緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇化學(xué)工程研究范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
1.2新的分離技術(shù)。隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),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(jìn)行深層次的探討創(chuàng)新。所以,國(guó)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(xiàng)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(jì)刮模式分子蒸餾器。但是隨著時(shí)代的發(fā)展,信息技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,分離技術(shù)在實(shí)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(jìn)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?yàn)檫@種反應(yīng)物與臨界點(diǎn)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(duì)這些領(lǐng)域的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。
2傳熱過程中的新研究
2.1傳熱理論研究進(jìn)展。近幾年來,由于滴狀冷凝的實(shí)現(xiàn)與增長(zhǎng)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(shí)際的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。現(xiàn)在的機(jī)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(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。長(zhǎng)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?yàn)榉序v的形式多變又復(fù)雜,所以增加了研究的難度。尤其是在計(jì)算方面,更是存在一些嚴(yán)重的缺陷,使得計(jì)算的準(zhǔn)確率極低,而且還需要大量的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)。除此之外,水沸騰時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些氣泡,這些氣泡會(huì)影響到加熱器的表面,使得計(jì)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(diǎn)。
2.2微細(xì)尺度傳熱學(xué)研究進(jìn)展。微細(xì)尺度作為現(xiàn)代熱學(xué)中的一個(gè)分支,主要是研究熱學(xué)的一些規(guī)律以及微細(xì)的探討,研究前景非常廣闊。在研究微細(xì)尺度傳熱學(xué)的過程中,如果所研究的物體尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)比承載粒子的平均尺寸大,我們所假定的觀點(diǎn)依舊成立。但是由于我們研究的尺度比較微細(xì),所以原來假定的那些影響因素會(huì)發(fā)生一些改變,導(dǎo)致液體流動(dòng)的規(guī)律發(fā)生變化。隨著近幾年來納米技術(shù)不斷進(jìn)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(xì)傳熱學(xué),如高度集成的電子設(shè)備、微型熱管等。
2.3強(qiáng)化傳熱過程的研究進(jìn)展。要想優(yōu)化傳熱過程,就必須從換熱設(shè)備方面進(jìn)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(jìn)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(jìn)換熱設(shè)備,使其能夠持續(xù)對(duì)外放熱,以此達(dá)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(jìn)原有的傳熱設(shè)備生產(chǎn)工藝;參照原有的設(shè)計(jì)方案,結(jié)合現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化等。
3化學(xué)工程未來發(fā)展動(dòng)態(tài)
時(shí)代在進(jìn)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(jìn)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。
對(duì)于化工來說,其是促進(jìn)社會(huì)和物質(zhì)文明發(fā)展的關(guān)鍵,并且為人類做出了非常大的貢獻(xiàn)。與此同時(shí),環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重,這樣就需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。而綠色化學(xué)工程與工藝是利用科學(xué)有效的方法和材料等進(jìn)行處理,不僅大大提升了生產(chǎn)的利用效率,還很好的解決了存在的污染問題,因此,其對(duì)化工節(jié)能就有很大的促進(jìn)意義。
1綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)
1.1采用綠色化學(xué)原料
在進(jìn)行化工生產(chǎn)的過程中,原材料是一個(gè)重要的影響因素,針對(duì)傳統(tǒng)化工生產(chǎn),使用的原材料絕大部分都是不可再生能源,這樣促使我國(guó)不可再生能源消耗大大提升,也造成污染物質(zhì)的排放量有了很大增加,從而導(dǎo)致污染問題日益嚴(yán)重。而采用綠化化學(xué)原材料,例如:蘆葦、苞米桿等,可以促使它們轉(zhuǎn)化為酮、醇以及酸類等多種類型的化學(xué)產(chǎn)品,并且在進(jìn)行轉(zhuǎn)化的整個(gè)過程中,原材料既會(huì)產(chǎn)生一定含量的氫氣,又不會(huì)生成有毒和有害的物質(zhì)。因此,在化工生產(chǎn)中,綠色化學(xué)原材料得到了非常廣泛的應(yīng)用。
1.2提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
對(duì)于化學(xué)工程,物質(zhì)反應(yīng)是非常重要的一個(gè)部分,一切化學(xué)原材料的轉(zhuǎn)化都需要通過化學(xué)反應(yīng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。同時(shí)在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中要對(duì)反應(yīng)形式進(jìn)行合理的選擇,這樣就能確保生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到很大提升。但是影響化學(xué)反應(yīng)的因素有很多,例如:反應(yīng)原材料、環(huán)境以及時(shí)間等,其中最常見的反應(yīng)形式是氧化反應(yīng),然而在氧化反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生很多熱量,就促使所有化學(xué)原材料在熱能的催化作用下出現(xiàn)了質(zhì)量的變形,進(jìn)而就造成生產(chǎn)質(zhì)量有了很大降低。此外,對(duì)于綠色化學(xué)工程來說,運(yùn)用這種新型的反應(yīng)形式(烴類氧化反應(yīng))既可以促使催化能力有很大提升,又能夠確保同分異構(gòu)的反應(yīng)時(shí)間有所增加。
1.3使用無毒無害催化原料
從目前的現(xiàn)狀來看,伴隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展,合理運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)成為了化工行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵,而在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的時(shí)候,催化劑的使用是非常關(guān)鍵的,既可以對(duì)反應(yīng)速度進(jìn)行加快,也可以對(duì)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行縮短,那么在進(jìn)行化工生產(chǎn)中,要想確保綠色化工工程和工藝得到快速的發(fā)展,就要使用沒有毒害的催化原材料。同時(shí)現(xiàn)在我國(guó)有關(guān)部門對(duì)催化原材料的選擇和應(yīng)用已經(jīng)給予了高度重視,并且催化劑的開發(fā)、研究和制作在不斷增多,從而就促使在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的時(shí)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(xué)反應(yīng)的效率,對(duì)能源消耗含量進(jìn)行降低,也能夠很大程度減少環(huán)境的污染。
2綠色化學(xué)工程與工藝對(duì)化學(xué)工業(yè)節(jié)能的促進(jìn)作用
2.1清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用
要想確保化工生產(chǎn)中達(dá)到節(jié)能的目的,應(yīng)該將清潔生產(chǎn)作為主要的步驟。所謂清潔生產(chǎn)就是說,要盡可能少使用或者不使用有毒害的原材料,并且采用廢物量排放少或者是沒有廢物量排放的新工藝和設(shè)備,并且對(duì)通常采用的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn);在生產(chǎn)過程中,還要盡可能減少各種危險(xiǎn),例如:高溫、高壓以及易爆等;還要采用簡(jiǎn)單化和可靠化的生產(chǎn)工藝進(jìn)行操作和控制。例如:在進(jìn)行鉻酸酐生產(chǎn)的時(shí)候,對(duì)綠色化的改造;環(huán)氧丙烷的清潔生產(chǎn)以及二氯苯胺的清潔生產(chǎn)等,這些都對(duì)化工節(jié)能具有非常重要的促進(jìn)作用和意義,與此同時(shí)還可以確保綠色化工的實(shí)現(xiàn),從而就可以對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行很好的保護(hù),也能促使人們的身體健康得到保障。
2.2與生物技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用
對(duì)于化學(xué)工業(yè),在生產(chǎn)的過程中,經(jīng)常將這種技術(shù)與綠色化工工程與工藝相結(jié)合,就是使用生物煉制將可以再生的資源轉(zhuǎn)化成化學(xué)原材料,這樣就可以制作出人們需要的化學(xué)品。同時(shí)與普通的工業(yè)原材料相比較,這種技術(shù)生產(chǎn)出來的原材料具有很好的反應(yīng)效果和催化效率,并且污染物質(zhì)和廢棄物質(zhì)也比較少,這樣就促使其具有沒有污染、高效率以及節(jié)能的特征。此外,生物技術(shù)是一種具有創(chuàng)新特征的技術(shù),采用生產(chǎn)能源、材料與化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品相結(jié)合的模式,例如:采用生物技術(shù)對(duì)全部作物進(jìn)行煉制的時(shí)候,以大豆、玉米作為主要的原材料,并且進(jìn)行發(fā)酵和基因組合的方法,在氧氣的作用下生產(chǎn)丙二醇。
2.3環(huán)境友好型的化學(xué)品的應(yīng)用
在化工中,對(duì)綠色化工工程與工藝的應(yīng)用,不僅能夠生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品,同時(shí)還能促進(jìn)社會(huì)和自然環(huán)境更加健康的發(fā)展。例如:采用三氟碘甲烷來對(duì)傳統(tǒng)制冷氟利昂進(jìn)行替代,這是通過聯(lián)合國(guó)審批的新一代環(huán)境保護(hù)制冷劑。同時(shí)因?yàn)檫@種產(chǎn)品可以對(duì)臭氧層不造成嚴(yán)重的損害,這樣就可以大大減輕溫室效應(yīng),并且對(duì)環(huán)境的破壞力也比較小。
3結(jié)語(yǔ)
總之,在開展化工生產(chǎn)的過程中,要以綠色化學(xué)工程與工藝的開發(fā)作為主要的切入點(diǎn),這樣才能促使化工行業(yè)得到健康穩(wěn)定的發(fā)展,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
參考文獻(xiàn):
起步于1991年的專業(yè)學(xué)位研究生教育作為我國(guó)研究生教育的重要組成部分,發(fā)展至今為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展輸送了大量人才。為了更好地滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高層次應(yīng)用型人才的迫切需要,優(yōu)化研究生教育類型結(jié)構(gòu),完善其培養(yǎng)體系,推動(dòng)碩士研究生教育從培養(yǎng)學(xué)術(shù)型人才為主向培養(yǎng)應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變,2009年全日制工程碩士開始招生。正是由于全日制工程碩士與在職工程碩士在培養(yǎng)方式、招生等方面有所區(qū)別、存在差異,因此,過去對(duì)在職工程碩士的培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)不能完全照搬到全日制工程碩士的培養(yǎng)上來,這就要求對(duì)全日制工程碩士的培養(yǎng)模式進(jìn)行創(chuàng)新。但如何創(chuàng)新以及如何真正在具體的培養(yǎng)實(shí)踐中體現(xiàn)出“創(chuàng)新”,是值得思考與研究的問題。
1全日制工程碩士培養(yǎng)中存在的問題
全日制工程碩士專業(yè)學(xué)位是全日制專業(yè)學(xué)位的一種,旨在培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、高層次工程技術(shù)人才和工程管理人才。國(guó)內(nèi)工程碩士研究生教育發(fā)展至今,其教育體系和培養(yǎng)模式已較為完善,研究也比較深入。其中,對(duì)工程碩士培養(yǎng)模式的研究主要集中在培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、導(dǎo)師制、論文標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)踐方式等方面。因此,盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)工程碩士研究生教育進(jìn)行了較深入的研究,并取得了許多積極有益的研究成果。但對(duì)全日制工程碩士培養(yǎng)模式的研究則處于起步和探索階段,仍存在不少不足和問題,主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面[1-3]。
1.1培養(yǎng)目標(biāo)形同虛設(shè)
培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)模式中的重要因素,也是理順整個(gè)全日制工程碩士培養(yǎng)過程思路的關(guān)鍵因素。我國(guó)全日制工程碩士專業(yè)學(xué)位盡管與對(duì)應(yīng)的工學(xué)碩士學(xué)位的培養(yǎng)目標(biāo)有較明確的文字表述差異,但在實(shí)際培養(yǎng)過程各環(huán)節(jié)卻與工學(xué)碩士學(xué)位有極大的重合,并未表現(xiàn)出其培養(yǎng)目標(biāo)所設(shè)定的差異所在,尤其是培養(yǎng)目標(biāo)在反映全日制工程碩士專業(yè)學(xué)位的實(shí)踐性特點(diǎn)方面存在不足。美國(guó)全日制工程碩士專業(yè)學(xué)位盡管與對(duì)應(yīng)的工學(xué)碩士學(xué)位的培養(yǎng)目標(biāo)沒有很明確的文字表述差異,但在實(shí)際培養(yǎng)過程各環(huán)節(jié)中,無論是學(xué)制、學(xué)分、課程設(shè)置或是學(xué)位論文考核等各方面均表現(xiàn)出明顯區(qū)別。
1.2培養(yǎng)過程缺乏實(shí)踐性
培養(yǎng)過程是培養(yǎng)模式中的最重要因素,也是全日制工程碩士培養(yǎng)質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。我國(guó)高校的全日制工程碩士在具體培養(yǎng)環(huán)節(jié)與原有的學(xué)術(shù)型工學(xué)碩士相比沒有體現(xiàn)出明顯差異,其實(shí)踐性和應(yīng)用性在全日制工程碩士培養(yǎng)過程中存在明顯不足。如,課程設(shè)置缺乏實(shí)踐性課程,專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱,指導(dǎo)教師工程實(shí)踐意識(shí)淡薄等等。
1.3質(zhì)量評(píng)價(jià)體系模糊不清
質(zhì)量評(píng)價(jià)是培養(yǎng)模式中的重要環(huán)節(jié),也是綜合反映全日制工程碩士培養(yǎng)水平的重要環(huán)節(jié)。目前,我國(guó)全日制工程碩士的學(xué)位論文評(píng)價(jià)體系仍停留在對(duì)論文選題類型的探討之中,至于學(xué)位論文考核的其他環(huán)節(jié)(學(xué)位論文的選題及形式、考核方式、評(píng)閱答辯等)則仍處于模糊不清的狀態(tài)。
2化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士培養(yǎng)模式研究
為了解決全日制工程碩士培養(yǎng)中存在的培養(yǎng)目標(biāo)形同虛設(shè)、培養(yǎng)過程缺乏實(shí)踐性、質(zhì)量評(píng)價(jià)體系模糊不清等主要問題,從以下四個(gè)方面對(duì)基于化學(xué)工程視角的全日制工程碩士的培養(yǎng)模式進(jìn)行了研究。
2.1建設(shè)校內(nèi)和校外“兩支”師資隊(duì)伍
為了更好地針對(duì)全日制工程碩士的實(shí)踐性與應(yīng)用性特點(diǎn)展開教學(xué)與培養(yǎng)指導(dǎo),培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才,通過建設(shè)校內(nèi)和校外“兩支”師資隊(duì)伍,為全日制工程碩士的培養(yǎng)提供及時(shí)有效的指導(dǎo)。每位全日制工程碩士配備兩名導(dǎo)師,校內(nèi)導(dǎo)師為主且主要負(fù)責(zé)研究生的理論指導(dǎo),校外導(dǎo)師為輔且主要負(fù)責(zé)研究生的實(shí)踐指導(dǎo),校內(nèi)外導(dǎo)師各負(fù)其責(zé),共同商定研究生的個(gè)人培養(yǎng)計(jì)劃。校內(nèi)師資隊(duì)伍。校內(nèi)師資隊(duì)伍主要來自化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科學(xué)位點(diǎn)碩士導(dǎo)師,具有工科背景,工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,結(jié)構(gòu)合理。根據(jù)學(xué)校碩士研究生指導(dǎo)教師管理辦法,每年選聘、培訓(xùn)2~3名校內(nèi)導(dǎo)師。校內(nèi)導(dǎo)師實(shí)行任期考核制度,每三年考核一次,考核合格者方可延續(xù)任職資格,考核不合格被取消導(dǎo)師資格。校外師資隊(duì)伍。根據(jù)學(xué)校碩士研究生指導(dǎo)教師管理辦法,校外導(dǎo)師每年由化工企業(yè)負(fù)責(zé)組織推薦,被推薦專家應(yīng)是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、理論學(xué)術(shù)功底深厚、主持省部級(jí)及以上應(yīng)用研究項(xiàng)目或企業(yè)技術(shù)革新和改造項(xiàng)目的高級(jí)工程技術(shù)人員,符合學(xué)校有關(guān)導(dǎo)師聘任條件,由學(xué)校負(fù)責(zé)認(rèn)定導(dǎo)師資格,并聘任為全日制工程碩士校外導(dǎo)師,與校內(nèi)導(dǎo)師合作指導(dǎo)全日制工程碩士。校外導(dǎo)師應(yīng)嚴(yán)格按照學(xué)校學(xué)位授予和研究生培養(yǎng)工作等規(guī)章制度,履行導(dǎo)師職責(zé)。
2.2構(gòu)建“一個(gè)”突出實(shí)踐性與應(yīng)用性特點(diǎn)的培養(yǎng)方案
為了突出實(shí)踐性與應(yīng)用性,化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士培養(yǎng)方案遵循“強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、突出實(shí)踐與創(chuàng)新、著重綜合素質(zhì)”的原則,培養(yǎng)方案科學(xué)、合理。課程設(shè)置以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向,以職業(yè)需求為目標(biāo),以綜合素質(zhì)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的提高為核心,要符合學(xué)校定位,具有學(xué)校特色。教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,突出案例分析和實(shí)踐研究。論文課題應(yīng)來源于企業(yè),或有明確的生產(chǎn)技術(shù)背景和應(yīng)用價(jià)值,涉及化學(xué)工程領(lǐng)域的新產(chǎn)品、新工藝、新過程、新技術(shù)、新裝備、新軟件或新材料的研制、開發(fā)、放大、設(shè)計(jì)與優(yōu)化。可以是一個(gè)完整的工程項(xiàng)目,也可以是某一個(gè)大項(xiàng)目中的子項(xiàng)目。論文所涉及的課題要有一定的技術(shù)難度和工作量,論文要有一定的理論基礎(chǔ),具有先進(jìn)性與一定的創(chuàng)新性。
2.3打造校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和校外實(shí)踐基地“兩個(gè)”培養(yǎng)平臺(tái)
為了更好地實(shí)施校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制,踐行突出實(shí)踐性與應(yīng)用性特點(diǎn)的培養(yǎng)方案,通過打造校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和校外實(shí)踐基地“兩個(gè)”培養(yǎng)平臺(tái),形成有利于全日制工程碩士自我學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐、創(chuàng)新應(yīng)用的環(huán)境和條件。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。主要包括教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖南省基礎(chǔ)課(化學(xué))示范實(shí)驗(yàn)室、湖南省普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖南省高校科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、湖南省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練中心等省部級(jí)教學(xué)科研平臺(tái),是全日制工程碩士創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的主要場(chǎng)所[4-5]。校外實(shí)踐基地。主要包括國(guó)家級(jí)大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地[6-7]、湖南省校企合作人才培養(yǎng)示范基地[8]、湖南省高校產(chǎn)學(xué)研合作示范基地、化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士聯(lián)合培養(yǎng)基地等校外實(shí)踐基地,是工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的主要場(chǎng)所。2.4完善“一個(gè)”符合學(xué)校辦學(xué)定位和企業(yè)實(shí)際的校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制為了培養(yǎng)和提升化學(xué)工程全日制工程碩士的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力,通過實(shí)踐教學(xué)方式方法改革、工程實(shí)踐采取校內(nèi)外導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)方式等,完善“一個(gè)”符合學(xué)校辦學(xué)定位和企業(yè)實(shí)際的校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制[9]。實(shí)踐課程設(shè)置。為了提高全日制工程碩士的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力,實(shí)踐課程主要有專業(yè)實(shí)踐A(集中實(shí)踐)、專業(yè)實(shí)踐B(分段實(shí)踐)。實(shí)踐課程由校內(nèi)外導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo),其中專業(yè)實(shí)踐A以校內(nèi)導(dǎo)師為主,專業(yè)實(shí)踐B以校外導(dǎo)師為主。實(shí)踐教學(xué)方式方法改革。基本實(shí)施了校內(nèi)導(dǎo)師與校外導(dǎo)師相結(jié)合、理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合、自主學(xué)習(xí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)相結(jié)合“三結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)方法。逐步實(shí)施了學(xué)校教育與企業(yè)培養(yǎng)相結(jié)合、工程實(shí)踐與創(chuàng)新訓(xùn)練相結(jié)合、工程創(chuàng)新與科技創(chuàng)新相結(jié)合“三結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)方式,充分利用校企優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,開展現(xiàn)場(chǎng)演示、專題講座、案例分析等多元化的教學(xué)活動(dòng),積極開展項(xiàng)目式、案例式、體驗(yàn)式等實(shí)踐教學(xué)改革。工程實(shí)踐基本要求。工程實(shí)踐是全日制工程碩士培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。工程碩士在學(xué)期間,必須保證不少于半年的工程實(shí)踐,應(yīng)屆本科畢業(yè)生的實(shí)踐時(shí)間原則上不少于1年。工程碩士采用集中實(shí)踐與分段實(shí)踐相結(jié)合的方式到企業(yè)進(jìn)行工程實(shí)踐。通過工程實(shí)踐,使工程碩士熟悉本領(lǐng)域中的項(xiàng)目規(guī)劃、產(chǎn)品研制、設(shè)備設(shè)計(jì)、工程強(qiáng)化、環(huán)境保護(hù)等某一或多個(gè)環(huán)節(jié)中的工程知識(shí),并撰寫總結(jié)報(bào)告。通過工程碩士在工程實(shí)踐中的態(tài)度、表現(xiàn)、過程、實(shí)踐內(nèi)容和總結(jié)報(bào)告質(zhì)量,對(duì)其工程實(shí)踐課程成績(jī)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。工程實(shí)踐采取校內(nèi)外導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)方式。在雙導(dǎo)師指導(dǎo)下,工程碩士通過在企業(yè)參加工程實(shí)踐活動(dòng),鞏固和深化理論知識(shí),提高發(fā)現(xiàn)并解決工程實(shí)際問題的能力。工程實(shí)踐成績(jī)分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí),由校外導(dǎo)師、校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員組成的考核小組給出。
3結(jié)語(yǔ)
針對(duì)全日制工程碩士培養(yǎng)中存在的主要問題,通過研究和實(shí)踐,建立了基于化學(xué)工程視角的“2121”全日制工程碩士培養(yǎng)模式,即,建設(shè)校內(nèi)和校外“兩支”師資隊(duì)伍、構(gòu)建“一個(gè)”突出實(shí)踐性與應(yīng)用性特點(diǎn)的培養(yǎng)方案、打造校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和校外實(shí)踐基地“兩個(gè)”培養(yǎng)平臺(tái)、建立“一個(gè)”符合學(xué)校辦學(xué)定位和企業(yè)實(shí)際的校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制。該研究將為化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士培養(yǎng)模式的創(chuàng)新提供依據(jù),為其他領(lǐng)域全日制工程碩士培養(yǎng)模式的創(chuàng)新提供借鑒,為全日制工程碩士研究生教育的改革與實(shí)踐提供參考,具有重要的理論和實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)
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前言
化學(xué)生產(chǎn)工藝是化學(xué)生產(chǎn)過程中一直處于開發(fā)狀態(tài)的技術(shù),化工工藝的開發(fā)與發(fā)展在近年來更加火熱,主要原因在于化工生產(chǎn)常常造成一定范圍內(nèi)的污染,附近居民的生活受到很大的影響,工廠附近水質(zhì)也不斷地降低。這一系列化學(xué)工程造成的環(huán)境污染問題已經(jīng)困擾人們很多年,也帶來了許多不便,當(dāng)今社會(huì)越來越不接受這種狀況,對(duì)化學(xué)工廠、化學(xué)產(chǎn)品制造進(jìn)行改革的聲音越來越大。隨著科技技術(shù)的不斷深化,越來越多的化學(xué)污染環(huán)境問題寫入了國(guó)家發(fā)展政策的大綱。解決環(huán)境問題、如何最有效地進(jìn)行化工生產(chǎn)、如何提高化學(xué)品工業(yè)品的質(zhì)量還有待商榷。目前大多數(shù)工廠尚未滿足對(duì)綠色生產(chǎn)的要求,提高化工生產(chǎn)處于臨界狀態(tài)。
1化工生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)前的形勢(shì)
1.1生產(chǎn)效率沒有達(dá)到應(yīng)有的水平
生產(chǎn)效率在化學(xué)工業(yè)的進(jìn)程中進(jìn)步緩慢,在我國(guó)這是各個(gè)化工廠都有的缺點(diǎn),特別是在化學(xué)反應(yīng)中,狀態(tài)和機(jī)器不過關(guān)。例如在化肥生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)作往往不能夠使反應(yīng)臨界點(diǎn)達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)。反應(yīng)不充分,致使廢棄掉的氣體和廢棄掉的反應(yīng)物大量地排放到空氣中。實(shí)驗(yàn)過程中,資源的浪費(fèi)是非常嚴(yán)重的。對(duì)反應(yīng)完的原料的丟棄程度到了令人震驚的地步,許多人將仍然沒有充分反應(yīng)寶貴的生產(chǎn)資源丟棄在周邊的生態(tài)系統(tǒng)中。其他失敗品、不合格品的丟棄率高的驚人,這造成了非常大的資源不充分利用,也沒有使生產(chǎn)達(dá)到想要的效果,在巨大的消費(fèi)者群體面前,化學(xué)品的使用效率不高,因此化工產(chǎn)品的質(zhì)量及數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人民生活的需要。
1.2生產(chǎn)過程沒有達(dá)到保護(hù)環(huán)境的效果
化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染,統(tǒng)計(jì)表明,化學(xué)制品的廢物排放是主要的污染源。目前中國(guó)的化工生產(chǎn)的污染物嚴(yán)重超標(biāo),特別是重金屬的排放和未完全反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)廢物的排放。這些化工廢棄物排放之后,各種污染物進(jìn)入水中,水中生物的生活環(huán)境遭到破環(huán),除此還降低了周邊土壤的肥沃度,大大降低周邊農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,其次,這些化工廢棄物還污染了周圍的空氣,導(dǎo)致周邊的空氣質(zhì)量大大降低。因此化工生產(chǎn)造成的污染是嚴(yán)重的,多層次的,化工產(chǎn)品生產(chǎn)向環(huán)保化生產(chǎn)刻不容緩。
1.3生產(chǎn)不連續(xù)性成為生產(chǎn)進(jìn)度的掣肘
化學(xué)工程中,生產(chǎn)環(huán)節(jié)不連貫也是化工中的一大問題。生產(chǎn)環(huán)節(jié)不連貫的主要原因在于生產(chǎn)工人的技術(shù)不高、工廠的機(jī)器落后。一些工廠為了節(jié)省開支,忽略了對(duì)新型先進(jìn)機(jī)器的引進(jìn),對(duì)生產(chǎn)工人的培訓(xùn)也不到位,許多沒有熟練掌握機(jī)器的工人走上了工作崗位。生產(chǎn)環(huán)節(jié)不連貫致使整個(gè)工程的連續(xù)性不佳,工程的進(jìn)度容易受到影響,尤其是當(dāng)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)脫節(jié)的時(shí)候,生產(chǎn)的停頓不僅會(huì)影響已經(jīng)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果,而且對(duì)下一步的化學(xué)生產(chǎn)也造成了一些不必要的麻煩。同時(shí),化工生產(chǎn)中生產(chǎn)時(shí)間是一個(gè)非常值得重視的問題,生產(chǎn)的停頓難免會(huì)造成生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng),從而對(duì)產(chǎn)品的交付和銷售產(chǎn)生不良的影響。因此,生產(chǎn)的不連續(xù)性是化工生產(chǎn)中一個(gè)亟待解決的問題。
2化工生產(chǎn)的工藝解析
2.1改善化工生產(chǎn)過程中化學(xué)反應(yīng)的要求
在化學(xué)生產(chǎn)過程中,對(duì)反應(yīng)條件和反應(yīng)環(huán)境要進(jìn)行改進(jìn)。反應(yīng)條件是化學(xué)生產(chǎn)中不可獲缺的一份子,為了生產(chǎn)更多有用的產(chǎn)品,減少生產(chǎn)的時(shí)間,不讓大量的廢物產(chǎn)生,反應(yīng)條件是最首當(dāng)其沖的考慮因素。在一個(gè)合適的環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)可以達(dá)到最理想的效果。在化學(xué)生產(chǎn)中,不得不考慮的方面是加強(qiáng)化學(xué)生產(chǎn)過程中的反應(yīng)條件。使用的催化劑和反應(yīng)條件必須符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),以確保有效的生產(chǎn)和減少化學(xué)生產(chǎn)過程中的廢物,變成真正的綠色生產(chǎn)。在隨后的反應(yīng)條件的合理安排,也可以確保廢物不直接排入自然環(huán)境或有用的原材料的再利用,并保證化學(xué)生產(chǎn)的相對(duì)環(huán)境保護(hù)。
2.2完善當(dāng)前對(duì)排污和化工流程的管理體系
當(dāng)前化工企業(yè)的生產(chǎn),不僅應(yīng)該減少污染環(huán)境,而且還應(yīng)該能夠提供對(duì)化工流程的處置方法和管理制度的規(guī)定。目前,有毒物質(zhì)和重金屬,是絕對(duì)不允許直接進(jìn)入自然環(huán)境中的。但是現(xiàn)在大部分工廠的廢水處理,許多工廠沒有通過合格的標(biāo)準(zhǔn)就將廢物排放在河流,甚至一些不負(fù)責(zé)任的工廠直接將生產(chǎn)原料傾瀉入河流當(dāng)中,大大破壞了植物的生長(zhǎng)環(huán)境,居民的生活也因此受到很大的影響。所以,我們目前看到的廢氣排放,都應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理后進(jìn)行排放,廢水排放的化學(xué)技術(shù)是簡(jiǎn)單的,尤其是運(yùn)用基本化學(xué)反應(yīng)原理,通過沉淀廢水中的重金屬,之后通過損壞的廢氣中的頂部和一個(gè)排氣在排氣系統(tǒng)中的設(shè)備可以將尾氣中有毒氣體和廢氣中的粉塵排放到空氣中進(jìn)行過濾,得到符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過一系列的處理,廢棄物由此就可不直接進(jìn)入環(huán)境,并對(duì)環(huán)境造成不良的影響。
2.3讓化學(xué)生產(chǎn)工藝真正在生產(chǎn)中起到積極的作用
化工生產(chǎn)的主要過程是由化學(xué)反應(yīng)的方法和產(chǎn)品加工方法組成,落實(shí)各項(xiàng)措施是用化學(xué)方法為主。通過生產(chǎn)工藝和技術(shù)以改變其組成和結(jié)構(gòu)的物質(zhì),之后合成新的物質(zhì)。例如,制造氧氣,以什么樣的方式是最簡(jiǎn)單的、效率高,更適合生產(chǎn)化學(xué)品的呢?在另一個(gè)環(huán)境的生產(chǎn)原料,可以隨機(jī)地改變,通過改變生產(chǎn)的適應(yīng)性,實(shí)施后的一系列化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程,從而提高生產(chǎn)效率和、學(xué)的執(zhí)行效率和實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。在化工生產(chǎn)中,生產(chǎn)過程的未來化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用化學(xué)生產(chǎn)工藝是未來化工生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì),使用化學(xué)工藝能讓化學(xué)工程達(dá)到趨于理想狀態(tài),化學(xué)的工業(yè)現(xiàn)代化對(duì)中國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展也起到了重要作用。
3對(duì)本研究的全面概括
在本研究中,作者研究的主要問題是針對(duì)對(duì)化學(xué)生產(chǎn)工藝的。化學(xué)技術(shù)是當(dāng)今的一個(gè)熱門話題,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝以犧牲自然環(huán)境為代價(jià),以生產(chǎn)大量的化學(xué)物質(zhì)為目標(biāo)。盡管這些化學(xué)物質(zhì)對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中農(nóng)業(yè)和工業(yè)都起了非常重要的作用,然而對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響是無法估量的,許多湖泊、河流受到污染,水中生物的棲息地被無情的破壞,無數(shù)的水中生物被有毒化學(xué)廢物無情致死,所以,實(shí)施綠色化的化工產(chǎn)品生產(chǎn)、進(jìn)行合理的化工生產(chǎn)流程,是未來化學(xué)工業(yè)和化學(xué)工藝生產(chǎn)的重要趨勢(shì),化工生產(chǎn)必須不斷向高新化、流程化的發(fā)展,以促進(jìn)環(huán)境保護(hù),在以后通過運(yùn)用化工生產(chǎn)工藝到化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)中,可以同時(shí)達(dá)到增加生產(chǎn)效率、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的效果。雖然當(dāng)前的化工生產(chǎn)過程不能實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排要求,但是化工生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展,未來會(huì)使這些問題得到有效解決。在化工生產(chǎn)過程中,許多化工廠仍然需要不斷積累經(jīng)驗(yàn),以謀取在發(fā)展之路中向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。政府的政策也支持一些大型化工企業(yè)進(jìn)行改革,逐步改善之前化工生產(chǎn)的一些不足,逐步提高化工生產(chǎn)的效率。今后十年,化工生產(chǎn)工藝必然有一個(gè)質(zhì)的飛躍。
參考文獻(xiàn)
一、化學(xué)工程技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展
化學(xué)工程最早產(chǎn)生于19世紀(jì)的歐洲,到20世紀(jì)石油的開采進(jìn)一步發(fā)展,石油化工業(yè)興起。一戰(zhàn)后美國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展成化學(xué)工程領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。二戰(zhàn)期間化學(xué)工程的作用大大的顯示出來,各種化學(xué)武器搬上戰(zhàn)場(chǎng)。原子彈的研發(fā)也是這期間化學(xué)工程領(lǐng)域突破性的進(jìn)展。
20世紀(jì)60年代開始化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步的擴(kuò)展,已經(jīng)從一些小型化工產(chǎn)品向著研究大型化工設(shè)備的方向前進(jìn),出現(xiàn)了許多能夠生產(chǎn)大量化工產(chǎn)品的大型裝置。60年代后,計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用到化學(xué)工程領(lǐng)域,極大地促進(jìn)了化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。至此70年代以來各種高新的化學(xué)工程技術(shù)不斷地出現(xiàn),化工領(lǐng)域的變化也稱得上是日新月異,取得了很大的成就。
二、化學(xué)工程技術(shù)在新世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
化學(xué)工程的迅速發(fā)展在中國(guó)已經(jīng)成為一級(jí)工程學(xué)科,在新的世紀(jì)呈現(xiàn)與相關(guān)的學(xué)科交叉結(jié)合的趨勢(shì)。
1.化學(xué)工程與相關(guān)學(xué)科的交叉
1.1與高分子化學(xué)、高分子物理的交叉。化本文由收集整理學(xué)工程與高分子化學(xué)、高分子物理的交叉的學(xué)科工程就是所謂的材料化學(xué)工程。這一發(fā)展趨勢(shì)是將工程化學(xué)原理應(yīng)用到材料的制造過程中,把自然資源的粗材料加工成精細(xì)的化工材料。這一發(fā)展趨勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域十分的廣泛,如農(nóng)業(yè)中用的薄膜以及各種新型纖維,汽車器材的制造。
1.2與生物化學(xué)、微生物學(xué)的交叉。化學(xué)工程與生物化學(xué)、微生物學(xué)的結(jié)合就是生物化學(xué)工程,是將化學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于生物技術(shù)的研究,生物科學(xué)實(shí)用化學(xué)技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為能偶為人類使用的產(chǎn)品。化工原料的生產(chǎn)就是這一技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,還有各種農(nóng)藥、酶制劑以及氨基酸的生產(chǎn),這些產(chǎn)品都是人們生活中必須要用到的。有了生物化學(xué)技術(shù),更加方便了人們的生產(chǎn)生活。
1.3與有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)的交叉。化學(xué)工程與有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)的交叉學(xué)科就是精細(xì)化學(xué)工程。這一技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是化肥的生產(chǎn)以及石化企業(yè)的石油精細(xì)化產(chǎn)品的加工生產(chǎn)。
1.4與環(huán)境學(xué)的交叉。當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)環(huán)境的保護(hù)也越來越得到重視,不斷發(fā)展的化學(xué)工程技術(shù)也要注意到環(huán)境的發(fā)展,這就是環(huán)境化學(xué)工程。目前主要應(yīng)用于一些無公害產(chǎn)品的生產(chǎn),以及凈化環(huán)境技術(shù)的研究。
1.5與物理、微電子學(xué)的交叉。化學(xué)工程技術(shù)與各種電子產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)的結(jié)合,有利于各種微電子產(chǎn)品如硅、線路板的生產(chǎn)發(fā)展。
2.化學(xué)工程與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)進(jìn)一步結(jié)合
2.1與數(shù)學(xué)的結(jié)合。當(dāng)代化學(xué)的發(fā)展必須要掌握一定的數(shù)學(xué)工具,化學(xué)工程中非線性代數(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,表明化學(xué)工程技術(shù)與近代數(shù)學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合。
2.2與物理學(xué)的結(jié)合。化學(xué)工程技術(shù)與物理學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合體現(xiàn)在x光衍射、氣相色譜程序以及電鏡等高科技產(chǎn)品的研發(fā)和利用方面。
2.3與物理化學(xué)、生物化學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合。化學(xué)工程技術(shù)與物理化學(xué)、生物化學(xué)學(xué)的結(jié)合主要體現(xiàn)在人力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)和生物環(huán)境的治理上,通過與生物化學(xué)學(xué)技術(shù)的深層次結(jié)合,是這兩項(xiàng)技術(shù)有了很大的進(jìn)展。
三、促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)發(fā)展的對(duì)策
1.著眼全局提高化學(xué)工程技術(shù)水平
化學(xué)工程科學(xué)近年來的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)明顯地呈現(xiàn)與多學(xué)科交叉的現(xiàn)象,要進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步,就要從全局出發(fā)綜合考慮與化學(xué)工程交叉的各個(gè)領(lǐng)域的情況。要統(tǒng)籌考慮各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用,做好整體的規(guī)劃,協(xié)調(diào)各項(xiàng)科學(xué)的開發(fā)利用。并且統(tǒng)籌現(xiàn)有領(lǐng)域的同時(shí)積極開拓新的研究領(lǐng)域,使各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域相互促進(jìn),最后實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。
2.提高化學(xué)工程機(jī)械設(shè)備研究水平
機(jī)械設(shè)備是提高一項(xiàng)技術(shù)必須具備的,先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備能為更高水平的技術(shù)研究硬件支持。但是相對(duì)而言,目前化學(xué)工程技術(shù)方面的機(jī)械設(shè)備還比較落后,應(yīng)該加強(qiáng)研究力度,向世界化學(xué)工程技術(shù)研究的機(jī)械水平靠近。有了這些高科技水平的機(jī)械設(shè)備,在化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域趕超世界水平指日可待。
3.做好化學(xué)工程技術(shù)的教育工作
任何一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都不能離開高水平的人才,所以要促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展需要加強(qiáng)化學(xué)工程領(lǐng)域的教育培訓(xùn)工作。不僅需要培養(yǎng)化學(xué)工程技術(shù)方面的知識(shí),與其相關(guān)的學(xué)科的教育與培訓(xùn)也要加強(qiáng)。不僅僅培訓(xùn)理論知識(shí),更要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力,為化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展儲(chǔ)備人才。
4.積極開拓化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)
一、化學(xué)工程技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展 20世紀(jì)60年代開始化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步的擴(kuò)展,已經(jīng)從一些小型化工產(chǎn)品向著研究大型化工設(shè)備的方向前進(jìn),出現(xiàn)了許多能夠生產(chǎn)大量化工產(chǎn)品的大型裝置。60年代后,計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用到化學(xué)工程領(lǐng)域,極大地促進(jìn)了化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。至此70年代以來各種高新的化學(xué)工程技術(shù)不斷地出現(xiàn),化工領(lǐng)域的變化也稱得上是日新月異,取得了很大的成就。
二、化學(xué)工程技術(shù)在新世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
化學(xué)工程的迅速發(fā)展在中國(guó)已經(jīng)成為一級(jí)工程學(xué)科,在新的世紀(jì)呈現(xiàn)與相關(guān)的學(xué)科交叉結(jié)合的趨勢(shì)。
1.化學(xué)工程與相關(guān)學(xué)科的交叉
1.1與高分子化學(xué)、高分子物理的交叉。化學(xué)工程與高分子化學(xué)、高分子物理的交叉的學(xué)科工程就是所謂的材料化學(xué)工程。這一發(fā)展趨勢(shì)是將工程化學(xué)原理應(yīng)用到材料的制造過程中,把自然資源的粗材料加工成精細(xì)的化工材料。這一發(fā)展趨勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域十分的廣泛,如農(nóng)業(yè)中用的薄膜以及各種新型纖維,汽車器材的制造。 1.3與有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)的交叉。化學(xué)工程與有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)的交叉學(xué)科就是精細(xì)化學(xué)工程。這一技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是化肥的生產(chǎn)以及石化企業(yè)的石油精細(xì)化產(chǎn)品的加工生產(chǎn)。
1.4與環(huán)境學(xué)的交叉。當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)環(huán)境的保護(hù)也越來越得到重視,不斷發(fā)展的化學(xué)工程技術(shù)也要注意到環(huán)境的發(fā)展,這就是環(huán)境化學(xué)工程。目前主要應(yīng)用于一些無公害產(chǎn)品的生產(chǎn),以及凈化環(huán)境技術(shù)的研究。
1.5與物理、微電子學(xué)的交叉。化學(xué)工程技術(shù)與各種電子產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)的結(jié)合,有利于各種微電子產(chǎn)品如硅、線路板的生產(chǎn)發(fā)展。
2.化學(xué)工程與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)進(jìn)一步結(jié)合
2.1與數(shù)學(xué)的結(jié)合。當(dāng)代化學(xué)的發(fā)展必須要掌握一定的數(shù)學(xué)工具,化學(xué)工程中非線性代數(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,表明化學(xué)工程技術(shù)與近代數(shù)學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合。
2.2與物理學(xué)的結(jié)合。化學(xué)工程技術(shù)與物理學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合體現(xiàn)在X光衍射、氣相色譜程序以及電鏡等高科技產(chǎn)品的研發(fā)和利用方面。
2.3與物理化學(xué)、生物化學(xué)的進(jìn)一步結(jié)合。化學(xué)工程技術(shù)與物理化學(xué)、生物化學(xué)學(xué)的結(jié)合主要體現(xiàn)在人力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)和生物環(huán)境的治理上,通過與生物化學(xué)學(xué)技術(shù)的深層次結(jié)合,是這兩項(xiàng)技術(shù)有了很大的進(jìn)展。
三、促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)發(fā)展的對(duì)策
1.著眼全局提高化學(xué)工程技術(shù)水平
化學(xué)工程科學(xué)近年來的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)明顯地呈現(xiàn)與多學(xué)科交叉的現(xiàn)象,要進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)步,就要從全局出發(fā)綜合考慮與化學(xué)工程交叉的各個(gè)領(lǐng)域的情況。要統(tǒng)籌考慮各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用,做好整體的規(guī)劃,協(xié)調(diào)各項(xiàng)科學(xué)的開發(fā)利用。并且統(tǒng)籌現(xiàn)有領(lǐng)域的同時(shí)積極開拓新的研究領(lǐng)域,使各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域相互促進(jìn),最后實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。
2.提高化學(xué)工程機(jī)械設(shè)備研究水平
機(jī)械設(shè)備是提高一項(xiàng)技術(shù)必須具備的,先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備能為更高水平的技術(shù)研究硬件支持。但是相對(duì)而言,目前化學(xué)工程技術(shù)方面的機(jī)械設(shè)備還比較落后,應(yīng)該加強(qiáng)研究力度,向世界化學(xué)工程技術(shù)研究的機(jī)械水平靠近。有了這些高科技水平的機(jī)械設(shè)備,在化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域趕超世界水平指日可待。
3.做好化學(xué)工程技術(shù)的教育工作
任何一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都不能離開高水平的人才,所以要促進(jìn)化學(xué)工程技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展需要加強(qiáng)化學(xué)工程領(lǐng)域的教育培訓(xùn)工作。不僅需要培養(yǎng)化學(xué)工程技術(shù)方面的知識(shí),與其相關(guān)的學(xué)科的教育與培訓(xùn)也要加強(qiáng)。不僅僅培訓(xùn)理論知識(shí),更要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力,為化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展儲(chǔ)備人才。
4.積極開拓化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)
1.1裂解質(zhì)譜。裂解質(zhì)譜即將熱裂解產(chǎn)生的碎片送入質(zhì)譜分析儀中,由譜圖分析裂解產(chǎn)物。裂解質(zhì)譜具有所需樣品量小、可從碎裂方式分析分子結(jié)構(gòu)、可鑒定混合物等優(yōu)點(diǎn)。故裂解質(zhì)譜是最早也是最廣泛應(yīng)用于合成和天然高分子結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜技術(shù),典型應(yīng)用包括:均聚物結(jié)構(gòu)的確認(rèn);異構(gòu)體高分子的區(qū)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(fā)性添加劑的鑒定及添加劑對(duì)高分子性能影響的研究和高分子的熱分解機(jī)理研究等。裂解質(zhì)譜技術(shù)包括直接裂解質(zhì)譜、閃蒸裂解質(zhì)譜和裂解色譜質(zhì)譜。
1.2裂解色譜是將試樣放在嚴(yán)格控制的條件下,經(jīng)過熱裂解形成小分子碎片,而后用直接或間接方法送進(jìn)氣相色譜儀中進(jìn)行分離測(cè)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(biāo)準(zhǔn)特征譜圖對(duì)照分析,即可對(duì)未知樣品進(jìn)行定性、定量分析。本方法可以發(fā)揮氣相色譜法的快速、靈敏度高、分離效能高的優(yōu)點(diǎn),且樣品用量少,對(duì)含有復(fù)雜填充劑的硫化膠,通常可不必經(jīng)過復(fù)雜的分離手續(xù),即可直接進(jìn)樣裂解分析。主要用于聚合物的鑒定、組成分析、結(jié)構(gòu)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(shí)衍生化技術(shù)是近年分析裂解技術(shù)的重要進(jìn)展,其大大推動(dòng)了裂解色譜在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。裂解質(zhì)譜與裂解色譜相比在定性分析制品方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),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(zhì)譜和裂解色譜各自的優(yōu)點(diǎn),兩種技術(shù)的聯(lián)用可對(duì)橡膠制品進(jìn)行廣泛的推廣。
2分析裂解技術(shù)的應(yīng)用
橡膠制品由于相對(duì)分子質(zhì)量大,難溶、難熔且難以揮發(fā),用通常的分析技術(shù)難以分析他們的組成。分析裂解技術(shù)可以結(jié)合化學(xué)方法并與其他儀器分析法如紅外、核磁等聯(lián)用,對(duì)橡膠制品進(jìn)行深入、系統(tǒng)的分析,是提供制品分子結(jié)構(gòu)、組成信息唯一而有效的方法。
2.1廢舊橡膠分析橡膠工業(yè)發(fā)展的同時(shí)廢舊橡膠的產(chǎn)量也與日俱增,這不僅造成了環(huán)境污染,還浪費(fèi)了大量資源,回收利用廢舊橡膠制品已成為一個(gè)重大的社會(huì)問題。回收利用廢舊橡膠制品首先要對(duì)其組成結(jié)構(gòu)給以分析。景治中等人曾用熱裂解色譜2質(zhì)譜技術(shù)對(duì)硅橡膠邊角廢料及次品進(jìn)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(chǎn)物主要是環(huán)狀化合物,室溫橡膠的酸催化裂解產(chǎn)物中有環(huán)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(jù)。邱清華等運(yùn)用裂解質(zhì)譜及其他輔助技術(shù)對(duì)膠粉進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,膠粉含膠率為49161%,填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50139%,其中炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29128%,為膠粉的利用提供了理論依據(jù)。孫玉珍采用色質(zhì)連用儀對(duì)氟橡膠二段硫化揮發(fā)物進(jìn)行了研究,確定揮發(fā)物及組分來源,對(duì)環(huán)境保護(hù)有很重要的意義。對(duì)廢舊橡膠制品的組成結(jié)構(gòu)分析,可以了解其廢舊原因,探討其廢舊機(jī)理,以便在制品的配方設(shè)計(jì)或工藝設(shè)計(jì)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(shù)研究了輪胎胎面膠廢舊后成粒子狀的原因是空氣粉塵對(duì)其破壞作用,但空氣粉塵對(duì)不同膠種的破壞作用不同,由此,我們可以優(yōu)化耐用胎面膠配方。
引言
化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)為代表的,是對(duì)石化工業(yè)的生產(chǎn)過程中有關(guān)化學(xué)過程與物理過程的原理和規(guī)律進(jìn)行研究,并利用這些規(guī)律來解決工業(yè)裝置的建設(shè)。隨著石化工業(yè)的不斷發(fā)展,石化工業(yè)所涉及的范圍也越來越廣,因此重視化學(xué)工程技術(shù)的創(chuàng)新,并在石化工業(yè)裝置建設(shè)中得到實(shí)踐與發(fā)展是非常必要的。而同時(shí),隨著石化工業(yè)裝置建設(shè)的發(fā)展,化學(xué)工程技術(shù)創(chuàng)新提供了必要的條件。
一、石化工業(yè)裝置建設(shè)中的主要改造的部分
在石化工業(yè)裝置中,工業(yè)爐是整個(gè)生產(chǎn)工藝中的重點(diǎn)設(shè)備,無論是煉油、有機(jī)原料的煉成和合成樹脂的工藝都需要借助不同工業(yè)爐完成。比如在煉油中,最為常見的石化工業(yè)裝置有裂解爐、轉(zhuǎn)化爐和加熱爐等。它們能夠按照不同的作用,不同的工藝要求,發(fā)揮不同的效果。但目前大多數(shù)的石化工業(yè)裝置仍然是根據(jù)其外形將工業(yè)爐分為五類:
1.管式加熱爐:按形狀分為圓筒爐、立式爐、箱型爐。管式爐爐體一般由鋼架及筒體(或箱體)組成,爐內(nèi)襯有耐火材料和隔熱材料,還有爐管系統(tǒng)、爐配件和煙囪等部分。根據(jù)其受熱形式有純輻射式和輻射-對(duì)流式。管式加熱爐是石油化工行業(yè)最常用的爐型,以后各節(jié)主要圍繞管式加熱爐展開介紹。
2.立式反應(yīng)爐:這類爐的爐體基本上是受壓容器,如甲烷化爐、中(低)溫變換爐、氣化爐、二段轉(zhuǎn)化爐等;另一部分類似平頂(底)或錐形頂(底)的常壓容器,如沸騰爐、蓄熱爐、煤氣發(fā)生爐等,爐體多數(shù)均有復(fù)雜的內(nèi)件和襯耐火材料,催化劑填料等。
3.臥式旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐:爐體呈臥式旋轉(zhuǎn)筒體,內(nèi)部裝有螺旋輸運(yùn)器或加熱爐管,外部有傳動(dòng)及減速裝置,如HF旋轉(zhuǎn)反應(yīng)爐等。
4.帶傳動(dòng)、升降投料裝置的反應(yīng)爐:這類爐設(shè)備類似容器,但外部有投料提升裝置,爐內(nèi)有內(nèi)襯或砌筑耐火和隔熱材料,如電熱爐等。
5.其他工業(yè)爐:焚燒爐:用于廢氣、廢液、廢渣的焚燒。將其中有害物質(zhì)經(jīng)焚燒轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)排出。如污泥焚燒爐、硫磺回收裝置焚燒爐。干燥爐:用于干燥工藝物料。熱載體爐:塑料廠用的較多。當(dāng)化學(xué)工程技術(shù)得到創(chuàng)新,石油化工裝置也需要做出相應(yīng)的改變,以發(fā)揮化學(xué)工程技術(shù)的作用,提升自我生產(chǎn)率。所以為了進(jìn)一步提升我國(guó)石油工業(yè)事業(yè)的發(fā)展,并且配合化學(xué)工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,石化工業(yè)裝置的主體——工業(yè)爐也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的改造。
二、化學(xué)工程技術(shù)創(chuàng)新在煉油方面的實(shí)踐與進(jìn)展
1.催化裂化技術(shù)
在煉油裝置中的創(chuàng)新體現(xiàn)催化裂化是石油煉制過程之一,是在熱和催化劑的作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng),轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹狻⑵秃筒裼偷鹊倪^程。催化裂化的主要工程需要在裂解爐中完成,裂解爐,主要以石油餾分為原料,進(jìn)行熱裂解生產(chǎn)烯烴,其結(jié)構(gòu)特征為:立管加熱裂解爐。裂解爐大多數(shù)為立式鋼架結(jié)構(gòu)爐體,將幾種不同管徑組合成一組,爐底有油氣聯(lián)合噴嘴;對(duì)流室在頂部,為臥式盤管,預(yù)熱原料或燃料等。如今催化裂化技術(shù)已經(jīng)成為石化工業(yè)裝置建設(shè)中的核心技術(shù),是石化工業(yè)煉油都需要用到的一種方式。在這項(xiàng)技術(shù)中就體現(xiàn)了許多化學(xué)工程技術(shù)的創(chuàng)新之處,如自動(dòng)開發(fā)的高效霧化噴嘴,PV高效旋風(fēng)分離器、油漿旋液除塵和煙氣能量回收等。這些技術(shù)的創(chuàng)新與使用,很好的解決了煉油中長(zhǎng)期存在的回收煙氣壓力、取出多余熱量等難題。有效的提升了煉油的效率和環(huán)保性,讓煉油取得了更好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.煉油裝置
煉油裝置中的核心部分為常壓裝置,是處理煉油的重要裝置。能有效提升其處理能力,降低能耗,提升拔除率。鎮(zhèn)海煉化與SEI對(duì)煉油裝置大型化開發(fā)應(yīng)用了一系列化學(xué)工程創(chuàng)新技術(shù),如在兩段閃蒸、三級(jí)蒸餾節(jié)能型常壓蒸餾技術(shù)應(yīng)用其中,并使用真空技術(shù)來降低低壓降、高減壓的拔除率,是其研發(fā)出的煉油裝置成為目前國(guó)內(nèi)最大的長(zhǎng)減壓裝置。經(jīng)過實(shí)際的投入運(yùn)用,該常減壓設(shè)置的處理能力達(dá)到了102%,總拔除率達(dá)到了79.12%,整個(gè)裝置的能耗量低至每噸11千克標(biāo)油。
3.催化重整技術(shù)創(chuàng)新
在煉油裝置中的體現(xiàn)催化重整是在催化劑的作用下,對(duì)油餾分中的烴類分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)的過程。石油在煉制的過程中需要在加熱、氫壓和催化劑發(fā)揮作用的共同環(huán)境中,讓原油中蒸餾所得的輕汽油餾分轉(zhuǎn)變成富含芳烴的高辛烷值汽油,并副產(chǎn)液化石油氣和氫氣的過程。催化重整中可以用作汽油調(diào)合組分,也可以使用芳烴抽提制取苯、甲苯和二甲苯,副產(chǎn)的氫氣是煉油廠中重要的氫氣來源。需要注意的是,制氫裝置轉(zhuǎn)化爐的結(jié)果與其他工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)不同,爐管里都裝有催化劑,并在關(guān)于制氫反應(yīng)過程是在爐管內(nèi)完成的。爐內(nèi)溫度較高,達(dá)到1000°C,反應(yīng)介質(zhì)出口溫度為800°C左右。而催化重整技術(shù)的創(chuàng)新主要是在其中應(yīng)用了新型再生器催化劑分布器,能均勻的分布下料,有效提升反應(yīng)器的利用率和催化劑的再生治療。該技術(shù)在進(jìn)氣方式及氣體分配流動(dòng)技術(shù)也有所創(chuàng)新改進(jìn),通過改善氣體的軸向及徑向分流的均勻性及提升了氣體在徑向床成內(nèi)的壓力降和氣體在軸向的壓力分布情況。這些技術(shù)方面的創(chuàng)新都有助于提升整個(gè)催化重整技術(shù)的效果。
4.新型塔板、填料和冷換設(shè)備
在改進(jìn)煉油中相關(guān)的化學(xué)工程技術(shù)中,選擇合適的材料能有效保證創(chuàng)新技術(shù)的效果發(fā)揮,并能幫助煉油廠的合理成本管理。新型規(guī)整的填料或亂堆填料已經(jīng)成為催化裂化中吸收穩(wěn)定塔和常減壓塔的主要材料。高效換熱器也已經(jīng)成為常減壓裝置的主要構(gòu)件,其能很好的回收煙氣熱能,將熱爐熱效率提升到90%以上。此外,表面蒸發(fā)冷凝器、表面多孔管換熱器也已經(jīng)在煉油裝置中得到廣泛的應(yīng)用與普及。
三、化學(xué)工程技術(shù)創(chuàng)新在有機(jī)原料方面
1.乙烯成套技術(shù)
自“九五”計(jì)劃以來,我國(guó)乙烯事業(yè)就開始快速的發(fā)展,僅2000年中國(guó)石化集團(tuán)公司的乙烯產(chǎn)量就達(dá)到287×104t,并且在乙烯成套技術(shù)方面有了很好的創(chuàng)新和發(fā)展。石化股份公司對(duì)裂解爐和分離工藝技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn),通過在文丘里管流量控制技術(shù)對(duì)裂解原料在眾多的輻射段爐管中的流量實(shí)現(xiàn)了精密的均勻分布控制;應(yīng)用“濕壁”模型解決了廢熱鍋爐結(jié)焦的問題。此外,在底部供熱和側(cè)壁供熱中是由輻射段,建立有效的供熱模式系統(tǒng),讓供熱更快、更為均勻。乙烯分離技術(shù)一直是化學(xué)工程技術(shù)集中度非常密集的一個(gè)范圍,并且對(duì)于乙烯大型化節(jié)能效果與深冷條件都有著非常嚴(yán)苛的要求。通過對(duì)該技術(shù)的不斷研究與創(chuàng)新,在通過多種考慮后,石化公司選擇中型乙烯作為乙烯分離技術(shù)創(chuàng)新、改進(jìn)的切入點(diǎn)。如今該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成功的在石油化工中得到使用。
2.甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移成套技術(shù)
甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移技術(shù)是芳烴技術(shù)中的一個(gè)重要組成單元,是滿足石油化工對(duì)二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究將HAT系列作為催化劑,并以此為基礎(chǔ)研制出大型軸向固定床反應(yīng)器和反應(yīng)器進(jìn)口氣體分布器,以提升甲苯歧化反應(yīng)的效率,并提升對(duì)二甲苯的回收率,滿足了石油化工對(duì)二甲苯日漸增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基轉(zhuǎn)移成套技術(shù)所使用的40×104t/a已經(jīng)安全、穩(wěn)定的使用了6年。
3.苯乙烯成套技術(shù)
在苯脫氫制成苯乙烯的成套技術(shù)中,乙苯脫氫軸徑向反應(yīng)器是該項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)。對(duì)反應(yīng)器中的原料與反應(yīng)物料流向進(jìn)行更合理、更環(huán)保、更節(jié)約的改進(jìn),能降低對(duì)催化劑的使用量,并提升乙苯烯的制成率。華東理工大學(xué)在6×104t/a和10×4t/a的反應(yīng)器中進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后,終于建立了兩維氣體的數(shù)學(xué)模型,并計(jì)算出反應(yīng)器入口處軸向催化器的氣封高度。另外,也有研究發(fā)現(xiàn)使用新型的高效靜態(tài)混合器,是解決原有反應(yīng)器入口處乙苯與水蒸氣在高溫和高速流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生的質(zhì)量偏離及乙苯脫氫轉(zhuǎn)化率偏低的問題的最好方式。
4.化工型MTBE合成及裂解一體化成套技術(shù)
化工型MTBE合成及裂解一體化技術(shù)為制出高純度的聚合級(jí)異丁烯,上海石油化工研究院就以下兩點(diǎn)進(jìn)行了創(chuàng)新:(1)使用帶有環(huán)柱形催化劑裝填構(gòu)件,以實(shí)現(xiàn)深液層塔盤的催化蒸餾技術(shù)的使用;(2)在預(yù)反應(yīng)器中是由外循環(huán)工藝,改變床層抽出的位置。這兩點(diǎn)的創(chuàng)新抓住了化工型MTBE合成及裂成一體化技術(shù)的關(guān)鍵所在,因此其所發(fā)生的效果也是顛覆性的。在MTBE裂解單元中使用固體酸裂解工藝技術(shù),并適當(dāng)?shù)姆糯蠊潭ù卜磻?yīng)器,并對(duì)裂解產(chǎn)物分離和精餾塔系進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。目前該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到很好的使用,以燕化公司為例,其所生產(chǎn)的高純度異丁烯很好的與丁基橡膠合成。
化學(xué)工程設(shè)計(jì)的目的是利用化學(xué)方法和物理方法尋找工業(yè)生產(chǎn)的最佳過程,研究工業(yè)生產(chǎn)中的共同規(guī)律,從而使工業(yè)生產(chǎn)的效益最大化。計(jì)算機(jī)軟件在工業(yè)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已非常普遍,化學(xué)工程數(shù)學(xué)模型計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝流程繪制等,都會(huì)用到計(jì)算機(jī)軟件,化學(xué)工程設(shè)計(jì)中最常見的應(yīng)用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等,研究這些計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用,能有效提高化學(xué)工程設(shè)計(jì)的效率,降低化學(xué)工程設(shè)計(jì)成本,使其設(shè)計(jì)結(jié)果更科學(xué)、更可靠。
1化學(xué)工程研究的內(nèi)容及手段
化學(xué)工程設(shè)計(jì)就是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的化學(xué)過程、物理過程進(jìn)行研究、設(shè)計(jì),使其能夠完成大規(guī)模的生產(chǎn)任務(wù),使化學(xué)科學(xué)能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。如石油精煉、食品加工、藥品生產(chǎn)、建筑材料生產(chǎn)等,這些都屬于化學(xué)工程研究的領(lǐng)域,化學(xué)工程設(shè)計(jì)要對(duì)工程的相關(guān)因素進(jìn)行充分的、全面的考慮,并結(jié)合裝置效應(yīng),解決生產(chǎn)過程中的各類問題,確保化學(xué)工程生產(chǎn)過程可靠、安全、有效。這一過程涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科,結(jié)合生產(chǎn)過程開發(fā)和操作理論等研究工業(yè)生產(chǎn)的最佳形式,包括單元操作研究、化學(xué)反應(yīng)工程研究、傳遞過程研究等,是一項(xiàng)非常龐大且復(fù)雜的工程。一方面,化學(xué)工程本身比較復(fù)雜,它屬于多學(xué)科交互的研究范疇,有時(shí)物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生相互影響,研究起來比較復(fù)雜。此外,化學(xué)工程研究的物質(zhì)有氣體、液體與固體,多種形態(tài)共存,研究起來比較復(fù)雜。另一方面,化學(xué)工程研究的物系流動(dòng)時(shí)邊界比較復(fù)雜,這就導(dǎo)致其設(shè)備沒有固定的形態(tài)、構(gòu)造等,要結(jié)合不同的生產(chǎn)需要,靈活設(shè)計(jì)化學(xué)工程,致使其設(shè)計(jì)比較復(fù)雜、多變。化學(xué)工程的研究方法較多,早期,人們主要通過實(shí)驗(yàn)來研究化學(xué)工程的設(shè)計(jì),將實(shí)驗(yàn)的過程逐級(jí)擴(kuò)大,以探索工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律、工藝等,人們將其稱為經(jīng)驗(yàn)放大法。隨著化學(xué)科學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛,進(jìn)入20世紀(jì)后,人們逐漸意識(shí)到化學(xué)工程研究的重要性,開始尋找新的方法對(duì)其進(jìn)行研究,這一時(shí)期就出現(xiàn)了因次分析、相似論,研究的具體做法就是將影響過程的眾多因素進(jìn)行分析歸納,尋找相似的變量,盡可使研究變得簡(jiǎn)便,然后再通過實(shí)驗(yàn)求得這些數(shù)據(jù)的關(guān)系,再設(shè)計(jì)化學(xué)過程。這一時(shí)期,將數(shù)學(xué)模型方法應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的研究模式已初步形成,利用數(shù)學(xué)模型法,結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法,取得重要的數(shù)據(jù),再通過實(shí)踐鑒別、驗(yàn)證這些數(shù)據(jù),進(jìn)而完善化學(xué)工程的設(shè)計(jì)。這一時(shí)期,化學(xué)工程設(shè)計(jì)面臨的最大問題就是巨大的數(shù)據(jù)量與人繁重的工作之間的矛盾,而且人工計(jì)算、設(shè)計(jì)中易出錯(cuò)。計(jì)算機(jī)誕生后給各行各業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的契機(jī),化學(xué)工程研究也迎來了新的局面,計(jì)算機(jī)在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用將人從繁重的運(yùn)算、數(shù)據(jù)整理分析等工作中解放出來,提高了人力資源的利用效率,同時(shí)節(jié)省了時(shí)間、研究成本。直到現(xiàn)在,計(jì)算機(jī)仍是化學(xué)工程設(shè)計(jì)的重要輔助工具,計(jì)算機(jī)軟件被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計(jì)當(dāng)中,成為化學(xué)工程發(fā)展的重要支柱。
2計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
首先,計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能為化學(xué)工程研究帶來了方便,化學(xué)工程設(shè)計(jì)者不用再反復(fù)、重復(fù)收集、整理各類數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源共享性、計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能,使化學(xué)工程研究人員通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以獲得更多的研究資源和設(shè)計(jì)資源,應(yīng)用軟件對(duì)掌握的資源進(jìn)行加工、分析,可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果,這種方法顯然比人工準(zhǔn)確、可靠、高效得多。例如,利用MATLAB軟件,可以迅速、準(zhǔn)確分析大量數(shù)據(jù),快速得到結(jié)果。例如,對(duì)某企業(yè)廢水中的一些有毒物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)數(shù)據(jù)眾多,人工處理起來復(fù)雜、麻煩、易出錯(cuò),應(yīng)用MATLAB處理就簡(jiǎn)單得多了,輸入相關(guān)數(shù)據(jù),很快便能得到結(jié)果。其次,應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件可以使化學(xué)工程設(shè)計(jì)的過程更為直觀、簡(jiǎn)便。例如,應(yīng)用MATLAB軟件可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形,還可以在圖中添加文本,這樣能使化學(xué)工程研究更方便。又如,使用CAD軟件,可以繪制化學(xué)工藝流程,使化學(xué)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容更精確、美觀、具體,有利于設(shè)計(jì)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,改變?cè)O(shè)計(jì)思路,使化學(xué)工程的設(shè)計(jì)更完美。再次,計(jì)算機(jī)軟件可以模擬化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)和化學(xué)工程過程,使研究者和設(shè)計(jì)者更易得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),也使化學(xué)工程的內(nèi)容和方法得到了豐富和完善。
2.2計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例
化學(xué)工程設(shè)計(jì)中最常用的計(jì)算機(jī)軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等,這些軟件應(yīng)用的主要目的是數(shù)學(xué)建模、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、化學(xué)工藝流程繪制、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)分析與化學(xué)工程分析、設(shè)計(jì)、核算等。例如,配備一定濃度的溶液,應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件依次輸入相關(guān)的數(shù)據(jù),就能夠得出固體的配置量,這樣大大地提高了化學(xué)工程設(shè)計(jì)的效率,使工程設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化。又如,利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行化學(xué)制圖,應(yīng)用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖,直觀、立體感強(qiáng),是現(xiàn)在化學(xué)工程研究必不可少的軟件,能夠?qū)⒒瘜W(xué)工藝流程真實(shí)、客觀地表現(xiàn)出來,人們通過看圖就能掌握化學(xué)工程的概況,方便、快捷,即便不是化工的專業(yè)人士通過看圖也能夠了解化學(xué)工程的概況和生產(chǎn)流程。
2.3計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問題
計(jì)算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展都非常快,軟硬件相互配合才能發(fā)揮出計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最大價(jià)值。當(dāng)前,化學(xué)工程設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用存在的一大問題就是大多數(shù)化學(xué)工程研究者、設(shè)計(jì)者,過于重視對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和研究,而忽視了對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)硬件的學(xué)習(xí)和了解,在計(jì)算機(jī)應(yīng)用過程中,計(jì)算機(jī)硬件的一些小問題就會(huì)阻礙工作的繼續(xù)進(jìn)行,甚至造成難以挽回的損失。例如,化學(xué)工程設(shè)計(jì)圖存儲(chǔ)不當(dāng),造成設(shè)計(jì)圖丟失、損毀、被盜等情況發(fā)生,影響了化學(xué)工程設(shè)計(jì)的進(jìn)度和效益。其次,一些化學(xué)工程設(shè)計(jì)者、研究者過于依賴計(jì)算機(jī)軟件,進(jìn)而忽視了自身對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握、應(yīng)用和研究,一旦離開計(jì)算機(jī)感覺什么事都做不好,這種依賴使其在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中缺少創(chuàng)新和鉆研精神,不利于化學(xué)工程科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。再次,化學(xué)工程研究中設(shè)計(jì)和操作優(yōu)化問題一直都很突出,在研究過程中,大部分研究者也比較重視實(shí)踐研究,計(jì)算機(jī)軟件也能模擬部分的實(shí)驗(yàn)過程,且其處理分析數(shù)據(jù)的能力很強(qiáng),即便如此,將化學(xué)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用到大型生產(chǎn)中還是存在諸多問題,這就啟發(fā)我們需要進(jìn)一步研究化學(xué)工程設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件,進(jìn)一步提高其模擬實(shí)驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)的功能,更好解決化學(xué)工程研究中的各類問題,最好能綜合不同軟件的應(yīng)用效果,使軟件的應(yīng)用更為方便、簡(jiǎn)潔、高效。
3結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件,首先應(yīng)重視計(jì)算機(jī)軟、硬件的協(xié)調(diào)發(fā)展,這樣才能使軟件更好發(fā)揮其作用。其次,化學(xué)工程研究的對(duì)象相當(dāng)復(fù)雜,計(jì)算機(jī)軟件作為化學(xué)工程設(shè)計(jì)的輔助工具,對(duì)于促進(jìn)化學(xué)工程研究、設(shè)計(jì)是很有幫助的,但歸根結(jié)底它只是化學(xué)工程研究和設(shè)計(jì)的輔助工具,因此,在化學(xué)工程研究設(shè)計(jì)中,更應(yīng)重視人的主動(dòng)行為,大膽開發(fā)和創(chuàng)新化學(xué)工程設(shè)計(jì),不斷完善化學(xué)工程,使其能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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一、化學(xué)工程專業(yè)全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的課程設(shè)置
根據(jù)全國(guó)工程碩士專業(yè)學(xué)位教育指導(dǎo)委員會(huì)“關(guān)于制訂全日制工程碩士研究生培養(yǎng)方案的指導(dǎo)意見”的精神,要求所培養(yǎng)的學(xué)生掌握化學(xué)工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、先進(jìn)技術(shù)方法和手段,在領(lǐng)域的某一方向具有獨(dú)立從事工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)施、工程研究、工程開發(fā)、工程管理等能力。結(jié)合學(xué)院實(shí)際學(xué)科研究方向,確定了化學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)方案。按照學(xué)校的統(tǒng)一要求,學(xué)制為2年,最長(zhǎng)學(xué)習(xí)年限不超過4年,應(yīng)修總學(xué)分不低于32學(xué)分,其中,必修課不低于17學(xué)分(公共必修課5學(xué)分,校級(jí)基礎(chǔ)課2學(xué)分,專業(yè)基礎(chǔ)課不少于8學(xué)分,專業(yè)技術(shù)課本文由收集整理不少于2學(xué)分);綜合環(huán)節(jié)12學(xué)分;專業(yè)選修課不少于3學(xué)分。專業(yè)基礎(chǔ)課主要包括高等化學(xué)工藝學(xué)、高等化學(xué)反應(yīng)工程、新型分離技術(shù)、化工傳遞過程原理、化工過程建模仿真與優(yōu)化、現(xiàn)代電化學(xué)、化學(xué)工程前沿講座、經(jīng)典學(xué)術(shù)專著選讀、化工系統(tǒng)工程等課程。專業(yè)選修課包括合成化學(xué)、材料化學(xué)、高分子材料、高等有機(jī)化學(xué)、有機(jī)化合物的波譜解析、近代有機(jī)合成技術(shù)與方法、化學(xué)電源、精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、液相色譜手性分離、應(yīng)用腐蝕電化學(xué)、綠色化學(xué)與化工、化工網(wǎng)絡(luò)資源與化工軟件、現(xiàn)代實(shí)用電鍍技術(shù)、高性能樹脂合成方法的應(yīng)用等課程。綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)包括綜合實(shí)驗(yàn)、科研實(shí)踐、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、學(xué)術(shù)活動(dòng)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)基礎(chǔ)與實(shí)務(wù)、工程信息資源獲取與專題利用等內(nèi)容。
二、培養(yǎng)模式的探索
實(shí)踐環(huán)節(jié)是全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的重點(diǎn)和難點(diǎn),是全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生教育質(zhì)量的重要保證。實(shí)踐基地的建設(shè),是進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的根本保障,為了積極落實(shí)國(guó)家對(duì)全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生的培養(yǎng)要求,保證學(xué)生不少于半年的實(shí)踐教學(xué)要求,學(xué)校、學(xué)院把建設(shè)各種形式的實(shí)踐基地作為全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的重點(diǎn)工作,積極利用各種社會(huì)資源,多層次、多角度建立符合全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的實(shí)踐基地。如學(xué)校層面上建立的大型實(shí)踐基地,學(xué)院層面建立的中型實(shí)踐基地,以及指導(dǎo)教師通過科研合作等方式建立的小型實(shí)踐基地,都可以納入到學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)環(huán)節(jié),在學(xué)院調(diào)查、核實(shí)的基礎(chǔ)上就可以投入使用。指導(dǎo)教師對(duì)于全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)有直接影響,實(shí)行“雙導(dǎo)師制”是全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生與學(xué)術(shù)型研究生培養(yǎng)的又一區(qū)別。“雙導(dǎo)師制”對(duì)于培養(yǎng)具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生更具有優(yōu)越性。目前,企業(yè)導(dǎo)師的選聘成為全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)的制約因素。具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)、豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并且愿意指導(dǎo)全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生的企業(yè)導(dǎo)師不多。目前,學(xué)院主要通過兩種方式確定企業(yè)導(dǎo)師,一是校外實(shí)習(xí)基地所在企業(yè)推薦;二是在科研項(xiàng)目合作過程中積極爭(zhēng)取。進(jìn)一步明確學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師的職責(zé),學(xué)校導(dǎo)師由于具有深厚的理論知識(shí)和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學(xué),把握學(xué)位論文的理論深度,規(guī)范學(xué)位論文的寫作。企業(yè)導(dǎo)師具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),主要負(fù)責(zé)將學(xué)生的研究與企業(yè)的工程、生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來,使研究更有目的性,提高學(xué)生的實(shí)踐能力。從現(xiàn)在運(yùn)行的情況看,效果良好。
三、加強(qiáng)學(xué)位論文的過程管理。
從選題開始,學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師就需要密切合作,加強(qiáng)對(duì)選題的評(píng)估與論證,明確選題技術(shù)背景和研究目標(biāo),使選題與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,解決企業(yè)的實(shí)際問題,論文完成后能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。在論文研究進(jìn)入到中期階段,學(xué)院將聯(lián)合企業(yè)一起對(duì)研究工作進(jìn)行中期檢查,一方面督促學(xué)生保證論文進(jìn)度,對(duì)進(jìn)展緩慢的學(xué)生提出警告,對(duì)另一方面,幫助學(xué)生把握研究方向,并給出合理的意見與建議,使研究工作能夠順利進(jìn)行。在此期間,加強(qiáng)對(duì)于學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師定期交流的管理,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。在后期階段,學(xué)院主要結(jié)合學(xué)位論文對(duì)學(xué)生加強(qiáng)管理,在雙方導(dǎo)師修改同意后,對(duì)學(xué)位論文實(shí)行雙盲評(píng)審。學(xué)院將在校內(nèi)外選擇相同或相近領(lǐng)域的專家進(jìn)行評(píng)閱,對(duì)學(xué)位論文給出評(píng)價(jià),并做出是否同意提交答辯的結(jié)論,學(xué)院根據(jù)評(píng)審意見決定是否同意學(xué)生參加論文答辯。這使得學(xué)位論文的質(zhì)量得到了保證。
四、培養(yǎng)過程中的問題與建議
但是由于宣傳得不夠,做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生不多。另外,我們實(shí)驗(yàn)室的其他儀器也實(shí)行了有條件的向?qū)W生開放,經(jīng)過培訓(xùn)的學(xué)生可以使用。
四、結(jié)論
實(shí)驗(yàn)室應(yīng)選拔責(zé)任心強(qiáng)、知識(shí)面寬和實(shí)驗(yàn)技能水平高的教師參加實(shí)驗(yàn)室開放工作。要對(duì)參加開放實(shí)驗(yàn)室的教師從思想和業(yè)務(wù)兩個(gè)方面進(jìn)行培訓(xùn),盡可能地使他們成為本學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)方面的多面手。為確保開放實(shí)驗(yàn)質(zhì)量,必須對(duì)實(shí)驗(yàn)室的開放制定一些切實(shí)可行的管理辦法,例如儀器設(shè)備怎么保護(hù)、損壞怎么賠償,實(shí)驗(yàn)報(bào)告怎么評(píng)定,學(xué)分怎么給,對(duì)于在開放實(shí)驗(yàn)室中取得重大成果怎樣進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)等,仍需要擬訂一些規(guī)定予以規(guī)范。在開放實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過程中,實(shí)驗(yàn)室教師必將付出比以往更多的時(shí)間和精力。如何承認(rèn)他們付出的這種勞動(dòng),教學(xué)管理部門和人事管理部門應(yīng)予以認(rèn)真考慮,否則將挫傷他們的積極性。同時(shí),也要進(jìn)一步完善目前的學(xué)分制,對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中所做的實(shí)驗(yàn)或完成的課題設(shè)計(jì),也要給予一定的學(xué)分。對(duì)于在開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)中做出突出成績(jī)的教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員或?qū)W生,都應(yīng)給予獎(jiǎng)勵(lì),這樣教師和學(xué)生才有積極性,才能更好地推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室開放工作的順利進(jìn)行。
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