發(fā)布時間：2023-08-31 16:36:21
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的化學工程和化工原理樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關鍵詞】:化學工程;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]。當愛因斯坦把大半生致力于統(tǒng)一場論時,其哲學上的需要相對物理學上而言或許要來得大,面對物理學的系統(tǒng)和諧,理論規(guī)則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學工程的發(fā)展是不是因循同樣的哲學歷程呢?
在化學工程作為學科開始被重視之前,化學工業(yè)已具有了相當?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,當國外高等院校在十九世紀末開始設置"化學工程學"時,開設的課程大多是學習當時化學工業(yè)的各種工藝學,"化學工程"的概念在當時還是相當模糊的,在理論上充其量是化學與機械的一種混合(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"化學工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實際上要比"化學工程"的范疇更廣,甚至更為準確,凡是涉及一定流程與工藝的領域都是適用的。但我們習慣上還是沿用"化學工程"的名稱。
二十世紀開始,化學工業(yè)迅猛發(fā)展,在社會經(jīng)濟中占的比重越來越大,客觀上需要化學工程學科的發(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。伴隨著其他領域科學技術的快速進步,人們逐漸認識到化學工業(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的產(chǎn)業(yè)化,星火燎原的,化學工業(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成立了第一個嚴格意義上的化工系,時W.K.Lewis任系主任。1922年美國化工學會認同了新的見解,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習的主要內(nèi)容,是化學工程學科在二十世紀前半期發(fā)展的核心,其理論迅速成為發(fā)展化學工業(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,是化學工程學從"個性"到"共性"的第一個哲學性概括,是在一個系統(tǒng)整體性把握的高度上建立了一門技術科學,體現(xiàn)了系統(tǒng)科學發(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,化學工程學科中重要支柱之一的"反應工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應用到德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,歐洲第一屆反應工程會議,明確提出"反應工程"的概念,成為化學工程學科的重要組成部分,是化學工程學的進一步和諧統(tǒng)一。"反應工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應"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)科學發(fā)展的和諧層次律。
就在"反應工程"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(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,從此化學工程學科的核心過渡到了"三傳一反"的系統(tǒng)性概念。"三傳"的研究是系統(tǒng)科學和諧進化律的又一體現(xiàn),使化學工程學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,并在學科上反映出了系統(tǒng)科學的基本原理和性質(zhì),其影響力是普遍性的,是跨學科的,不僅使"傳遞原理"成為化學工程學的重要基礎,同時在生物工程、機械、航天和土木建筑等工程學科上也具有重要意義,并日益成為工程專業(yè)共有的一門技術基礎課,只是側(cè)重點有所差異而已。
至此化學工程學科自身經(jīng)歷了一系列的演化和發(fā)展,并在短短的一個世紀中達到了一個前所未有的高度,涵括了眾多的生產(chǎn)和應用領域,如醫(yī)藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學品等,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,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峻局面,這之中,化學工業(yè)是造成大規(guī)模環(huán)境污染及惡性重復污染的主要過程之一,化學工程學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,因時應勢,化學工程學開始了系統(tǒng)科學的自組織過程,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,化學工程學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)境和技術等領域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學工程學科需要因應時展而改變傳統(tǒng)的限制,不斷有新的概念提出來,如化學工程應是伺機而待的專業(yè)(aprofessioninwaiting);化學工程師必須"besteepedintechnology",能夠創(chuàng)新、開發(fā)、變換、調(diào)控和適應取代;化學工程學科要從"ProcessEngineering"達到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進一步的綜合認為,化學工程學關注著同時發(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、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規(guī)律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設備、反應設備、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。
于是化學工程學的核心轉(zhuǎn)變到了"多尺度、多目標擇優(yōu)"的概念,化學工程學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)工程領域。
新的發(fā)展的深度促使化學工程學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)觸到了化學工程學科的神經(jīng),觸到了化學工程學的認識本質(zhì),并促使化學工程學需要有新的"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)和更高層次復雜性中才能顯現(xiàn)出來。"[6,7]這一問題涵蓋了自然科學和人文社會科學的眾多領域,具有重大的科學價值和深刻的哲學方法論意義。馬克思曾經(jīng)預言:"自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面,正如關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣:它們將成為一個科學。"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]。當站在這種整體性的高度上,化學工程學科獲得了全新的視野和更強大的分析解決問題的能力,并最終具有了學科融合的基礎。
在整個化學工程學科的孕育、誕生和發(fā)展過程中,始終交織著學科的"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,它又是自然科學(化學、物理等)和技術科學(機械、材料等)的融合。正如物理學家普朗克(Planck)所指出的:"科學是內(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,通過生物學和人類學到社會學的連續(xù)的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上,當化學工程學科的核心發(fā)展到"非線性混沌系統(tǒng)"時,實現(xiàn)科學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?；谌斯ぶ悄芎蜕窠?jīng)生物學的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ArtificialNeuralNetworks)技術為這種系統(tǒng)性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經(jīng)網(wǎng)絡特有的信息處理能力在愈來愈多的領域中展現(xiàn)出廣闊的應用前景,它具有如下特點[9,10]:
①學習:神經(jīng)網(wǎng)絡可以根據(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)過學習訓練后,神經(jīng)網(wǎng)絡的響應在某種程度上能夠?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,可以逼近任意復雜的非線性系統(tǒng)。
當然,神經(jīng)網(wǎng)絡并非十全十美,其自身的發(fā)展就曾經(jīng)歷過相當曲折的過程,但是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANNs)特性的融合將是化學工程學科發(fā)展到非線性核心系統(tǒng)的自組織適應和需要。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡設計的控制系統(tǒng),適應性、穩(wěn)定性和智能性均較好,能處理復雜工藝過程的控制問題,也使得化學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、應用、開發(fā)、生產(chǎn)等問題。
生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學技術的持續(xù)進步,人類認識自然和改造自然的不斷深化,化學工程學科必將不斷"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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目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養(yǎng)復合型人才，即學生在完成主修專業(yè)課程的基礎上，再輔修第二專業(yè)的課程。輔修課程的上課時間經(jīng)常與主修課程的上課時間相沖突，或者輔修課程的上課時間統(tǒng)一被安排在周末或晚上，這給輔修課程的學習帶來不便。環(huán)境工程與化學工程復合型人才的培養(yǎng)可采用特色班級方式培養(yǎng)，即在招生時就用固定班集體招生、統(tǒng)一培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式便于課程體系的學習，尤其是便于實踐課程的教學與管理。湖南城市學院化學與環(huán)境工程學院同時擁有化學工程和環(huán)境工程兩個專業(yè)，這使得該學院在環(huán)境工程與化學工程復合型人才的招生、教學與管理有獨特的資源優(yōu)勢。
2環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的課程體系
在課程體系設計上，不能簡單地將環(huán)境工程專業(yè)與化學工程專業(yè)的課程“拼盤”。根據(jù)環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的特點和要求，我們在請教專家、調(diào)查學生的基礎上對環(huán)境工程專業(yè)、化學工程專業(yè)的相關課程進行了有機整合，形成了培養(yǎng)環(huán)境工程與化學工程復合型人才的課程體系，該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質(zhì)課程模塊。該課程模塊包括中國近現(xiàn)代史綱要、思想道德修養(yǎng)與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業(yè)基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數(shù)學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業(yè)核心課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境化學、管網(wǎng)工程、環(huán)境微生物學及實驗、環(huán)境生態(tài)學、環(huán)境監(jiān)測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環(huán)境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環(huán)境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發(fā)性化工環(huán)境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數(shù)據(jù)處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產(chǎn)實習、畢業(yè)論文(設計)。該課程體系在保留環(huán)境工程專業(yè)的核心課程基礎上，《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業(yè)基礎課程內(nèi)容和學時與化學工程專業(yè)一致，在課程設置上體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學工程專業(yè)課程的復合；特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學工程專業(yè)課程的融合。
3環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學方法
對于環(huán)境工程與化學工程復合型人才，要求綜合培養(yǎng)學生環(huán)境工程、化學工程兩專業(yè)的知識和能力，達到綜合培養(yǎng)的目標，這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格，而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業(yè)基礎課程模塊中滲透環(huán)境工程專業(yè)知識的教學，在上述專業(yè)核心課程模塊滲透化學工程專業(yè)知識的教學。例如，《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數(shù)和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環(huán)境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如，《化工污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農(nóng)藥廠廢水”的專題教學，將流化床工藝設計參數(shù)、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學過程中結(jié)合教學內(nèi)容運用工程中的實際案例進行教學。例如，《水污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學過程中教師結(jié)合教學內(nèi)容，通過創(chuàng)設學習情境，促進、支持和指導學生完成研究型學習活動，來綜合培養(yǎng)學生能力與素質(zhì)的一種教學方法。例如，在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數(shù)和活化能的測定”實驗中，教師可引導學生自己查閱文獻資料，引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度？如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線？讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法，引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響，如何求算該降解過程中的速率常數(shù)K和表觀活化能Ea？
4環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的關鍵。要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學工程復合型人才，首先必須有環(huán)境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為，要改變目前環(huán)境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題，可從如下幾個方面加強環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的師資隊伍建設。(1)引進、培養(yǎng)具有環(huán)境工程和化學工程雙專業(yè)學位的高水平的博士或碩士，他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環(huán)境工程、化學工程的專業(yè)教育，具備環(huán)境工程和化學工程復合的知識結(jié)構(gòu)和科研素養(yǎng)，是環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內(nèi)部要求有環(huán)境工程專業(yè)學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育，要求有化學工程專業(yè)學位的教師參加環(huán)境工程的本科理論與實踐教育，教育期滿后進行考試認證，達到認證資格的教師才能評聘為環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的師資。(3)聘請企業(yè)有工程實踐經(jīng)驗，且有良好師范素養(yǎng)的工程師參與環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學和科研工作。
5學生自主學習是環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的重要手段
化學工程技術支持著化工工業(yè)的前進與發(fā)展，化學工程技術從理論到實驗，再到實踐，最后投入生產(chǎn)成品，是必不可少的一個環(huán)節(jié)。然而，從實驗室到工業(yè)生產(chǎn)，特別是大規(guī)模的生產(chǎn)，需要解決裝置的放大問題，其直接影響企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大及經(jīng)濟利益的增加，裝置放大可以節(jié)省資金，減少不必要的消耗，節(jié)省勞動力。但是要考慮到，裝置放大過程中，物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變，達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產(chǎn)生的結(jié)果。這種起源于放大過程的效應被籠統(tǒng)稱為“放大效應”，包含很多已知及未知物理因素的影響?，F(xiàn)代化工對于一套裝置一年的產(chǎn)量，一般情況下按照目前的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)?？梢赃_到大于或者等于數(shù)十萬噸，大規(guī)模的生產(chǎn)使其面臨工程方面的問題，且在指標方面也有所降低，這對于工業(yè)而言會造成較大的資金損失?；瘜W工程技術的進步，主要體現(xiàn)在新產(chǎn)品及工藝的不斷創(chuàng)造，而這些都需要借助化工工業(yè)，除此之外，還需合理的經(jīng)濟和技術。就上述情況而言，凡是關于工業(yè)化的東西，一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中，化學工程無處不在。如：煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質(zhì)，需要經(jīng)過嚴格的處理，才能對外排放，以防污染生態(tài)環(huán)境。在實驗室達到要求后，要在工業(yè)規(guī)模中實現(xiàn)大量煙氣的凈化，就必須考慮大規(guī)模凈化的經(jīng)濟性和可行性，要考慮的問題與實驗室研究不同。又如，化工工業(yè)生產(chǎn)中,要求以十分純凈的產(chǎn)品為原料，對實驗室操作來說，這比較容易達到。對大型生產(chǎn)裝置的要求是，消耗低而且經(jīng)濟方面可行，這表明課題存在很大的不同之處。
2化學工程的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數(shù)學為基礎，并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟基本法則，研究化學工業(yè)中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規(guī)律，并將之應用于化工裝置的開發(fā)、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中，在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下，化學工程的對象的情況較為復雜，具體如下：首先，該過程自身具有一定的復雜特點，包括化學與物理，而且兩者經(jīng)常發(fā)生，彼此影響。其次，物系方面較為復雜，流體與固體，或者兼而有之。流體特質(zhì)變化較大，如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后，物系流動時邊界復雜，由于設備的形狀較為多樣，而且其在填充物方面的形狀也不正常，如催化劑、填料等，使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3化工工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展
目前從形式上看，現(xiàn)代的化學工業(yè)經(jīng)歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發(fā)展階段，正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產(chǎn)產(chǎn)品款式較多，造成排放物復雜、量多及危害大，因此，目前化工工業(yè)應重點關注污染問題。與此同時，在加工、貯存、運用或者處理化工產(chǎn)品時應防止操作對環(huán)境生態(tài)以及人類健康造成危害。在化工生產(chǎn)中應遵循國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發(fā)展，各行各業(yè)進行生產(chǎn)都要接觸化學工藝，涉及制藥、石油、材料、能源等行業(yè)的發(fā)展和污染問題，這都是現(xiàn)代化學工業(yè)需要面對的問題。目前，我國的化學工業(yè)經(jīng)過了半個世紀的發(fā)展，已經(jīng)形成了門類比較齊全，品種大體配套并基本可以滿足國內(nèi)需要的化學工業(yè)體系。2001年全國國有及規(guī)模以上非國有企業(yè)的石油加工工業(yè)和化學工業(yè)總產(chǎn)值達到10990.6億元人民幣，占全國工業(yè)總產(chǎn)值的9.8％，實現(xiàn)利稅747.8億元，石油和化學工業(yè)企業(yè)13765個，資產(chǎn)總額13344.2億元。我國化學工業(yè)獲得長足進步的同時，環(huán)境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業(yè)在實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略過程中，仍存在不少問題和障礙，嚴重制約著我國化學工業(yè)的發(fā)展。
4二者的發(fā)展探究
化學工程其實就是指一系列的化學生產(chǎn)活動，在現(xiàn)代的環(huán)保減排理念之下，化學工程的整個過程應該節(jié)能減排和低碳環(huán)保。也正是隨著這些理念的出現(xiàn)，一系列新型的化學工藝以及加工生產(chǎn)技術逐漸走進化學工程當中。綜合生產(chǎn)效益和生產(chǎn)效率的兩個點，化工生產(chǎn)應該在環(huán)?；幕A之上促進高效化發(fā)展。將對化學工程中的化工生產(chǎn)工藝進行全面的分析。希望對相關技術人員有所啟發(fā)。
關鍵詞：化學工程；化工生產(chǎn)工藝；化工技術
目前，化學生產(chǎn)工藝在化學生產(chǎn)中的發(fā)展一直處于開發(fā)階段，而化學工藝的研發(fā)在近幾年卻變得逐漸火熱起來，其護腰原因還是因為化工生產(chǎn)在一定程度上對我們的自然環(huán)境造成了污染。隨著節(jié)能環(huán)保和低碳生活理念的持續(xù)火熱，人們對環(huán)境的關注度也越來越重，因此，化工生產(chǎn)就應該及時做出改變。在過去，化工生產(chǎn)的污染排放問題一直得不到科學合理的解決，化工廢料污染的排放，給我們的生活環(huán)境造成了較大的污染。
1我國化工生產(chǎn)的現(xiàn)狀
機械工業(yè)、煤礦工業(yè)和化學工業(yè)是我國三大工業(yè)主體。之所以化學工業(yè)能夠成為三大工業(yè)中的一部分，其主要原因就是因為化學工業(yè)能夠生產(chǎn)出大量我們生活所需的物件，能夠最大限度的滿足人們的生活需求，進而推動了我國農(nóng)業(yè)和工業(yè)的進一步發(fā)展。肥料是支撐我國農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的基礎要素，在很多程度上維持這我國的經(jīng)濟水平穩(wěn)定。但是，在化學生產(chǎn)過重，勢必會產(chǎn)生一定的化學廢料并對周圍環(huán)境造成一定范圍的污染，尤其是化工企業(yè)所排放出來的“三廢”。
1.1化工生產(chǎn)效率較低
我國三大工業(yè)存在一個相同的問題，那就是整體生產(chǎn)效率較低。而在化學工業(yè)這方面，其主要的原因就是因為生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，再加上化工生產(chǎn)設備存在質(zhì)量問題。例如，在生產(chǎn)化學肥料時，反應器皿往往不能達到正?；瘜W反應所需的溫度，進而導致化學反應不充分，最終導致廢氣問題出現(xiàn)。另外，如果化學反應不充分，那么最終形成的化學產(chǎn)品合格率就比較低，難以滿足人們生活的使用需求。
1.2對自然環(huán)境污染較為嚴重
化工生產(chǎn)可以說是我國目前最為嚴重的污染源之一，尤其是重金屬和化學廢料的污染。從化工廠附近的水源當中抽取檢測發(fā)現(xiàn)，水中的污染物嚴重超標，進而導致水源受到污染，間接影響到周圍的土質(zhì)，導致范圍內(nèi)的環(huán)境出現(xiàn)失衡問題。另外，化工企業(yè)為了節(jié)約生產(chǎn)成本，違反國家的環(huán)保法律，直接將一些化工廢料排入到自然環(huán)境當中，進而造成大范圍嚴重的化工污染。而在化學反應過程中，化學生產(chǎn)的連續(xù)性較低，進而導致整個化學工程反應遲緩，工程的進度受到嚴重的影響，進而導致整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，這就會導致化工生產(chǎn)受到較大的影響。而導致脫節(jié)問題出現(xiàn)的主要原因還是應該化工生產(chǎn)工藝不合格所導致的。簡單來說，我國的化工生產(chǎn)主要存在生產(chǎn)效率低、企業(yè)環(huán)境保護意識差“、三廢”處理不科學和化工生產(chǎn)技術低下等問題。也正是這些問題的存在，嚴重阻礙了我國化工生產(chǎn)的發(fā)展。
2降低我國化工生產(chǎn)污染的措施
從分析我國化工生產(chǎn)現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，我國的化工生產(chǎn)技術和環(huán)境還不是很完善，各個工作環(huán)節(jié)都還存在缺陷。而針對這些問題的特點，我們就應該對化工工藝進行改進，而從化工工藝角度來看，我們又應該從哪幾個方面做起呢？筆者經(jīng)過實踐工作總結(jié)了解，要想降低化工生產(chǎn)中的污染問題就必須做好以下幾點：
2.1優(yōu)化反應環(huán)境，強化反應條件
反應條件是化工生產(chǎn)中最為重要的環(huán)節(jié)，為了達到最高效的化工反應，提高生產(chǎn)效率，降低廢料的出現(xiàn)量，反應條件就必須做到最好。所以，提升化工生產(chǎn)質(zhì)量的關鍵點就在于提高化工生產(chǎn)中的反應條件。所使用的催化劑必須在一定反應時間之后才能夠使用，進而保障生產(chǎn)過程中的高效性，降低化學廢料的產(chǎn)出量。
2.2做好廢料環(huán)保處理工作
目前，我國法律明文規(guī)定，化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的重度污染物不能直接排放到自然環(huán)境當中。另外，還有我們常見的廢氣，這些化工生產(chǎn)廢料都應該在經(jīng)過處理之后才能夠進行排放。化工生產(chǎn)廢水的排放必須采用化學綜合的方式來對其進行處理。其工作原理非常簡單，就是通過化學反應的原理，將廢水中的重金屬物質(zhì)通過沉淀的方式過濾出來，進而降低廢水的污染度。
2.3從化工生產(chǎn)技術入手
只有從化工生產(chǎn)技術入手，才能夠從化工生產(chǎn)根本上解決環(huán)境污染問題。例如，生產(chǎn)氧氣的方式有很多，那么哪一種生產(chǎn)方式才是最有效和最環(huán)保的呢？因此，我們應該針對生產(chǎn)環(huán)境的不同，選擇科學的生產(chǎn)方式，對于原料的選擇更是應該靈活應對。
3結(jié)論
化工生產(chǎn)中的工藝問題還有待進一步的研究，更多的技術點還有待進一步的強化，自然和化工生產(chǎn)之間的平衡點我們還未找到，因此，則應該更加努力的加強研究，對傳統(tǒng)化工工藝進行優(yōu)化。
參考文獻
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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(yè)中的化工問題，其特點主要有實驗時間長、實驗規(guī)模大和實驗數(shù)據(jù)處理繁雜等。在整個化學工程與工藝實驗里數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)過于龐大，實驗當中相關的參數(shù)關系大多是非線性的，單單依靠傳統(tǒng)的手工計算不僅速度慢，還容易出現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的準確性達到最高值，避免誤差的產(chǎn)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(shù)據(jù)時與傳統(tǒng)的手工計算有什么優(yōu)勢和便利。
二化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理設計
1數(shù)據(jù)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(jīng)過大量的實驗研究和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)不同的化工實驗中都會有其相似之處。
2數(shù)據(jù)處理的程序編制
2.1數(shù)據(jù)輸入
化學工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)輸入主要依靠提示的函數(shù)input實現(xiàn)，比如以溫度為例子，則其輸入函數(shù)為：t=input（‘請輸入實驗的溫度（攝氏度）：’），其中輸入函數(shù)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(shù)據(jù)時常會存在離散的情況，必須經(jīng)由多種擬合的方法將它們結(jié)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(shù)據(jù)（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(shù)關系為y=f（x），函數(shù)關系的主要思路是讓離散數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)y=f（x）必須經(jīng)過全部的離散數(shù)據(jù)（x1，y1），但是殘差平方和必須達到最小值。根據(jù)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(shù)據(jù)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(jīng)過特定的計算之后得出摩擦系數(shù)（λ）和雷諾準數(shù)（Re）的離散數(shù)據(jù)，再同理，經(jīng)過最小二乘法擬合出連續(xù)的曲線，并根據(jù)其畫出相對應的圖形。因為摩擦系數(shù)（λ）和雷諾準數(shù)（Re）屬于成雙對數(shù)函數(shù)。
2.3建立數(shù)據(jù)庫
因為經(jīng)過上述的設計，化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，但是在實際的生產(chǎn)中，工業(yè)生產(chǎn)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(shù)據(jù)中選擇最相近的數(shù)據(jù)，假設它們屬于線性的關系，再利用內(nèi)插或者外推的方式計算出實驗的物性數(shù)據(jù)常數(shù)。在本文的化工實驗中，編寫的程序已經(jīng)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(shù)據(jù)庫，在工作中只需將溫度輸入進系統(tǒng)，則程序可以自動跳出在特定溫度下的物性數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理程序，且建立數(shù)據(jù)庫之后，便應該輸入數(shù)據(jù)以驗證程序是否能有效地處理實驗數(shù)據(jù)。在化學工程與工藝實驗的數(shù)據(jù)處理中，MATLAB軟件的應用是十分重要的，經(jīng)過實驗可知，在化工實驗當中會出現(xiàn)大量的離散數(shù)據(jù)，必須經(jīng)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(xiàn)差錯則必須重新重來，浪費大量的人力物力資源，而且在處理好實驗數(shù)據(jù)之后，在查看實驗當中還要將化工實驗數(shù)據(jù)重新計算一次，看結(jié)果是否與原先的計算結(jié)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(shù)據(jù)處理難度，只要在MATLAB軟件中輸入相應的化工實驗數(shù)據(jù)，就可以得到結(jié)果，節(jié)省了時間，提高了工作效率。
三結(jié)語
1核心課程體系的構(gòu)建
1.1核心課程體系構(gòu)建的原則
欽州學院開設化學工程與工藝專業(yè)有良好的機遇,同時也有多方面的挑戰(zhàn)。要辦好欽州學院化學工程與工藝專業(yè),貫徹學院打造五大品牌專業(yè)的精神,需要從緊密聯(lián)系北部灣區(qū)域經(jīng)濟建設方面著眼,努力辦出具有石化特色的化學工程與工藝專業(yè),重點建立一套緊密結(jié)合石化下游產(chǎn)業(yè)鏈、注重過程開發(fā)和工程實踐能力培養(yǎng)的核心課程體系。在核心課程設置方面,確立夯實專業(yè)基礎、強化工程意識、注重實驗技能、拓寬專業(yè)口徑,注重石化特色的原則。 所謂化工過程,主要包含分離過程和反應過程兩種過程。與這兩種過程緊密相關的一系列化工類課程共同構(gòu)成了化工類課程的核心。按照“門數(shù)適宜,重點突出,相互支撐,形成一體”的要求,選擇化工熱力學、分離工程、傳遞原理、反應工程和化工工藝學等五門理論課以及與這五門理論課相關的化工專業(yè)實驗課作為核心課程,建設具有石化特色化學工程與工藝專業(yè)的核心課程體系,全力打造化學工程與工藝這一品牌專業(yè)。在這五門理論課程中,分離工程和反應工程分別研究各類分離過程和反應過程,它們構(gòu)成了化工過程課程最核心的部分。化工熱力學是化工過程研究、開發(fā)和設計的理論基礎,是化學工程的重要分支之一,與化學反應工程、分離工程關系密切。化工熱力學的核心價值在于研究過程進行的方向和限度,為分離過程和反應過程提供相平衡、反應平衡數(shù)據(jù),并對化工過程進行熱力學分析[1]。反應工程是與工程實際緊密聯(lián)系的課程之一,它廣泛地將化工熱力學、化學動力學、流體力學、傳熱、傳質(zhì)以及生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護、經(jīng)濟學等反面的理論知識和經(jīng)驗綜合于工業(yè)反應器的結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)的設計和優(yōu)化中[2]。
分離工程是化工專業(yè)基礎課程,講述的是如何將混合物進行分離與提純的學科。作為專門研究分離方法的分離工程課程對學生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)有很重要的作用。該課程闡明了化工分離過程的本質(zhì)規(guī)律,重點研究分離方法的工業(yè)化途徑,設備設計放大效應,最優(yōu)分離路線的工業(yè)化,及最優(yōu)操作條件。在選擇具體分離方法時,不僅要考慮技術上的可行性、經(jīng)濟上的合理性,而且要考慮能耗、環(huán)保、設備放大和開發(fā)成本等諸多問題[3]。傳遞原理旨在研究化工動量、熱量及質(zhì)量(俗稱三傳)的傳遞現(xiàn)象,用一種統(tǒng)一的觀點來處理三種傳遞現(xiàn)象,并研究動量、熱量和質(zhì)量傳遞之間的類似性,是研究分離機理、分離效率和宏觀反應動力學的基礎理論,同時也是反應器放大研究的基礎理論之一。與化工熱力學不同,傳遞原理是一門探討傳遞速率的課程,它對過程開發(fā)、過程設計、生產(chǎn)操作、優(yōu)化控制及過程機理研究都有重要的使用意義[4]?；すに噷W重在工藝過程的分析,即在特定條件下,進行分離過程、反應過程的比較選擇、整合優(yōu)化。化工工藝學是大學基礎化學、化工熱力學、化工動力學、反應工程、分離工程等專業(yè)基礎可和專業(yè)課的綜合運用?；崃W和傳遞原理旨在加強專業(yè)基礎,化工專業(yè)實驗、反應工程和分離工程重在強化工程意識,化工工藝學拓展了專業(yè)適應面,可以突出石化特色。
2核心課程體系的優(yōu)化
為了保障以上核心課程體系的順利實施,建議結(jié)合欽州學院化學工程與工藝現(xiàn)有的教學計劃,從下面幾個方面作出適當?shù)恼{(diào)整。
2.1加強數(shù)理基礎教學力度,適度拓展
新世紀的工程人才必須有熟練應用數(shù)學、科學與工程等知識的能力,有進行設計、實驗分析與數(shù)據(jù)處理的能力。在兩年的教學實踐中,學生普遍反映數(shù)理基礎不夠扎實,一些數(shù)學問題不知所云,比如熱力學計算中要應用迭代法求解狀態(tài)方程、精餾過程計算、反映工程中的偏微分方程求解等等,問題大都源于數(shù)學基礎較薄弱。因此建議加開線性代數(shù)、運籌學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)值計算、C程序語言、數(shù)學物理方法,流體力學等數(shù)理和計算機基礎課程。多所兄弟院校也早就開設了這些基礎課程。線性代數(shù)和運籌學的開設可以解決反應器設計過程的優(yōu)化問題;概率論與數(shù)理統(tǒng)計是實驗數(shù)據(jù)處理和理解反應工程中一些基本概念的基礎;數(shù)值計算和C程序語言兩門課程是工科學生重要的基礎課程,加開這兩門課程也是落實我?；瘜W工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)計劃中對學生計算機水平的要求,對學生的就業(yè)能力的提高有好處;數(shù)學物理方法和流體力學是傳遞工程等課程的基礎,加開這兩門課程可以大大的提高學生工程數(shù)學能力,為就業(yè)和進一步深造打下更堅實的數(shù)理基礎?？紤]到Matlab在科學和工程計算領域的突出作用,建議開設Matlab在化工中的應用的相關課程[5]?；崃W和化工原理是反應工程的基礎,故將化工熱力學和從第四、五學期調(diào)整至第三、四學期;化工原理和反應工程兩門課程共同構(gòu)成了化學工程最核心的部分課程,將化工原理從第四、五學期調(diào)整至第二、三學期,反應工程從第三學期調(diào)整至第五學期,也是考慮到化工原理是反應工程的基礎。同時,將計算機模擬與仿真刪去,將其中的知識分散到加開的MATLAB在化工中的應用和數(shù)值計算這兩門課程中。從上表2中還可以看出,加開的課程中,突出了數(shù)理課程的基礎,同時,適度的拓展經(jīng)濟和計算機相關的課程,也增加化工制圖和電工學等實踐性較強的課程,這對培養(yǎng)學生的工程實踐能力是必不可少的。
2.2整合化工專業(yè)實驗
為了整合學院教學資源,最大限度地利用現(xiàn)有的一切教學設備,建議從各門化學工程與工藝核心課程的專業(yè)實驗中選出一些經(jīng)典的、與石化行業(yè)緊密相關的進行重新編排,單獨設置一門大學化工基礎實驗課程,分成三個學期展開教學。另外,考慮到傳統(tǒng)的化工專業(yè)實驗教材以單一驗證實驗為主,無法滿足新世紀綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求,可將化工實驗按由淺入深的原則劃分成驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實驗三個層次。盡量精簡驗證型實驗,增加設計型實驗和綜合型實驗?？梢詮慕處煹囊恍┛蒲许椖恐羞x出一部分讓學生參與,將這些項目設計成設計型或綜合型實驗,這樣,通過學生的親身體驗科研過程,培養(yǎng)了正確的科研習慣,為學生的就業(yè)和進一步的深造打下好的基礎。
【關鍵詞】“華峰班” 化工 工程教育
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）14－0005－01
石油和化學工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，我國化學工業(yè)的發(fā)展和技術的進步、化工園區(qū)及延伸產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，以及石化產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都需要大量化工技術人才，這就要求我們培養(yǎng)的化工人才要更多地貼近石化行業(yè)。而目前的化工教學乃至專業(yè)實驗過于通識化、程序化、模型化，學生通過化工專業(yè)的學習，無法掌握解決實際問題的能力。本文總結(jié)了溫州大學化工專業(yè)教師近幾年來的科研方向，并對“華峰班”的3＋1教學改革試點和對溫州大學化工專業(yè)的教學和實驗進行了一些創(chuàng)新，提出了一些比較實用的教學和實驗思路。
一 構(gòu)建以知識群落為基礎的專業(yè)課程體系，切實推進課堂教學和實踐教學模式的變革
化工專業(yè)課程體系主要由化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程、化學工藝學、化工設計六門課程組成，構(gòu)成了化學工程與工藝核心專業(yè)課的主體?；I(yè)實驗是化工專業(yè)課程體系的重要組成部分，也是化學工程與工藝專業(yè)必修的實踐性課程。它是從工程與工藝兩個角度出發(fā)，既以化工工藝生產(chǎn)為背景，又以解決工藝或過程開發(fā)中所遇到的共性工程問題為目的?，F(xiàn)行的化工專業(yè)實驗過于簡單模型化，學生很難通過實驗鍛煉其分析和解決實際問題的能力。引進計算機仿真技術與現(xiàn)行化工專業(yè)實驗結(jié)合，雖然拓寬與發(fā)展了工程實驗的內(nèi)容和可操作性，但工科學生真正的實踐動手能力卻得不到鍛煉，更無從談起培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維方法。
本次改革的嘗試從整合教師科研室、化工專業(yè)實驗室和校外實踐基地的硬件與軟件教學資源開始，逐步建立理論教學與課內(nèi)外實踐教學融于一體的教學體系和平臺。具體的做法如下：
第一，把部分課堂教學移入科研室進行，面對正在運行的科研裝置進行現(xiàn)場教學。這樣的教學模式將科研中涉及的化學工程基本原理，通過設備運行、教師講解、學生操作這一過程，實現(xiàn)教師、設備與學生對話，使學生獲得感性認識的同時，加深對化學工程原理的理性認識，并且對化學工業(yè)的科學研究前沿有一定的了解。例如，將工業(yè)催化中“固體催化劑顆粒內(nèi)的質(zhì)量傳遞”的教學內(nèi)容與反應工程中“固定床反應器”一節(jié)的部分內(nèi)容進行融合，以“固定床反應器及催化劑顆粒的內(nèi)、外擴散消除”為教學內(nèi)容，帶學生參觀并操作正在運行的固定床反應器，現(xiàn)場對學生進行講解高壓固定床反應器的內(nèi)擴散、外擴散的消除方法，并讓學生利用高壓固定床進行石油化工的加氫脫硫?qū)嶒炑芯俊W生在這個過程中真正認識到一些基本的化學工程原理?；氐秸n堂上，再結(jié)合文獻，系統(tǒng)地講解教材中沒有涉及的消除內(nèi)、外擴散的幾種方法。這一教學和實驗過程的統(tǒng)一不但提高了學生的學習興趣和動手能力，又使學生接觸到了科學研究的前沿內(nèi)容。
第二，利用參觀見習、生產(chǎn)實習的良好機會，在車間裝置上進行現(xiàn)場教學。
在不到三年的時間里，學生積極參與教師的科研實踐?；I(yè)教師的部分科研設備用于專業(yè)實驗教學、課題研究內(nèi)容部分納入專業(yè)實驗課教學內(nèi)容，實現(xiàn)了科研與教學的高度融合。提高了學生學習的自主性、研究性、實踐性和創(chuàng)造性。
二 溫州大學特色的“華峰班”化工專業(yè)教學改革
作為地方院校，溫州大學的辦學宗旨是以培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才為主，服務地方經(jīng)濟和社會的發(fā)展。為提高學生在工作方面的能力，溫州大學從學生的實際出發(fā)，基于企業(yè)和學校的實際情況，探討并實現(xiàn)了“華峰班”學生教學與上崗實踐的運行機制，深入推進了校企合作辦學，基本實現(xiàn)了“雙贏”和共同發(fā)展。其主要措施如下：
第一，在培養(yǎng)方案中，設置“華峰班”模塊課程。在工程專家的指導下，根據(jù)企業(yè)的需要對培養(yǎng)方案進行部分修改，增設華峰提出的部分課程，使得學生在校期間所學的基本知識和專業(yè)理論更貼近于華峰實際的應用。在這種戰(zhàn)略方針下，學生在企業(yè)的環(huán)境中真正做到知識和能力之間的無縫連接，縮短了崗位過渡時間，增加了學生的工程實踐能力。
第二，豐富“華峰班”的內(nèi)涵建設。明確學生進入企業(yè)進行生產(chǎn)實踐過程中各個環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容和時間安排。細化學生在每個環(huán)節(jié)、每個時間段的具體任務，明確入駐教師和企業(yè)工程師的具體任務和職責。企業(yè)專門派一位工程師作為學生的導師，兩者相互合作交流，并定期將學生的進展情況作階段性總結(jié)，明確下一階段的任務和職責，并對學生暴露出的一些問題進行批評指正。
參考文獻
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關鍵詞：化學工業(yè)；綠色化學工程；節(jié)能生產(chǎn)；促進作用
20世紀80年代以來，化學品在社會公眾中的形象產(chǎn)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(huán)境。國內(nèi)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，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(zhì)都是有毒的，物質(zhì)的毒性與物質(zhì)的“量”有關。分析綠色化學工程及工藝在化學工業(yè)生產(chǎn)中的應用，能夠降低化學工業(yè)污染程度，提高化工節(jié)能效果，對化工行業(yè)的發(fā)展意義重大。
一、綠色化學概述
（一）綠色化學概念。色化學又稱環(huán)境友好化學，是運用現(xiàn)代科學技術的原理和方法來減少或消除化學產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)和應用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使所研究開發(fā)的化學產(chǎn)品和過程更加對環(huán)境友好。從這定義上來看，綠色化學的目的就是在化學轉(zhuǎn)化的全過程中對污染進行預防，把污染末端開始控制變?yōu)樵搭^就治理。綠色化學涉及對化學產(chǎn)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(zhì)的產(chǎn)生，并進而解決環(huán)境問題。
（二）綠色化學特點。第一，綠色化學考慮社會可持續(xù)發(fā)展，促進人與自然的協(xié)調(diào)。大力開發(fā)人類最理想的綠色資源和能源，充分利用生物質(zhì)，即植物、農(nóng)作物，以及其他通過光合作用產(chǎn)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(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。綠色化學是人類用環(huán)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。第二，綠色化學是研究與環(huán)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(huán)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?！边@些采用生物技術、酶技術及基因重組工程等高新技術開發(fā)新的化學反應與合成新的化合物，能夠?qū)崿F(xiàn)化學反應技術的綠色化。第三，綠色化學是從源頭上防止污染的生成。即污染預防環(huán)境治理則是對已被污染的環(huán)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(jīng)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(chǎn)全過程中預防和杜絕廢物的產(chǎn)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(xiàn)有的化學工業(yè)生產(chǎn)的技術路線從“先污染、后治理”改變?yōu)椤皬脑搭^上消除污染”。
二、G色化學工程與工藝在化學工業(yè)節(jié)能中的應用
（一）清潔生產(chǎn)技術的應用。清潔生產(chǎn)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(fā)電技術等等，這此都利用了清潔生產(chǎn)的技術。清潔生產(chǎn)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(zhuǎn)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。
（二）生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品。發(fā)展綠色化學工程與工藝，其目的是生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)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(tǒng)汽油柴油給大氣帶來了嚴重污染，近年來國內(nèi)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。
三、綠色化學工程與工藝對化學工業(yè)節(jié)能起到的作用
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(yè)中時常發(fā)生這種反應，但是，它的生成物不穩(wěn)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(gòu)提，不利于得到最終產(chǎn)物，所以，為了簡化生產(chǎn)，一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產(chǎn)品和純化產(chǎn)品的難度，還提高了反應的選擇性，還能夠起到降低成本，節(jié)約資源，減少環(huán)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(fā)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。
四、結(jié)語
總而言之，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(jié)能的化學工藝過程，應用清潔的生產(chǎn)技術，實現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境相協(xié)調(diào)，產(chǎn)品和生態(tài)友好，開發(fā)和應用綠色化學工藝，已成為當代化學工業(yè)的發(fā)展趨勢和前沿技術，是建設環(huán)境友好型社會的關鍵所在。
參考文獻：
[1]喬昱.闡述綠色化學工程與工藝對化學工業(yè)節(jié)能發(fā)展的作用[J].山東工業(yè)技術，2014（16）：147-147.
