時(shí)間:2023-08-17 18:05:06
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)工程及工藝,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(jìn)步。
化工是化學(xué)工程的簡稱,主要研究以化學(xué)為代表的相關(guān)工業(yè),化學(xué)工程與工藝是一門具有非常顯著的工業(yè)特色的學(xué)科,化學(xué)工程與工藝的研究范圍較廣,應(yīng)用的范圍也十分寬泛。許多行業(yè)都建立在化學(xué)工程與工藝基礎(chǔ)上,例如食品加工業(yè)、材料化工、印刷業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)、冶煉業(yè)等。化工技術(shù)人員通過對化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面理論知識的學(xué)習(xí),為我國各個(gè)行業(yè)奉獻(xiàn)出一份力量,所以組織構(gòu)建一個(gè)能夠發(fā)展化學(xué)工程與工藝學(xué)科的研究基地是必要的。構(gòu)建研究基地時(shí)要注意化學(xué)工程與工藝的特點(diǎn),才有利于適合國家發(fā)展的培養(yǎng)人才的創(chuàng)新型體系。
2自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信和現(xiàn)代控制技術(shù)為基礎(chǔ),以化工工業(yè)生產(chǎn)為服務(wù)對象,形成的一種新型工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù),強(qiáng)化了信息技術(shù)的加工處理,促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展。傳統(tǒng)的自動(dòng)化儀表具有開放的網(wǎng)絡(luò)通信接口,成為網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的一個(gè)支點(diǎn)。未來控制系統(tǒng)的主導(dǎo)技術(shù)是分布式工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)控制系統(tǒng)軟件及各種應(yīng)用軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成技術(shù)成為核心技術(shù),取代了系統(tǒng)硬件,成為了高附加值的載體。實(shí)現(xiàn)了預(yù)測控制、模糊控制、神經(jīng)團(tuán)網(wǎng)絡(luò)控制,優(yōu)化管理數(shù)據(jù)叫增、診斷故障、安全管理等過程。
3化學(xué)工程與工藝的新興技術(shù)
3.1綠色化學(xué)工程
綠色化學(xué)這個(gè)詞匯已被人們所熟知。綠色化學(xué)是通過化學(xué)工程與工藝實(shí)現(xiàn)的。研究化學(xué)工程與工藝不僅能夠使人們獲得最大的利益,而且減少消耗資源和環(huán)境的污染。許多國內(nèi)外的公司運(yùn)用化學(xué)工程與工藝,研發(fā)符合公司要求的綠色產(chǎn)品。化學(xué)工程與工藝促進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展。運(yùn)用化學(xué)工程與化學(xué)工藝能夠減少催化劑等有害的原料的使用。綠色化學(xué)的技術(shù)就是在源頭上阻止環(huán)境污染的產(chǎn)生,從根本上杜絕產(chǎn)生環(huán)境污染,并且回收再利用一些廢棄物品。
3.2分離工程物質(zhì)
在一些重力、壓力還有溫度和電的影響下,通過外力的作用,將物質(zhì)自發(fā)的從無序轉(zhuǎn)變成有序的過程被稱為分離工程。化學(xué)工程與化學(xué)工藝的分離工程是一個(gè)消耗能量的過程,分離工程是化學(xué)工程與化學(xué)工藝研究的重點(diǎn)之一。目前使用最多的分離工程方法就是蒸餾法,雖然我國在蒸餾分離法方面的研究已經(jīng)有深厚的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但是蒸餾分離方法在蒸餾速度方面需要進(jìn)一步改善。除了改進(jìn)蒸餾速度外,還要采用最先進(jìn)的蒸餾設(shè)備,采用新型的材料才會(huì)獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。采用新型的吸收劑不僅能夠影響蒸餾時(shí)間的長短,而且能夠提高蒸餾吸收的效率。膜分離技術(shù)因其具有節(jié)能、高效、易于清理等特點(diǎn),成為現(xiàn)如今比較流行的分離技術(shù),備受各個(gè)國家的科學(xué)家關(guān)注。膜分離的吸附分離法在氣體干燥、廢水等污染物的處理等方面得到了廣泛的運(yùn)用。膜分離重點(diǎn)開發(fā)新型吸附劑和實(shí)現(xiàn)膜的高效的使用壽命,但是膜分離存在著膜的污染和防治。
3.3SupereriticalFluid,SCF(超臨界流體)
超臨界流體是一種具有液體和氣體的性質(zhì)的一種流體,在溫度和壓力臨界點(diǎn)之上的無氣體液體的相界面。這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用在化工、食品加工、生物醫(yī)藥工程中。對質(zhì)量和工藝的要求較高。開發(fā)超臨界流體有著廣泛的發(fā)展前景,并且會(huì)為企業(yè)帶來豐富的發(fā)展利潤。近幾年來,超臨界水氧化法在環(huán)境治療保護(hù)方面的研究較多,但是在化學(xué)工程與工藝方面的研究較少,現(xiàn)如今處于研究試驗(yàn)期。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程;工藝實(shí)驗(yàn);數(shù)據(jù)處理;分析
MATLAB軟件由美國公司開發(fā)研制,實(shí)現(xiàn)了科學(xué)數(shù)據(jù)、矩陣計(jì)算以及數(shù)值分析的可視化,為需要進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算的諸多領(lǐng)域提供高效、全面的解決方法。化學(xué)工程及工藝實(shí)驗(yàn)往往產(chǎn)生較多數(shù)據(jù),使用MATLAB軟件能方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,幫助人們掌握實(shí)驗(yàn)規(guī)律,為實(shí)際的正常提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)。
1化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)與一般的化學(xué)實(shí)驗(yàn)只重視驗(yàn)證某一原理不同,其主要作用在于解決工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際存在的問題,以給工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo),無論實(shí)驗(yàn)時(shí)間還是實(shí)驗(yàn)規(guī)模,以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程均較為復(fù)雜,由此可見化學(xué)工程及工藝實(shí)驗(yàn)在人們的生產(chǎn)生活發(fā)揮極其重要的作用。化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)涉及較多環(huán)節(jié),尤其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理尤為關(guān)鍵。之前對化學(xué)工程及工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理主要采用人工方法進(jìn)行,耗費(fèi)大量的時(shí)間及人力,無法滿足當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)的需要。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使得化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理效率的提高成為可能,尤其以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),人們開發(fā)出了各種數(shù)據(jù)處理軟件,使得化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理更為簡單、方便。其中MATLAB軟件是諸多數(shù)據(jù)處理軟件最為優(yōu)秀的一款軟件,通過在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用,能化繁為簡,極大提高數(shù)據(jù)處理效率,使得數(shù)據(jù)處理精度很好的滿足實(shí)驗(yàn)需要,將數(shù)據(jù)處理誤差控制在合理范圍內(nèi)。
2MATLAB在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
為給化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理提供參考,接下來對MATLAB軟件在數(shù)據(jù)處理中的具體應(yīng)用進(jìn)行探討。
2.1MATLAB的數(shù)據(jù)處理步驟
(1)數(shù)據(jù)處理整體框架眾所周知,每個(gè)化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的目的存在較大區(qū)別,所以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的步驟以及應(yīng)用的公式存在較大差別,很難使用一個(gè)程序完成所有數(shù)據(jù)處理工作。不過通過對多數(shù)化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理要求進(jìn)行分析,可得出其相似之處,即,先進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入,借助基本數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,最終完成處理數(shù)據(jù)的輸出。針對這些相似之處進(jìn)行程序設(shè)計(jì),可簡化數(shù)據(jù)處理過程,促進(jìn)數(shù)據(jù)處理效率的提高。(2)編制數(shù)據(jù)處理程序數(shù)據(jù)處理程序是高效處理化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),因此,使用MATLAB軟件處理化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),確保編制程序運(yùn)行的高效性十分重要。數(shù)據(jù)程序編制包括數(shù)據(jù)輸入、處理與作圖、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫等環(huán)節(jié)。其中數(shù)據(jù)輸入的實(shí)現(xiàn)主要借助input函數(shù)加以實(shí)現(xiàn)。例如,需要輸入實(shí)驗(yàn)環(huán)境中不同濕度參數(shù)時(shí),可這樣設(shè)置t=input(‘請輸入實(shí)驗(yàn)中環(huán)境濕度數(shù)據(jù)’),輸入函數(shù)多以矩陣方式形式呈現(xiàn)。處理與作圖是化學(xué)工程和工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中重要的一環(huán),原因在于實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)一般為離散數(shù)據(jù),需使用多種擬合方法對其進(jìn)行擬合處理,其中最小二乘法是應(yīng)用率較高的擬合方式,接下來的探討主要基于最小二乘法擬合進(jìn)行探討。以化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的(x1,y2)離散數(shù)據(jù)為例,利用最小二乘法對其進(jìn)行擬合處理,得到自變量、因變量x、y,并以y=f(x)為輸入函數(shù)關(guān)系,其依據(jù)的思路為使得∑(f(x1)-y1)2以及離散數(shù)據(jù)中x1的殘差平方取得最小值。原因在于實(shí)驗(yàn)期間難免受外界因素影響,導(dǎo)致一些實(shí)驗(yàn)誤差的出現(xiàn),而使用最小二乘法并不需要對輸入函數(shù)y=f(x)進(jìn)行全部的離散數(shù)據(jù)(x1,y1),不過需要∑(f(x1)-y1)2以及離散數(shù)據(jù)中x1的殘差平方取得最小值。由最小二乘法擬合方法可知,化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中采用最小二乘法可滿足數(shù)據(jù)處理要求。另外,化學(xué)工程和工藝實(shí)驗(yàn)中有時(shí)會(huì)對流體流動(dòng)阻力狀況的研究,即,對流體的流動(dòng)阻力進(jìn)行測試,而后進(jìn)行針對性處理,獲得雷諾準(zhǔn)數(shù)(Re)以及摩擦系數(shù)λ的離散數(shù)據(jù),同樣適用最小二乘法擬合得到連續(xù)的曲線,以此為基礎(chǔ)將對應(yīng)的圖形畫出,考慮到雷諾準(zhǔn)數(shù)(Re)與摩擦系數(shù)為成雙對函數(shù),所以可得λ=c+aReb,尤其當(dāng)a、b、c均為常數(shù)時(shí),此時(shí)令c=0,可得λ=aReb,又因Re和λ是成雙對函數(shù),因此,logλ=loga+blogRe,在此基礎(chǔ)上可使用MATLAB中polyfit()函數(shù)進(jìn)行線性擬合處理,實(shí)現(xiàn)對化工數(shù)據(jù)處理程序的基礎(chǔ)。(3)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建采用以上思路對MATLAB數(shù)據(jù)處理程序進(jìn)行設(shè)計(jì),在實(shí)驗(yàn)過程中只是獲得在特定濕度條件下的實(shí)驗(yàn)參數(shù),而在實(shí)際生產(chǎn)中所受的影響因素多而復(fù)雜,不可能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)好的濕度條件下,這就考慮如何取得相近數(shù)據(jù)的問題。假設(shè)其符合線性關(guān)系,使用外推或內(nèi)插方式計(jì)算得出實(shí)驗(yàn)物性數(shù)據(jù)參數(shù)。文中探討的化工實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)的程序已經(jīng)考慮到實(shí)驗(yàn)濕度、粘度、密度等參數(shù)進(jìn)行擬合,構(gòu)建較為完整的數(shù)據(jù)庫,因此,對化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理操作,只需按照提示將濕度參數(shù)輸入系統(tǒng)中,程序便自動(dòng)運(yùn)行,計(jì)算得出該濕度條件下相關(guān)數(shù)據(jù),大大的提高數(shù)據(jù)處理效率。為確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序的合理性,數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)完成且對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建完成后,需要輸入相關(guān)數(shù)據(jù)對程序的運(yùn)行狀況進(jìn)行驗(yàn)證,以及時(shí)分析出程序設(shè)計(jì)的不合理之處,并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。通過對設(shè)計(jì)程序進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化,便可應(yīng)用在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中。
2.2MATLAB的數(shù)據(jù)處理誤差分析
經(jīng)上文分析將MATLAB軟件應(yīng)用在化學(xué)工程和工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中,可獲得預(yù)期的數(shù)據(jù)處理效果,但MATLAB軟件對數(shù)據(jù)的處理建立在對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確采集的基礎(chǔ)上,因此,需要保證化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性,將誤差控制在合理水平。考慮到化工實(shí)驗(yàn)經(jīng)過的步驟較多,使用較多的測量儀器,實(shí)驗(yàn)人員操作中難免出現(xiàn)誤差,這就要求實(shí)驗(yàn)人員結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,明確實(shí)驗(yàn)的具體步驟以及影響數(shù)據(jù)誤差的因素,在實(shí)驗(yàn)中加以準(zhǔn)確把握。首先,保證實(shí)驗(yàn)取樣的合理性。化工實(shí)驗(yàn)取樣的合理性包括很多內(nèi)容,如使用專門的工具進(jìn)行取樣,保證取樣位置的合理選取,即,取樣應(yīng)具有一定的代表性。同時(shí),嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行取樣操作,保證每個(gè)取樣環(huán)節(jié)操作的正確性。其次,注重對樣品進(jìn)行正確處理。取樣操作完成后,對樣品操作是否合理、規(guī)范,會(huì)給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成影響,因此,化工實(shí)驗(yàn)對樣品進(jìn)行破碎、混勻、縮小等操作時(shí),應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)驗(yàn)人員嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作。最后,校準(zhǔn)所用的測量儀器。化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)過程中使用的各種測量儀器,這些儀器測量精度,以及性能往往給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響,因此,化工實(shí)驗(yàn)前要求實(shí)驗(yàn)人員對使用的測量儀器進(jìn)行認(rèn)真的檢查,部分對測量精度要求較高的實(shí)驗(yàn),應(yīng)對所用儀器進(jìn)行校準(zhǔn),確保測量誤差在允許的范圍內(nèi)。另外,為進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性可根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相關(guān)的對照實(shí)驗(yàn),對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正,消除系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差。當(dāng)然為減少偶然誤差,化工實(shí)驗(yàn)中還進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),通過多次實(shí)驗(yàn)求取平均值,以達(dá)到降低實(shí)驗(yàn)誤差的目的。
3結(jié)語
數(shù)據(jù)處理是化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),采取正確的方法,使用專門的數(shù)據(jù)處理軟件,在保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果滿足要求的基礎(chǔ)上,可明顯提高數(shù)據(jù)處理效率。本文通過研究得出以下結(jié)論:(1)數(shù)據(jù)處理在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中的重要性不言而喻,當(dāng)前常使用MATLAB軟件對實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,簡化數(shù)據(jù)處理流程的同時(shí),促進(jìn)數(shù)據(jù)處理效率的明顯提升。使用MATLAB軟件處理數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)鍵在于編寫合理的數(shù)據(jù)處理程序,因此,應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,進(jìn)行全面的分析,確保編寫程序的合理性,處理數(shù)據(jù)效率的高效性。(2)使用MATLAB軟件對化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí),為保證處理結(jié)果的準(zhǔn)確性,應(yīng)嚴(yán)把數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié),即,在取樣以及樣品處理過程中應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范進(jìn)行,尤其應(yīng)注重校準(zhǔn)所用的測量儀器,確保所用儀器處于最佳狀態(tài)。另外,根據(jù)實(shí)際情況還可采取設(shè)置對照實(shí)驗(yàn),多次實(shí)驗(yàn)求平均值的方法降低實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差,為數(shù)據(jù)處理的正確性奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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1化學(xué)工程技術(shù)與化工工業(yè)的聯(lián)系
化學(xué)工程技術(shù)支持著化工工業(yè)的前進(jìn)與發(fā)展,化學(xué)工程技術(shù)從理論到實(shí)驗(yàn),再到實(shí)踐,最后投入生產(chǎn)成品,是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。然而,從實(shí)驗(yàn)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(kuò)大及經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(guān)條件很可能改變,達(dá)到的某些指標(biāo)通常低于實(shí)驗(yàn)室的小型技術(shù)設(shè)備產(chǎn)生的結(jié)果。這種起源于放大過程的效應(yīng)被籠統(tǒng)稱為“放大效應(yīng)”,包含很多已知及未知物理因素的影響。現(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)模可以達(dá)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(biāo)方面也有所降低,這對于工業(yè)而言會(huì)造成較大的資金損失。化學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)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(jì)和技術(shù)。就上述情況而言,凡是關(guān)于工業(yè)化的東西,一般情況下都?xì)w屬于化學(xué)工程的研究范疇。在日常生活中,化學(xué)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(yán)格的處理,才能對外排放,以防污染生態(tài)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)室達(dá)到要求后,要在工業(yè)規(guī)模中實(shí)現(xiàn)大量煙氣的凈化,就必須考慮大規(guī)模凈化的經(jīng)濟(jì)性和可行性,要考慮的問題與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室操作來說,這比較容易達(dá)到。對大型生產(chǎn)裝置的要求是,消耗低而且經(jīng)濟(jì)方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2化學(xué)工程的研究對象及復(fù)雜性
化學(xué)工程是以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ),并結(jié)合工業(yè)經(jīng)濟(jì)基本法則,研究化學(xué)工業(yè)中的物理變化和化學(xué)變化過程及其有關(guān)機(jī)理和設(shè)備的共性規(guī)律,并將之應(yīng)用于化工裝置的開發(fā)、設(shè)計(jì)、操作、控制、管理、強(qiáng)化以及自動(dòng)化等過程中,在化工工藝與化工設(shè)備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術(shù)學(xué)科。一般情況下,化學(xué)工程的對象的情況較為復(fù)雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復(fù)雜特點(diǎn),包括化學(xué)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(fù)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(dòng)時(shí)邊界復(fù)雜,由于設(shè)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(shè)備在流動(dòng)邊界方面的設(shè)置較為復(fù)雜而且在確定方面不準(zhǔn)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(xué)工業(yè)經(jīng)歷了單元操作和傳遞原理與化學(xué)反應(yīng)這兩個(gè)發(fā)展階段,正準(zhǔn)備走向一個(gè)新的階段。但種類多樣、制造過程復(fù)雜以及生產(chǎn)產(chǎn)品款式較多,造成排放物復(fù)雜、量多及危害大,因此,目前化工工業(yè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注污染問題。與此同時(shí),在加工、貯存、運(yùn)用或者處理化工產(chǎn)品時(shí)應(yīng)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(yīng)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(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,各行各業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)都要接觸化學(xué)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(xué)工業(yè)需要面對的問題。目前,我國的化學(xué)工業(yè)經(jīng)過了半個(gè)世紀(jì)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(xué)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(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到10990.6億元人民幣,占全國工業(yè)總產(chǎn)值的9.8%,實(shí)現(xiàn)利稅747.8億元,石油和化學(xué)工業(yè)企業(yè)13765個(gè),資產(chǎn)總額13344.2億元。我國化學(xué)工業(yè)獲得長足進(jìn)步的同時(shí),環(huán)境保護(hù)工作也不斷得到加強(qiáng)。但是化學(xué)工業(yè)在實(shí)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(yán)重制約著我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。
4二者的發(fā)展探究
綜上所述,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和化學(xué)行業(yè)的不斷進(jìn)步,化學(xué)專業(yè)的研究重點(diǎn)已經(jīng)從化學(xué)過程、設(shè)備等單一方面,轉(zhuǎn)向化學(xué)行業(yè)與其他行業(yè)的融合方面,以最大限度地節(jié)約資源、能源,實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)最大限度地發(fā)揮化學(xué)工程技術(shù)對人們生活的巨大作用,探究化學(xué)工程技術(shù)的熱點(diǎn)分析與發(fā)展趨勢,通過對現(xiàn)有化學(xué)工程技術(shù)的分析,研究其技術(shù)熱點(diǎn),從而經(jīng)過理論分析,判斷未來化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢。化學(xué)工程技術(shù)與化工工業(yè)的結(jié)合,是化學(xué)工藝造福人類的前提,只有兩者很好地結(jié)合,才可以推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。由于化學(xué)工程往往涉及污染問題,因此應(yīng)從化學(xué)工程技術(shù)角度分析,從而最大限度地降低化工技術(shù)對環(huán)境的影響。
作者:蘆麗霞潘俊超單位:鄭州蘭博爾科技有限公司
關(guān)鍵詞:燃料乙醇 工藝 創(chuàng)新
隨著世界石化能源的日趨匱乏,石油類產(chǎn)品價(jià)格日益攀升,開發(fā)一種綠色可持續(xù)的能源已經(jīng)變得相當(dāng)急迫。乙醇作為一種生產(chǎn)工藝成熟、生產(chǎn)來源廣泛的替代能源越來越受到人們的關(guān)注。
乙醇俗稱酒精,它以玉米、小麥、薯類、糖蜜木質(zhì)纖維素等為原料經(jīng)發(fā)酵,蒸餾而制成。所謂燃料乙醇是指對濃度95%左右的乙醇進(jìn)一步脫水,再加上5%體積分散(一般為無鉛汽油或無鉛的烴類)的變性劑使之成為水分小于0.8%,且不可食用的變性無水乙醇。燃料乙醇既是一種清潔能源,又是一種良好的汽油增氧劑和辛烷值調(diào)和組分,用以代替四乙基鉛和甲基叔丁基醚(MTBE)或乙基叔丁基醚(ETBE),乙醇調(diào)入汽油對降低汽車尾氣中的一氧化碳含量很有效,起到凈化空氣的效果,同時(shí),乙醇用糧食制造,是一種生物轉(zhuǎn)化的太陽能,是一種取之不盡,用之不竭的可再生能源,在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料,能節(jié)約石油、凈化空氣,轉(zhuǎn)化多余的糧食,為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供一條簡單有效的途徑。
目前,世界上燃料乙醇的生產(chǎn)方法有合成法(即乙烯水合法)和生物法兩種。由于近年來受原油資源問題及乙烯價(jià)格上漲的制約,合成法被生物法所取代。生物法生產(chǎn)燃料乙醇,大部分是以甘蔗、玉為、薯干和植物秸桿與農(nóng)產(chǎn)品或農(nóng)林廢棄物為原料酶解糖化發(fā)酵制造的,其生產(chǎn)工藝有酶解法、酵水解法及一步酶法工藝法等。這段工藝與食用乙醇的生產(chǎn)工藝基本相同,所不同的是需增加濃縮脫水后處理工藝,使其水的體積分?jǐn)?shù)降到1%以下,由于乙醇生產(chǎn)過程中水的存在,使得乙醇與水形成二元共沸物,而采用普通精餾方法所得乙醇中水的體積分?jǐn)?shù)約為5%,要想控制燃料乙醇水的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1%以下就必須采用較新的脫水工藝(目前開發(fā)的脫水工藝主要有:滲透汽化、吸附蒸餾、特殊蒸餾、加鹽萃取蒸餾、變壓吸附和超臨界萃取分離等),脫水后制成的燃料乙醇再加少量變性劑就成為變性燃料乙醇。
燃料乙醇生物法生產(chǎn)過程包含發(fā)酵生物化學(xué)反應(yīng)與乙醇分離兩大主要過程,其工藝流程與人們熟知的化學(xué)工程中的許多單元操作存在不少共同點(diǎn),如傳遞和反應(yīng)諸多化學(xué)工程問題,所不同的是這里反應(yīng)是發(fā)酵生化反應(yīng)。在理論上來說似乎是簡單的過程,但要想在大規(guī)模水平上獲得最大效率,卻需要依靠生物學(xué)和化學(xué)工程的結(jié)合。
化學(xué)工程的核心仍是“三傳一反”,即使在納米尺度上,反應(yīng)和傳遞兩種因素的共同作用是造成形形式式物質(zhì)結(jié)構(gòu)的根本原因,目前發(fā)醇工藝的放大仍停留在經(jīng)驗(yàn)階段,并沒有上升到理論水平,這與燃料乙醇發(fā)展的需求極不相稱,因此,采用化學(xué)工程的成熟理論及先進(jìn)技術(shù)來研究燃料乙醇工藝過程,并進(jìn)行創(chuàng)新具有重要的理論及實(shí)際意義。
一、發(fā)酵過程的化學(xué)工程分析
1.多尺度問題
由于酒精發(fā)酵過程是一個(gè)綜合了微生物學(xué)、生物化學(xué)以及化學(xué)工程等的復(fù)雜過程,因此,模擬市場計(jì)算該過程不能僅僅單一采用傳統(tǒng)的生物學(xué)方法或化學(xué)工程的方法,而應(yīng)對生物反應(yīng)器中多尺度問題作綜合考慮。在化學(xué)工程學(xué)角度看來,酒精發(fā)酵罐可以看做是反應(yīng)器,理論上計(jì)算反應(yīng)器的模型應(yīng)可以適用于酒精發(fā)酵罐。
2.動(dòng)力學(xué)與放大
乙醇發(fā)醇過程前沿課題主要集中在液化、糖化和發(fā)酵過程節(jié)能降耗,包括:耐高溫、高糖濃度、高乙醇濃度的能力以及酵母高效發(fā)酵過程的基礎(chǔ)研究;液化酶、糖化酶的作用機(jī)制及實(shí)際物系的動(dòng)力學(xué)研究;同步糖化發(fā)酵動(dòng)力學(xué)方面的研究。從化學(xué)工程角度看,上述問題涵蓋發(fā)酵生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及傳遞特性兩個(gè)方面,動(dòng)力學(xué)方法是發(fā)酵過程放大的理論基礎(chǔ)。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)包括兩個(gè)層次:一是本征動(dòng)力學(xué),它是指沒有傳遞等工程因素影響時(shí),發(fā)酵生物反應(yīng)固有的速率;二是宏觀動(dòng)力學(xué),它是指在反應(yīng)器內(nèi)所觀測到的總反應(yīng)速率及其形式和結(jié)構(gòu)、操作方式、物料的流動(dòng)與混合,傳遞與傳熱等。
在大多數(shù)情況下,只要體系物性、流場、流態(tài)與在實(shí)際操作(熱態(tài))時(shí)比較接近,往往可以用冷模的實(shí)驗(yàn)方法模擬在熱態(tài)下的流體力學(xué)狀態(tài),這對大設(shè)備的放大規(guī)律的研究有幫助。因此,采用大型冷模研究在過程設(shè)備中流體的流體力學(xué)特性并與小型熱模所進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)研究相結(jié)合是研究發(fā)酵設(shè)備放大規(guī)律的一種有效方法。
3.發(fā)酵罐內(nèi)多場分布
多場分布包括溫度分布、濃度分布和速率分布。發(fā)酵生物反應(yīng)器中的物理因素—傳遞特性將影響到反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)和產(chǎn)物的濃度分布及溫度分布,進(jìn)而影響到反應(yīng)器內(nèi)某一組分的反應(yīng)速率。因此,傳遞特性的研究是不可忽視的問題,研究發(fā)酵罐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)及傳動(dòng)將是化學(xué)工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重要任務(wù),同時(shí)也為更好地控制發(fā)酵過程提供了理論依據(jù)。
CFD模型在模擬反應(yīng)器內(nèi)的溫度、濃度和速度分布上是一種十分重要的方法,應(yīng)引起重視。
二、乙醇純化過程中的化學(xué)工程問題
采用發(fā)酵的方法生產(chǎn)乙醇,同時(shí)不可避免地會(huì)生成水,要獲得乙醇勢必要對乙醇和水進(jìn)行分離,從原理講分離乙醇和水的方法有精餾、吸附、滲透汽化膜分離等方法,然后發(fā)酵液中乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為5%~12%,而燃料乙醇產(chǎn)品的純度卻要在99%以上。因而從發(fā)酵液中分離出乙醇所消耗費(fèi)的能量占總能量的絕大部分。所以從發(fā)酵液中分離乙醇—水混合液一般分兩步:先用普通精餾得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.4%的乙醇,再用共沸精餾、萃取精餾、液液萃取、吸附或其它方法得到無水乙醇。
精餾作為具有技術(shù)成熟度和應(yīng)用成熟度較高的分離方法,是分離乙醇—水混合液最早,也是最普遍的方法,但需很高的能耗。現(xiàn)有3種方法替代精餾方法生產(chǎn)乙醇:萃取法、超臨界流體法和滲透蒸發(fā)膜分離法,這部分工藝幾乎等同于化學(xué)工程的分離工藝技術(shù),可以應(yīng)用。
三、生物發(fā)酵反應(yīng)與分離過程耦合
現(xiàn)有燃料乙醇工藝的基礎(chǔ)研究包括生產(chǎn)過程放大和流程創(chuàng)新、研究生物反應(yīng)與分離過程耦合探索新的短流程工藝。
將生物發(fā)酵直接看作反應(yīng)并與分離技術(shù)耦合來提高整個(gè)發(fā)酵及分離的效率,將推動(dòng)燃料乙醇工藝的技術(shù)進(jìn)步。
多場耦合對開發(fā)新型發(fā)酵與分離設(shè)備具指導(dǎo)意義,未來發(fā)展趨勢必將是將反應(yīng)與分離以及多種分離結(jié)合一起的設(shè)備。如精餾與吸附、發(fā)酵與精餾等通過一個(gè)設(shè)備操作實(shí)現(xiàn)兩者完美結(jié)合,而目前的多塔生產(chǎn)工藝將會(huì)被逐漸淘汰而發(fā)展對應(yīng)短流程工藝這方面研究及發(fā)展將極大地消減成本,同時(shí)也降低能耗,對改善反應(yīng)與分離過程,提高效率具很大潛力。
貫穿于燃料乙醇生產(chǎn)過程的流體流動(dòng)、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞問題與發(fā)酵生化反應(yīng)交織在一起,對燃料乙醇過程產(chǎn)生決定性的影響。發(fā)酵過程尤其是同步糖化發(fā)酵技術(shù)背后的物理、生物、化學(xué)機(jī)制及工程策略,發(fā)酵罐中流場、溫度場及濃度場的多場耦合,對生物反應(yīng)器中多尺度問題作綜合考慮,采用人工智能研究流程優(yōu)化組合分析工程策略,發(fā)展新型分離發(fā)酵設(shè)備等,都是目前急需研究的內(nèi)容,是燃料乙醇領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。
采用化學(xué)工程學(xué)理論及方法研究燃料乙醇生物反應(yīng)工程規(guī)律、工程放大及流程創(chuàng)新將是一種主要趨勢。
參考文獻(xiàn)
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化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的基礎(chǔ)
浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院,經(jīng)過多年的發(fā)展,已基本建成數(shù)個(gè)高水平的學(xué)科平臺和化工、材料類國家、省級特色專業(yè)。學(xué)院設(shè)有化學(xué)工程等7個(gè)學(xué)科,其中工業(yè)催化為國家重點(diǎn)學(xué)科(培育),3個(gè)浙江省重中之重學(xué)科,1個(gè)浙江省重點(diǎn)學(xué)科。學(xué)院建有1個(gè)一級學(xué)科博士點(diǎn),下設(shè)7個(gè)二級學(xué)科博士點(diǎn)和1個(gè)博士后流動(dòng)站,還有11個(gè)碩士學(xué)位點(diǎn)。學(xué)院建有綠色化學(xué)合成技術(shù)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地等。學(xué)院建有化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)等2個(gè)國家特色專業(yè),材料科學(xué)與工程省重點(diǎn)專業(yè)等4個(gè)本科專業(yè)。化學(xué)工程與工藝專業(yè)是學(xué)校設(shè)立的第一批本科專業(yè)之一。該專業(yè)所依托的學(xué)科水平高,擁有一級學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán),并設(shè)有一級學(xué)科博士后流動(dòng)站,已形成了包括學(xué)士、碩士、博士、博士后在內(nèi)的完整的人才培養(yǎng)體系。建有浙江省化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、浙江省化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、浙江省化學(xué)工程研究生實(shí)驗(yàn)室。《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》國家級精品課程,《物理化學(xué)》國家級雙語示范課程,《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《無機(jī)與分析化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《化工原理》、《化學(xué)工藝學(xué)》和《化學(xué)反應(yīng)工程》等6門省級精品課程。學(xué)院經(jīng)過多年的專項(xiàng)建設(shè),在化工專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)、科研教學(xué)良好互動(dòng)方面擁有較為優(yōu)越的條件。由武漢大學(xué)中國科學(xué)評價(jià)研究中心和中國科教評價(jià)網(wǎng)共同研發(fā),由邱均平等編著的《中國大學(xué)及學(xué)科專業(yè)評價(jià)報(bào)告》中的排名如下:2008年在所有201所建有化學(xué)工程與工藝專業(yè)的高校中排名在第16;2009年在所有201所學(xué)校中排名第18;2010年在所有224所學(xué)校中排名第18。
化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的目標(biāo)
工程教育人才培養(yǎng)體系改革應(yīng)基于高等工程教育改革指導(dǎo)思想和人才培養(yǎng)素質(zhì)特征定位、教育培養(yǎng)體系特征和工程實(shí)踐與工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑等開展研究、實(shí)踐和反思,明確以高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)三要素理論為指導(dǎo)的化工卓越人才培養(yǎng)體系優(yōu)化的改革實(shí)踐總目標(biāo)。高素質(zhì)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)具備三個(gè)要素:意識、機(jī)會(huì)與能力。首先是意識,即學(xué)生要有成為創(chuàng)新人才的意識和動(dòng)力,它包括遠(yuǎn)大的理想抱負(fù)、寬廣的視野及對科學(xué)的熱愛;其次機(jī)會(huì)指為創(chuàng)新人才成長提供必要的平臺和載體;最后是創(chuàng)新能力,主要是指工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。高等工程教育改革的內(nèi)涵在于提升大學(xué)生的工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力,教育培養(yǎng)體系的構(gòu)建必須遵循工程的實(shí)踐、集成與創(chuàng)新的特征,以強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力與工程創(chuàng)新能力為核心,將工程教育人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化為知識能力大綱,重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容,將知識能力大綱落實(shí)到具體的課程和教學(xué)環(huán)節(jié)。化學(xué)工程與工藝專業(yè)建設(shè)的目標(biāo)必須符合過程工業(yè)科技創(chuàng)新及化工學(xué)科發(fā)展規(guī)律、高等工程教育發(fā)展趨勢、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特別是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,而這也是新形勢下化工專業(yè)的工程教育改革的基本指導(dǎo)思想。化學(xué)工程與工藝專業(yè)特色建設(shè)主要體現(xiàn)在人才培養(yǎng)模式、人才素質(zhì)特征和質(zhì)量保障體系等三方面,也是工程教育培養(yǎng)體系改革與專業(yè)建設(shè)的最終目標(biāo)追求。堅(jiān)持厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、強(qiáng)創(chuàng)新的理念,不斷拓展專業(yè)內(nèi)涵,形成寬口徑辦學(xué)和培養(yǎng)復(fù)合型人才的多模塊模式。通過知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力和國際化視野,能夠成為面向和引領(lǐng)未來的卓越工程師;通過公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程體系的設(shè)置、課程的講授、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)安排、畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練、各種人文素質(zhì)及科技講座、各種競賽等環(huán)節(jié),構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的質(zhì)量保障體系。現(xiàn)代工程教育培養(yǎng)的創(chuàng)新型工程科技人才應(yīng)該是在四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo),即:學(xué)生能夠掌握更扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)知識,領(lǐng)導(dǎo)新產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的建造與運(yùn)行,理解研究和技術(shù)發(fā)展對社會(huì)的重要性和戰(zhàn)略影響。因此,在培養(yǎng)計(jì)劃制訂、教學(xué)方法改革等過程中必須始終強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識厚、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新意識濃和適應(yīng)能力佳等全面發(fā)展的綜合素質(zhì)的養(yǎng)成。
化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的實(shí)踐
采用理論研究———實(shí)踐———總結(jié)———再實(shí)踐———再理論研究的思路,推進(jìn)化工類工程教育人才培養(yǎng)體系改革的實(shí)踐。把工程教育內(nèi)涵提升的指導(dǎo)思想和人才培養(yǎng)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位相結(jié)合,建立具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐和創(chuàng)新特征的教育培養(yǎng)體系;把“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的體系優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為基于工程實(shí)踐與創(chuàng)新的化工類專業(yè)培養(yǎng)優(yōu)勢,通過國家特色專業(yè)平臺建設(shè)更加有效地提高化工高級人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率。
(一)化學(xué)工程與工藝專業(yè)等化工類專業(yè)特色凝聚
化學(xué)工程與工藝專業(yè)等化工類專業(yè)的特色主要體現(xiàn)在三方面。一是復(fù)合的專業(yè)培養(yǎng)模式:堅(jiān)持厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、強(qiáng)創(chuàng)新的理念,根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求,不斷拓展專業(yè)內(nèi)涵,形成寬口徑辦學(xué)和培養(yǎng)復(fù)合型人才的有效模式。形成多模塊、復(fù)合化和卓工班相融合的專業(yè)培養(yǎng)體系和課程體系。二是卓越的人才素質(zhì)特征:立足浙江、面向全國,通過知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力和國際化視野,綜合素質(zhì)高、工程能力強(qiáng)、能夠成為面向和引領(lǐng)未來的卓越工程師。三是完善的質(zhì)量保障體系:通過公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程體系的設(shè)置、課程的講授、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)安排、畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練、各種人文素質(zhì)及科技講座、各種競賽等環(huán)節(jié),構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的質(zhì)量保障體系,保證學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由此確立的化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)立足浙江、面向全國,知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展;具有國際化視野,具有創(chuàng)新意識和工程創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力;“下得去、用得上、干得好、上得來”的具有成長為高級化工科技和管理人才、企業(yè)家和知名學(xué)者的潛力。
(二)專業(yè)特色模塊和課程體系構(gòu)建
浙江是資源小省、經(jīng)濟(jì)大省,尤以民營經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)為主要特征,目前正大力發(fā)展臨江化工和精細(xì)化工,在這些領(lǐng)域有相當(dāng)大的人才需求。而化學(xué)工程學(xué)科當(dāng)前以過程工程和產(chǎn)品工程為導(dǎo)向,強(qiáng)調(diào)在多尺度的復(fù)雜大系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行過程優(yōu)化和研發(fā)綠色化學(xué)化工過程。據(jù)此,化學(xué)工程與工藝專業(yè)的模塊設(shè)置上應(yīng)實(shí)現(xiàn)這兩方面的有效結(jié)合,除設(shè)置傳統(tǒng)的化學(xué)工程、化學(xué)工藝模塊外,還應(yīng)設(shè)置適應(yīng)浙江經(jīng)濟(jì)特色和化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的一體化復(fù)合雙專業(yè)。自2010級始,根據(jù)教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)要求,我們設(shè)置了化學(xué)工程與工藝專業(yè)“卓越工程師”試點(diǎn)班,重點(diǎn)落實(shí)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”與培養(yǎng)體系優(yōu)化的實(shí)踐探索。課程體系設(shè)置要服務(wù)于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、滿足預(yù)期的畢業(yè)生能力要求。行業(yè)企業(yè)是畢業(yè)生的終端用戶,成立的校企合作委員會(huì),吸納省內(nèi)外化工龍頭企業(yè)或行業(yè)專業(yè)人士參與人才培養(yǎng)模式和方案的制訂;根據(jù)用人單位的反饋意見,完善課程體系。目前的培養(yǎng)計(jì)劃著力加強(qiáng)學(xué)科和專業(yè)基礎(chǔ)課程、確保專業(yè)核心課程,這類課程學(xué)分約占40%,并精煉專業(yè)模塊特色課程,保留2-3門特色課程,鼓勵(lì)模塊之間交叉選課,實(shí)現(xiàn)了寬口徑和個(gè)性化有機(jī)統(tǒng)一。上述舉措在夯實(shí)大學(xué)畢業(yè)生的工程基礎(chǔ)的同時(shí)也滿足了行業(yè)企業(yè)對大學(xué)生素質(zhì)和能力的需求,極大增強(qiáng)了工程教育的內(nèi)涵。
1.1整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱是保證和檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)。根據(jù)專業(yè)規(guī)范的要求,參照國內(nèi)兄弟院校的相關(guān)專業(yè),結(jié)合本校的實(shí)際情況和要求,采用“化學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+專業(yè)實(shí)驗(yàn)+創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)+課程設(shè)計(jì)”(三實(shí)一設(shè))實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,撰寫實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱,規(guī)定實(shí)驗(yàn)課程的性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排、教材及參考書等,經(jīng)教研室與實(shí)驗(yàn)室討論、修改,再由學(xué)院、學(xué)校職能部門調(diào)研、審核、批準(zhǔn)后執(zhí)行,并不斷改進(jìn)和更新,切實(shí)保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展。
1.2購置實(shí)驗(yàn)裝置,營造科研氛圍
化學(xué)是探索自然規(guī)律的實(shí)驗(yàn)性學(xué)科,化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)設(shè)備的好壞,直接影響學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中觀察現(xiàn)象和操作,探究反應(yīng)本質(zhì)規(guī)律。我校化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)設(shè)備為20世紀(jì)90年代產(chǎn)品,使用年限已經(jīng)接近20年,普遍出現(xiàn)生銹、變形、跑冒滴漏現(xiàn)象,而且測試和自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)落后于現(xiàn)代技術(shù)水平,不能適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)改革的基本要求。基于目前現(xiàn)狀,化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)室以安徽省高等教育振興計(jì)劃為契機(jī),以博士點(diǎn)建設(shè)為導(dǎo)向,通過充分調(diào)研、認(rèn)證論證購置一批化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,提高學(xué)生的儀器操作和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。為了營造良好的科研氛圍,每學(xué)期對部分學(xué)生增加開放性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教師采用啟發(fā)式教學(xué)模式,將主要精力放在學(xué)生實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),及時(shí)提出存在的問題,針對實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)與學(xué)生共同討論,從而達(dá)到鞏固理論知識,增強(qiáng)實(shí)踐能力,逐步培養(yǎng)和挖掘創(chuàng)新能力。
1.3優(yōu)化教學(xué)方法,全面提高工程能力
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式都是以教師為主體,學(xué)生是知識的被動(dòng)接受者,教師設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案,準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材,安排好實(shí)驗(yàn)程序,學(xué)生只觀察現(xiàn)象和記錄數(shù)據(jù)等。處在這種氛圍中的學(xué)生,往往不善于主動(dòng)思考和主動(dòng)汲取知識。我校化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中心力求實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,將學(xué)生推到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前臺,使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體,實(shí)驗(yàn)教師成為學(xué)生的“導(dǎo)學(xué)者”。這可以充分學(xué)生調(diào)動(dòng)其積極性,不僅能夠發(fā)散學(xué)生思維,提高學(xué)習(xí)興趣,還鍛煉了針對具體問題處理技巧能力。另外在課程設(shè)計(jì)過程中將歷屆學(xué)生大賽作品和工廠設(shè)計(jì)作為案例分析,學(xué)生分組研究討論,評析其優(yōu)缺點(diǎn),不僅能有效地提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力,而且在獲得知識與智慧的同時(shí),學(xué)生的質(zhì)疑力、觀察力、協(xié)同力、領(lǐng)導(dǎo)力等多種素質(zhì)也能同步得到提高。
1.4規(guī)范考核標(biāo)準(zhǔn),綜合評定成績
化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)考核采用傳統(tǒng)考試,或放在相應(yīng)的理論課程中占成績的一部分,不能夠全面反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力,根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,采取分項(xiàng)考核積分的方式,綜合評定學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)成績,考核環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(20分)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作(40分)、數(shù)據(jù)處理(25分)和思考題(15分)四部分。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)促使學(xué)生查閱大量科技資料獲知反應(yīng)原理、反應(yīng)物物性參數(shù),提高學(xué)生收集信息的能力;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作敦促學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)裝置的搭建、反應(yīng)設(shè)備的開啟順序等,考核實(shí)驗(yàn)方案的合理性和操作的正確性,從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力;數(shù)據(jù)處理和思考題主要評定原始數(shù)據(jù)的正確性、數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性。而對于提高學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí),考查不應(yīng)只看重實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而注重實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)操作,指導(dǎo)教師通過討論和啟發(fā)等多種形式,逐步培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代科技的能力;事實(shí)證明規(guī)范的考核標(biāo)準(zhǔn)是提高化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有力措施。
1.5加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師的工程實(shí)訓(xùn),組建優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)
高校師資隊(duì)伍建設(shè)是高等教育改革與發(fā)展過程中的關(guān)鍵問題,它關(guān)系到卓越工程師培養(yǎng)的具體執(zhí)行力。化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)是一門專業(yè)性、實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,要求教學(xué)團(tuán)隊(duì)除了要具備高校教師應(yīng)具有的基本教師素質(zhì)外,還必須擁有扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)知識、良好的創(chuàng)新能力、優(yōu)異的工程科學(xué)研究能力。目前化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)教師12人,每位教師具有高學(xué)歷、高職稱和專業(yè)知識扎實(shí)等優(yōu)勢,但是大部分教師都是從學(xué)校到學(xué)校,缺乏應(yīng)有的企業(yè)鍛煉,如何提升教師隊(duì)伍的工程能力,是實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”必須要解決的問題,應(yīng)該采用引進(jìn)與培養(yǎng)、兼職與專職相結(jié)合的機(jī)制,組建優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)機(jī)制。引進(jìn)一些具有化工工作背景的教師,特別是有企業(yè)工作站經(jīng)歷的博士后,他們擁有化工單元操作、化工工藝流程和化工設(shè)備等工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但是每年入職的新教師人數(shù)是有限的,應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)在職教師,從2014年安徽省組織實(shí)施高校中青年教師到企事業(yè)單位掛職計(jì)劃,增強(qiáng)教師的工程意識和工程能力,同時(shí)適應(yīng)“卓越工程師”培養(yǎng)要求、推動(dòng)學(xué)校可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。
2結(jié)語
武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)始建于1958年,原名為“煉焦化學(xué)專業(yè)”,1985年改為“煤化工專業(yè)”。1992年,按“煤化工”“、城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專業(yè)分別招收新生。1996年,隨著教育部大學(xué)本科專業(yè)目錄的調(diào)整,“煤化工”“、城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專業(yè)歸并為“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)。盡管名稱幾經(jīng)變化,但始終堅(jiān)持煤化工培養(yǎng)方向和煤焦化的特色。其原因主要是由于武漢科技大學(xué)的前身“武漢鋼鐵學(xué)院”和“武漢冶金科技大學(xué)”原來隸屬于冶金工業(yè)部,畢業(yè)生主要面向鋼鐵冶金系統(tǒng);培養(yǎng)目標(biāo)針對性、學(xué)生的工程意識和實(shí)踐能力較強(qiáng),受到鋼鐵冶金行業(yè)焦化企業(yè)、科研院所的認(rèn)可。目前,武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)為國家級特色專業(yè),擁有化學(xué)工程與技術(shù)一級博士點(diǎn)和化學(xué)工程與技術(shù)博士后科研流動(dòng)站。經(jīng)過幾代人的辛勤努力,學(xué)校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教學(xué)和科學(xué)研究規(guī)模及水平均有了顯著的提高。在化工專業(yè)“寬口徑”培養(yǎng)模式下,堅(jiān)持煤化工方向特色有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先,中國是以煤為主要能源的國家,在一次能源中,煤炭占70%左右,在較長的時(shí)期內(nèi)這一能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變[4]。大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),推廣潔凈煤技術(shù),保證國家的能源安全,是中國的一項(xiàng)基本能源政策。其次,煤焦化是煤化工中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種煤炭綜合利用方法。至少在50年內(nèi),采用高爐,利用焦炭作為煉鐵的主要燃料、還原劑和料柱支撐體的技術(shù)仍將是鋼鐵冶金的主流技術(shù)。再次,“節(jié)能減排”是中國的重要戰(zhàn)略任務(wù),也是全世界面對的主要挑戰(zhàn)。面對以煤煙型污染為主和焦化行業(yè)普遍污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí),從煤炭利用源頭減少污染是實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的必由之路。最后,煤化工(包括焦化)行業(yè)涉及到中國能源供應(yīng)和安全、鋼鐵行業(yè)的生存和發(fā)展以及節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn),當(dāng)前以致今后相當(dāng)長的時(shí)期仍是中國國民經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場。因此,武漢科技大學(xué)的“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)堅(jiān)持煤化工方向特色是非常必要的;理順兩者的關(guān)系,既具有理論意義,也具有實(shí)際價(jià)值。
二、特色專業(yè)建設(shè)的基本原則
進(jìn)行具有煤化工特色的化學(xué)工程與工藝專業(yè)建設(shè),是優(yōu)化專業(yè)學(xué)科結(jié)構(gòu),推進(jìn)教學(xué)改革,加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提升專業(yè)競爭力的重要舉措。這不但有利于促進(jìn)學(xué)校教學(xué)基本建設(shè),進(jìn)一步改善辦學(xué)條件,鞏固辦學(xué)特色,而且有利于提高辦學(xué)實(shí)力,更好地適應(yīng)以煤化工為主的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要[5-6]。
(一)市場導(dǎo)向
目前,中國大學(xué)生就業(yè)已完全走向市場,學(xué)生和用人單位之間進(jìn)行“雙向選擇”,大學(xué)畢業(yè)生的一次就業(yè)率已經(jīng)成為評價(jià)一所大學(xué)教學(xué)質(zhì)量和綜合競爭力的主要指標(biāo)之一。要提高就業(yè)率,就必須瞄準(zhǔn)市場對人才的需求,特色專業(yè)建設(shè)也必須以市場為導(dǎo)向,培養(yǎng)市場需要的專業(yè)人才。
(二)自主創(chuàng)新
特色專業(yè)建設(shè)是中國高等教育教學(xué)改革的一項(xiàng)新內(nèi)容,本身具有探索性、創(chuàng)新性,加之各校各專業(yè)都要根據(jù)內(nèi)外部條件形成自己的特色,更無先例可循。因此,特色專業(yè)建設(shè)要在教育觀念、人才培養(yǎng)目標(biāo)、人才培養(yǎng)模式、課程體系改革和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面堅(jiān)持創(chuàng)新。
(三)錯(cuò)位發(fā)展
特色專業(yè)建設(shè)要在市場導(dǎo)向的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)有的辦學(xué)條件、科研成果和發(fā)展?jié)撃?集中力量,凸現(xiàn)特色;堅(jiān)持有所為有所不為,采取“人無我有,人有我優(yōu),人優(yōu)我新”的差異化策略,實(shí)現(xiàn)“錯(cuò)位發(fā)展”,避免正面競爭。
(四)相對穩(wěn)定
特色專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,是一個(gè)不斷建設(shè)、不斷積累、不斷完善的過程,其特色的形成應(yīng)該具有相對的穩(wěn)定性。同時(shí),要適應(yīng)內(nèi)外部環(huán)境的變化,具有一定的前瞻性,能夠體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢和未來社會(huì)和市場的需求變化。
三、主要措施
(一)更新教育觀念
辦學(xué)理念和專業(yè)建設(shè)觀念是特色專業(yè)建設(shè)的指導(dǎo)思想,決定著特色專業(yè)建設(shè)的方向、進(jìn)程和績效。特色專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)涉及專業(yè)建設(shè)多方面創(chuàng)新和變革的教學(xué)改革活動(dòng),必須首先在專業(yè)建設(shè)和教學(xué)理念上實(shí)現(xiàn)突破,更新傳統(tǒng)的教學(xué)觀念以適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的需要。為此,化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院針對“寬口徑”的教育觀念進(jìn)行了多次研討,并邀請、走訪用人單位,進(jìn)行深入地調(diào)研,逐步樹立了化學(xué)工程與工藝專業(yè)在“寬口徑”培養(yǎng)模式下堅(jiān)持煤化工特色教學(xué)的觀念。
(二)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
師資隊(duì)伍建設(shè)是特色專業(yè)建設(shè)的根本保證。特色專業(yè)需要配備有學(xué)科特色的師資隊(duì)伍,其教學(xué)和科研方向?qū)iL必須和專業(yè)特色的培育相匹配。化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)課教師多數(shù)既是理論知識的傳播者和研究者,又是專業(yè)工程的實(shí)踐者。他們多數(shù)在武漢科技大學(xué)設(shè)計(jì)研究院從事煤焦化設(shè)計(jì)研究工作,有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近年來,隨著學(xué)校跨越式發(fā)展,新引進(jìn)了一批優(yōu)秀的青年教師。這些青年教師多數(shù)沒有煤焦化專業(yè)的知識背景,為此,安排新教師隨班學(xué)習(xí)煤焦化方面的課程,而后安排到焦化廠進(jìn)行3個(gè)月現(xiàn)場學(xué)習(xí),并在學(xué)校設(shè)計(jì)院教師指導(dǎo)下完成焦化的工程設(shè)計(jì),經(jīng)教研室組織考核合格后方可上崗。
(三)創(chuàng)新課程體系
特色專業(yè)建設(shè)必須目標(biāo)明確,在保持專業(yè)目標(biāo)的基礎(chǔ)上突出體現(xiàn)特色目標(biāo);在人才培養(yǎng)規(guī)格上要有明顯特色,同時(shí)制定科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方案。課程體系是高等院校實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和基本規(guī)格要求的總體設(shè)計(jì)藍(lán)圖,設(shè)置合理、科學(xué)、超前、前后呼應(yīng)的課程體系是特色專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。應(yīng)廣泛吸收國內(nèi)外先進(jìn)的教育理念和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),整合教學(xué)改革成果,優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容,不斷豐富課程內(nèi)涵,努力構(gòu)建適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要、反映時(shí)代特征、具有學(xué)校特色的化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)課程體系。依據(jù)學(xué)校的學(xué)科特點(diǎn),在培養(yǎng)“通才”的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了“焦化特色模塊”、“精細(xì)化工模塊”等專業(yè)方向課程。同時(shí),將煤化學(xué)課程列入專業(yè)基礎(chǔ)必修課,從而保證學(xué)生具備煤化工的知識背景。新的課程體系充分體現(xiàn)了“提升內(nèi)涵、強(qiáng)化特色”的教學(xué)指導(dǎo)思想。
(四)改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
特色專業(yè)建設(shè)過程中,要高度重視校內(nèi)外實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力提供良好的實(shí)踐教學(xué)條件。近年來,化學(xué)工程與工藝專業(yè)建立了一批相對穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)基地。考慮到專業(yè)培養(yǎng)方向的要求,實(shí)習(xí)基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國內(nèi)具有技術(shù)力量雄厚,生產(chǎn)工藝先進(jìn)的特點(diǎn),并具有較高的管理水平。同時(shí),該公司可以說是焦化的一部“百科全書”,建有4.3m、6m、7.63m焦?fàn)t,所采用的配套工藝也有多種,是一個(gè)相當(dāng)理想的本科專業(yè)特色教學(xué)實(shí)習(xí)基地[7]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,依托湖北省煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,通過開設(shè)本科生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性研究等課外實(shí)踐活動(dòng),為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和專業(yè)特色教學(xué)提供了保障。
(五)強(qiáng)化課程、教材建設(shè)
課程建設(shè)是專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基本途徑,專業(yè)特色必定要在課程建設(shè)中得以體現(xiàn)。在進(jìn)行課程體系改革的同時(shí),學(xué)校十分重視課程內(nèi)涵建設(shè),重新整理了傳統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)不同學(xué)科之間的交叉和融合。如在煤化學(xué)課程的基礎(chǔ)上,將其它一些主要能源也引進(jìn)來,從而形成了能源化學(xué)課程。在化工設(shè)備及材料中融入了力學(xué)、材料等知識;化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析課程在原來技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上,增加了化工設(shè)計(jì)內(nèi)容,以加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培訓(xùn);根據(jù)企業(yè)用人需求,增設(shè)了化工CAD繪圖與識圖。教材的質(zhì)量體現(xiàn)高等教育和科學(xué)研究的發(fā)展水平,也直接影響本科教學(xué)的質(zhì)量。為提高教學(xué)效果,主要專業(yè)課程都選用省部級以上優(yōu)秀教材、“面向21世紀(jì)課程教材”、“十五”、“十一五”國家重點(diǎn)教材和教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦的教材。同時(shí),鼓勵(lì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、學(xué)術(shù)水平較高的教師編寫與出版具有學(xué)校化學(xué)工程與工藝專業(yè)特色的教材,以進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和深化課程體系改革。目前,本專業(yè)自編公開出版的教材主要有:《煤化學(xué)》《燃?xì)夤こ獭贰痘ぜ夹g(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)》《化工設(shè)計(jì)概論》《化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)》以及《環(huán)境工程導(dǎo)論》等,其中《煤化學(xué)》為國家“十一五”規(guī)劃教材。
(六)建立健全質(zhì)量保障和監(jiān)控機(jī)制
建立健全質(zhì)量保障和監(jiān)控機(jī)制是創(chuàng)建特色、保持特色的關(guān)鍵。只有特色鮮明,才能優(yōu)勢突出;只有集中力量重點(diǎn)建設(shè),才能使學(xué)校加強(qiáng)對某一專業(yè)重點(diǎn)投入,創(chuàng)造良好的教學(xué)、科研條件,取得預(yù)計(jì)的成果。特色專業(yè)更強(qiáng)調(diào)精干高效,它是學(xué)校具有標(biāo)志性作用的專業(yè)。要做到這一點(diǎn)離不開質(zhì)量監(jiān)控。為進(jìn)一步保證教學(xué)質(zhì)量,實(shí)行課程、專業(yè)帶頭人負(fù)責(zé)制,并建立了科學(xué)、合理的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系,包括學(xué)生評教制,干部同行評議制,教學(xué)檢查員聽課指導(dǎo)制,教學(xué)信息員信息反饋制,監(jiān)督電話、信箱信息收集制,等。此外,還加大了對青年教師的培養(yǎng)力度,為青年教師配備指導(dǎo)教師,制定青年教師“過教學(xué)關(guān)”計(jì)劃。上述措施有力地保障了教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升,為培養(yǎng)高質(zhì)量的煤焦化特色化工專業(yè)人才提供了制度保障。
前言:隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá),分子這一概念被帶到了大眾的面前,人們對分子的研究越來越詳細(xì),運(yùn)用當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)研究分子,把分子放在顯微鏡下觀察,化學(xué)對其結(jié)構(gòu)了解的愈加深入,這樣分子設(shè)計(jì)的誕生也推動(dòng)了分子工程的誕生,這是時(shí)代和科學(xué)技術(shù)下的產(chǎn)物,他們的誕生使得化學(xué)研究進(jìn)入到更深階段——分子工程學(xué)。所以分子工程和化學(xué)工程兩者是相輔相成的。
一、淺談分子工程
在一個(gè)固定環(huán)境下對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造,不僅如此,還得理清分子之間的關(guān)系,這種原理就是分子工程學(xué)。分子工程不是單一的分子學(xué)科,而是由不同種類、學(xué)科構(gòu)成的,但是,只要有關(guān)分子工程就會(huì)有三個(gè)基本的問題:第一,怎樣按照要求對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì);第二,建筑分子結(jié)構(gòu)時(shí)要用什么基元;第三,怎么實(shí)現(xiàn)分子設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)的功能,就需要考慮怎么組裝基元。這三個(gè)問題有著密不可分的聯(lián)系,從而形成了三個(gè)實(shí)施分子工程的重要環(huán)節(jié),這三個(gè)問題分別是分子工程的作用、結(jié)構(gòu)、結(jié)合的理論基礎(chǔ)。
與之前的化學(xué)研究方法有所不一樣的是分子工程在研究時(shí),會(huì)在研究手段、對象、內(nèi)容等角度采取新的方法。傳統(tǒng)的化學(xué)研究大多是利用自然物以及公式得到新的化合物,從這些化合物中找到比較好的化合物,1930年,磺胺藥物被人發(fā)現(xiàn),造就了那個(gè)年代合成藥物的鼎盛時(shí)期。可是分子工程學(xué)的研究則恰恰和傳統(tǒng)化學(xué)研究相反,它主要以功能研究為方向,通過對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究。這個(gè)時(shí)候它不單單對某一個(gè)化合物進(jìn)行研究,而是研究化合物的功能體系。這樣得到的信息要比傳統(tǒng)化學(xué)研究得到的信息全面,不光可以得到分子結(jié)構(gòu)還可以知道分子某些特定的結(jié)構(gòu)層次。傳統(tǒng)化學(xué)研究過分注意分子結(jié)構(gòu)以及合成的聯(lián)系。可是,分子工程學(xué)卻看中功能和 物理原理。如今,化學(xué)不能獨(dú)自發(fā)展了,化學(xué)的發(fā)展必須要建立在生命、材料科學(xué)這兩門學(xué)科上。當(dāng)然也需要注意另外一些科學(xué)技術(shù)。
從化學(xué)工程學(xué)得到的經(jīng)驗(yàn),分子工程學(xué)也從不同的分子工程研究中得出來。現(xiàn)在的分子工程學(xué)還在孕育,也就是在不同的領(lǐng)域、不同功能、對分子進(jìn)行設(shè)計(jì)、構(gòu)造。分子工程由不同種類的分子工程研究中得到,所以功能不同、種類不同,這就使得分子工程學(xué)需要按照功能、種類對其進(jìn)行分類。分子工程學(xué)主要研究化合物的功能體系,針對體系的研究就必須在分子水平上探究之前提過的三個(gè)問題,得到規(guī)律,功能體系以及工程學(xué)原理,這幾個(gè)不同方面相輔相成、互惠互利。
二、淺談化學(xué)工程
當(dāng)面對一些挑戰(zhàn)時(shí)工程學(xué)科發(fā)揮的作用才能體現(xiàn)其重要性。如今,環(huán)境問題成為我們急需解決的問題,因?yàn)樗c人們生產(chǎn)、生活、生存都有著密切的聯(lián)系,這個(gè)時(shí)候化學(xué)工程就有了研究的目標(biāo),它需要解決資源可循環(huán)利用、化石資源的合理化利用等。化學(xué)工程需要解決經(jīng)濟(jì)的循環(huán)利用,不光肩負(fù)著科學(xué)方面的重?fù)?dān),還需要傳遞物質(zhì)、能源、信息等。
化學(xué)工程之前從沒遇到過的一些問題,卻隨著生物技術(shù)等一些高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生,這有一個(gè)好處便是讓化學(xué)工程的研究深入到更具體的領(lǐng)域中。一些過于具體的問題,比如納米尺度問題,這是在傳統(tǒng)的化學(xué)研究中都沒有遇到過的微小領(lǐng)域,要是想加強(qiáng)微量產(chǎn)品的生產(chǎn)就必須擴(kuò)寬化學(xué)研究領(lǐng)域。在當(dāng)代這是化學(xué)工程打入到新領(lǐng)域必須要做的。發(fā)明催化劑以及工藝的源泉是新催化材料創(chuàng)造的。從另一個(gè)方面來說,要是將生產(chǎn)變得更加清潔,把不同的工藝以及流程進(jìn)行合并,然后找出最好的,這也是化學(xué)工程將要研究的重要領(lǐng)域。現(xiàn)在有關(guān)生命方面的科學(xué)發(fā)展愈發(fā)成熟,生物催化在這一領(lǐng)域已經(jīng)體現(xiàn)了自己價(jià)值。
如今人們愈加注意和自身相關(guān)的科學(xué)技術(shù),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,健康、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域都對科學(xué)技術(shù)有了更深層次的要求,而且屬于化學(xué)的問題占大多數(shù)。舉一個(gè)例子,當(dāng)我們的生命機(jī)能受到損害就得使用藥物來控制,所要服用的藥就會(huì)對人們的身體機(jī)能進(jìn)行調(diào)節(jié)。將這些有關(guān)生命過程的問題解決就是化學(xué)過程在不屬于自己領(lǐng)域里的重大挑戰(zhàn),所以肯定會(huì)得到化學(xué)工程學(xué)的注意。
隨著不同體系科學(xué)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為化學(xué)工程帶來的問題在一定程度上推動(dòng)了化學(xué)工程學(xué)的發(fā)展。所有的科學(xué)技術(shù)都與化學(xué)工程有著密不可分的聯(lián)系,當(dāng)化學(xué)工程在發(fā)展的同時(shí)也推動(dòng)了整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。所以,化學(xué)工程學(xué)逐漸被人們注意,也更大化的注意科學(xué)在化學(xué)工程中的運(yùn)用,化學(xué)工程學(xué)為整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域所帶來的價(jià)值就是該工程學(xué)以后要注意的方向。
為了讓化學(xué)工程學(xué)得到更好的發(fā)展就必須提高化工人員的專業(yè)知識,加強(qiáng)對化工人員的教育。化工工程教育應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),根據(jù)現(xiàn)代工程教育改革得到重要的成果來制定教育內(nèi)容,教育內(nèi)容不可以單調(diào),需要將專業(yè)課與基礎(chǔ)課相結(jié)合,還得根據(jù)時(shí)代的更替而及時(shí)更新教育內(nèi)容,加強(qiáng)化學(xué)工程人員解決問題的能力;不過也得加強(qiáng)學(xué)生對資源環(huán)境以及另外科學(xué)領(lǐng)域的興趣。
結(jié)束語:
化學(xué)工程是一門綜合類較廣的學(xué)科,在未來的世紀(jì)會(huì)體現(xiàn)出更大的價(jià)值所以我們要做的就是抓住機(jī)會(huì),在化學(xué)工程的發(fā)展過程中找到特屬于我國化學(xué)工程的優(yōu)勢及特點(diǎn),利用化學(xué)工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在重視化學(xué)工程的同時(shí)需要注意分子工程。分子工程的發(fā)展可以推動(dòng)化學(xué)工程的發(fā)展,另外分子工程與化學(xué)工程兩者為科學(xué)技術(shù)提供了很多可研究的課題,這些課題的解決就是科學(xué)技術(shù)的飛躍。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)工藝學(xué) 教學(xué)改革 石油化工
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2012)16-0001-02
廣東石油化工學(xué)院坐落于中國南方最大的石油生產(chǎn)基地——廣東省茂名市,為華南地區(qū)唯一一所石油化工特色院校。學(xué)校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)是國家級特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn),畢業(yè)生遍布全國各地的石油化工行業(yè),就業(yè)具有很強(qiáng)的針對性,深受用人單位歡迎。廣東石油化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)是為社會(huì)輸送具備化學(xué)工程與工藝基本理論、基本知識和基本技能,具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力、良好的創(chuàng)新意識和較高綜合工程素質(zhì)的人才。畢業(yè)生能在石油煉制、石油化工、能源、環(huán)保、材料等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理等方面的工作。化學(xué)工藝學(xué)作為該專業(yè)一門重要的專業(yè)課,是基礎(chǔ)化學(xué)、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工原理等課程的綜合應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握化工生產(chǎn)的基本原理、主要化工產(chǎn)品的生產(chǎn)方法、工藝流程等。在化學(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)中,應(yīng)注重強(qiáng)化學(xué)生的工程意識和基礎(chǔ)知識的實(shí)際應(yīng)用能力。
一 結(jié)合石油化工特色,創(chuàng)建課程群
從人才培養(yǎng)的角度看,石油化工高校培養(yǎng)的畢業(yè)生應(yīng)具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、良好的創(chuàng)新意識和較高的綜合工程素質(zhì),以適應(yīng)石油煉制或石油化工等相關(guān)行業(yè)的人才需求。畢業(yè)生不但要懂得某一專業(yè)的基礎(chǔ)理論,還要具有某一崗位所需要的生產(chǎn)操作和組織能力,并能在現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)操作和改進(jìn),解決生產(chǎn)實(shí)際問題。因此,廣東石油化工學(xué)院石油化工專業(yè)所培養(yǎng)的人才具有基層性、實(shí)用性和技術(shù)性,這是本專業(yè)區(qū)別于其他普通高校教育的一大特色。根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)和學(xué)生的基礎(chǔ)及接受能力,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力為主線,可將石油煉制工程、石油化工產(chǎn)品分析技術(shù)、石油產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)與開發(fā)、石油儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)等課程創(chuàng)建一個(gè)課程群,圍繞本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),對各課程的主要內(nèi)容進(jìn)行精選優(yōu)化,調(diào)整化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。可從這些主干課程中選擇一些典型的石化產(chǎn)品,作為化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)案例,分析這些石化產(chǎn)品的生產(chǎn)方法、工藝流程、工藝參數(shù)、條件影響等。這種處理方式對課程群里面其他的課程教學(xué)可起到輔助和鞏固的作用。
二 優(yōu)化和更新化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)教學(xué)大綱對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行處理,把各章節(jié)內(nèi)容按照了解、掌握、應(yīng)用、設(shè)計(jì)等不同要求作詳細(xì)的定位。例如,對于工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)不采用的生產(chǎn)方法,只要求學(xué)生了解某種工業(yè)過程可能有多種生產(chǎn)方法即可;對需掌握的內(nèi)容,可以要求學(xué)生對各種生產(chǎn)方法進(jìn)行比較,分析其適用范圍、效果、操作條件、能耗等,從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度選擇生產(chǎn)方法。學(xué)生不僅要掌握教材介紹的幾種基本化工產(chǎn)品的生產(chǎn),而且其生產(chǎn)--方法要會(huì)應(yīng)用,能夠舉一反三,要能設(shè)計(jì)出一些簡單的生產(chǎn)工藝。例如,在講授合成氨時(shí),可以先引入哈伯法合成氨工藝的歷史及哈伯本人的一些簡介,既可以提起學(xué)生對合成氨工藝的學(xué)習(xí)興趣,又可以了解一些名人的事跡。當(dāng)學(xué)生有了興趣之后,可以從不同的原料角度,引入不同的生產(chǎn)工藝,如以煤為原料,以天然氣為原料,以重油為原料的合成氨工藝,其各自的工段均有所不同,可以在講授完后讓學(xué)生總結(jié)各不同原料合成氨工藝的異同,這樣學(xué)生學(xué)完之后印象深刻,可以吃透這部分內(nèi)容。
另外,在組織化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)內(nèi)容時(shí),應(yīng)著重突出石油化工特色。在第一次化學(xué)工藝學(xué)講授過程中,讓大家認(rèn)識到本門課程的針對性、重要性及實(shí)用性。在第一章“緒論”部分組織講授材料的時(shí)候,可以結(jié)合茂名煉油產(chǎn)業(yè)鏈,圍繞幾個(gè)關(guān)鍵詞如石油化工、石油煉制、乙烯工業(yè)、茂名乙烯、石化工業(yè)區(qū)等展開內(nèi)容學(xué)習(xí)。例如,乙烯工業(yè)是指以石油餾分為原料裂解生產(chǎn)乙烯為主,同時(shí)生產(chǎn)丙烯、丁烯、芳烴等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。乙烯是石油化工的基本有機(jī)原料,目前約有75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)。乙烯主要用來生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯等多種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品,乙烯產(chǎn)量已成為衡量一個(gè)國家石油化工工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。再如,對乙烯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的介紹(塑料類、合成橡膠類、液體化工類);對長三角、珠三角、環(huán)渤海灣大型煉化一體化企業(yè)集群及沿長江產(chǎn)業(yè)帶分布的介紹等,這些內(nèi)容可以讓學(xué)生清晰地認(rèn)識未來的就業(yè)方向、就業(yè)區(qū)域和就業(yè)前景。在這種情況下,學(xué)生會(huì)充分認(rèn)識到化學(xué)工藝學(xué)這門課程的針對性和重要性,在后面的時(shí)間里自然會(huì)重視這門課程的學(xué)習(xí),因?yàn)檫@些內(nèi)容的學(xué)習(xí)與他們未來的就業(yè)息息相關(guān)。
圍繞本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),針對畢業(yè)生的就業(yè)特點(diǎn),廣東石油化工學(xué)院的化學(xué)工藝學(xué)這門課應(yīng)該調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,注重重點(diǎn)內(nèi)容的凝練。其重點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)圍繞乙烯工業(yè)展開。
如以茂名石化乙烯為例,學(xué)習(xí)乙烯生產(chǎn)原理、工藝技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用等基本知識;以茂名石化工業(yè)區(qū)為例,學(xué)習(xí)乙烯下游產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品應(yīng)用等基本知識。
乙烯生產(chǎn)原理主要包括乙烯生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、反應(yīng)機(jī)理、熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析,乙烯生產(chǎn)的工藝參數(shù)和操作指標(biāo)(如原料性質(zhì)及評價(jià)、裂解溫度、烴分壓、停留時(shí)間、裂解深度等)及乙烯生產(chǎn)的工藝過程等。
三 適當(dāng)引入雙語教學(xué)
1、業(yè)余:
土木工程125分
法學(xué)181分
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化117分
會(huì)計(jì)學(xué)134分
化學(xué)工程與工藝191分
工商管理117分
計(jì)算科學(xué)與技術(shù)128分
市場營銷115分
電氣工程及其自動(dòng)化126分
2、函授:
法學(xué)234分
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)129分
會(huì)計(jì)學(xué)138分
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化131分
工商管理119分
化學(xué)工程與工藝142分
土木工程143分
【關(guān)鍵詞】化學(xué)工程;化工生產(chǎn);工藝;解決措施
化工生產(chǎn)工藝在不斷發(fā)展的同時(shí),對環(huán)境的污染和破壞以及對資源的消耗和浪費(fèi)都達(dá)到了一個(gè)危險(xiǎn)的臨界點(diǎn),若是不采取措施對其進(jìn)行管理,將會(huì)出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境和資源互換的情況。化工生產(chǎn)工藝的提高雖然能夠帶動(dòng)我國農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生產(chǎn)服務(wù)業(yè)等行業(yè)的提高,對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn),但是,由于工藝水平的不高,其對環(huán)境的污染以及資源的消耗是極其大的。因此,必須對當(dāng)前化工生產(chǎn)工藝的使用進(jìn)行反思,對工藝的創(chuàng)新和提高進(jìn)行探究,這是符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及建立和諧社會(huì)的發(fā)展目標(biāo)的。因此,在此背景下對化工生產(chǎn)工藝的探究分析是極其有必要的,筆者在查閱相關(guān)書籍以及結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗(yàn)后,將在下文對化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行詳細(xì)的分析探究。
1 當(dāng)前化工生產(chǎn)的主要問題分析
在這個(gè)要求都不斷提高的社會(huì),化工生產(chǎn)工藝仍是人類社會(huì)發(fā)展所必需的,但是,一個(gè)技術(shù)不完善的化工生產(chǎn)工藝在各行業(yè)中的使用,若是拋開所取得的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益成就,那就只剩下對自然環(huán)境所造成的巨大破壞以及對資源的巨大消耗,尤其是新化工生產(chǎn)工藝在試驗(yàn)的過程中,對自然環(huán)境和資源所造成的破壞和浪費(fèi)是無法估計(jì)的。當(dāng)前化工生產(chǎn)工藝造成巨大負(fù)面影響的的原因主要有幾下幾方面:
1.1 化工生產(chǎn)效率有待提高
化工生產(chǎn)效率低下一直都是困擾化工行業(yè)的難題之一,當(dāng)前化工生產(chǎn)企業(yè)普遍存在這樣的狀況即:過分注重化工生產(chǎn)工藝量的提高,而忽視了對工藝水平質(zhì)的提升。這種生產(chǎn)效率低下的問題,除了工藝技術(shù)的不完善外,工藝設(shè)備質(zhì)量水平的不高以及工藝生產(chǎn)環(huán)境的不合適都是導(dǎo)致這一問題的原因。這種效率低下的問題極易導(dǎo)致化學(xué)原料的反應(yīng)不充分和使用不完全,不僅無法生產(chǎn)出使人們滿意的良心產(chǎn)品,還將造成化學(xué)原料資源的浪費(fèi),而且,這些反應(yīng)不完全的化學(xué)原料極有可能產(chǎn)生污染和有毒性的氣體和固體,一旦不經(jīng)處理的排放,將污染空氣和土地,給人們生活環(huán)境帶來極大的破壞。
1.2 對環(huán)境造成污染和破壞
化工生產(chǎn)所所需的原材料多是化學(xué)材料,這些材料本身就具備對環(huán)境污染和對人體造成傷害的特性,在經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體和固體,其具備的毒性和污染性將更大,一旦不經(jīng)處理的排放,將對環(huán)境造成難以修護(hù)的破壞。部分化工生產(chǎn)企業(yè)為了降低生產(chǎn)資金、提高經(jīng)濟(jì)效益,往往將化工生產(chǎn)附生的重金屬和有毒氣體直接排放,這些排放的物質(zhì)將對空氣、土壤、水資源等造成難以修護(hù)的破壞,而且極易造成人體中毒事故,這些任意排放有毒化工物質(zhì)以及造成嚴(yán)重后果的例子,在城市中比比皆是。
1.3 生產(chǎn)工藝不合格
化工生產(chǎn)工藝是保證化工生產(chǎn)質(zhì)量的根本所在,而當(dāng)前化工行業(yè)普遍存在生產(chǎn)工藝不合格的問題。化工生產(chǎn)不同于其他生產(chǎn)行業(yè),其對生產(chǎn)的連貫性要求極高,而且其生產(chǎn)時(shí)間相對較短,一旦生產(chǎn)出現(xiàn)中斷,那將破壞整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),造成生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)質(zhì)量低下的問題。而生產(chǎn)工藝就是化工生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)相聯(lián)系的橋梁,若是這一橋梁出現(xiàn)問題,那將導(dǎo)致整個(gè)路段無法使用,由此可見生產(chǎn)工藝的重要性。
2 有效加強(qiáng)化學(xué)工程中化工生產(chǎn)工藝的分析
從上文中可以看出,化學(xué)工藝的不完善使得我國化學(xué)工程中化工生產(chǎn)存在著一些問題。下文筆者就將結(jié)合這些問題提供一些行之有效的加強(qiáng)措施:
2.1 改善化學(xué)反應(yīng)的條件及環(huán)境
在化工生產(chǎn)中,化學(xué)反應(yīng)條件是一個(gè)至關(guān)重要的影響要素,如何有效改善化學(xué)反應(yīng)條件是提高生產(chǎn)效率、減少廢料的產(chǎn)生的重要條件。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,務(wù)必要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對催化劑等所需的條件做嚴(yán)格檢查,對于不達(dá)標(biāo)的堅(jiān)決不能用于化工生產(chǎn)。同時(shí),產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)廢料不要直接排放到自然環(huán)境中,以保證化工生產(chǎn)能處于一個(gè)相對良好的環(huán)境中。
2.2 依據(jù)實(shí)際情況對工藝進(jìn)行調(diào)整
化工生產(chǎn)所涉及到的化學(xué)反應(yīng)是極其廣泛的,但從反應(yīng)環(huán)境和條件來對其進(jìn)行改善顯然是不夠的。若想從根本上提高化工生產(chǎn)的工藝,那就必須根據(jù)不同的化學(xué)反應(yīng)原理來進(jìn)行不同的生產(chǎn)工藝調(diào)整,在尊重規(guī)律的前提下對化工生產(chǎn)工藝做出創(chuàng)新和提高,這種工藝的調(diào)整給予了化工生產(chǎn)綠色、節(jié)能的可能。
2.3 對化工生產(chǎn)產(chǎn)生的廢料進(jìn)行合理處理
廢料產(chǎn)生對任何生產(chǎn)行業(yè)而言都是無法避免的,化工生產(chǎn)也是如此,既然廢料的產(chǎn)生已成為必然,那么我們就需要重視對廢料的合理處理和有效利用。化工生產(chǎn)行業(yè)不同于其他行業(yè),其生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢料往往是有毒的、危害性較大的物質(zhì),例如重金屬。這些物質(zhì)的再利用價(jià)值過高,而且,這些物質(zhì)的隨意排放將對環(huán)境造成巨大的污染和破化,因此,必須對其科學(xué)處理后再進(jìn)行排放,這在我國環(huán)境法以及化工生產(chǎn)條例中也是有規(guī)定的。針對不同的排放物質(zhì),采取不同的處理手段,化工生產(chǎn)的所產(chǎn)生的“三廢”,所需要的處理手段是不同的,必須根據(jù)實(shí)際情況來選擇處理技術(shù)。此外,在對排放物質(zhì)進(jìn)行處理并排放后,要對排放地點(diǎn)的土質(zhì)、水質(zhì)以及空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)排放物質(zhì)對其仍具有污染破壞性,那就必須立即停止排放并改進(jìn)排放物質(zhì)的處理技術(shù),只有達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后,才能繼續(xù)排放。
3 結(jié)語
綜上所述,雖然我國已取得巨大的經(jīng)濟(jì)成就,但是我國仍然是發(fā)展中國家,其資源和環(huán)境仍處于危險(xiǎn)的邊緣,若是不對化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行提高,那我國極有可能在未來幾年內(nèi)面臨著環(huán)境的崩壞和資源的耗盡。因此,必須對化工生產(chǎn)的工藝科技進(jìn)行研究和探索,將其作為化工行業(yè)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)推行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)來做,也只有這樣才能保證化工行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展,才能保證化工工藝的使用獲得經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及社會(huì)效益的三贏。
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教學(xué)資源建設(shè)是有中國特色卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題,也是長期以來中國卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。我國教學(xué)資源建設(shè)仍然存在總量不足、分布不均、共享困難、不能有效服務(wù)專業(yè)設(shè)置、課程建設(shè)、頂崗實(shí)習(xí)和學(xué)生就業(yè)等諸方面的不足。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確要求把加快教育信息化進(jìn)程作為推動(dòng)教育改革發(fā)展的保障措施。卓越計(jì)劃結(jié)合自身規(guī)律開發(fā)數(shù)字化資源,加強(qiáng)以優(yōu)質(zhì)視頻、教學(xué)素材、特色專題為主要內(nèi)容的專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè),有利于推動(dòng)卓越計(jì)劃相關(guān)專業(yè)建設(shè)、課程改革和教學(xué)方法手段的不斷創(chuàng)新,并直接關(guān)系到卓越計(jì)劃培養(yǎng)出來的人才質(zhì)量。同時(shí),《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(教高(2012)4號)》提出“通過多種方式整合校園資源,優(yōu)化辦學(xué)空間,提高辦學(xué)效益,確保高校辦學(xué)條件不低于國家基本標(biāo)準(zhǔn)。因此,建立開放靈活的教育資源共享平臺、提高資源建設(shè)的規(guī)范性和利用效率、降低建設(shè)成本和促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源的普及和共享已成為亟待解決的重要問題。
2卓越計(jì)劃化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)資源建設(shè)的思路
卓越工程師背景下的化學(xué)工程與工藝專業(yè)需要根據(jù)行業(yè)對化工工程師知識、素質(zhì)和能力的要求,確定相關(guān)課程和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),將涉及工程意識、工程素質(zhì)、工程實(shí)踐能力、工程綜合能力培養(yǎng)、企業(yè)以及工程項(xiàng)目管理知識的課程納入培養(yǎng)方案中,增加工程教育相關(guān)課程,因此,必須按照新的人才培養(yǎng)方案,以教材建設(shè)和精品課程建設(shè)為手段,改革教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)教材建設(shè),自主編寫和完善系列專業(yè)教材,使教學(xué)內(nèi)容充分反映新世紀(jì)化工實(shí)際生產(chǎn)和化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新要求。總體建設(shè)思路如下:
2.1構(gòu)建“新體系”
構(gòu)建以培養(yǎng)工程意識、工程素質(zhì)、工程實(shí)踐能力、工程綜合能力為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)新體系。按照基本技能層、知識應(yīng)用能力與工程實(shí)踐能力層、創(chuàng)新能力與工程綜合能力層等“三層次”,循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的工程綜合能力和創(chuàng)新能力。在基本技能層,主要通過課程實(shí)驗(yàn)、上機(jī)操作等實(shí)踐環(huán)節(jié)加深對理論課程基本概念、基礎(chǔ)知識和基本理論的理解和基本技能的培養(yǎng);在知識應(yīng)用能力與工程實(shí)踐能力層,主要通過課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng);在創(chuàng)新能力與工程綜合能力層,主要通過化工企業(yè)輪崗實(shí)習(xí)、化工企業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與研究、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽、大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)、產(chǎn)學(xué)研合作開發(fā)等方式實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的工程綜合能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2.2突出“厚基礎(chǔ)”
本專業(yè)卓越工程師教育專業(yè)培養(yǎng)方案課程設(shè)置分為通識教育,專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課三大模塊。通識教育包括數(shù)學(xué)與自然科學(xué)、人文與社會(huì)科學(xué)、體育、素質(zhì)教育公共選修課等,其課程學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的47.7%,課程學(xué)分占總學(xué)分的47.5%;專業(yè)基礎(chǔ)課包括相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課,其課程學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的34.9%,課程學(xué)分占總學(xué)分的34.3%;專業(yè)課包括基本專業(yè)課和專業(yè)方向課,其課程學(xué)時(shí)占總學(xué)時(shí)的17.4%,課程學(xué)分占總學(xué)分的18.2%。突出了卓越工程師培養(yǎng)的厚基礎(chǔ),為卓越工程師的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.3強(qiáng)化“寬口徑”
本專業(yè)卓越工程師教育專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置了精細(xì)化工、能源化工和生物化工三個(gè)專業(yè)方向課程模塊。其中,精細(xì)化工方向課程模塊開設(shè)了精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、精細(xì)化工工藝學(xué)、精細(xì)化工過程與設(shè)備、精細(xì)化工及分離實(shí)驗(yàn)等課程;能源化工方向課程模塊中開設(shè)了煤化學(xué)、煤化工工藝學(xué)、潔凈煤技術(shù)、煤化工實(shí)驗(yàn)等課程;生物化工方向課程模塊中開設(shè)了工業(yè)微生物學(xué)、生物化工工藝學(xué)、生化分離技術(shù)、生物化工實(shí)驗(yàn)等課程。強(qiáng)化了卓越工程師培養(yǎng)的寬口徑,以滿足大化工行業(yè)對工程技術(shù)人才的要求。
2.4體現(xiàn)“重創(chuàng)新”
教材建設(shè)也是教學(xué)資源建設(shè)不可缺少的內(nèi)容。在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課教材的選用上,以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、精選內(nèi)容、有所創(chuàng)新、有利教學(xué)”為原則,盡量選用國家規(guī)劃教材或者比較權(quán)威的高水平教材。同時(shí),組織教師立項(xiàng)編寫或參編高質(zhì)量教材,如普通高等教育國家規(guī)劃教材或精品教材;自編配套輔導(dǎo)教材和講義,制作和充實(shí)各類聲像教學(xué)資料,積極開發(fā)具有專業(yè)特色的CAI課件,錄制網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻。重點(diǎn)開展精品課程建設(shè),爭取獲得1門國家級精品課程、2~3門省級精品課程、4~5門校級精品課程,通過改革與建設(shè),不斷提高教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量,努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,打造出有扎實(shí)理論功底、掌握化工專門技能、有很強(qiáng)事業(yè)心和吃苦耐勞精神的應(yīng)用型專業(yè)人才,以滿足現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展對化工專業(yè)高素質(zhì)人才的需求。我們將不斷完善卓越背景下化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教學(xué)資源建設(shè),確保學(xué)校教學(xué)質(zhì)量不斷提高,確保專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目績效。
3卓越計(jì)劃化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)資源建
設(shè)存在的困難卓越計(jì)劃化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)資源建設(shè)的內(nèi)容相當(dāng)豐富,在實(shí)際操作過程中需要突破重重難關(guān),其中最為突出的有校企合作、人才需求的個(gè)性化和多樣化以及師資隊(duì)伍建設(shè)三個(gè)方面。
3.1校企合作是首先要解決的問題
近年來,我院不斷探索和完善校企合作的長效運(yùn)行機(jī)制,努力通過各種渠道與企業(yè)溝通,先后在多家大中型企業(yè)設(shè)立了教學(xué)實(shí)習(xí)基地并成立了一個(gè)工程實(shí)訓(xùn)中心,為學(xué)生營造了在企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)的良好機(jī)會(huì)。但有些企業(yè)為了兼顧安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益,不能為學(xué)生提供在相應(yīng)的技術(shù)崗位上動(dòng)手操作的機(jī)會(huì),這樣一來學(xué)生的動(dòng)手能力就得不到真正的鍛煉。
3.2人才需求的個(gè)性化和多樣化
不同的公司對技術(shù)應(yīng)用型人才的需求均存在差異,如同樣是培養(yǎng)化學(xué)工程與工藝卓越工程師,有些公司需要學(xué)生具有精細(xì)化工或生物化工方面的知識,而有些公司則需要學(xué)生具有能源化工方面的知識。因此,我們必須有的放矢地進(jìn)行化學(xué)工程與工藝專業(yè)卓越工程師教學(xué)資源的建設(shè),以滿足不同公司對技術(shù)應(yīng)用型人才的多樣化需求。
3.3師資隊(duì)伍的建設(shè)
化學(xué)工程與工藝專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)必須擺脫傳統(tǒng)的大學(xué)生培養(yǎng)模式,為了實(shí)現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)和落實(shí)卓越工程師的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),形成具有良好的學(xué)緣結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)和以中青年為主體的雙師結(jié)構(gòu)教學(xué)團(tuán)隊(duì)是順利、高效進(jìn)行教學(xué)資源建設(shè)的必要條件。而要改變目前師資水平不足,知識結(jié)構(gòu)單一和學(xué)緣結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)狀將是一個(gè)長期而艱巨的過程。
4結(jié)論