時間：2023-08-16 17:29:54
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學(xué)工程與工藝前景，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
化學(xué)工程與工藝專業(yè)作為我們學(xué)習(xí)的專業(yè)，不禁會對自己的未來產(chǎn)生思考，之后的篇幅便是介紹本專業(yè)的未來發(fā)展路線：技術(shù)型路線、銷售型路線及復(fù)合型路線。通過對三者的一一描述，產(chǎn)生縱向的說明展望及橫向的對比思考。全篇從對化工專業(yè)的了解開始，止于對個人發(fā)展的歸納展望，展現(xiàn)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的巨大潛能及良好的未來發(fā)展態(tài)勢。化工科學(xué)體系龐大，其包括材料化學(xué)、材料物理、化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程、精細化工、生物工程等近二十個專業(yè)。而有調(diào)查顯示，目前企業(yè)需求最大的三個抓也中，化學(xué)工程與工藝以19%的比例占據(jù)第一，其次是均為14%的高分子材料與工程和精細化工專業(yè)。由此可見，化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才的市場需求大，就業(yè)前景好，對社會的貢獻也大。選擇化學(xué)工程與工藝專業(yè)的我們，也必將在祖國的建設(shè)中大展拳腳。
二、如何更好學(xué)習(xí)化學(xué)工程與工藝專業(yè)知識
學(xué)習(xí)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的知識，我們可獲得多方面的知識及能力。首先，我們可以掌握化學(xué)工程、化學(xué)工藝及應(yīng)用化本文由收集整理學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識，掌握化工裝置工藝與設(shè)備設(shè)計方法，掌握化工過程模擬優(yōu)化的方法；其次，我們還可以熟悉國家對于化工生產(chǎn)、設(shè)計、研究與開發(fā)、環(huán)境保護等方面的方針，政策和法規(guī)，了解化學(xué)工程學(xué)的理論前沿，了解新工藝、新技術(shù)、新技術(shù)與新設(shè)備的發(fā)展動態(tài)；最重要的是，我們學(xué)會了文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有一定得科學(xué)研究和實際工作能力，具有創(chuàng)新的意識及獨立獲取新知識的能力。
三、應(yīng)該學(xué)會用所學(xué)知識解決實際問題
化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中所進行的化學(xué)過程和物理過程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科。其一重要的任務(wù)就是研究有關(guān)工程因素對過程和裝置的效應(yīng)，特別是在放大的效應(yīng)。以解決關(guān)于過程開發(fā)、裝置設(shè)計和操作理論和方法等問題。它以物理學(xué)、化學(xué)和教學(xué)的原理為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用各種實驗手段，與化學(xué)工藝相配合，去解決工業(yè)生產(chǎn)問題。
化學(xué)工程包括單元操作、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化學(xué)系統(tǒng)工程、過程動態(tài)學(xué)及控制等方面，其研究對象通常是非常復(fù)雜的，主要表現(xiàn)在過程本身的復(fù)雜，物理的復(fù)雜及物系流動時邊界的復(fù)雜性。而化學(xué)工程的研究范圍也包括裝置的大型化和新產(chǎn)品、新工藝工業(yè)化的問題，且化學(xué)工程在國民經(jīng)濟中的重要作用也是非常明顯的。同時，化學(xué)工程也向著兩個方向發(fā)展：一方面隨著學(xué)科的成熟，不斷向?qū)W科深度發(fā)展，另一方面是不斷向新的領(lǐng)域滲透，研究和解決新領(lǐng)域的新問題。
化學(xué)工藝即化工技術(shù)或化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)，指將原料物主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的全部措施。化學(xué)生產(chǎn)過程一般地可概括為三個主要步驟：1原料處理；2化學(xué)反應(yīng)；3產(chǎn)品精制。而以上的三步驟都需要在特定的設(shè)備中，在一定的操作條件下完成所要求的化學(xué)和物理得轉(zhuǎn)變。而化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)一般是對一定的產(chǎn)品或原料提出的，所以，它具有個
別生產(chǎn)的特殊性，但其內(nèi)容所涉及的方面一般有：原料和生產(chǎn)方法的則用，流程組織；所用設(shè)備的作用，結(jié)構(gòu)和操作；催化劑及其它物料的影響，操作條件的確定，生產(chǎn)控制，產(chǎn)品規(guī)格及副產(chǎn)品的分離和利用，以及安全技術(shù)和技術(shù)經(jīng)濟等問題。
現(xiàn)代化學(xué)生產(chǎn)的實現(xiàn)，應(yīng)用了基礎(chǔ)科學(xué)理論（化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)等），化學(xué)工程原理和方法以及其他有關(guān)的工程學(xué)科的知識及技術(shù)。而現(xiàn)代化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是：基礎(chǔ)化學(xué)生產(chǎn)的大型化，原料和副產(chǎn)品的充分利用，新原料路線和新催化劑的采用，能源消耗的降低；環(huán)境污染的防止，生產(chǎn)控制自動化，生產(chǎn)的最優(yōu)化等。
四、在了解了化學(xué)工程與工藝專業(yè)可以有哪些就業(yè)路線
1.技術(shù)型路線：技術(shù)員-工程師-總工程師（或創(chuàng)業(yè)）
化工行業(yè)是個講究資歷和積累的行業(yè)，很少有“一飛沖天”的特別機遇，初畢業(yè)的我們可以做些技術(shù)類的工作，踏踏實實，一步步積累技術(shù)資本和經(jīng)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(xué)工程與工藝工作，一般需要一個相當(dāng)長的時間來讓自己的理論和實踐得以充分的結(jié)合后，才能謀取個人職業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)。所以，若要走技術(shù)路線，對于剛畢業(yè)的我們，必須在寂寞與微薄的薪水中提升自己，技術(shù)和經(jīng)驗是化學(xué)工程師的資本，基本可以替代金融資本進行創(chuàng)業(yè)，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(shù)在手，想有高薪或者是創(chuàng)業(yè)，都不是問題。
2.銷售型路線：業(yè)務(wù)員-銷售主管-區(qū)域經(jīng)理-銷售總監(jiān)
化工原材料的辨別必須是建立在扎實的專業(yè)基礎(chǔ)之上，否則無法向客戶解釋產(chǎn)品的優(yōu)劣。所以，化工貿(mào)易人才基本都需要是化工專業(yè)出身，同時熟知外貿(mào)規(guī)則和單位業(yè)務(wù)，還必須具備貿(mào)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(zhì)，若你具備以上的素質(zhì)，那便在你涉足該行業(yè)做銷售時，努力地工作。工作的前兩年是收入和職業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵期，因為，銷售過程中最重要的渠道（人脈）和技巧在兩年內(nèi)基本定型。好的銷售人才永遠都不用發(fā)愁企業(yè)或行業(yè)的不景氣，因為銷售技能的通用性，跳槽轉(zhuǎn)行都是非常輕松的。
【關(guān)鍵詞】:化學(xué)工程;系統(tǒng);和諧;辯證法
自然界中的和諧系統(tǒng)比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態(tài)系統(tǒng)是和諧的,動植物群落是和諧的,人類社會體系是和諧的,健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統(tǒng)遵循著同樣的辯證綜合的規(guī)律,具體可以歸納出三條:1.統(tǒng)一律;2.層次律;3.進化律;所有和諧系統(tǒng)具有同樣的性質(zhì):1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無限發(fā)展性[1]。當(dāng)愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場論時,其哲學(xué)上的需要相對物理學(xué)上而言或許要來得大,面對物理學(xué)的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學(xué)工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學(xué)歷程呢?
在化學(xué)工程作為學(xué)科開始被重視之前,化學(xué)工業(yè)已具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模,各種具體的工程與工藝都被獨立開來,在認識上是被分為各門特殊的知識,因此,當(dāng)國外高等院校在十九世紀(jì)末開始設(shè)置"化學(xué)工程學(xué)"時,開設(shè)的課程大多是學(xué)習(xí)當(dāng)時化學(xué)工業(yè)的各種工藝學(xué),"化學(xué)工程"的概念在當(dāng)時還是相當(dāng)模糊的,在理論上充其量是化學(xué)與機械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統(tǒng)的,即使在今天,他們也避免專論"化學(xué)工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實際上要比"化學(xué)工程"的范疇更廣,甚至更為準(zhǔn)確,凡是涉及一定流程與工藝的領(lǐng)域都是適用的。但我們習(xí)慣上還是沿用"化學(xué)工程"的名稱。
二十世紀(jì)開始,化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會經(jīng)濟中占的比重越來越大,客觀上需要化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和支持。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,人們對事物運動規(guī)律性的認識也愈來愈深化,愈來愈有概括性。伴隨著其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進步,人們逐漸認識到化學(xué)工業(yè)中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學(xué)工程手冊》的發(fā)表,初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現(xiàn),如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學(xué)工業(yè)呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。到了二十年代,美MIT的一些學(xué)者提出:不管化工生產(chǎn)的工藝如何千差萬別,它們在眾多的典型設(shè)備中進行著原理相同的物理過程。1920年,美MIT成立了第一個嚴(yán)格意義上的化工系,時W.K.Lewis任系主任。1922年美國化工學(xué)會認同了新的見解,引出了"單元操作"(UnitOperation)的概念,這一概念在蘇聯(lián)時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶和過濾等,以這些單元操作作為研究和學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,是化學(xué)工程學(xué)科在二十世紀(jì)前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要基石。這種把千變?nèi)f化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產(chǎn)力發(fā)展到一定水平的反映,是化學(xué)工程學(xué)從"個性"到"共性"的第一個哲學(xué)性概括,是在一個系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術(shù)科學(xué),體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧統(tǒng)一規(guī)律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學(xué)工程學(xué)科中重要支柱之一的"反應(yīng)工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應(yīng)用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發(fā),又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產(chǎn),化學(xué)工業(yè)上發(fā)展的高峰持續(xù)不絕,1940年美國FCC煉油開發(fā)成功,成為石油化工的起點。直到1957年,歐洲第一屆反應(yīng)工程會議,明確提出"反應(yīng)工程"的概念,成為化學(xué)工程學(xué)科的重要組成部分,是化學(xué)工程學(xué)的進一步和諧統(tǒng)一。"反應(yīng)工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應(yīng)"問題,及從"逐級放大"到"數(shù)模放大"的研究都帶動了"化工過程系統(tǒng)工程"的發(fā)展,并共同體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的和諧層次律。
就在"反應(yīng)工程"發(fā)展的同時,"單元操作"得到了更加深刻的認識,人們發(fā)現(xiàn)各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過濾只是流體傳動的一個特例;蒸發(fā)不過是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質(zhì)量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質(zhì)的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質(zhì)及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認識的深化過程并沒有停止,人們進一步又發(fā)現(xiàn)了動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀(jì)50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統(tǒng)一的觀點來研究三種傳遞過程。1960年,美威斯康辛大學(xué)(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一書,系統(tǒng)地采用統(tǒng)一的方法來處理三種傳遞現(xiàn)象,從此化學(xué)工程學(xué)科的核心過渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學(xué)和諧進化律的又一體現(xiàn),使化學(xué)工程學(xué)達到了一個新的整體性高度,這種高度的和諧統(tǒng)一是對客觀世界本質(zhì)性的認識,并在學(xué)科上反映出了系統(tǒng)科學(xué)的基本原理和性質(zhì),其影響力是普遍性的,是跨學(xué)科的,不僅使"傳遞原理"成為化學(xué)工程學(xué)的重要基礎(chǔ),同時在生物工程、機械、航天和土木建筑等工程學(xué)科上也具有重要意義,并日益成為工程專業(yè)共有的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,只是側(cè)重點有所差異而已。
至此化學(xué)工程學(xué)科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展,并在短短的一個世紀(jì)中達到了一個前所未有的高度,涵括了眾多的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學(xué)品等,每年為社會提供數(shù)以億噸計的千百萬種產(chǎn)品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質(zhì)基礎(chǔ),為社會繁榮作出了巨大貢獻。然而事物總是一分為二的,從人類發(fā)展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業(yè)化進程,地球自然生態(tài)系統(tǒng)遭遇了前所未有的嚴(yán)峻局面,這之中,化學(xué)工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復(fù)污染的主要過程之一,化學(xué)工程學(xué)科需要肩負起新的使命。1990年,"生態(tài)化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出來了,相應(yīng)在化工生產(chǎn)和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時應(yīng)勢,化學(xué)工程學(xué)開始了系統(tǒng)科學(xué)的自組織過程,這也是和諧系統(tǒng)對立統(tǒng)一發(fā)展的需要。在系統(tǒng)科學(xué)看來,自組織是和諧系統(tǒng)的基本性質(zhì)之一,只有自組織系統(tǒng)能通過外部和自身內(nèi)部的不斷協(xié)調(diào)、整合,在適應(yīng)環(huán)境的同時保持自己的特性并產(chǎn)生新的功能。從自發(fā)到自覺地,化學(xué)工程學(xué)吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實、完善和發(fā)展。隨著新世紀(jì)的到來,世界正發(fā)生著全球性的變化,經(jīng)濟、社會、環(huán)境和技術(shù)等領(lǐng)域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學(xué)工程學(xué)科需要因應(yīng)時展而改變傳統(tǒng)的限制,不斷有新的概念提出來,如化學(xué)工程應(yīng)是伺機而待的專業(yè)(aprofessioninwaiting);化學(xué)工程師必須"besteepedintechnology",能夠創(chuàng)新、開發(fā)、變換、調(diào)控和適應(yīng)取代;化學(xué)工程學(xué)科要從"ProcessEngineering"達到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進一步的綜合認為,化學(xué)工程學(xué)關(guān)注著同時發(fā)生在非常廣泛的時空跨度內(nèi)的現(xiàn)象,必須具備多尺度、多目標(biāo)的方法來達到過程的總體優(yōu)化。涵括了五個方面[4,5]:
①Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學(xué)、分子過程與分子模擬等。
②Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學(xué)規(guī)律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、塔器以及傳統(tǒng)的"單元操作"和"三傳一反"等。
④Macroscale(宏觀尺度):研究生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過程等。
⑤Megascale(兆觀尺度):研究環(huán)境過程和大氣生態(tài)過程等。
于是化學(xué)工程學(xué)的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標(biāo)擇優(yōu)"的概念,化學(xué)工程學(xué)科又到達一個新的和諧統(tǒng)一的高度,進入了更高層次的系統(tǒng)工程領(lǐng)域。
新的發(fā)展的深度促使化學(xué)工程學(xué)科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠未結(jié)束,人們對世界的認識還在不斷探索不斷深入,一個更深刻更普遍也更一般的問題已經(jīng)觸到了化學(xué)工程學(xué)科的神經(jīng),觸到了化學(xué)工程學(xué)的認識本質(zhì),并促使化學(xué)工程學(xué)需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對于"線性"是人類認識客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質(zhì)特征,是"線性"反映的目的,是從科學(xué)角度看待世界的一種和諧統(tǒng)一;而在對"混沌發(fā)展"的研究表明,"混沌運動的普遍存在,揭示了自然界中實際系統(tǒng)發(fā)展演化的新行為,混沌態(tài)的自相似性使這種時間演化表現(xiàn)為一種空間結(jié)構(gòu),而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統(tǒng)復(fù)雜運動的統(tǒng)一性。這種統(tǒng)一性是一個觀察"整體"的問題,只有在長時間范圍(因為混沌運動是一種長時間行為)和更高層次復(fù)雜性中才能顯現(xiàn)出來。"[6,7]這一問題涵蓋了自然科學(xué)和人文社會科學(xué)的眾多領(lǐng)域,具有重大的科學(xué)價值和深刻的哲學(xué)方法論意義。馬克思曾經(jīng)預(yù)言:"自然科學(xué)往后將會把關(guān)于人類的科學(xué)總括在自己下面,正如關(guān)于人類的科學(xué)把自然科學(xué)總括在自己下面一樣:它們將成為一個科學(xué)。"從這一角度上,"非線性"問題是這種過程一體化的契合點以及整體認識論上的共性[8]。當(dāng)站在這種整體性的高度上,化學(xué)工程學(xué)科獲得了全新的視野和更強大的分析解決問題的能力,并最終具有了學(xué)科融合的基礎(chǔ)。
在整個化學(xué)工程學(xué)科的孕育、誕生和發(fā)展過程中,始終交織著學(xué)科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細化工、高分子化工等專業(yè)上的分化;另一方面,作為近代工程技術(shù),它又是自然科學(xué)(化學(xué)、物理等)和技術(shù)科學(xué)(機械、材料等)的融合。正如物理學(xué)家普朗克(Planck)所指出的:"科學(xué)是內(nèi)在的整體,它被分解為單獨的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類認識能力的局限性,實際上存在著從物理到化學(xué),通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會學(xué)的連續(xù)的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上,當(dāng)化學(xué)工程學(xué)科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時,實現(xiàn)科學(xué)的融合已是其客觀系統(tǒng)性的需要,它需要強有力的非線性解算能力和綜合分析能力。基于人工智能和神經(jīng)生物學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuralNetworks)技術(shù)為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的信息處理能力在愈來愈多的領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景,它具有如下特點[9,10]:
①學(xué)習(xí):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)外界環(huán)境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
②概括:經(jīng)過學(xué)習(xí)訓(xùn)練后,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)在某種程度上能夠?qū)ν饨缧畔⒌纳倭縼G失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性(魯棒性),即工程上說的"容錯"能力。
③抽取:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說它能"創(chuàng)造"出未見的事物。
④模擬:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由眾多的神經(jīng)元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運行速度,可以逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。
當(dāng)然,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非十全十美,其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過相當(dāng)曲折的過程,但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)特性的融合將是化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應(yīng)和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的控制系統(tǒng),適應(yīng)性、穩(wěn)定性和智能性均較好,能處理復(fù)雜工藝過程的控制問題,也使得化學(xué)工程師不但也是機械工程師,還首先是系統(tǒng)工程師,并能從最一般的非線性原理出發(fā),解決實際過程的創(chuàng)新、應(yīng)用、開發(fā)、生產(chǎn)等問題。
生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進步,人類認識自然和改造自然的不斷深化,化學(xué)工程學(xué)科必將不斷"分化"和"融合",體現(xiàn)出和諧系統(tǒng)的無限發(fā)展性質(zhì)。
參考文獻
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1構(gòu)建完備的工程設(shè)計內(nèi)容體系
在人才培養(yǎng)中，遵循工程“實踐、集成與創(chuàng)新”的特征，將工程設(shè)計貫穿整個大學(xué)四年，其內(nèi)容包括:產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、單元設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、工廠設(shè)計，即要實現(xiàn)從分子到產(chǎn)品，從燒杯到工廠的整個過程。其中產(chǎn)品設(shè)計是工程設(shè)計的源頭，處于產(chǎn)品鏈的頂端;工藝設(shè)計是工程設(shè)計的靈魂，是產(chǎn)品競爭力的源泉;單元設(shè)計、設(shè)備設(shè)計是工程設(shè)計的基石，是生產(chǎn)實現(xiàn)的重要保障;工廠設(shè)計是工程設(shè)計的最終體現(xiàn)，是所有設(shè)計的系統(tǒng)集成。
2構(gòu)建完善的工程設(shè)計課程體系
以強化學(xué)生的工程設(shè)計能力、實踐能力與創(chuàng)新能力為核心，重新修訂教學(xué)大綱，整合相關(guān)課程，對應(yīng)工程設(shè)計內(nèi)容體系，構(gòu)建完善的工程設(shè)計課程體系。大一為工程設(shè)計啟蒙階段，以激發(fā)興趣為主，課程為生物工程(化學(xué)工程)概論;大二為單元設(shè)計和工程設(shè)計技能培訓(xùn)階段，包含:化工原理、化工熱力學(xué)、化工制圖、化工儀表自動化;大三為產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計和設(shè)備設(shè)計階段，包含:生物工程(化學(xué)工程)設(shè)備、分離工程、化工設(shè)計與模擬、工藝學(xué)課程(化工工藝學(xué)、發(fā)酵工程、制藥工藝學(xué)、釀酒工藝學(xué)等);大四為工廠設(shè)計和綜合實訓(xùn)階段，主要進行生物工程(化學(xué)工程)工廠設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。為適應(yīng)行業(yè)的需求和時展，在各課程教學(xué)中突出工程思維和工程方法學(xué)的同時，著力介紹行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，并將計算機輔助制圖、計算機仿真模擬、計算機輔助設(shè)計作為主要技能進行培養(yǎng)。
3構(gòu)建完整的工程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)
工程設(shè)計是面向?qū)ο蟮木C合性實踐活動，只有突出實踐環(huán)節(jié)才能讓學(xué)生鍛煉能力、積累經(jīng)驗、有所感悟。整個工程實踐環(huán)節(jié)包括化工AutoCAD制圖、化工原理課程設(shè)計、化工設(shè)計Aspen仿真模擬、生物工程(制藥工程)創(chuàng)新綜合性大實驗、湖北省化工設(shè)計大賽、全國“三井杯”化工設(shè)計大賽、全國大學(xué)生制藥工程設(shè)計競賽、生產(chǎn)實習(xí)、工廠設(shè)計項目、畢業(yè)設(shè)計。工程設(shè)計以校企組合的校內(nèi)生產(chǎn)性實訓(xùn)基地(如尿素仿真實訓(xùn)平臺、啤酒發(fā)酵實訓(xùn)基地、藥物制劑實訓(xùn)平臺)和校外企業(yè)實習(xí)基地(如安琪酵母生物工程專業(yè)國家級工程實踐教育中心)為依托，注重選題的針對性(面向地方企業(yè))、設(shè)計的規(guī)范性(符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))、操作的可行性(綠色、經(jīng)濟與安全)，并將化工設(shè)計競賽、制藥工程設(shè)計競賽融入人才培養(yǎng)的教學(xué)體系中，大力提高實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實效性。
4構(gòu)建合適的工程設(shè)計評價體系和管理模式
工程設(shè)計的系統(tǒng)性、協(xié)作性較強，因此在工廠設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中采用小組制、導(dǎo)師制、課題制進行管理、操作和評價，以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神，即每小組5～7名學(xué)生和1～2名指導(dǎo)老師，每個學(xué)生完成每組設(shè)計項目下的一項子課題，最后采用學(xué)生答辯與互評、教師評價、企業(yè)專家點評等構(gòu)成綜合評價體系。另外，建立健全激勵約束機制，考慮給予競賽獲獎和設(shè)計達優(yōu)秀等級的學(xué)生相應(yīng)的創(chuàng)新實踐學(xué)分，代替相關(guān)選修課的學(xué)分，以此激發(fā)更多的學(xué)生參與工程設(shè)計的學(xué)習(xí)。
5結(jié)語
面向生物與化學(xué)工程產(chǎn)業(yè)人才的工程設(shè)計能力培養(yǎng)，是以“工程設(shè)計”為突破口，以“產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、單元設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、工廠設(shè)計”為主線，以工廠設(shè)計、專業(yè)設(shè)計大賽、實習(xí)實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計為主要訓(xùn)練平臺，重點提升學(xué)生綜合工程應(yīng)用能力。通過“工程設(shè)計”為核心的工程教育培養(yǎng)模式的改革，學(xué)生參與設(shè)計類課題的積極性大為提高，工程素質(zhì)明顯提升，參加并獲得湖北省化工設(shè)計大賽一等獎、全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽一等獎、全國大學(xué)生制藥工程設(shè)計競賽二等獎，畢業(yè)設(shè)計論文近三年連續(xù)獲得湖北省優(yōu)秀學(xué)士論文，相關(guān)教改項目“校企一體化•四共同培養(yǎng)生物類應(yīng)用型人才的研究與實踐”獲得2013年湖北省教學(xué)成果一等獎。另一方面，學(xué)生在工程設(shè)計訓(xùn)練中不僅掌握了各項技能，而且對行業(yè)的現(xiàn)狀、規(guī)范、需求以及發(fā)展前景有了深入的了解，接了地氣。學(xué)生進入企業(yè)后很快成為技術(shù)骨干，深受用人單位好評，學(xué)校2014年也躋身進入“全國就業(yè)50強高校”。
作者：羅華軍龔美珍胡濱龔大春鄒坤單位：三峽大學(xué)生物與制藥學(xué)院
關(guān)鍵詞：中等職業(yè)教育 化學(xué)工藝 校企合作 能力培養(yǎng)
化學(xué)工程與工藝專業(yè)作為一個注重實踐能力的專業(yè)，要求學(xué)生具有很強的實踐動手能力。但在實際工程實踐能力培養(yǎng)過程中，學(xué)生在工程實踐能力培養(yǎng)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(yīng)探討，期望通過簡單分析可以給學(xué)生能力培養(yǎng)帶來實質(zhì)性幫助。
一、中等職業(yè)教育現(xiàn)狀分析
中等職業(yè)教育其實就是就業(yè)教育，這已經(jīng)成為人們的一個共識。也就是說，人們越來越感受到職業(yè)教育對社會經(jīng)濟發(fā)展的重要作用，越來越認識到職業(yè)教育與市場經(jīng)濟的緊密聯(lián)系，認識到市場經(jīng)濟對職業(yè)教育資源的配置利用。同時，市場也對職業(yè)教育的發(fā)展起著制約和促進作用，主要表現(xiàn)在：生源市場構(gòu)成了職業(yè)教育的入口環(huán)節(jié)；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和市場需求構(gòu)成了職業(yè)教育的運行環(huán)節(jié)；就業(yè)市場影響著職業(yè)教育的出口環(huán)節(jié)。市場已成為影響職業(yè)教育的重要因素，在一定程度上講，市場變化已成為職業(yè)教育發(fā)展變化的一個晴雨表。
二、化學(xué)工藝學(xué)科特點分析
根據(jù)教育部面向21世紀(jì)中等職業(yè)教育教材建設(shè)的精神，以及培養(yǎng)高素質(zhì)化工職業(yè)勞動者的要求，化學(xué)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(shù)，在介紹化工生產(chǎn)原料、闡述化學(xué)工藝基本知識與原理的基礎(chǔ)上，選擇可體現(xiàn)化學(xué)工藝特點的工藝，討論工藝原理、工藝條件及工藝流程，使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)知識，基本原理和技術(shù)，為他們走向生產(chǎn)崗位奠定了化工職業(yè)基礎(chǔ)。
三、如何改革化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)
1.改革思路要以市場為基礎(chǔ)。要以市場調(diào)研為基礎(chǔ)，結(jié)合地方工業(yè)的特點對化學(xué)工藝課程內(nèi)容及要求進行定位。首先，課程定位必須要實事求是。職業(yè)教育辦學(xué)方向就是依靠市場辦專業(yè)，如果脫離了這個目標(biāo)，那么課程定位就是無源之水。其次，職業(yè)學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)生的水平差距也比較大，學(xué)生缺乏興趣，容易失去學(xué)習(xí)動力，所以我們要了解教學(xué)的主體即學(xué)生的實際情況。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)按學(xué)生的實際學(xué)習(xí)能力和就業(yè)市場需求進行適當(dāng)?shù)膭h減，應(yīng)著重介紹與實操和就業(yè)企業(yè)緊貼的內(nèi)容。注重理論聯(lián)系實際。教學(xué)內(nèi)容突出實用性，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生感覺到學(xué)有所用，充分調(diào)動學(xué)生的主動性和參與意識。
2.基本方法要與地方經(jīng)濟相結(jié)合。目前中等職業(yè)教育的專業(yè)課教材中，化學(xué)工藝學(xué)教材中的內(nèi)容大多是以一些相對完善、通用的一些工藝作為核心內(nèi)容。由于不同地區(qū)化工行業(yè)的資源、人才需求和生產(chǎn)工藝不同，現(xiàn)行教材中很多內(nèi)容并不能很好地被企業(yè)、教師和學(xué)生認可。在實際教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)將一些本地具有代表性、基礎(chǔ)性的工藝作為核心教學(xué)內(nèi)容，將化學(xué)工藝中的工藝學(xué)基礎(chǔ)知識融入核心工藝完成教學(xué)目標(biāo)。如我們濟源地區(qū)以樹脂生產(chǎn)、煤化工和化肥生產(chǎn)為主，教學(xué)內(nèi)容就應(yīng)當(dāng)與企業(yè)合作制定以樹脂生產(chǎn)、煤焦化、煤氣化和化肥生產(chǎn)的工藝作為主線，將工藝學(xué)基礎(chǔ)知識和生產(chǎn)工藝相結(jié)合為內(nèi)容的校本教材。
3.實施化學(xué)工藝教學(xué)的幾項措施。一是要加強教師的業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)及師資隊伍建設(shè)。首先，要重視學(xué)歷、職稱的提高與實踐本領(lǐng)和研發(fā)能力的培養(yǎng)。鼓勵教師主動到當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)企業(yè)鍛煉為行業(yè)企業(yè)提供各種技術(shù)支持與服務(wù)。同時參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，積累實際工作經(jīng)驗，提高實踐教學(xué)能力。其次，組建“校企互通、動態(tài)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(shù)據(jù)庫，通過正式引進、柔性引進和與企業(yè)“共引共享”等方式，聘請當(dāng)?shù)匦袠I(yè)企業(yè)技術(shù)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(xué)模式。項目教學(xué)、生產(chǎn)性實訓(xùn)等職業(yè)教育大力提倡的教育模式都是對傳統(tǒng)理論教學(xué)、課堂教學(xué)的“顛覆”。隨著項目教學(xué)和生產(chǎn)性實訓(xùn)等教學(xué)模式的推進，帶動了校企合作辦學(xué)模式、學(xué)做合一學(xué)習(xí)模式和產(chǎn)教結(jié)合教學(xué)模式的改革。以工作任務(wù)為中心，許多項目教學(xué)實施安排在校內(nèi)和校外企業(yè)開展生產(chǎn)性實訓(xùn)。開展項目課程和生產(chǎn)性實訓(xùn)不僅是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能的重要方式，同時也是培養(yǎng)學(xué)生良好職業(yè)道德、科學(xué)創(chuàng)新精神的理想途徑。 三是工學(xué)交替，將理論與實際相結(jié)合。以學(xué)科教育模式針對化學(xué)工藝基礎(chǔ)知識進行教學(xué)，以實訓(xùn)、實驗、現(xiàn)場管理教學(xué)進行針對性訓(xùn)練。將地方企業(yè)與學(xué)校理論知識與實踐技能教育緊密結(jié)合起來，是一種主要以專業(yè)技術(shù)工人為培養(yǎng)目標(biāo)的職業(yè)教育制度。化學(xué)工藝教學(xué)過程中的理論知識部分要在實踐、實訓(xùn)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(xué)過程中，要在學(xué)生掌握部分安全和理論知識后到企業(yè)觀摩學(xué)習(xí)。在理解工藝和實際操作后回到學(xué)校重新對理論和操作知識進行學(xué)習(xí)和反饋，能夠更好地讓學(xué)生掌握知識。
4.關(guān)于專業(yè)教學(xué)考核與評價的方法。一是現(xiàn)場實訓(xùn)考核，以能否勝任崗位工作為標(biāo)準(zhǔn)，占總評成績的60%。二是對工藝認識、理解的考核，以在企業(yè)現(xiàn)場進行提問及考核為方式，占總評成績的30%。三是工藝基礎(chǔ)知識筆試成績考核，占總評成績的10%。
四、在了解了化學(xué)工程與工藝專業(yè)可以有哪些就業(yè)路線
1.技術(shù)型路線：技術(shù)員-工程師-總工程師（或創(chuàng)業(yè)）。化工行業(yè)是個講究資歷和積累的行業(yè)，很少有“一飛沖天”的特別機遇，初畢業(yè)的我們可以做些技術(shù)類的工作，踏踏實實，一步步積累技術(shù)資本和經(jīng)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(xué)工程與工藝工作，一般需要一個相當(dāng)長的時間來讓自己的理論和實踐得以充分的結(jié)合后，才能謀取個人職業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)。所以，若要走技術(shù)路線，對于剛畢業(yè)的我們，必須在寂寞與微薄的薪水中提升自己，技術(shù)和經(jīng)驗是化學(xué)工程師的資本，基本可以替代金融資本進行創(chuàng)業(yè)，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(shù)在手，想有高薪或者是創(chuàng)業(yè)，都不是問題。
2.銷售型路線：業(yè)務(wù)員-銷售主管-區(qū)域經(jīng)理-銷售總監(jiān)。化工原材料的辨別必須是建立在扎實的專業(yè)基礎(chǔ)之上，否則無法向客戶解釋產(chǎn)品的優(yōu)劣。所以，化工貿(mào)易人才基本都需要是化工專業(yè)出身，同時熟知外貿(mào)規(guī)則和單位業(yè)務(wù)，還必須具備貿(mào)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(zhì)，若你具備以上的素質(zhì)，那便在你涉足該行業(yè)做銷售時，努力地工作。工作的前兩年是收入和職業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵期，因為，銷售過程中最重要的渠道（人脈）和技巧在兩年內(nèi)基本定型。好的銷售人才永遠都不用發(fā)愁企業(yè)或行業(yè)的不景氣，因為銷售技能的通用性，跳槽轉(zhuǎn)行都是非常輕松的。
總之，化工類專業(yè)畢業(yè)生若要成為企業(yè)青睞的復(fù)合型人才，關(guān)鍵的在于如何取得化工類技術(shù)以外的教育背景和從業(yè)經(jīng)歷。除了傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)、工藝、研發(fā)、質(zhì)量檢驗等化工專業(yè)型人才外，物流、法律、環(huán)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(yè)人才的招聘量。這些人才要求掌握多方面的專業(yè)知識。通過跨專業(yè)開研究生，是取得相關(guān)專業(yè)教育背景和專業(yè)知識的主要途徑。如此，化學(xué)工程與工藝專業(yè)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(xué)習(xí)。
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1.1綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。我國現(xiàn)在提倡綠色環(huán)保，而綠色化學(xué)正好符合這一政策，不會對環(huán)境造成任何的污染，還能夠在一定程度上保護環(huán)境。綠色化學(xué)就是利用一些化學(xué)方面的技術(shù)或者是方法，將那些對人們有害的、妨礙安全、破壞環(huán)境的一些化學(xué)原料或者溶劑等減少或者消除掉。這種綠色化學(xué)是一種非常值得研究的新反應(yīng)技術(shù)，它能夠深入解決污染，從源頭徹底解決，不留下任何的隱患。綠色化學(xué)是包含原子經(jīng)濟性和高選擇性的反應(yīng)，它生產(chǎn)出來的材料能夠回收循環(huán)利用，對環(huán)境進行保護。
1.2新的分離技術(shù)。隨著世界各國經(jīng)濟的快速增長，原有的分離技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化學(xué)生產(chǎn)的需要，只能夠進行深層次的探討創(chuàng)新。所以，國內(nèi)外一起合作共同研究除了大量的新分離技術(shù)。由于這些新的分離技術(shù)剛剛研究出來，剛剛投入到化學(xué)生產(chǎn)中，所以不是很完善，還存在著許多的問題。這項研究的相關(guān)分子蒸餾在理論上的探討比較少，也沒有深入研究、設(shè)計刮模式分子蒸餾器。但是隨著時代的發(fā)展，信息技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的進步，分離技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中得到了極大的改善，取得了顯著的成果。后來，逐漸將信息技術(shù)融合到了分離技術(shù)當(dāng)中，產(chǎn)生膜分離技術(shù)、超臨界分離技術(shù)、超聲提取等先進的新型分離技術(shù)。
1.3超臨界化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。超臨界化學(xué)反應(yīng)技術(shù)是隨著綠色化學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種以超臨界流體作為化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)或反應(yīng)物的新反應(yīng)技術(shù)。因為這種反應(yīng)物與臨界點相當(dāng)接近，所以其反應(yīng)速率相當(dāng)快，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了化學(xué)工業(yè)、生物工程、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域當(dāng)中，對這些領(lǐng)域的發(fā)展做出了巨大的貢獻。
2傳熱過程中的新研究
2.1傳熱理論研究進展。近幾年來，由于滴狀冷凝的實現(xiàn)與增長冷凝表面壽命等相關(guān)問題的影響，研究人員至今未將滴狀冷凝應(yīng)用到實際的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。現(xiàn)在的機械、石油化工以及航空航天技術(shù)仍然在使用沸騰傳熱方式，利用這種方式來進行工業(yè)生產(chǎn)。長期以來，人們一直致力于液體發(fā)生核態(tài)沸騰原因的探索，因為沸騰的形式多變又復(fù)雜，所以增加了研究的難度。尤其是在計算方面，更是存在一些嚴(yán)重的缺陷，使得計算的準(zhǔn)確率極低，而且還需要大量的實驗做基礎(chǔ)。除此之外，水沸騰時會產(chǎn)生一些氣泡，這些氣泡會影響到加熱器的表面，使得計算的難度再次加大。這都是現(xiàn)階段急需解決的問題，也是現(xiàn)在研究的重點。
2.2微細尺度傳熱學(xué)研究進展。微細尺度作為現(xiàn)代熱學(xué)中的一個分支，主要是研究熱學(xué)的一些規(guī)律以及微細的探討，研究前景非常廣闊。在研究微細尺度傳熱學(xué)的過程中，如果所研究的物體尺寸遠遠比承載粒子的平均尺寸大，我們所假定的觀點依舊成立。但是由于我們研究的尺度比較微細，所以原來假定的那些影響因素會發(fā)生一些改變，導(dǎo)致液體流動的規(guī)律發(fā)生變化。隨著近幾年來納米技術(shù)不斷進步，逐漸受到人們的重視，生產(chǎn)中的諸多領(lǐng)域都在引用尺度微細傳熱學(xué)，如高度集成的電子設(shè)備、微型熱管等。
2.3強化傳熱過程的研究進展。要想優(yōu)化傳熱過程，就必須從換熱設(shè)備方面進行研究分析，優(yōu)化設(shè)備，從而提高傳熱效率。換熱設(shè)備主要就是進行熱量的傳遞，熱量傳遞有逆流、順流、交差流、混合流等四種方式，其中逆流過程中產(chǎn)生的溫差是最大的，順流產(chǎn)生的溫差是最小的。我們應(yīng)該想辦法改進換熱設(shè)備，使其能夠持續(xù)對外放熱，以此達到本次研究的目的。例如：我們可以發(fā)明一些新的換熱設(shè)備，采用新的傳熱材料應(yīng)用到設(shè)備當(dāng)中；改進原有的傳熱設(shè)備生產(chǎn)工藝；參照原有的設(shè)計方案，結(jié)合現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)對方案進行優(yōu)化等。
3化學(xué)工程未來發(fā)展動態(tài)
時代在進步，科技在發(fā)展，大量的科技產(chǎn)品及技術(shù)不斷出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，并且被廣泛的應(yīng)用，這就給化學(xué)工程的研究提出了新的研究方向。那就是在今后的發(fā)展當(dāng)中，如何給新技術(shù)的引用提供一些良好的服務(wù)及體系，并且將新形成的理論完善，使化學(xué)工程不斷進步，朝著新的目標(biāo)發(fā)展。其次，現(xiàn)在主張全面發(fā)展，我們應(yīng)該研究一下信息、生物、能源、環(huán)境等方面的技術(shù)，將這些與化學(xué)向結(jié)合，為化學(xué)工程的發(fā)展做出良好的鋪墊。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：微化工技術(shù)；過程強化；微反應(yīng)器
中圖分類號：TQ03
20世紀(jì)90年代初興起了一種多學(xué)科交叉的科技前沿領(lǐng)域，這一領(lǐng)域就是微化工技術(shù)。微化工技術(shù)將化學(xué)化工原理和微機電系統(tǒng)結(jié)合，這種高新技術(shù)移植了微傳感器制造技術(shù)和集成電路，涉及到的學(xué)科和技術(shù)十分廣泛，包括化工、物理、化學(xué)、機械、控制學(xué)、電子和材料等。微化學(xué)工程研究的主要內(nèi)容是幾百毫秒和幾百微米以內(nèi)，并行分布系統(tǒng)和化工微設(shè)備設(shè)計、模擬、生成和應(yīng)用過程中的特征和規(guī)律。微反應(yīng)技術(shù)具有較強的傳質(zhì)和傳熱能力，能夠大大提高能量和資源的利用率，提高單位體積的生產(chǎn)能力。因此，發(fā)展微化工技術(shù)具有重要意義。
1過程強化原理
化工過程中，本征反應(yīng)動力學(xué)和傳遞速率各自控制或共同控制該過程中的化學(xué)反應(yīng)。對于快速和瞬時反應(yīng)，當(dāng)該反應(yīng)在傳統(tǒng)設(shè)備中進行是，傳遞速率控制該反應(yīng)，在微尺度反應(yīng)系統(tǒng)中，由于傳遞速率提高了幾個數(shù)量級，因此，反應(yīng)速率也會得到大幅度的提高。對于慢反應(yīng)而言，主要由本征反應(yīng)動力學(xué)控制該過程，因此想要提高慢反應(yīng)的反應(yīng)速率，就必須提高本征反應(yīng)速率，一般情況下，可以采用改變工藝操作條件和提高反應(yīng)溫度等方式來提高其反應(yīng)速率。對于中速反應(yīng)，由傳遞速率和本征反應(yīng)動力學(xué)共同控制，可以采用提高慢反應(yīng)速率的措施來強化該過程。目前，工業(yè)應(yīng)用中的烴類硝化反應(yīng)大部分都屬于中慢速反應(yīng)，可以采取提高反應(yīng)溫度和改變工藝條件兩種方式加快這些反應(yīng)的反應(yīng)速度。綜上所述，我們可以知道理論上任何反應(yīng)都能夠通過采取不同的措施進行強化。
2微化學(xué)工程與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
20世紀(jì)50年代末，物理學(xué)家Richard Feynman指出，未來科學(xué)發(fā)展的方向是微型化。縱觀半個多世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展概況，我們可以看出微型化的確是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢，尤其是信息技術(shù)和微機電系統(tǒng)這兩種技術(shù)，這兩種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到各個領(lǐng)域，對社會的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。
20 世紀(jì) 80 年代初，Tuckerman 和Pease 提出了“微通道散熱器”概念，這一概念成功解決了大規(guī)模化和超大規(guī)模化集成電路散熱困難問題。
1993年，DuPont 公司應(yīng)用微電子技術(shù)制造了首個芯片反應(yīng)器，這反應(yīng)器能夠用來生產(chǎn)氰氫酸、異氰酸甲酯（MIC） 等有毒物質(zhì)。
3國內(nèi)研究工作進展
2000年，我國開始研究微化工技術(shù)，到目前為止，也取得了不少成果。經(jīng)過十多年的發(fā)展，我國已經(jīng)形成了一套完整的研發(fā)體系，為微化工系統(tǒng)的設(shè)計和工程放大奠定了良好的基礎(chǔ)。
3.1微型氫源系統(tǒng)
作為未來電動汽車、潛艇的最佳候選電源，質(zhì)子交換膜燃料電池在很多領(lǐng)域都廣闊的應(yīng)用前景。但是，質(zhì)子交換膜燃料電池離技術(shù)商業(yè)化還有一定的距離，這是因為質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展受許多因素的限制，其中，氫源技術(shù)就是影響其技術(shù)商業(yè)化的重要因素之一。這是因為氫氣的分配、輸送和儲存困難，無法滿足不同規(guī)模燃料電池的需求。而通過重整富氫燃料，比如醇類和烴類等，移動或現(xiàn)場制氫為燃料電池提供氫氣，通過這種方式制取或運輸氫源具有易于輸送、能量密度大和能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢，是提供燃料電池氫源最現(xiàn)實的途徑。
大連化學(xué)物理研究所研究出了給千瓦級質(zhì)子交換膜燃料電池提供氫源的微型氫源系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了微換熱、甲醇氧化和原料汽化等子系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前已經(jīng)有產(chǎn)品應(yīng)用與高校的教學(xué)中，我們可以設(shè)想不久的將來，該系統(tǒng)完全有可能應(yīng)用到實際應(yīng)用中。
3.2微混合技學(xué)術(shù)
很多的化工過程都是強放熱快速反應(yīng)過程，這些過程主要由傳質(zhì)和傳熱過程控制，微混合技術(shù)具有快速高效混合特性，采用這種特性，能夠強化和微型化這些過程。大連化學(xué)物理研究所研究了單微通道內(nèi)的傳質(zhì)、混合和流動等，多通道的多尺度結(jié)構(gòu)和流體均布技術(shù)的設(shè)計，微混合系統(tǒng)的制造、封裝和集成等。2007年9月研制出的微混合系統(tǒng)已經(jīng)成功的投入到工業(yè)生產(chǎn)中，進行試運行。微混合系統(tǒng)具有混合、換熱效果好、操作穩(wěn)定等優(yōu)勢，同時其運行的噪音也非常小，還具有無振動等優(yōu)點，這些優(yōu)勢都是傳統(tǒng)工藝無法比擬的。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，必將推動微化工技術(shù)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。
3.3芳烴硝化反應(yīng)
由于化學(xué)工業(yè)中的許多反應(yīng)都是強放熱過程，因此爆炸危險普遍存在，而且我國的裝備和技術(shù)都比較落后，導(dǎo)致化學(xué)生產(chǎn)過程中安全性較差。
由于有機物硝化是一種快速強放熱反應(yīng)，因此，如果有機物硝化產(chǎn)生的熱量不能夠及時移出反應(yīng)體系，則很容易引起爆炸，帶來危險。以往硝化反應(yīng)一般都在帶冷卻夾套的攪拌斧式反應(yīng)器中進行，這種反應(yīng)器的換熱面積小，傳熱速率低，只能通過降低反應(yīng)速率來避免因熱量積累導(dǎo)致的危險，因此，傳統(tǒng)硝化反應(yīng)的反應(yīng)時間長。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所利用微反應(yīng)器所具有的高效傳熱、傳質(zhì)能力，進行二硝基氯苯和二硝基甲苯的合成實驗，硝化反應(yīng)時間僅小于5 s，可實現(xiàn)該反應(yīng)過程強化和微型化。
3.4納米材料合成
清華大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室借鑒膜乳化技術(shù) ，按多個微通道串并原理，設(shè)計了膜分散式微結(jié)構(gòu)混合器，開展了均相及非均相 （液-液、氣-液）體系的微尺度混合與分散、微尺度傳質(zhì)及微反應(yīng)過程的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。2005 年成功開發(fā)了萬噸級的膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器制備單分散納米碳酸鈣的工業(yè)裝置。
4結(jié)論
由于微化工技術(shù)的研究初期主要在高校和科研機構(gòu)的實驗室研究，產(chǎn)業(yè)界雖有關(guān)注但介入不多，因此對微化工系統(tǒng)的放大和集成技術(shù)的研究機會少，大大減緩了微反應(yīng)技術(shù)的實用化進程。經(jīng)過 10 多年的研發(fā)與宣傳推廣工作，目前微化工技術(shù)已處于應(yīng)用前夜。國內(nèi)開展微化工技術(shù)的研究時間短，若能在研究初期就與產(chǎn)業(yè)界合作，可以加速微化工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程，在過程放大和系統(tǒng)集成方面積累經(jīng)驗，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。
總而言之，新時期化學(xué)工業(yè)面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，微化工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將會降低能耗，提高化工設(shè)備性能，節(jié)約體積，將會給化工技術(shù)和設(shè)備制造領(lǐng)域帶來很大的改變，還會對人們的生活帶來很大的影響。
參考文獻
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1、自考大專的專業(yè)：漢語言文學(xué)、文秘、新聞、法學(xué)、律師、歷史、檔案、會計、財務(wù)、會計電算化、經(jīng)濟管理、企業(yè)管理、行政管理、市場營銷、統(tǒng)計、審計、郵電管理、稅務(wù)管理、海關(guān)管理、勞動經(jīng)濟管理、計算機、機電一體化、機械制造工藝及設(shè)備、化學(xué)工程等。
2、如何選擇自考專業(yè)
首先要充分考慮社會需要及行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，選擇一些社會上供不應(yīng)求或發(fā)展前景廣的專業(yè)，以便于今后求職。
其次選擇專業(yè)首先要明確目的，就是從今后就業(yè)情況這個角度出發(fā)，選擇適合于自身發(fā)展前途的專業(yè)。
第三還應(yīng)該充分考慮自己的學(xué)習(xí)興趣，有了興趣才能積極主動的學(xué)習(xí)，才會更好的吸收知識。
第四要選擇與自己的文化基礎(chǔ)難易程度相應(yīng)的的專業(yè)，結(jié)合實際來選擇，以確保學(xué)習(xí)的順利進行。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
技術(shù)成就市場領(lǐng)先地位
市場領(lǐng)先地位：公司在化工、石油化工工程承包市場居于領(lǐng)先地位。目前國內(nèi)化工、石油化工工程市場，形成了以三大央企占據(jù)市場份額50%的相對壟斷特征。三大央企包括中國化學(xué)、中石油下屬的中國石油（601857）建設(shè)工程公司和中石化集團下屬的中國石化（600028）工程建設(shè)公司。其中，中國石油建設(shè)工程公司和中石化建設(shè)工程公司主要承接集團公司內(nèi)開發(fā)的石化工程項目，定位于集團公司投資項目的建設(shè)。中國化學(xué)在市場份額方面具有相對壟斷地位，除部分承接一些石化雙雄的業(yè)務(wù)標(biāo)段外，主要客戶還包括神華集團、中煤集團、中電集團、大唐國際等。
強大的EPC工程承包能力：公司之所以處于市場領(lǐng)先地位，在于以技術(shù)創(chuàng)新為核心的強大的EPC工程承包能力。不同于一般建筑施工承包，化工工程承包具有專業(yè)性強、技術(shù)含量高、建設(shè)難度大的特點，因此多表現(xiàn)為EPC工程承包。其競爭主要表現(xiàn)在專有的核心工藝技術(shù)、工程轉(zhuǎn)化能力和為業(yè)主提供全過程、多功能、全方位的服務(wù)能力上，擁有較高的技術(shù)和資金門檻。公司擁有雄厚的研發(fā)實力、先進的技術(shù)、良好的商業(yè)信譽及豐富的投融資經(jīng)驗，在國內(nèi)化工、石油化工行業(yè)、煤化工行業(yè)、多晶硅行業(yè)的工業(yè)工程領(lǐng)域擁有較強的競爭優(yōu)勢。目前公司擁有工程設(shè)計綜合甲級資質(zhì)4項，工程勘察綜合甲級資質(zhì)3項，行業(yè)工程勘察、工程設(shè)計甲級資質(zhì)17項，一級施工總承包資質(zhì)27項，一級施工專業(yè)資質(zhì)32項。
強大的技術(shù)實力：通過自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新以及工程實踐，公司儲備了大量的工藝、工程、施工和項目管理技術(shù)，具備較強的工藝技術(shù)研發(fā)、工程轉(zhuǎn)化能力。公司在化工及石油化工工程領(lǐng)域擁有強大的核心技術(shù)優(yōu)勢，在石油能源的替代產(chǎn)品如甲醇等、太陽能能源涉及的硅材料等能源產(chǎn)品工業(yè)化領(lǐng)域擁有一批專有技術(shù)或技術(shù)專長，使得公司成為國內(nèi)少數(shù)能運作超大型超復(fù)雜項目的工業(yè)工程公司之一。
豐厚的技術(shù)儲備：預(yù)計在2010年前將取得重大突破的科研項目共有52項，其中包括市場普遍關(guān)注的煤化工前沿技術(shù)，如FMTP（甲醇制丙烯）、MTA（甲醇轉(zhuǎn)化制芳烴）、IGCC（大型煤制合成氨、制氫和制油品以及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電），以及尼龍-11樹脂、多晶硅工藝、大體積超密集鋼筋砼施工技術(shù)等新領(lǐng)域、新工程工藝技術(shù)。
技術(shù)創(chuàng)新機制：為鞏固和擴大公司的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，公司確立了技術(shù)創(chuàng)新的戰(zhàn)略地位。在創(chuàng)新機制方面，形成了統(tǒng)一規(guī)劃、合理分工并以項目方式運作的技術(shù)開發(fā)機制、多元化的技術(shù)研發(fā)費用投入機制、技術(shù)創(chuàng)新的考核激勵機制，通過與高等院校、科研單位和相關(guān)產(chǎn)業(yè)企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，組成產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。
開拓國際市場
公司的國際業(yè)務(wù)主要集中在南亞、東南亞、中東和非洲等地區(qū)，大概占總收入的14.64%左右。
國際工程承包市場的發(fā)展機遇：隨著亞非地區(qū)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，亞、非各國的基礎(chǔ)建設(shè)工程需求逐年增加。這些國家擁有豐富的石油和礦產(chǎn)資源，但受到自身技術(shù)、人才、資金等資源的限制，無法獨立完成工程建設(shè)任務(wù)，這為公司拓展國際市場提供了良好的市場機遇。
國際市場發(fā)展戰(zhàn)略：公司將大力開發(fā)海外市場，以提升海外業(yè)務(wù)的業(yè)績貢獻。通過建立境外經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)，鞏固發(fā)展公司的傳統(tǒng)市場，重點開發(fā)潛在市場，特別是關(guān)注具有能源、資源戰(zhàn)略意義和具有政治外交意義的重大項目；在亞洲（特別是中亞、中東、東南亞、南亞）、澳洲、非洲、北美和南美等地區(qū)培植當(dāng)?shù)厝耸炕蛴杏绊懙娜A人為穩(wěn)定的中間商，在已有基礎(chǔ)且市場前景好的國家和地區(qū)設(shè)立公司的駐外辦事機構(gòu)。
產(chǎn)業(yè)鏈一體化
近年來，在確保傳統(tǒng)優(yōu)勢項目化工、石油化工工程承包市場份額的前提下，公司不斷向有技術(shù)、設(shè)計優(yōu)勢的上下游產(chǎn)業(yè)拓展。目前，工業(yè)工程承包拓展到煤化工、多晶硅以及其他工程承包業(yè)務(wù)；未來將加大向上游裝備制造業(yè)、下游資源類項目的拓展。工程設(shè)備、工程材料成本占工程總成本的比重約40%-50%，且呈逐步上升態(tài)勢。目前公司所用工程工程裝備主要采用以下采購形式：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備以國內(nèi)訂購為主，部分國外訂購；非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備主要由自己生產(chǎn)，目前承建項目中自制設(shè)備占到約1/3。公司計劃未來將加強工程裝備制造業(yè)務(wù)，以豐富產(chǎn)業(yè)鏈。
新興工程業(yè)務(wù)增長迅猛
在傳統(tǒng)化工、石化工程領(lǐng)域，歷史上公司曾負責(zé)承建了吉林、大慶、蘭州、齊魯、南京、上海、大連、太原、烏魯木齊等大型化工、石化基地；在大型化肥、復(fù)合肥、精細化工、日用化工、甲醇、新型材料、農(nóng)藥、堿類、酸類等類型的工程領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。“十五”期間單獨或者參與建設(shè)國家、行業(yè)和地方重點工程項目100余項。
化工、石油化工工程建設(shè)通常具有高溫、高壓、易燃、易爆等特點，從設(shè)計到施工的整個過程中均有很高的技術(shù)要求；同時，在一個完整工廠的建設(shè)中，還包括電力供應(yīng)、污染處理甚至住宅建設(shè)等各個方面的工程。公司憑借在化學(xué)工程領(lǐng)域長期的經(jīng)驗累積、雄厚的研發(fā)實力、先進的技術(shù)，能夠比較容易地進入其他相關(guān)工程領(lǐng)域，使本公司的業(yè)務(wù)具有很強的延展性，一旦遇到單一市場的緊縮，可以很快調(diào)整方向，開創(chuàng)新的工程市場領(lǐng)域。
近年來，公司加大了業(yè)務(wù)多元化的步伐，在確保化工石化傳統(tǒng)市場份額的前提下，不斷向有技術(shù)、設(shè)計優(yōu)勢的上下游產(chǎn)業(yè)拓展。目前，公司主營業(yè)務(wù)包括工程、勘探設(shè)計，其中工程根據(jù)行業(yè)特性除了傳統(tǒng)的化工及石化之外，還包括了煤化工、多晶硅以及其他工程承包業(yè)務(wù)。
投資建議
化工工程最壞的時候可能已經(jīng)過去，西部大開發(fā)和興東北老工業(yè)基地的戰(zhàn)略的持續(xù)推進加快了化工新項目（煤化工、大型石化項目等）的上馬，中國化學(xué)進入新的發(fā)展階段。
【關(guān)鍵詞】化工產(chǎn)業(yè)；精細化工；綠色精細化工；發(fā)展策略
在國內(nèi)化學(xué)工業(yè)蓬勃發(fā)展的情況下，精細化工產(chǎn)品的作用地位逐漸凸現(xiàn)出來。目前，新領(lǐng)域的精細化工已經(jīng)成為我國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略工作的一個重要組成部分，國家在資金投入和政策扶持上都對精細化工給予重點保護。我國的精細化工大部分產(chǎn)品已經(jīng)完全可以滿足國內(nèi)市場的需求，相當(dāng)多的產(chǎn)品甚至應(yīng)用于出口貿(mào)易市場，如甜葉菊、木糖醇、天然色素這類以植物資源為原料的化工產(chǎn)品在國際市場上就受到了廣泛的歡迎。但是，在更多的化工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)我國的精細化工也存在一些問題，受到了先進的發(fā)達國家化工工業(yè)的不斷挑戰(zhàn)。可見，我國的精細化工如何在發(fā)展過程中看清國際形勢，適時調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，獲得更光明的發(fā)展前景，都是精細化工發(fā)展所要面臨的問題。
1 我國精細化工發(fā)展面臨的問題
精細化工是隨著化工技術(shù)的不斷發(fā)展而逐漸從傳統(tǒng)的化學(xué)品生產(chǎn)工業(yè)中脫離出來生產(chǎn)精細化工產(chǎn)品的特殊門類，在歐美國家等發(fā)達國家當(dāng)中，他們所生產(chǎn)的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的精細化程度概率已經(jīng)達到了60%以上。我國精細化工起步較晚，但在改革開放政策實行以后，隨著社會主義市場化經(jīng)濟的發(fā)展以及中國加入世界經(jīng)濟貿(mào)易組織加強國際間的交流合作，精細化工的發(fā)展條件也逐漸變得越來越好，特別是在染料顏料、農(nóng)藥化肥、醫(yī)藥化學(xué)品、畜牧飼料這些產(chǎn)品領(lǐng)域里，我國的精細化工出口總量站在世界前列。但是和發(fā)達國家對比起來，我國化工的精細率只有40%左右，其主要原因表現(xiàn)如下：第一，化工生產(chǎn)自動化水平不高。我國有不少中小化工企業(yè)生產(chǎn)模式仍停留在作坊式的手工操作，生產(chǎn)效率極其低下；第二，化工企業(yè)技術(shù)的自我開發(fā)能力較弱，大部分化工企業(yè)都未曾建立科技開發(fā)的應(yīng)用研究機制，對于怎么樣才能將生產(chǎn)的精細化工產(chǎn)品主動地推向市場以及提供有關(guān)的技術(shù)服務(wù)項目都很少關(guān)注；第三，低檔次精細化工產(chǎn)品居多，一些產(chǎn)品出現(xiàn)積壓浪費的現(xiàn)象。
2 精細化工向綠色精細化工發(fā)展的前景
雖然我國的精細化發(fā)展受到了上述客觀條件的制約，但是隨著國家在經(jīng)濟上和政策上給予精細化工產(chǎn)業(yè)的幫助和扶持，我國精細化工產(chǎn)業(yè)還是有相當(dāng)廣闊的市場發(fā)展前景的。除了精細化工行業(yè)新科學(xué)技術(shù)的不斷引進和學(xué)習(xí)以及化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的集團化發(fā)展之外，精細化工向綠色環(huán)保方向發(fā)展也是我國化工產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的必然趨勢。
綠色精細化工就是利用綠色化學(xué)原理和技術(shù)加工手段，選用那些純天然無公害或者低污染的原材料，開發(fā)綠色化的化學(xué)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的化工產(chǎn)品對社會環(huán)境和人體健康是沒有任何破壞和損傷的，并且精細產(chǎn)品還具有可利用回收的價值。之所以會產(chǎn)生這種綠色化新發(fā)展模式，是因為在過去的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中資源利用的不合理浪費以及化工對生態(tài)環(huán)境造成惡劣的影響。如果要探索出現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)新的道路，就必須從生態(tài)環(huán)保的角度出發(fā)，實施綠色精細化工生產(chǎn)，為今后的生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
3 綠色精細化工的發(fā)展策略
3.1 積極促進精細化工原料綠色化
要促進精細化工原料的綠色化，就必須采用無毒無害無污染的化學(xué)工藝有機合成原料，但是要實現(xiàn)合成加工工藝，這對石油的需求量變得非常大，而日益短缺的資源使用現(xiàn)狀不能完全滿足這種較大的需求。因此，技術(shù)人員應(yīng)該盡可能提高對可再生資源的利用效率，以防止綠色化學(xué)工業(yè)發(fā)展因為綠色原材料的缺乏而遇到瓶頸。化工產(chǎn)業(yè)里常常利用的可再生資源就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的生物質(zhì)資源，它具有貯量豐富、成本低、可循環(huán)再生的利用優(yōu)勢，逐漸被化學(xué)工藝產(chǎn)業(yè)所廣泛關(guān)注，特別是近年來生物質(zhì)資源已經(jīng)成為了最主要的化工產(chǎn)品原材料。
3.2 積極促進精細化工技術(shù)綠色化
精細化工的綠色化技術(shù)主要包括以下幾種：（1）綠色催化技術(shù)。催化劑是化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的基本要素。綠色催化技術(shù)就是通過改變催化劑成分，促進化學(xué)物質(zhì)的高效合成，防止不良的副作用有害毒物的產(chǎn)生，并且能夠做到干凈無污染，充分保護生態(tài)環(huán)境。（2）電化學(xué)合成技術(shù)。電是一種環(huán)保型的可再生資源，利用電子來促進物質(zhì)間的化學(xué)合成反應(yīng)能夠達到清潔環(huán)保的作用。（3）計算機分子技術(shù)。該技術(shù)充分利用電子計算機對化工產(chǎn)品的構(gòu)造、特征、規(guī)律進行分子設(shè)計，并對綠色精細化工產(chǎn)品的關(guān)鍵因素進行放大，實現(xiàn)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)無廢水、無廢渣、無廢氣。
4 結(jié)束語
總而言之，綠色精細化工順應(yīng)了社會生態(tài)可持續(xù)化發(fā)展的需要，是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。利用好綠色精細化工策略必將開拓出更開闊的產(chǎn)品需求市場。
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關(guān)鍵詞 活性二氧化錳；有機氧化反應(yīng)；選擇氧化；有機合成
中圖分類號 O621.3 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號1000-2537（2014）01-0028-09
4結(jié)語
MnO2作為一種價廉易得、無毒、環(huán)境友好型氧化劑，在有機氧化反應(yīng)及合成化學(xué)中獲得了廣泛的應(yīng)用.MnO2的氧化性能溫和，且具有良好的選擇性，尤其對于α，β不飽和醇類，若輔之微波輻射可有效地提高反應(yīng)的速度，縮短反應(yīng)時間，提高反應(yīng)的選擇性，顯示了很好的應(yīng)用前景.二氧化錳的還原產(chǎn)物可通過電化學(xué)氧化再生，從而實現(xiàn)氧化劑的循環(huán)使用.
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關(guān)鍵詞：變壓吸附；多晶硅；改良西門子法；工業(yè)生產(chǎn)；氣體分離技術(shù) 文獻標(biāo)識碼：A
中圖分類號：TN304 文章編號：1009-2374（2016）32-0048-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.32.023
1 概述
變壓吸附（PSA）技術(shù)是近些年發(fā)展起來的新技術(shù)，它對原料氣適應(yīng)性廣，無需復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)，無設(shè)備腐蝕問題，它的制作工藝的過程非常簡單，而且自動化的程度也非常高，這種技術(shù)有著相對的優(yōu)勢，所以有著很好的發(fā)展前景。變壓吸附通常是一個由吸附工序和減壓再生工序組成的吸附-解吸系統(tǒng)。
1.1 變壓吸附
在同等溫度的情況下，吸附平衡的等溫線的吸附質(zhì)分壓向上升，吸附劑上面的吸附質(zhì)的數(shù)量加大，同等數(shù)量的吸附質(zhì)分壓下，吸附質(zhì)的數(shù)量減小，因此高壓情況下溫度較低的比較容易被吸附，低壓情況下溫度較高比較容易再生。
1.2 變壓吸附法（PSA）
變壓吸附法是近期興起的新型工藝，初始于19世紀(jì)60年代，剛開始是運用于空氣干燥和氫氣純化當(dāng)中。1970年以后經(jīng)過研制開始用于制氮或者制氧，隨之1976年被研制用于碳分子篩等，隨著科技的進步，變壓吸附法開始用于醫(yī)療當(dāng)中。
吸附分離技術(shù)上的差異是利用吸附劑對特有的吸附氣體進行分離的，經(jīng)常用的有真空與加壓方法等，是為了加快整個過程的進行。分子篩變壓吸附分離空氣制取氧的機理，一種是用分子篩的吸附的能力比氧的吸附能力強，用來分離氧和氮；另一種是用氧的擴散速度比氮的擴散速度快，利用遠離平衡去分離氧和氮。
變壓吸附法制氧，氮在常溫下進行，其工藝有加壓吸附/常壓解析或常壓吸附/真空解析兩種，通常選用沸石分子篩制氧，碳分子篩制氮。1991年，日本三菱重工制成世界上最大的PSA制氧設(shè)備，其氧產(chǎn)量可達8650m3/h。進入20世紀(jì)90年代以來，我國的PSA/VPSA制氧設(shè)備逐漸系列化，近年來鋰基分子篩因其性能更為穩(wěn)定、高效，被越來越多地大規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)裝置大型化生產(chǎn)，單套變壓吸附裝置產(chǎn)量最高可達40700m3/h，氧純度≥90%，產(chǎn)品氧能耗可達0.32～0.37kW?h/m3。
2 變壓吸附（PSA）的工作原理
2.1 吸附劑的再生方法
根據(jù)吸附劑的再生方法，一般將吸附解吸過程分為兩種：變溫吸附法和變壓吸附法。
2.1.1 變溫吸附法。在低溫下進行吸附，吸附質(zhì)通過升高溫度從吸附劑上解吸出來。吸附和解吸是在兩條不同溫度的等溫吸附線之間進行。由于常用吸附劑的熱傳導(dǎo)率較低，加溫和冷卻的時間就比較長，需要配備相應(yīng)的加熱和冷卻設(shè)備。而且吸附劑的壽命由于溫度周期性大幅度變化也會減少，但變溫吸附法仍可適用于許多場合，產(chǎn)品損失率少，回收率較高。
2.1.2 變壓吸附法。變壓吸附法在氣壓低的情況下進行解吸，在氣壓高的情況下進行吸附。循環(huán)的周期相對較短，未能及時吸附熱，解吸的時候可以充分利用，所以溫度的變化并不是很大，溫度變動的范圍也就幾攝氏度，這種情況我們可以看作是等溫的過程。常用吸附方法有抽真空、沖洗、降壓、置換，目的都是使吸附劑上被吸附組分的分壓降低，使吸附劑再生。在變壓吸附過程中，一般情況是根據(jù)氣體被分離出來的混合物質(zhì)和產(chǎn)品的要求加上操作的條件以及吸附劑的特殊的性質(zhì)去選擇采用哪種再生的方法，一般由幾種方法配合操作。無論采用哪一種方法，再生后，吸附床內(nèi)的吸附質(zhì)不會完全解吸，即床內(nèi)吸附劑不可能再生徹底。
2.2 變壓吸附工作基本步驟
由于工業(yè)生產(chǎn)一般都是連續(xù)進行，為了保證吸附過程的連續(xù)，生產(chǎn)中大都采用3個或3個以上的吸附床，使吸附床的吸附解吸循環(huán)進行。
變壓吸附工作的基本步驟一般有三個：
2.2.1 高壓下吸附。被分離的氣體混合物在吸附設(shè)備最高壓力下通入，吸附劑吸收其中的強吸附組分，吸附床的另一端流出弱吸附組分。
2.2.2 低壓下解吸。根據(jù)被吸附組分的性能，選用抽真空、沖洗、降壓、置換中的幾種方法使吸附劑再生。低壓解吸一般先是降壓到大氣壓力，然后再用抽真空、沖洗或置換。
2.2.3 升壓。吸附劑再生完成之后，對吸附床用弱吸附組分充壓到吸附壓力為止。
3 變壓吸附在改良西門子法生產(chǎn)多晶硅中的應(yīng)用
變壓吸附在生產(chǎn)多晶硅中的主要應(yīng)用是還原爐尾氣回收裝置中的氫氣凈化單元。還原爐尾氣經(jīng)過低溫噴淋、壓縮冷凝、吸收和脫吸、活性碳吸附后得到純凈的氫氣供還原爐使用。在生產(chǎn)過程中，每個塔吸附塔的工作步驟是完全一致的，在時間上交替進行，連續(xù)生產(chǎn)。以四個碳吸附塔為例，工藝流程如圖1所示：
（1）吸附：含雜質(zhì)的氫氣（雜質(zhì)主要為氯硅烷和氯化氫）從碳吸附塔底部進入吸附床層，床層維持在高壓低溫狀態(tài)，雜質(zhì)被活性碳吸附，純凈的氫氣從塔頂送至還原爐進行還原反應(yīng)；（2）降壓/升溫：吸附結(jié)束后，碳吸附塔逐步降至常壓，同時用熱源（蒸汽或者高溫導(dǎo)熱油）對塔體及活性碳床層進行加熱，使吸附塔維持低壓高溫，使吸附的雜質(zhì)解析出來；（3）反吹：用純凈的反吹氫氣將解析出的雜質(zhì)帶走，沖洗氫氣可以再回收利用，使活性碳床層的吸附能力再生；（4）升壓：反吹再生完成后，用純凈的氫氣給碳吸附塔充壓，為下一次吸附做準(zhǔn)備；（5）降溫：用冷媒（冷卻水或者低溫導(dǎo)熱油）對塔體及活性碳床層進行降溫，結(jié)合第4步使碳吸附塔維持低溫高壓狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次吸附；（6）等待：維持低溫高壓狀態(tài)等待吸附塔結(jié)束后切換至此塔，循環(huán)吸附。
4 結(jié)語
隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，市場對多晶硅純度的需求越來越高，所以對改良西門子法生產(chǎn)多晶硅中干法回收氫氣的要求也越來越高。隨著變壓吸附理論的不斷進步和仿真工具的出現(xiàn)以及自動控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，變壓吸附凈化氣體的技術(shù)將會日益成熟。
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由于在計算機技術(shù)下控制電極電勢的便捷性,實現(xiàn)物質(zhì)的氧化或還原易如反掌,電化學(xué)技術(shù)可以方便地用于工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn),這種技術(shù)對環(huán)境基本上無污染,當(dāng)然可應(yīng)用于環(huán)境污染物治理,通過氧化或還原反應(yīng)去除對環(huán)境有害的物質(zhì)。該技術(shù)在環(huán)境污染物監(jiān)測、廢水廢氣處理、土壤再生、氣態(tài)污染物處理、環(huán)境監(jiān)測、以及開發(fā)化學(xué)新能源等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用,在環(huán)境保護和物質(zhì)再生中也有著廣泛的應(yīng)用前景。它在環(huán)境保護過程中所表現(xiàn)出的優(yōu)越性主要為:(1)環(huán)境兼容性高,(2)多功能性,(3)能量利用率高,(4)經(jīng)濟實用。當(dāng)下處理環(huán)境污染物對該技術(shù)的主要運用有:電吸附、電凝聚、電滲析、電沉積、電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、光電化學(xué)氧化、電化學(xué)膜分離等。
1.1廢水處理中電化學(xué)技術(shù)的作用
水污染是危害人類生存環(huán)境最主要的殺手,福島核污染引起的水污染至今讓日本人談水色變,有數(shù)據(jù)稱,水中的有害元素經(jīng)水草、魚蝦生物鏈的富集,進入人體時有害元素含量是水體本身的數(shù)百倍,水污染造成的危害由此可見一斑。在電鍍工業(yè)中生成含氰廢水,如采用具有良好抗腐蝕性能的鎳電極,在堿性電解液中氧化處理氰化物,當(dāng)CN-質(zhì)量濃度較高時(≥1g/cm3),不僅不會產(chǎn)生HCN氣體,而且成本更低。處理的氰化物質(zhì)量濃度可以從1000~2000g/cm3降到不超過1g/cm3,殘余的CN-再用氯酸鹽進一步氧化,可防止產(chǎn)生HCN氣體危害。運用電化學(xué)技術(shù)處理含酚廢水,水被氧化為OH自由基,這些自由基吸附在電極表面與酚反應(yīng)生成CO2;或是通過間接電氧化的方式破壞有毒物,如Ag+在陽極氧化為Ag2+,在30~60℃下,Ag2+可破壞有機物并可重復(fù)使用。有文獻報道,對于染料行業(yè)中的有機污染物如蒽醌、三苯甲烷以及其他含氮染料等,在有氯離子存在的條件下進行電化學(xué)氧化,印染廢水的脫色率可達99%,此法還可用于處理含酚、含油、含菌的廢水。含鉻的廢水中以六價形式存在的Cr6+,毒性很高,運用電化學(xué)技術(shù)使溶液中的Cr6+被還原為Cr3+,毒性隨之消解,反應(yīng)式為:有文獻報道利用電化學(xué)還原技術(shù)處理甲醇-水混合液中的六氯代酚,電流效率可達60%。
1.2土壤再生中電化學(xué)技術(shù)的作用
清除土壤泥漿中放射性物質(zhì)、重金屬、某些有機化合物或無機化合物,電化學(xué)方法是最便捷的方法之一。它的原理是:先在電流的作用下,在陽極區(qū)產(chǎn)生酸,酸液穿越土層,從土壤顆粒表面解附污染物;后通過電流促使土壤間隙中的相關(guān)物質(zhì)和電極區(qū)人為引入的處理液發(fā)生電遷移;最后利用電流產(chǎn)生電勢差,進而通過電滲作用,清除土壤中的污染物。電化學(xué)方法清除污染物的過程包括(1)電遷移(2)電滲(3)電泳三種機制。使用該法時只需將通以直流電的電極插入土壤里,形成離子的對流、擴散和電遷移運動,即可獲得滿意的效果[23]。利用電化學(xué)技術(shù)可以去除土壤中的無機重金屬離子和有機污染物。據(jù)報道,已有人采用電化學(xué)方法去除土壤中的多種重金屬、甲苯、二甲苯、酚類化合物和含氯有機化合物等。
1.3廢氣處理中電化學(xué)技術(shù)的作用
煉鋼廠、化肥廠、化工廠、熱電廠等眾多廠家在生產(chǎn)中都會排放出許多含有毒、有害的氣體(如Cl2,H2S,SO2,NOx,CO2等)。這些污染物大多是電活性的,因此可以采用電化學(xué)技術(shù)處理。電化學(xué)技術(shù)處理廢氣的原理是:溶解和反應(yīng)轉(zhuǎn)化。即使有害氣體溶解在液體中,然后用電解法將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。如將Cl2直接在電極上發(fā)生氧化或還原反應(yīng),或是通過間接電氧化(還原)使Cl2還原成Cl-,N2O則通過電化學(xué)技術(shù)還原為NH3,SO2可通過多種電化學(xué)手段氧化為H2SO4或還原S。其中最成功的方法是ISPRAMARK過程,其原理是利用陽極氧化將HBr氧化成Br2,然后Br2與SO2和水反應(yīng)制得硫酸。還可以Ce4+為均相氧化還原媒介輔助工藝,將SO2和氮氧化物同時分別轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸;PbO2、連二亞硫酸鹽工藝也可有效處理SO2和氮氧化物廢氣。反應(yīng)如下。1.4電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)境保護的前提是環(huán)境監(jiān)測,電化學(xué)技術(shù)通過選擇不同的電極和電解池,設(shè)計和制造為傳感器、監(jiān)控器、控制器,可用于環(huán)境監(jiān)測控制。在計算機技術(shù)的支持下,電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了監(jiān)測和控制的高靈敏性、快速和自動化,已在環(huán)境監(jiān)測中獲得廣泛應(yīng)用。如許多工業(yè)部門將電化學(xué)技術(shù)用于H2、O2、CO2、SO2、NO2、NH3、乙醇、麻醉劑、神經(jīng)性氣體、金屬離子等的分析和控制,軍工領(lǐng)域自動裝甲監(jiān)測車對戰(zhàn)爭中化學(xué)武器和核子武器爆留物的取樣分析等。
2光電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用
光電化學(xué)是將光化學(xué)與電化學(xué)方法合并使用,以研究分子離子基態(tài)或激發(fā)態(tài)的氧化還原反應(yīng)現(xiàn)象、規(guī)律及應(yīng)用的化學(xué)分支。光電化學(xué)的基礎(chǔ)是光伏電池光解(光能轉(zhuǎn)換成電能)、光電合成(光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能)和光電催化(光能改變電極反應(yīng)速度和選擇性)。光電化學(xué)技術(shù)與環(huán)境科學(xué)相結(jié)合,形成了光電化學(xué)在環(huán)境污染治理中的研究領(lǐng)域,在環(huán)境監(jiān)測、污染治理、清潔生產(chǎn)、清潔能源等方面的應(yīng)用研究快速發(fā)展。半導(dǎo)體光電催化技術(shù)在常溫常壓下進行快速反應(yīng),對難降解有機物污染物治理徹底、無二次污染而成為國際環(huán)境凈化處理研究的前沿領(lǐng)域之一。利用光電化學(xué)原理可以富集稀有金屬和貴金屬、記錄和保存信息、還可用簡單的方法隨時消去信息,這都是發(fā)展科學(xué)技術(shù)所必需的手段。例如,采用光電化學(xué)技術(shù)可對銅合金在不同介質(zhì)中的腐蝕行為、自組裝膜對金屬的防護效果和將具有光響應(yīng)的TiO2薄膜涂覆于金屬表面進行防腐蝕等方面的研究。
3地球化學(xué)工程在改善環(huán)境中的應(yīng)用
核工業(yè)化的迅速發(fā)展給環(huán)境也造成了危害。美國、俄羅斯等核大國的核武器數(shù)量巨大,嚴(yán)重的威脅著人類生存,除此之外,廣泛應(yīng)用的核電站也令人類喜憂參半,如切爾諾貝利核事故陰云未散,福島核泄漏又讓人談核色變。因此,處理和如何處理放射性廢物是人類必須要重視的問題。起初,人們是通過就地填埋方式,后來逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)格選址、包裹深埋厚蓋。荷蘭地球化學(xué)家Schuiling首次提出地球化學(xué)工程學(xué)概念,其定義為:“應(yīng)用地球化學(xué)過程來改善環(huán)境”。在這個理論指導(dǎo)的前提下,人們利用化學(xué)和化學(xué)技術(shù)這個武器去處理放射性廢物。因為在地球各圈層中化學(xué)元素的分離、遷移、富集、固定、循環(huán)都服從地球化學(xué)規(guī)律,所以處理高中低放射物的也是有規(guī)律可循的。短壽命低中放射廢物采取近地表處置,在具有幾米厚的防護覆蓋層的地表上或地表下,或者在地表下幾十米的巖洞中,單工程屏障或無工程屏障的廢物處置;高放的廢物一般采用深地質(zhì)處置,把高放廢物儲存在廢物容器中,外面包裹回填材料,再向外為圍巖多重屏障系統(tǒng),埋藏在距地表500~1000m的地下深處,使之永久與人類生存環(huán)境隔離。地球化學(xué)工程學(xué)依自然固有的規(guī)律保護和治理環(huán)境,是對常規(guī)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)的補充和完善,對于延緩和阻滯放射性廢物遷移到生態(tài)環(huán)境可起到一定的積極作用。但是,地球化學(xué)工程處理凈化放射性元素是有限度的。
