的目的。全面落實科學發展觀,走環境保護與科技發展的道路,進一步調整資源環境與經濟發展之間的關系。本文就化學工程與工藝發展趨勢與環境的影響進行了一些分析。
關鍵詞:化學工程與工藝 環保 發展趨勢
化學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能量的傳遞,這樣高效環保完成資源的優化配置,優化產品加工生產的過程。化學工程與工藝的發展由來已久,它以化學工程相關理論還有實際的一些運用為指導,利用這一學科知識對各種產品進行研究、開發跟生產。化工工程領域的相關行業非常多,比如石油化工、生物化工、材料化工、冶煉化工等相關行業。化學工程領域相關的行業都是關乎我國經濟發展的重要領域,化工工程還與一些高新科技領域相互影響作用,共同推動著科技的發展,促進社會的進步。目前化學工程領域正向著自動集約化、高效精細化方向發展。總而言之,化工工程涵蓋的專業領域范圍非常廣,因此,加強對化工工程與工藝發展研究時非常有必要的。
一、化學工程學科的發展特點趨勢
1.化學工程與工藝特點
化學工程簡稱化工,是研究以化學為代表的相關工業的,化學工程與工藝這門學科是一門工業特色十分顯著學科,化學工程與工藝的研究范圍廣,是一門應用十分寬泛的專業。如一些食品加工業、印刷業、冶煉業、醫藥生產、材料化工等都是建立在化學工程與化學工藝的基礎之上。化學工程與工藝這門課就是培養學習化學工程與化學工藝方面的理論知識,想要在這一門學科能夠為我國各個行業都做出貢獻,就必須要組織構建一個能夠發展化學工程與工藝學科的研究基地。構建適合專業特點的,有利于人才培養的創新型體系。
2.化學工程與工藝研究對環境保護的意義
化學工程與工藝這門學科是一門工業特色明顯的專業,它覆蓋了原有的各種化學相關的專業。現階段,環保已經是人們普遍追求的一種生活方式跟生活態度。化學工程與化學工藝的相關研究是實現環保節能這一理念的重要實現途徑。對于化學工程跟化學工藝的研究發現,人類在降低污染節約能源的時候可以實現利益的最大化,這樣的前提條件下,人們都愿意進行節能環保方面的嘗試。很多跨國大型企業都針對這種情況成立專門的科研小組,進行相關綠色環保方面的研究。社會的發展離不開科技的發展,科技發展不能以犧牲環境為代價。這就要求綠色環保的概念。科技的發展過程中化學工程與化學工藝的發展一定會占據重要位置。針對這樣的情況,應該積極改變策略加大對化學工程與化學工藝方面的研究。
二、相關新興化學工程與工藝的技術研究
1.綠色化學工程
綠色化學也就是現今的人們所說的環境友好化學,這種化學方面的術語是現如今最為流行的術語。綠色化學就是環保,降低污染,用一些化學方面的技術還有方法來減少對生態環境的影響,降低環境污染對人類健康的影響。運用化學工程與化學工藝減少一些有害的原料還有催化劑等的生產還有使用。從根本上杜絕環境污染的產生,綠色化學的技術就是從源頭來阻止污染的產生,用無毒無害的原料,并且對一些廢棄物進行回收再利用。
2.化學工程與化學工藝的分離工程
分離工程就是使物質從無序向有序轉變的一種非自發的過程,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,并且這也是化學工程與化學工藝分離工程研究的重要內容之一。現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有了非常深厚的理論依據跟實踐經驗,但是蒸餾分離方法在速度方面還是要進一步的改善。并且在一些蒸餾設備上也值得改進,蒸餾分離法如果在設備上采用現今新型的材料會取得較好的經濟效益。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,吸收劑的研究開發也是值得關注的。
膜分離技術也是現今比較流行的分離技術,膜分離具有節能、高效、易于清理等一些特點,被許多國家的科學家認為是當下最有發展潛力的分離技術。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,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的一種流體。這一技術在化工、食品加工還有生物醫藥工程中都有非常廣泛的應用。SCF質量高、工藝要求高。開發附加值高使其有著廣闊的發展前景十分誘人的發展利潤。近幾年來,SCWO(超臨界水氧化法)用于環境治療保護方面的研究比較多,在化學工程與化學工藝方面的研究較少,還處于研究試驗期。
三、結束語
當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濟的發展不能以犧牲環境為代價,并且提出資源的節約還有保護環境的要求,這就需要化學工程與化學工藝的配合共同發展,我國在此基礎上提出了轉變可持續發展經濟的概念,所以,相關的化學工程與化學工藝的行業領域應該要積極配合,對于化學工程與化學工藝的相關技術研究必須要重視其發展的環保性,推動傳統的化學工程與化學工藝成為綠色的工藝。最大限度的減少環境污染,節約資源,積極研究開發新能源,走科技發展與環境友好的道路。
摘要:橡膠制品由聚合物、加工助劑、填料等配合加工而成,其復雜性可想而知。要對橡膠制品進行全面、系統、深入的科學分析,研究其結構、原材料配方、使用條件以及其他與之相關的重要因素,就需要相應的反向工程技術。
關鍵詞:化學工程 裂解
近年來,以分析裂解為主的反向工程技術發展極為迅速,其優越性在于:①可以了解橡膠制品的組成、結構以及各個體系的作用機理,從而優化配方提高制品的性能,指導新制品的研制開發;②可以分析廢舊橡膠制品的成分、結構,從而了解老化降解機理,為廢舊橡膠制品的再利用提供依據。
一、分析裂解原理
是指將樣品放在嚴格控制的環境中加熱,使之迅速裂解成易揮發的分子碎片,并用其他聯用裝置分離和鑒定這些裂解碎片,從而推斷樣品的組成、結構和性質。聯用裝置最普遍的是色譜儀和質譜儀,故分析裂解是裂解質譜和裂解色譜的總稱。
1.裂解質譜
裂解質譜即將熱裂解產生的碎片送入質譜分析儀中,由譜圖分析裂解產物。裂解質譜具有所需樣品量小、可從碎裂方式分析分子結構、可鑒定混合物等優點。故裂解質譜是最早也是最廣泛應用于合成和天然高分子結構分析的質譜技術,典型應用包括:均聚物結構的確認;異構體高分子的區別;共聚物的組成和序列分布分析;高分子混合物的分析;高分子中揮發性添加劑的鑒定及添加劑對高分子性能影響的研究和高分子的熱分解機理研究等。裂解質譜技術包括直接裂解質譜、閃蒸裂解質譜和裂解色譜質譜。
2.裂解色譜
是將試樣放在嚴格控制的條件下,經過熱裂解形成小分子碎片,而后用直接或間接方法送進氣相色譜儀中進行分離測定。不同的高分子材料有不同的特征譜圖,因此未知樣品譜圖與標準特征譜圖對照分析,即可對未知樣品進行定性、定量分析。本方法可以發揮氣相色譜法的快速、靈敏度高、分離效能高的優點,且樣品用量少,對含有復雜填充劑的硫化膠,通常可不必經過復雜的分離手續,即可直接進樣裂解分析。主要用于聚合物的鑒定、組成分析、結構表征以及降解研究等方面。高分辨裂解氣相色譜和裂解同時衍生化技術是近年分析裂解技術的重要進展,其大大推動了裂解色譜在各個領域中的應用。裂解質譜與裂解色譜相比在定性分析制品方面占有絕對優勢,但定量分析較為困難,而裂解色譜則可定量分析。綜合裂解質譜和裂解色譜各自的優點,兩種技術的聯用可對橡膠制品進行廣泛的推廣。
二、分析裂解技術的應用
橡膠制品由于相對分子質量大,難溶、難熔且難以揮發,用通常的分析技術難以分析他們的組成。分析裂解技術可以結合化學方法并與其他儀器分析法如紅外、核磁等聯用,對橡膠制品進行深入、系統的分析,是提供制品分子結構、組成信息唯一而有效的方法。
1.廢舊橡膠分析
橡膠工業發展的同時廢舊橡膠的產量也與日俱增,這不僅造成了環境污染,還浪費了大量資源,回收利用廢舊橡膠制品已成為一個重大的社會問題。
回收利用廢舊橡膠制品首先要對其組成結構給以分析。景治中等人曾用熱裂解色譜2質譜技術對硅橡膠邊角廢料及次品進行分析,確定了兩種酸堿化合物的組成,高溫橡膠的酸催化裂解產物主要是環狀化合物,室溫橡膠的酸催化裂解產物中有環狀和鏈狀兩類化合物,從而為硅橡膠廢料利用提供了理論依據。邱清華等運用裂解質譜及其他輔助技術對膠粉進行了研究,結果表明,膠粉含膠率為49161%,填料質量分數為50139%,其中炭黑質量分數為29128%,為膠粉的利用提供了理論依據。孫玉珍采用色質連用儀對氟橡膠二段硫化揮發物進行了研究,確定揮發物及組分來源,對環境保護有很重要的意義。對廢舊橡膠制品的組成結構分析,可以了解其廢舊原因,探討其廢舊機理,以便在制品的配方設計或工藝設計中加以改善,從而提高制品的使用壽命。Cardina利用分析裂解色譜技術研究了輪胎胎面膠廢舊后成粒子狀的原因是空氣粉塵對其破壞作用,但空氣粉塵對不同膠種的破壞作用不同,由此,我們可以優化耐用胎面膠配方。
2.熱解機理的研究
研究高分子的熱分解過程和熱分解機理,必須詳細了解熱分解產物的組成和分布,尤其是各種大分子量的低聚體分解產物,往往能反映高分子的初級分解過程。研究表明,熱分解不是隨機的,而是有選擇性的特征反應。大多數情況下,只有一種簡單反應導致了橡膠的熱解過程。典型的熱分解反應有:①解聚反應,最終得到單體;②支鏈取代即簡單分子的消除,還伴有分子鏈的改造;③環化至較低分子量化合物;④氫轉換,伴隨含不飽和基團的開鏈碎片的生成。烴類橡膠的熱解多數是自由基降解反應,裂解產物的形成遵循自由基降解反應的規律,因此可利用此規律幫助分析裂解產物的譜圖,也可以用分析獲得的產物結構進行自由基反應機理的研究。其他儀器剖析技術由于設備裝置原因或制樣較為困難,不便于對裂解機理進行研究。而分析裂解技術采用特殊的裝置,不需對樣品進行處理,在分析橡膠及其制品時,通過熱裂解形成的小分子碎片通常是單體、二聚體及鏈斷裂的分解產物,可用于橡膠的初級熱解機理的研究。在絕大多數情況下,使用該技術均能給出明確無誤的橡膠初級熱解產物信息,從而得到聚合物初級熱反應機理。Radhakr2ishnan,Ramarao利用裂解色譜分別討論了聚環戊二烯和聚丁二烯橡膠的裂解產物及機理。國內有關學者已研究過多種橡膠,包括CR、NR及BR等,獲得了各種橡膠的特征信息,并從理論方面討論了各種橡膠的裂解機理。黃瑋等使用裂解色譜2質譜連用儀對甲基乙烯基硅橡膠泡沫進行了研究,結果表明,輻射導致的裂解機制與熱裂解機制有相同之處,并對其裂解機理進行了討論。
3.橡膠結構的表征
采用分析裂解技術分析橡膠,可對橡膠進行表征。楊丹等采用高分辨裂解氣相色譜2質譜對由溶液法和膠乳法生產工藝制備的氯化天然橡膠的結構進行了分析,結果表明,兩種方法制備的氯化天然橡膠具有相同的主體結構,但膠乳法制備的氯化天然橡膠中含有少量的羧基和羰基結構。氯化天然橡膠分子鏈上的環結構應為六元環,其裂解特征產物是環己烷同系物。王朝陽等運用裂解色譜及其他測試技術對環化氯丁橡膠進行了表征,結果表明,二甲苯溶劑參與了環化反應,且隨環化度增加,參與反應的溶劑二甲苯的數目也逐漸增加,并確定了環化結構的形成。
總之,以分析裂解為主的反向工程技術已廣泛應用于橡膠制品的分析領域,并取得了良好的經濟效益。多種靈敏度高、專用性強的定性分析的裂解質譜及定量分析的裂解色譜已被成功的開發應用。為進一步對橡膠制品精確分析,應結合兩種技術的優點,開發功能性強、靈敏度高的裂解色質聯用技術無疑是今后的發展重點。
摘 要:隨著我國高科技人才的不斷出現,各行業的高新技術也逐漸興起。對于我國以往的化學工程,化學人員需要進行大量的復雜的數據處理,以及相當有難度的化學實驗,這樣的做法既浪費時間又浪費資源。因此,在化學工程中進行不斷的創新與改革,是我國化學工程技術人員需要研究的重要課題。而MATLAB的出現,是化學工程中的重大創新軟件。化學工程人員將MATLAB軟件運用到化學工程實驗中,可以大大提高數據處理效率,并且節省了很多的人力物力等資源。此軟件被廣泛的運用到化學工程的各種試驗中。本文就針對MATLAN在化學工程與工藝實驗數據處理中的應用進行深入的分析與探討。
關鍵詞:MATLAB 化學工程 工藝實驗 數據處理 應用
化學工程與工藝學科是我國重要的學科之一,在化學工程中,化學實驗起著重要的作用。化學實驗的好壞嚴重影響著化學工程的建設。而數據處理過程又是化學實驗中的重要組成部分。對程序中的數據進行有效的處理有助于化學實驗的研究與開發。然而以往的數據處理方法基本上都是人工處理,這種處理方法既浪費時間又浪費資源。因此,開發新的化學數據處理方法成為我國化學工程研究的重點,而MATLAB軟件就是新型化學數據處理方法之一,也對化學工業的發展起到巨大的作用[1]。
一、化學工程和工藝中的實驗數據處理
化學工程實驗是化學工程的重要組成部分,也是化學實驗人員進行數據處理的重要手段。化學實驗與其它的科學實驗不同,其主要強調實驗的結果是否可以反映一定的化學現象并且處理一定的化學問題,化學實驗對人類的生活有一定的影響,其結果可以解決社會上的一些化學工業問題,并為化學工業的進行帶來方便[2]。可見化學工程實驗在化學工程中的重要性。但是以往的化學工程實驗需要用人工處理法對大量的化學數據進行處理,由于數據的繁多和復雜,使得處理過程十分困難,并且實驗需要運用大量的時間,也會耗費大量的人力及物資,這樣的實驗方法過于陳舊,已經不能滿足社會對化學工程的需求。然而,隨著社會科學的不斷發展與完善,人們生產出的計算機已經完全可以代替以往的人為處理數據方法,使化工實驗變得簡單易行,并且可以大大提高處理化學數據的實驗效率。
數據處理是化學實驗中的重要組成部分,化學實驗的實現主要通過進行大量的數據處理得來。數據處理并不簡單,需要將大量的數據進行運算,從而得到合理的化學實驗結果,但只是單單的運用人工運算方法,耗時耗力,而運用計算機進行化學數據的處理卻可以很好的解決這一問題。
化學工程與化學工藝的基本組成部分是化學實驗,化學實驗的主要目標是根據有效的化學實驗數據對生活中出現的一些化學問題進行合理的實驗,從而得到合適的解決辦法[3]。但在進行化學實驗過程中,會有很多的限制因素,因此,實驗人員需要在考慮這些限制因素的基礎上進行數據處理,從而得到與實驗現象相符的數據,只有這樣才能更好的解決化學問題。
對于不同的生活現象有不同的化學實驗驗證方法,而不同的實驗方法的難易程度不同,大多數的化學實驗都是比較復雜且不易實行的,化學的數據之間有著多種多樣的聯系,這種聯系往往不能單單從表面就被看出,需要經過大量的復雜的運算后才可進行進一步的觀察[4]。而這就造成了處理數據需要運用大量的人力資源,并且對一些難理解的數據進行合理的分析也是比較耗時的工作。但如果應用計算機對實驗中產生的一系列數據進行整合,將無效的甚至對有效數據有所干擾的數據進行消除,就可以留下有用的數據進行實驗處理,這樣的做法可以使數據結果非常精準,并且可以節省數據處理時間。
二、應用MATLAB進行化學工程與工藝的數據處理過程分析
MATLAB軟件是化學工程實驗中所運用到的一種先進的軟件,這種軟件可以進行編寫化學程序、化學數據運算、數據結果運行等,并且可以運用高科技的技術進行化學計算得到有效可靠的數據,再對化學現象進行分析,從而得出合理的化學結論[5]。MATLAB軟件的好處有很多,其中最主要的是操作簡單,易懂、易學、易會,并且其操作界面比較人性化,有易于操作人員進行有效合理的操作,可以使以往復雜的計算過程變得簡單易行,并且使計算結果比以往的更為精準,還可以減小誤差。
MATLAB軟件運用一種特殊的簡單的程序語言對化學實驗現象進行編寫程序。其應用范圍非常廣、內部功能非常多、程序便于維護、利于編寫程序,并且可以擁有多種平臺的操作系統等。這種軟件是化學工程實驗中的重要軟件,在對實驗的數據處理上,發揮著重大的作用。這是化學工程及工藝中的重大突破與創新,也是化學工程學科未來的發展方向。
1.畫程序圖
對于不同的化學實驗需要有其不同的數據處理過程,也有其不同的程序圖、程序中所應用到的各種公式等,這些影響因素決定了實驗的難易程度。一個實驗擁有一個與之相符的獨特的程序,也只有這一程序可以對其對應的化學實驗進行很好的描述。但是,不論怎樣的實驗都有其共同點,下面就是對于大多數化學實驗的總程序圖。
2.編寫程序
2.1輸入數據
輸入數據時,主要應用的函數是INPUT,應用INPUT將化學工程中有效的數據輸入MATLAB軟件的程序中,MATLAB再對數據進行處理,得出相應的結論。下面以溫度為例對數據進行輸入,其主要實現形式是:t=input,即表示系統要求程序輸入溫度值。但被輸入程序的主要數據都是成組出現的,只有這樣才會形成有效的程序處理系統。這種系統的處理數據能力高,處理速度快、處理效果好。
2.2處理數據
通常情況下,對實驗所需數據進行處理需要先將數據進行整合,使程序模型被整合成一條連續的曲線形式。而對于不同的程序有其不同的整合方法,這里,對常見的整合方法,最小二乘法進行分析。
應用最小二乘法對數據x和y進行整合,是使x和y得到相應的函數關系式y=f(x),其主要思想是使殘差的平方 2在定值x上最小。在進行數據測驗時,經常會出現誤差,最小二乘法不需要整合后的關系式y=f(x)經過所有的x點和y點,只需要殘差平方的總和數最小。這證明最小二乘法最適于整合數據。這些方法都是MATLAB軟件中所應用到的處理數據的方法。
2.3建立數據庫
由于數據是在特殊情況下得出的,但是在實際的生活中,往往不會碰巧與數據相一致,而是會與實驗數據有一定的偏差,這就需要技術人員將不同情況下的不同數據進行整合后,得到相應的關系式,即當程序輸入一定的數據后,程序便會根據該數據進行及時的分析與運算,得出相對于輸入數據的輸出值。這就是數據庫的建立過程。
三、總結
將MATLAB軟件運用到化學工程與工藝中去是我國化學工程中的重大突破,MATLAB軟件可以將復雜難懂的數據自動進行分析、整合,并得出有效的合理的數據進行程序設計。這種方法可以節省大量的人力、物力、時間等,并且最終處理數據的結果將更加準確,更便于在化學工程中使用。可見,MATLAB軟件在化學工程及工藝中的重要作用。
摘 要:本文介紹了哈爾濱工業大學“化學工程與工藝”專業面向國家需求定位特色專業方向與人才培養目標,依據培養目標確定知識、能力、素質要求,以知識點為標準協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系,構建既滿足專業規范要求又彰顯專業特色的課程體系。同時,通過發揮學科優勢,加強實踐教學與創新能力培養。
關鍵詞:專業特色;課程體系;化學工程與工藝;電化學工程
哈爾濱工業大學電化學工程專業成立于1962年,是國內最早建立的電化學工程專業之一。1999年我國大學本科專業目錄調整,原多個化工類專業(含電化學工程)統一合并為“化學工程與工藝”專業,但各大學中的該專業側重方向與特色不同。我校保留了原來的“電化學工程”方向與特色,并被教育部認定為第三批高等學校特色專業建設點。在特色專業的建設過程中,面對寬口徑的“化學工程與工藝”專業,既要開設優秀化工課程又要保持電化學工程專業方向的課程。2008年修訂培養方案時,我們將化學工程與工藝專業分為“化學工藝”與“電化學工程”兩個專業方向進行課程設置。對“化學工藝”專業方向的學生按“化學工程與工藝”專業規范要求構建化工課程體系進行培養;而對于“電化學工程”方向,探索以滿足專業規范中優秀知識要求為前提,依據專業特色的需要,通過以知識點為標準(不拘泥于課程名稱)協調專業規范要求與專業方向的關系,構建彰顯專業特色的課程體系。2012年修訂培養方案時,我們在系統地分析總結前期實踐效果的基礎上,形成了新培養方案。本文重點介紹了我們構建與“電化學工程”專業方向對應的課程體系的一些做法,以期達到拋磚引玉之作用。
一、面向國家需求的專業特色定位與培養目標
專業特色是特色專業的靈魂,特色定位準確與否直接決定了特色專業建設的成敗。首先,專業特色的定位要以長期形成的辦學理念以及在人才培養方面的積累為基礎。哈爾濱工業大學化學工程與工藝專業的“電化學工程”方向經過半個多世紀的深厚積累,培養了大批我國電化學工程領域的中堅力量。20世紀80年代,本專業王紀三教授的“發泡鎳電極”技術,帶動了我國電池行業的技術進步,胡信國教授的“一步法無氰電鍍銅”工藝引領了電鍍行業降低污染的技術革命,因此獲得了國家發明獎。當前,傳統石化類資源的日趨緊張及環境污染壓力,已成為限制我國經濟發展的一大瓶頸,研發新型能源與電鍍清潔生產新工藝,是國家能源、環境的重大戰略需求,特色專業責無旁貸要擔當起此方面人才培養的重任。我們認為,特色定位不能脫離化工領域及化工學科,要根據國家對人才需求現狀和發展趨勢,充分發揮自己已經積累的特色基礎和教學資源優勢,有效利用外部環境中的有利因素和發展機遇進行定位。基于此,哈工大“化學工程與工藝”專業特色方向確定為化學電源和電化學表面處理,與電池及電鍍行業對應。
本專業畢業的學生應具有以下幾方面的知識和能力:(1)具有堅實的自然科學基礎,較好的人文、藝術和社會科學基礎知識及較高的科學素養;(2)具有較強的計算機和外語應用能力;(3)較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識,了解學科前沿及最新的發展動態;(4)具有創新意識和獨立獲取知識的能力;(5)具有較強的分析解決問題的能力及實踐技能,具有從事與本專業有關的產品研究、設計、開發以及組織管理的能力;(6)熟悉本專業領域相關的發展方針、政策和法規。
二、基于專業特色的內涵和建設目標,明確課程設置的原則
專業特色是指充分體現學校辦學定位,經過長期辦學實踐逐步積淀形成,優于其他學校相關專業的獨特、穩定和具有鮮明個性特點并為社會所承認的專業風格。開展專業特色建設,旨在促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯系,滿足國家經濟社會發展對多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過專業特色建設,探索專業建設實踐,豐富專業建設理論,形成專業建設、人才培養與經濟社會發展緊密結合的專業建設思路與人才培養方案,形成該專業建設內容的相關參考規范,對國內同類型專業建設起到示范和帶動作用。
人才培養方案的制訂與優化是專業特色建設的優秀內容,而課程體系的設計是實現培養目標的基礎,是完成特色型人才培養的保證。課程體系構建要根據人才培養目標要求應具備的知識、能力、素質,明確其應具有的知識結構進而設置相應課程,形成結構合理能滿足專業特色需要的課程體系。我們認為滿足專業特色的課程設置應遵循如下原則:
1.通識教育和專業教育相結合的原則。課程設置上要處理好寬基礎與專業特色的關系,注重理學基礎教育,既要滿足特色的要求,又要為學生未來可持續發展和繼續學習打好基礎。通識教育和專業教育課程的有機結合,拓寬學生知識和視野,使學生在科學基礎、人文素養、專業素質和能力等方面同步提升,促進學生的全面發展。
2.堅持在滿足“化學工程與工藝”專業規范要求前提下彰顯專業特色的原則。依據專業特色的需要,以知識點為標準,構建融會貫通、有機聯系的課程體系。應以學生為本,不但要有與專業特色要求知識結構對應的課程體系,還要通過增加選修課的方式,構建與專業規范完全對應的課程體系,以滿足本專業方向學生的自主選修。同時注意設置反映行業與產業形成的新知識、新成果、新技術和學科發展的課程。
3.加強實踐教學與創新能力培養的原則。單獨設置與實踐教學及創新意識培養對應的課程,注重理論課與實驗課的銜接與相互補充。增加實驗教學比重,及時將教師的相關研究成果轉化為實驗教學內容,使我校的強勢科研力量轉化為優質教學資源。并通過設置產學結合與創新類課程等,培養學生運用所學知識解決實際問題的能力及創新意識。
4.促進本科教育國際化的原則。保證學生四年外語不斷線。在通識教育階段基礎上,參照國外同類專業課程體系,設置和建設系列化專業教育雙語課程,培養學生跨文化交流能力,提高學生的國際競爭力。
三、以滿足專業規范基本要求為前提,構建彰顯專業特色的課程體系
高等教育大眾化的顯著特征之一是多樣化,但多樣化不是隨意化,不能沒有基本的人才培養質量標準。專業規范就是專業人才培養的總體框架與規定,我們不能背離專業規范中的基本要求去追求所謂的專業特色,遵循專業規范而不拘泥于規范的專業特色才能日益彰顯。專業特色總體上呈現多樣性特征,而專業規范體現了統一性的特征,專業規范中的人才培養基本規格,優秀知識領域等質量要求標準是統一的,這是專業本身具有的特征。要協調好專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系,以滿足專業規范基本要求為前提來彰顯專業特色。我們以“化學工程與工藝”專業規范中要求的知識點為標準,圍繞“電化學工程”知識結構的需要構建課程體系。基本做法如下:
1.在通識教育方面,強化數理基礎,數學類課程278學時、物理課程177學時,人文與社會科學基礎課177學時,公共外語課200學時(前兩學年完成公共外語課后,大三開設雙語課有“化工熱力學”、“電化學測量”等,大四開設“表面工程”、“新型化學電源”、“電動車能源系統”雙語課,保證四年外語不斷線),還設有文化素質講座、全校任選課等;針對行業、學科發展的需求,在通識教育的基礎上,通過知識點不重復介紹來壓縮相應課程的學時,設置與電化學工程知識結構對應的學科基礎課、專業優秀課、專業選修課。為拓寬專業基礎,將“工程制圖基礎”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“化工綜合實驗”、“專業導論課”、“化工安全概論”、“理論力學”、“材料力學”、“電工與電子技術”、“電工與電子技術綜合實驗”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無機材料制備方法”等定為學科基礎課。按教學目標重組突出專業特色的主干課程體系,把“無機化學”、“有機化學”、“分析化學”、“物理化學”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“電化學原理”、“電化學測量”、“化學電源工藝學”、“電鍍工藝學”10門課程作為專業主干課。
2.以知識點為標準,通過必修與限選課來滿足專業規范的基本要求。“電鍍車間設計”、“化學電源設計”為實踐類必修課,同時設有“化工機械與設備”專業選修課,以此涵蓋化工設計的知識點;“化學反應工程”與“電化學反應工程”2門課限定為至少二選一,另外在10門專業主干課程中,包含了電極過程動力學、催化、反應器等內容,滿足了反應工程知識點的要求。我們增加了選修課門數,并以知識點不重復介紹為原則壓縮每門課程的學時,具體分為三類:第一類是設置了“結構化學”、“化工設計”、“化工儀表及自動化”、“化工分離工程”等化學、化工類課程及“材料分析測試方法”課程,使學生具備專業規范要求的化工知識體系,為有志于在化工行業就業及出國、考取外校研究生的學生打好基礎;第二類是設置了“新型化學電源”、“固體電化學基礎”、“電動車能源系統”、“綠色能源”、“電極材料結構表征”等課程,供希望從事電池行業的學生選修;第三類是設置了“化工設備腐蝕與防護”、“表面工程”、“電化學加工技術”、“涂裝技術”等課程,供準備從事電鍍行業的學生選修。從知識點看,既滿足了“化學工程與工藝”專業規范的要求,又構建了適合專業特色的電化學工程知識結構體系。同時,不但滿足了學生的就業要求,還為學生職業發展和繼續學習奠定了基礎。
四、發揮學科優勢,設置加強實踐教學與創新能力培養的課程
本專業依托的哈工大化學工程與技術學科,具有一級學科博士學位授予權,并建有化學工程與技術博士后流動工作站,2012年哈工大的化學工程與技術學科排名進入全國評估前八名。多年來面向國家、國防重大需求,形成了本學科的優勢特色。在應用電化學方向上,產學研特色突出,多項原創性成果為企業創造了顯著的效益。與本專業建立長期穩定的科研、教學合作關系的企業有十幾家,為產學結合的學生培養奠定了良好的基礎。我校化工學科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教學硬件大平臺,為學生的科研訓練、課程設計、畢業論文(設計)等提供良好的實踐平臺。在軟硬件方面,對電化學工程的專業特色方向建設起到了保障和促進作用。另外,本專業正在逐步加大科研設備和科研實驗室等資源向學生開放的力度,創造條件讓學生能夠較早進入實驗室,參與教師的科研工作,在具體的科研活動中培養實踐、創新能力。在專業實驗內容上,鼓勵教師將適合于實驗教學的科研成果轉化、更新為課程教學內容,有利于將最新的學科知識、技能傳授給學生。
在實踐教學與創新意識培養方面,對于基本技能、方法類實驗,與四大化學相關的實驗課為132學時、與化工基礎相關實驗72學時,與專業方向對應的實驗課100學時。特色專業是面向行業培養人才,在產學結合上,設置“國內外專家講學”學科基礎課,還要求講授專業課的教師要理論聯系實際,注重啟發科研思路。專業定期從合作企業中邀請高級工程技術人員來校為學生進行課堂教學或講座,聘請具有教學經驗的高級工程師參與本科教學活動;在創新能力培養方面,設置了“大一年度項目”、“創新創業訓練計劃”、“創新實驗課”、“創新研修課”,要求學生在校期間至少完成2個學分,可通過選修創新研修課、創新實驗課、參加大一年度項目、大學生創新創業訓練計劃、學科知識競賽、發表研究論文、申請專利等方式獲得。
自1999年本科專業目錄調整后,我們圍繞協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系上,進行了各方面的努力與探索,構建了面向國家需求的化學工程與工藝特色專業課程體系。作為特色專業建設,我們今后要為實現培養具有前瞻性、綜合素質高、創新能力強和具有國際競爭力的行業人才的目標而繼續努力。