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化学应用工程范文精选

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化学工程与工艺的应用

摘要:化学工程与工艺专业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域,能在化工、石油、能源、轻工、冶金、医药、微电子生产、食品和环保等多领域行业,从事产品的研制开发与评估、过程工艺与装置的设计放大、过程科学研究、高等工程教育、生产过程的控制及经营管理等方面工作的高级工程技术、教育教学和管理营销人才,具有技术密集、人才密集、资本密集的特征,特别是二十一世纪的化学工业在向“绿色化工”方向发展的同时,对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求,该专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。

关键词:化学工程与工艺;专业;就业方向

化学工程与工艺专业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域,能在化工、石油、能源、轻工、冶金、医药、微电子生产、食品和环保等多领域行业,从事产品的研制开发与评估、过程工艺与装置的设计放大、过程科学研究、高等工程教育、生产过程的控制及经营管理等方面工作的高级工程技术、教育教学和管理营销人才,具有技术密集、人才密集、资本密集的特征,特别是二十一世纪的化学工业在向“绿色化工”方向发展的同时,对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求,该专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。本专业旨在培养德、智、体全面发展,具备在工业界、科技界、政府及行业机构中担任重要职务的基本素质,掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法。

通过上述阐述,我们简单了解到了化学工程与工艺的定义,在一些重要领域的关键作用。下面就让我们分开来解读化学工程和工艺在哪些领域起到了什么作用,在工作中,如何将资源更好的利用?

化学工程与工艺就是研究化学工业生产过程中的共同规律,并用化学方法改变物质组成或性质来生产化学产品的一门工程W科。简单来说,也就是化学在工程实际中的应用。该专业主要开设高等数学、无机与分析化学、有机化学、物理化学、高级语言程序设计、化工原理、化工热力学、化工分离工程、仪器分析、化工设计、化学反应工程、化工工艺等课程。其中英语、化工原理、化学反应工程、高等数学为学位课程,参加省自学考试。

化学工程与技术学科是从19世纪末由于化学品大规模生产的需要而形成和发展的。当时,为了化工生产的高效和大型化,根据典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题,形成了单元操作的概念。20世纪50年代后发展的传递过程原理和化学反应工程使化学工程学科上升到了新的阶段。人类穿的各种合成纤维的衣物,吃的各种食物的包装加工,住的房屋的水泥钢材,以及人们开车所用的石油天然气,都是化工研究的方向。中科院院士陈洪渊就曾经评价化工产业为“国之重器”,能创造出数千万个“新物种”。譬如说,1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,解决了世界上一半人的温饱问题。1995年我国的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维,这一化工技术的应用,使大多数人免于挨冻。

当今社会,化学工程与工艺也应用到多个领域,如分析化学师、食品化学师、化妆品研发员、医药技术师等职业,这些职业你肯定听说过,但不一定想到他们与化学工程与工艺专业相关。总体来说化学工程与工艺专业的就业领域还是相当广泛的。毕业生能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。一般主要的主要就业方向可以从一下几个方面来看:

首先,可到科研院所、高等院校从事化学工程与工艺相关科研、教学等工作。不过这需要该专业学生具备一定的科研水平和较高的学历。

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AutoCAD在化学工程中的应用

摘要: 从计算机辅助设计软件在国内化工行业的发展入手,查阅大量文献,以文献计量学理论为指导,进行了 Auto CAD 在我国化工发展历程中的应用研究。基于中国知网数据库,分别从文献发表时间、文献类型、关键词、文献来源等几方面统计分析了大量化工 CAD论文,对比现有化工 CAD 应用趋势,进而着重研究了AutoCAD在我国化工发展历程中的应用研究。基于中国知网数据库,分别从文献发表时间、文献类型、关键词、文献来源等几方面统计分析了大量化工CAD论文,对比现有化工CAD应用趋势,进而着重研究了AutoCAD在化工机械设计方面的应用前景。

关键词:AutoCAD;化工;统计分析

0前言

在信息时代的背景下,各学科领域与计算机技术的结合愈发紧密,人类社会的发展对计算机的依赖程度也越来越高,化学工程的发展也不例外。当前,计算机技术在化学工程中的应用已经深入到流程模拟、图形绘制、化工计算等多方面。无论是通用型软件,还是化学相关专业的专用软件,多样的计算机软件使化学工程从教学到应用[1],都更加便捷。在图形绘制方面,电脑绘图软件众多。当前全球使用最广泛的是美国Autodesk公司开发的自动计算机辅助设计软件———AutoCAD,市场占有率位居全球第一[2]。本文以我国对化工CAD的探索历程为主要研究对象,以中国知网收录的1985~2017年间的相关文献为数据来源,通过综合运用文献计量、词频分析等多种学科及理论,系统分析CNKI检出文献的总体结构,对文献发表数量、发文机构、发表年限等进行统计,分别展开分析。此次检索以“Auto-CAD”为检索词,在全文范围内搜索并含“化工”的文献,结果显示相关文献的起止年限为1985~2017年。

1文献统计

1.1文献来源

将检索结果中的14558篇论文按来源数据库分类,得到文献类型分布如下:期刊文献5135篇(中国学术期刊网络出版总库4962篇、特色期刊173篇)、博士硕士论文9129篇(中国博士学位论文全文数据库841篇、中国优秀硕士学位论文全文数据库8288篇)、会议文献189篇(中国重要会议论文全文数据库161篇、国际会议论文全文数据库28篇)和报纸文献105篇(中国重要报纸全文数据库)。

1.2发表年度

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化学工程的综合应用

一、解决对策

重庆科技学院的化学工程与工艺专业为重庆市特色专业,主要方向为石油天然气化工。近年来,本专业以面向石油化工行业、重庆天然气化工及地方经济建设,培养服务于行业和区域经济的高素质应用型化学工程技术人才为指导思想,逐步形成了以学生工程实践能力强为特色,遵循理论与实践并重、专业能力与综合素质培养并重的原则,按照“重应用、强能力、高素质”的培养方式和“大平台与分方向”相结合培养工程应用型人才。这些都离不开在培养过程中学院重视其基础知识的夯实,更是由于对其专业课程进行了科学的定位与设置,以及对实践环节的改革和探索。在培养学生的创新能力、实践能力和动手能力、发现问题以及解决问题的能力方面,专业综合应用实验摈弃了原来较为简单的油品常规理化性质检测实验,对实验内容和方式方法都进行了大幅度的改变。

1.在实验内容上,针对石油天然气化工专业特色,我校购买了东方仿真公司的“常减压炼油仿真系统”与“催化裂化装置仿真系统”。这两套系统皆为炼油厂中重要加工装置的仿真软件,并开出了“常减压炼油装置—冷态开车、正常停车、紧急停车”、“催化裂化反应再生联合装置—冷态开车、正常停车”的必做实验,以及“常见事故及其处理”等选做实验。学院还购买了“天然气净化—脱硫仿真软件”开放给学生选做,以提高学生对天然气净化工艺流程及控制参数的熟悉与理解。此外,化学化工学院即将建成的“化工过程及装备实践教学平台”可为学生提供更多更新的实践内容,其专业综合应用能力也会得到更好的锻炼。

2.在实验方式方法上,专业综合应用实验一改传统填鸭式面面俱到的说教式验证实验,将学生分成1~4人/组(常减压装置授权点较多,故1人/组,而催化裂化装置授权点较少,故4人/组)进行仿真实验操作。在实验开始之前,教师首先结合“石油炼制工程”或“天然气加工工程”的相关工艺和知识,对软件进行简要介绍,然后学生根据工艺路线及物料平衡进行装置操作。遇到问题,同学自己先思考和解决。这样可以锻炼其分析问题解决问题的能力,或者与同学探讨解决,以达到培养团队协作精神的效果。遇到前两种方式都不能解决的问题时,教师再予以提示和引导,从而很好地锻炼其综合素质与能力。此外,由于仿真软件与企业的中控室的“DCS图”及“现场图”模式一致,所以专业综合应用实验同样也使学生能提前扮演了企业员工的角色。

3.在实验报告上,教师自己编制报告模板然后通过软件分发到学生电脑桌面,这样使学生可以更为方便和快捷地图文并茂完成实验报告,打印后交给老师。在实验分数分布上,“实验成绩记录”占50%可以充分合理地考察学生的动手结果,“实验分析与讨论”占20%以检验学生对实验是否“知其然,更知其所以然”,这也对其以后毕业论文的撰写打下了良好基础。

二、结束语

通过对化学工程与工艺专业综合应用实验的改革,学生各方面的能力都能得到很大的提高,为创新型、应用型和工程型“卓越工程师”的人才培养奠定坚实的基础。当然,实践教学的改革任重而道远,绝非一朝一夕可以解决的。但只要通过相关管理职能部门,尤其是我们从事一线教学的广大教师的不断探索和改革,必然能为我国的现代化建设培养出更多更好的化工人才。

作者:何柏邱奎付雪陈双扣刁显珍原金海单位:重庆科技学院化学化工学院

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化学工程工艺中绿色化工技术的应用

摘要:化工行业对环境造成的危害难以想象,已成为当下非常紧迫的重大课题,针对环境的巨大破坏,将绿色化工技术应用到化学工程工艺中十分重要,既能从根源上解决环境污染的问题,又能实现社会健康、和谐、持续发展。本文阐述了绿色化工技术的开拓情况及其在实际中的应用状况,对绿色化工技术深化探究,达到改观化工生产的目的。

关键词:化学工程;工艺;绿色化工技术;应用

在我国经济飞速发展的条件下,环境问题呈现出了可怕的形势,环境污染问题已慢慢的浸透到人们的日常生产生活中,而化学工业中的污染对环境造成的危害十分突出,是需要迫切解决的问题,因此,化学工程工艺中绿色化工技术的应用价值更为显著,具有长远的影响,不仅对环境污染问题进行改善,更对化学工业健康持续发展起着不可估量的作用。

1绿色化工技术阐述

绿色化工技术在化学工业生产过程中充当的角色十分突出,绿色化工技术应用的主要目的是控制化学工业生产对环境所产生的污染,期望通过对化学工业生产方法的革新和改良,来控制化学技术中化学原料和废弃物给环境所带来的污染和潜在的危害,因此,一定要减少排放有毒的废弃物,将废弃物资源回收利用做好,使资源利用率得到充分高效的提高,对污染物的排放实行有效的限制,把绿色化学工业的健康持续发展作为前进的方向。

2化学工程工艺中绿色化工技术的开拓

(1)化学原料选取化学原料作为绿色化工技术开拓中的基础,能从根源上使污染源得到很好的控制,进而缓解环境污染问题。对于绿色无污染化工原料并不是最佳的原料选取,其依然存在着缺陷,在生产的过程中依旧会产生污染物,给环境造成污染。因此,在生产中最好选用无毒的或是毒害相对少的原材料,不添加化学药剂的,比如,天然植物、天然农作物都是较好的材料选择。随着化学工业的兴盛,应该舍弃有毒害的材料,而选用无污染、无毒害的原材料,这样,才能在达到环境保护标准的条件下,使原材料成本减少,材料来源得到充分扩展。(2)化学催化剂选取化学工业在具体的生产过程中,往往会习惯性地运用化学催化剂加速化学反应,对化学工业生产效率的提升具有明显的效果,但是,同时也会有大量的有毒废弃物排放出来,给周围环境造成潜在的危害。因此,在面对具体的绿色化工技术开发时,应将焦点聚集在无毒无害化学催化剂研发上,以此为核心,使有毒废弃物排放量得到有效控制。另外,需要重视化学催化剂的选取要点,把无毒害或是毒害甚小的化学催化剂作为首选,从而接近工业绿色发展。在现阶段的化学工业中,众多研究人员在对无毒害催化剂研发方面的成绩令人们醒目,对烷基化固相催化剂倾向关注,它是一种无毒害,甚至不会对环境造成污染的化学催化剂,非常适合大力扩展应用。在此,需要强调说明的是,关于无毒害化学催化剂的研发,必须控制废弃物排放量严格符合规定要求,重视排放的废弃物循环使用这一点,使资源利用率有良好的改观。(3)化学反应选择性深化绿色化工技术具体钻研过程中,需要偏重深化化学反应选择性,进而达到加倍有效地实现化学生成物的提取,在确保符合减少环境污染标准要求的情况下,还可以使化学工业生产成本得到有效降低,更进一步改进资源利用效率。比如,在石油化学工业中,通常会运用烃类选择性氧化物,因为其化学反应极其易于发生氧化,在生成物产生方面存在着严峻的损坏与浸染。对此,针对化学反应选择性深化这一点,必须把防止产生损坏生成物的反应作为重点关注,进而使化学工业沿着绿色生产发展,消除对环境污染的潜在危害。

3化学工程工艺中的绿色化工技术应用

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化工辅助软件在化学反应工程教学中的应用

摘要:化学反应工程具有很强的理论性和实践性,在化学工程与工艺专业的培养体系中占有非常重要的地位。但其理论内容相对独立,加之涉及到大量的数值计算,学生在学习过程中普遍感到困难。采用虚拟仿真实验软件和Aspen流程模拟软件等辅助软件,可以从辅助实验、辅助反应器模拟设计对化学反应工程进行辅助教学,加深学生对反应工程理论的理解,并掌握反应器模拟和设计的方法。采用化工辅助软件教学可以提高学生的学习兴趣,培养学生的思维能力,丰富和深化教学内容,拓宽学生的知识面,取得了良好的教学效果。

关键词:化学反应工程;教学;虚拟仿真;Aspen

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0176-02

化学反应工程是关于如何在工业规模上实现化学反应过程,以期最有效地把原料转化为尽可能多的目标产品,争取实现经济效益,满足国民经济需要的一门学科。它的研究对象为工业反应过程,研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。其研究方法是结合实验数据,通过模型化方法解决反应器的开发放大、结构选型、尺寸设计、操作优化等实际问题[1,2]。化学反应工程实验内容包括反应动力学测定、反应器流动状态测定等实验。采用真实实验装置进行实验,存在实验时间较长,实验参数不易确定,生成物检测困难等问题,而且一般同种设备只有一套,数个学生共同操作一个实验,不能进行充分的锻炼。随着计算机技术的发展,利用辅助软件进行教学以越来越显示出其优越性[3,4,5]。在化学反应工程这门课程中,可以采用化工虚拟仿真实验软件和流程模拟软件Aspen进行辅助教学,并取得了良好的辅助效果。

一、化工虚拟仿真实验软件

虚拟仿真实验是实验教学的重要补充,具有直观性、系统性、综合性、安全性、经济性的特点,能给学生提供全面的技能训练,获取完善的知识体系、完备的综合能力。

在真实的实验当中由于受教学资金的限制,实验设备台套数不足或设备陈旧,学生实验难以充分开展。而虚拟仿真实验可以快速扩容、更新升级。在真实实验平台中,部分按照人才培养计划要求必须开展的实验项目由于高危险、高成本、高消耗及高污染等问题无法开展。采用虚拟仿真软件,可以节约实验成本,以安全环保的形式强化实践训练。

传统的实验预习方法陈旧不能调动学生的积极性,用虚拟仿真实验考核来代替传统实验的预习,让学生自主通过虚拟实验知识学习系统,完成对重要知识点的学习;同时在仿真软件中练习操作,操作过程中后台会对操作结果自动评分,学生完成操作后可以提交虚拟实验仿真报告,从而大大提高预习效果。

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化学工程中绿色化工技术的应用分析

摘 要:绿色化工技术是近几年提出的新型生产工艺,其发展目标便是对传统化学生产过程中产生的资源浪费及环境污染现象进行有效改善。本文将重点对绿色化工技术在化学工程工艺中的应用展开论证。

关键词:化学工程工艺 绿色化工技术 应用

前言

随着我国工业科技的进步,人们对化工材料的要求越来越高,例如节能性、环保性等方面的要求不断提高,近年来,我的能源及环境因为工业的发展带来了严峻的挑战,特别是近几年,我国的环境污染问题及能源消耗问成为备受关注的领域,我国化工研究人员也在重点研究关于不可再生能源的保护问题、生活垃圾的处理问题及工业污染物的合理排放问题。众所周知,在化工工程工艺中,很多有害、有毒的物质会被产生,如果这些物质处理不当,便会排放到大自然中,久而久之会对生产平衡起到严重的影响,绿色化工技术是提高化学工程工艺的先进技术,化工材料对生态环境的污染问题可以有效解决,提高化学工业的能源利用效率。本文将重点对绿色化工技术在化学工程工艺中的应用展开深入研究。

一、绿色化学技术的发展

在传统化学生产过程中,很多有害、有毒的物质会被产生,严重的滞后性使得化学工程工艺长期处于被动的生产状态下,因此,这种传统的化学工程工艺无法得到资源优化的目的,对于污染物的处理工程效果较差,污染物处理效率低下,同时提高了对化学污染物处理的成本。而绿色化学技术的出现,可以有效解决传统化学工程工艺中对污染物处理的问题,可以通过先进的技术,对污染物进行脱硫、除尘等方面的处理,具体实施方法如下:

1.采用绿色化学原料

在化学工程生产过程中,其流程及工艺直接由化学生产原料决定。在传统化学工程中,大多数采取的生产原料是不可再生的能源,选择这种化学材料增加了污染物质的排放量,同时增加了我国对不可再生能源的消耗量,因此,化学工程工艺中,选择绿色的化学原料是重点研发的领域,例如使用苞米杆、芦苇等农副产品废弃物,便是典型的绿色化学原料,这些物质无污染,直接投入化学生产中,可以直接转化成醇、 酮、 酸类的化学品,不会产生任何有毒或有害其物质,只会产生氢气等物质。

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化学工程中绿色化工技术的应用

摘要:由于化工行业对环境造成了严重的污染,把绿色化工技术使用于化学工程与工艺中是很重要的。因此,本文围绕绿色化工技术,阐述了绿色化工技术研发与运用,希望以此给绿色化工技术研究者提供参考。

关键词:化学工程;工艺;绿色化工技术;应用

所谓的绿色化工技术就是经过改善已有的化学技术,以及通过对化学理论的使用与工程技术运用减少化工原料与溶剂等污染环境的物质,从而达到零排放的目的,降低对人和环境的危害,构建良好的生态环境。因而,下面就此分析了绿色化工技术的运用。

一、化学工程和工艺中绿色化工技术研发

(一)提高化学反应选择性

在绿色化工技术详细研发的过程中,应当提升化学反应选择性,以此来达到事半功倍的效果。在保证环境污染减少的标准规定条件下,还应当大大降低化学工业生产成本,提升资源使用率。例如,石油化学工业里面,一般会采用烃类选择性氧化物,由于烃类选择性氧化物化学反应很容易产生氧化,在生成物产生这一方面有着一定的损害与污染程度。因而,对于深化化学反应选择性,应当将有效预防出现损害生成物的反应当成是核心关注点,从而让化学工业进行绿色生产,减小对环境污染的危害。

(二)合理选择化学原料

随着绿色化工科学技术的持续发展,假设不从化学反应的源头以及化工污染方面下手,则一直是治标不治本且非常被动的举措。那么化工科学技术和工艺发展的时候,选取没有害或者没有毒的物质、原材料、催化剂等原料开展化工产品制作、化工生产达到零污染以及零排放的清洁生产与加工准则,预防与控制化学污染问题出现。而近期很常见的没有害的物质的化学原料就是农作物以及野生植物等物质。把树木等自然野生植物纤维、麦秸、稻草等农业副产品的废弃物当成是原料,进而加工酸、醇化工原料等。再者采用生物质气化产生氢气,均是绿色化工技术里面原料挑选运用的经典案例。

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化学生产中化学工程技术的应用

摘要:随着我国科学技术的不断发展,化学工程技术在化学生产中的应用越来越广泛。化学工程技术作为化学生产中重要的一项技术,不仅能够有效的节约在化学生产中所需要的时间,而且还能够提高化学工程的生产效率。因此,本文通过对化学工程技术的技术概念进行了阐述后,又详细的介绍了超临界流体技术、传热技术以及绿色化学反应技术在化学生产中的应用,并且分析了现如今的化学工程技术存在的问题,同时提出了相应的对策,从而使得化学工程技术在化学生产中能够有更好的发展。

关键词:化学工程技术;化学生产;应用;分析

在我国,科学技术一直是我们的一项重要的生产技术,随着科技的快速发展,在化学生产过程中也开始广泛的采用化工技术。化学工程技术主要是一项研究化学生产过程中需要采用的相关技术,其主要目的是对化学工程产品进行开发、设计、制造和管理。由于化学工程技术能够有效的提高产品的质量,同时也能够提升化学生产中的工作效率,因此我们对化学工程技术有了更广泛的关注,并不断的将其拓展到化学生产中的各个领域,使得化学工程技术能够发展的更好,进而不断的推进我国的经济发展和科技发展,使我们的生活条件更加优越。

1化学工程技术的技术概念阐述

现如今,化学产品已经成为了人们生活中非常常见的物品,例如药物、食品和日用品,还有农业药物和工厂生产所需的原料等等。因此化学工程技术变成为了一项炙手可热的技术,不断的受到人们的关注。化学工程技术是根据化学理论基础与相关的技术相结合的一项应用于化学生产中的技术,利用化学设备,通过一系列的化学反应进行产品的大量生产。在化学生产的过程中,化学的反应物和设备对于工程的技术要求是非常高的,而化学工程技术的优势就在于能够满足化学反应的要求,进而提高了化学产品的质量。除此之外,化学工程技术还有一项更大的优势就是对废物的处理,这项技术能够尽可能不对环境造成很大的影响,正符合我国当前对生产的要求。

2化学工程技术在化学生产中的应用

2.1超临界流体技术在化学生产中的应用

超临界流体技术主要的内容是,控制一定的温度和压力,使得需要的流体处于液体与气体中间的状态。这种流体的特点集合了气液的优点,它的粘度低与气体相似,它的密度很高与液体相似,这就导致它的扩散能力很强,介于气体和液体之间。同时它还拥有很强的溶解能力和压缩能力。将这种技术应用于化学生产中,通过控制温度与压力,得到超临界流体,利用其拥有的优势来达到节省能耗的目的。现如今,我们将这种技术应用于更过多领域,比如,高分子材料、复合材料、有机物材料和无机物材料。

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化学工程技术在化学生产中的应用

【摘 要】经济的发展和科学技术的进步,我国的化学工程也取得了飞越的发展。本文先对化学工程技术进行了概述,进而对化学工程中的新型反应技术和化学工程技术在化学生产中的应用新方向进行了研究。

【关键词】化学工程技术;化学生产;应用

前言:

伴随科学技术的发展,专业人员对化学工程研究已经从单一走向研究领域与多学科相结合的多元化方向发展,随着时代的需要,科学技术的发展,新的发展热点的出现,化学工程的发展方向也是多元化的。化学工程技术多元的发展给社会带来的也将是全新的面貌,推动整个社会向前的步伐。

1化学工程技术的概述

化学工程技术主要研究化学生产过程中产品的研究开发,同时也需要设计和管理反应装置,因此它是一门集合理论和实际操作的综合性技术。在化学生产中运用化学工程生产技术,可以显著提高生产效率,缩短生产时间,同时还可以大幅提高产品的质量,减少成本和原材料的消耗,对于产品的开发以及技术的改进都具有非常重要的作用。

近几年我国的科学水平不断进步,化学工程技术越来越来越广泛地被应用在化学生产中。化学生产关系着全社会对化工产品呢的需求,也影响着我国其他产业的生产发展。化学工程技术在化学生产中的应用十分必要,对于维持人们的正常生活和社会的稳定都有重要作用,因此,其应用也越来越受到人们的重视。

2化学工程中的新型反应技术

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计算机在化学反应工程教学的应用

摘要:化学反应工程课程中,涉及到大量的数值计算、微积分运算及数学推导过程,学生在学习过程中普遍反馈该课程学习难度较大。本文根据化学反应工程的课程特点,以调动学生的学习兴趣、丰富和深化教学内容、培养学生的分析问题解决问题能力为目的,阐述了在化学反应工程教学中应用计算机软件的必要性。文章以动力学计算为例,应用Excel和Origin两类软件将该部分内容的理论知识与实践有机的结合起来,巧妙的利用这两类软件调动学生的学习积极性并解决相关工程实际问题。

关键词:化学反应工程;教学;计算机

引言

化学反应工程[1]是是教育部确定的化工类专业的主干课程之一,是以无机化工、有机化工、煤化工和石油化工生产过程中的化学加工过程为背景,按化学反应与动量、热量、质量传递相互作用的共性归纳综合的宏观反应过程;是将化学反应原理与化工反应设备相结合的一门学科。化学反应工程既是一门专业课,同时,也是一门具有普遍指导意义的基础性工程学科,它和工程实际密切相关,具有很强的理论性和应用性。该课程主要涵盖反应动力学和反应器设计与分析两个方面的内容。其中,化学反应动力学的测定需要对实验结果进行分析、拟合,这些过程均需要进行大量的计算;在反应器的设计计算中,在确定数学模型时,涉及到微积分、数值计算等过程,计算繁琐[2-3]。如能在教学过程中合理的应用计算机,将繁琐的计算过程简单化,并能将计算结果以图示和表格的形式呈现出来,将会使这类问题迎刃而解。

1在化学反应工程教学中应用计算机的必要性

在计算机的应用过程中,计算机软件起着非常重要的作用。计算机软件是计算机技术的一个重要的方面。化学反应工程课程中计算及数据处理占据比重较大,在学习过程中,涉及到微积分计算、常微分方程求解、迭代运算等内容,需要学生分配大量的时间做相关的计算,这往往使得学生过分关注计算过程而忽略了反应器设计及分析的核心内容[4,5]。要发挥计算机在教学中的辅助功能,软件是一个核心因素。常用的软件除日常教学中熟知的PowerPoint、Word及多媒体播放工具等,具有强大数据处理能力的软件在化学反应工程教学中更能发挥其优越性[6]。本文将以Excel和Origin两类软件为例来阐述计算机在反应工程教学中发挥的作用,将该课程的理论知识与实践有机的结合起来,锻炼教师在教学过程中应用计算机软件的能力,巧妙的利用这两类软件调动学生的学习积极性并解决相关实际问题[7]。

2计算机在化学反应工程教学中的应用实例

化学反应工程的主要研究对象是工业反应器,即如何使化学反应在工业生产中有效地实现。这一过程的实现需要多方面的知识,其中化学动力学是所需的基础知识之一[1]。2.1动力学方程本文以程序升温条件下神华煤的水蒸汽气化反应为例,进行气化产物的动力学计算,将Excel和Origin两类软件应用在反应动力学这一章节的教学过程中。反应工程课程教学过程中,有这样的结论:由阿伦尼乌斯方程对数式(式(1))可知,lnk对1/T为线性关系,此关系只适用于一定的温度范围,不能外推。虽大多数情况下,阿伦尼乌斯方程均能表示反应速率常数与温度的关系,但某些情形下,lnk与1/T不成线性关系[1]。在教学过程中,直接得出此结论,学生没有深刻的认知,如举实例证明此结论,教学效果将更佳。2.2求解过程记录实验过程中神华煤程序升温条件下水蒸汽气化反应生成气体H2的浓度随温度变化的值,将所得数据导入至Excel表格中。实验条件如下:反应温度范围500-850℃,升温速率2℃/min,每五分钟记录一组实验数据。将记录的H2浓度值用Excel的公式功能换算成H2的生成摩尔量并进一步计算出各个时刻对应的累积生成摩尔量。选取温度范围为610-730℃的点绘制曲线,并用Origin的线性拟合功能进行线性拟合(图3),线性拟合结果截图如图4所示,拟合后直线斜率可视为-E/R,截距为ln(A/),线性拟合的相关度R2=0.993,线性度较好,说明所选取的动力学模型较符合神华煤的气化反应特性。根据图4数据计算可得神华煤在该程序升温水蒸气气化过程中生成气H2的活化能E值为150.2KJ/mol,指前因子A为7.62³105,计算结果如表1所示。该数据可为反应器的优化和设计提供依据。通过以上计算及作图过程可知,应用Excel和Origin两类软件可将繁琐的计算过程简单化,并能将计算结果以图示和表格的形式呈现出来,较传统的教学过程更加灵活、更形象化,有助于学生理解和掌握反应工程课程学习中的知识点,能激发学生的学习兴趣,使教学效果更佳[8]。

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