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关键词:化学工程设计;计算机软件;数据处理
化学工程设计的目的是利用化学方法和物理方法寻找工业生产的最佳过程,研究工业生产中的共同规律,从而使工业生产的效益最大化。计算机软件在工业工程设计中的应用已非常普遍,化学工程数学模型计算、实验设计、工艺流程绘制等,都会用到计算机软件,化学工程设计中最常见的应用软件有MATLAB、CAD、ORIGIN等,研究这些计算机软件的应用,能有效提高化学工程设计的效率,降低化学工程设计成本,使其设计结果更科学、更可靠。
1化学工程研究的内容及手段
化学工程设计就是对产品生产的化学过程、物理过程进行研究、设计,使其能够完成大规模的生产任务,使化学科学能更好为工业生产服务。如石油精炼、食品加工、药品生产、建筑材料生产等,这些都属于化学工程研究的领域,化学工程设计要对工程的相关因素进行充分的、全面的考虑,并结合装置效应,解决生产过程中的各类问题,确保化学工程生产过程可靠、安全、有效。这一过程涉及物理、化学、数学等多个学科,结合生产过程开发和操作理论等研究工业生产的最佳形式,包括单元操作研究、化学反应工程研究、传递过程研究等,是一项非常庞大且复杂的工程。一方面,化学工程本身比较复杂,它属于多学科交互的研究范畴,有时物理现象和化学现象同时发生相互影响,研究起来比较复杂。此外,化学工程研究的物质有气体、液体与固体,多种形态共存,研究起来比较复杂。另一方面,化学工程研究的物系流动时边界比较复杂,这就导致其设备没有固定的形态、构造等,要结合不同的生产需要,灵活设计化学工程,致使其设计比较复杂、多变。化学工程的研究方法较多,早期,人们主要通过实验来研究化学工程的设计,将实验的过程逐级扩大,以探索工业生产的规律、工艺等,人们将其称为经验放大法。随着化学科学在工业生产中的应用日益广泛,进入20世纪后,人们逐渐意识到化学工程研究的重要性,开始寻找新的方法对其进行研究,这一时期就出现了因次分析、相似论,研究的具体做法就是将影响过程的众多因素进行分析归纳,寻找相似的变量,尽可使研究变得简便,然后再通过实验求得这些数据的关系,再设计化学过程。这一时期,将数学模型方法应用于化学工程设计中的研究模式已初步形成,利用数学模型法,结合实验方法,取得重要的数据,再通过实践鉴别、验证这些数据,进而完善化学工程的设计。这一时期,化学工程设计面临的最大问题就是巨大的数据量与人繁重的工作之间的矛盾,而且人工计算、设计中易出错。计算机诞生后给各行各业的发展带来了巨大的契机,化学工程研究也迎来了新的局面,计算机在化学工程设计中的应用将人从繁重的运算、数据整理分析等工作中解放出来,提高了人力资源的利用效率,同时节省了时间、研究成本。直到现在,计算机仍是化学工程设计的重要辅助工具,计算机软件被广泛应用于化学工程设计当中,成为化学工程发展的重要支柱。
2计算机软件在化学工程设计中的应用
2.1计算机软件在化学工程设计中应用的优势
首先,计算机的数据存储和处理功能为化学工程研究带来了方便,化学工程设计者不用再反复、重复收集、整理各类数据,计算机网络的资源共享性、计算机的数据处理功能,使化学工程研究人员通过计算机应用可以获得更多的研究资源和设计资源,应用软件对掌握的资源进行加工、分析,可以得到更准确的结果,这种方法显然比人工准确、可靠、高效得多。例如,利用MATLAB软件,可以迅速、准确分析大量数据,快速得到结果。例如,对某企业废水中的一些有毒物质进行检测,检测数据众多,人工处理起来复杂、麻烦、易出错,应用MATLAB处理就简单得多了,输入相关数据,很快便能得到结果。其次,应用计算机软件可以使化学工程设计的过程更为直观、简便。例如,应用MATLAB软件可以对数据进行图像处理,将数据转化为图形,还可以在图中添加文本,这样能使化学工程研究更方便。又如,使用CAD软件,可以绘制化学工艺流程,使化学工程设计的内容更精确、美观、具体,有利于设计者及时发现问题,改变设计思路,使化学工程的设计更完美。再次,计算机软件可以模拟化学工程实验和化学工程过程,使研究者和设计者更易得到准确的数据,也使化学工程的内容和方法得到了丰富和完善。
2.2计算机软件在化学工程设计中的应用实例
化学工程设计中最常用的计算机软件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等,这些软件应用的主要目的是数学建模、化学实验设计、化学工艺流程绘制、数据处理及数据分析与化学工程分析、设计、核算等。例如,配备一定浓度的溶液,应用计算机软件依次输入相关的数据,就能够得出固体的配置量,这样大大地提高了化学工程设计的效率,使工程设计得到了优化。又如,利用计算机软件进行化学制图,应用MATLAB、CAD都能完成。特别是CAD的三维图,直观、立体感强,是现在化学工程研究必不可少的软件,能够将化学工艺流程真实、客观地表现出来,人们通过看图就能掌握化学工程的概况,方便、快捷,即便不是化工的专业人士通过看图也能够了解化学工程的概况和生产流程。
2.3计算机软件在化学工程设计中的应用问题
计算机软件、硬件的发展都非常快,软硬件相互配合才能发挥出计算机应用的最大价值。当前,化学工程设计中计算机软件的应用存在的一大问题就是大多数化学工程研究者、设计者,过于重视对计算机相关软件的学习、应用和研究,而忽视了对计算机相关硬件的学习和了解,在计算机应用过程中,计算机硬件的一些小问题就会阻碍工作的继续进行,甚至造成难以挽回的损失。例如,化学工程设计图存储不当,造成设计图丢失、损毁、被盗等情况发生,影响了化学工程设计的进度和效益。其次,一些化学工程设计者、研究者过于依赖计算机软件,进而忽视了自身对专业知识的掌握、应用和研究,一旦离开计算机感觉什么事都做不好,这种依赖使其在化学工程设计中缺少创新和钻研精神,不利于化学工程科学的持续发展。再次,化学工程研究中设计和操作优化问题一直都很突出,在研究过程中,大部分研究者也比较重视实践研究,计算机软件也能模拟部分的实验过程,且其处理分析数据的能力很强,即便如此,将化学工程设计应用到大型生产中还是存在诸多问题,这就启发我们需要进一步研究化学工程设计的相关软件,进一步提高其模拟实验和处理数据的功能,更好解决化学工程研究中的各类问题,最好能综合不同软件的应用效果,使软件的应用更为方便、简洁、高效。
3结语
化学工程设计中应用计算机软件,首先应重视计算机软、硬件的协调发展,这样才能使软件更好发挥其作用。其次,化学工程研究的对象相当复杂,计算机软件作为化学工程设计的辅助工具,对于促进化学工程研究、设计是很有帮助的,但归根结底它只是化学工程研究和设计的辅助工具,因此,在化学工程研究设计中,更应重视人的主动行为,大胆开发和创新化学工程设计,不断完善化学工程,使其能更好为工业生产服务。
参考文献
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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。
2.2传热技术在化学生产中的应用
化学工程之中的传热技术主要是分为两方面,一方面是微细尺度传热技术,另一方面是强化传热过程。首先微细尺度传热,是以热对流、热传导、热辐射为主要的内容,从空间尺度和时间尺度微细进行讨论和研究的一项传热技术。这项技术在微米、纳米科学中得到了广泛的应用,并取得了不错的成绩,因此人们更加关注它在化学生产中的应用。强化传热过程,主要的重点是通过调试换热器设备,不断改进生产过程中的传热系数,使其能够有能力不断的对外放热。为了强化传热过程,就要增加冷热流体间的温差,这就必须通过改变换热的面积来提高传热系数,从而来提高传热的效率,使得在化学生产的过程节能减耗。
2.3绿色化学反应技术在化学生产中的应用
通常化学生产的产品一般对我们生活有一些影响的,因此我们就需要采用绿色化学反应来防止化学生产的过程中对环境造成污染,这是从源头来解决污染问题的技术方法。绿色化学只得就是通过使用化学的技术与方法,结合相关的知识来解决化学对人们和环境造成的危害。主要要求就是,化学生产过程中用到的试剂、催化剂、反应原料,和反应完成后的产物与副产物都必须对人类和环境无危害,同时也要保证绿色环保。例如,采用绿色无毒的原料方面,可以将石油原料装换成生物原料。像是在化学产品尼龙的生产过程中,原先采用的是含苯的石油化工原料,我们将可以其原料改换成生物原料,一样也可以制成尼龙,不仅保护了环境,而且也保护了人体收到伤害。除此之外,这项技术在绿色食品生产中也起到了很大的作用,绿色食物是对人体很有益的,在其生产过程中一般禁止使用化学药剂,这样不仅减少了对人体的伤害,同时也减少了对环境的影响。然而生产绿色食品的代价就是成本高,为了可以降低成本又能够有质量,我们可以将化学技术与生物技术相结合,开发基因技术,提高并促进农作物的产量和质量,生物技术与化学反应技术相结合可以在以下过程中充分的利用。
3现今化学工程技术存在的问题
3.1化学工程技术需要进一步的提高
现如今,我国的化学工程技术应用的领域非常更广泛,但是仍存在一些不足。滴状冷凝在工业上的应用仍然不能有很好的表现,因为在获得滴状冷凝后,冷凝的液滴不能够被长久的保存,所以,我们应该在这问题上有进一步的研究,从而来解决这个问题。使得我国的化学工程技术能够有更好的发展,人们能够有更好的生活条件。
3.2化学工程技术的人才匮乏
在化学工程中存在的另一个严重的问题就是技术人才问题,只有用化学专业技术强的人才,才能够更好的提高化学生产的质量。而我国现在就存在这样的问题,化学领域的工作人员的普遍的技术能力和专业能力不强,主要是由于我国的教育体制问题,当代的大学生理论要点掌握很好,但实际操作方面却严重的匮乏,这就导致技术型人才的缺乏,从而影响了化学工程技术的进步。
4对化学工程技术的发展提出对策
4.1不断提升化学工程技术
随着我国的科技不断的发展,化学工程技术也会越来越进步,我们应该不断的更新技术,以此来适应社会科技的发展。应该在巩固传统的化学技术的同时不断的添加新型技术,并抛弃不利的部分,从而实现化学工程技术有更好的发展。
4.2培养化学技术人才
人才的重要性是我们有目共睹的,化学技术人才对于化学工程的发展有着至关重要的作用。因此为了化学工程技术能够有更好的发展,我们重点培养化学技术人才,化学生产企业可以通过与相关专业的院校进行合作,让专业对口的大学生能够有机会到生产工厂进行相关的实习操作,从而来培养理论知识牢固并且有一定的操作能力的技术人才来工作。
5结语
化学工程技术在化学生产过程中的应用广泛,它不仅促进了社会经济的发展,更是提高了人们的生活水平,通过技术和人才的不断涌进,我国的化学工程技术会有更好的发展。
参考文献:
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在以往化学生产过程中,各种有害、有毒物质的处理存在严重滞后性,致使化学工业发展速度非常缓慢。因此,绿色化学工程与工艺的合理应用,在降低化学工业成本、提高能源有效利用率等方面都有着重要作用。本文就绿色化学工程与工艺的合理开发进行探讨,提出绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用,以有效改善化工环境的污染程度,从而达到各种资源最优化配置的目的。
关键词:
绿色化学工程;工艺;化学工业节能;促进作用
在环境污染程度不断加重、生态系统破坏越来越严重的新形势下,加大环保保护力度、提高各种资源与能源的有效利用率,对于促进人类、经济、环境等可持续发展有着重要意义。因此,深入了解绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用,是降低化工生产污染程度和减少资源浪费的重要途径。
1绿色化学工程与工艺的合理开发
根据当前绿色化学工程与工艺的开况来看,其主要包括如下几种:
1.1绿色化学原料的合理运用在化学生产工艺和相关流程中,化学生产原料的合理选用,在降低化学生产污染程度和减少资源浪费量上发挥着很总要的作用。一般情况下,化学工程中的原料都是不可再生的资源,如果大量使用,不但会加剧不可再生资源的消耗量,还会大大提高污染物的排放量,从而加重环境污染、资源浪费。因此,绿色化学原料的合理运用,是绿色化学工程的重要研究方向之一,通过使用自然物质、绿色化学物质、可再生化学原料等,如苞米杆、芦苇、纤维植物,可以有效生产出各种化学产品。与此同时,在整个生产过程中,绿色化学原料产生的气体一般是氢气,不会给环境、人体带来伤害,在保证生态系统平衡发展上有着极大作用。
1.2化学反应选择性的有效增强在化学物质发生反应的过程中,化学反应是非常重要的组成部门,通常情况下,化学原料的转化都必须经过化学反应才能完成。因此,在化学工程总,注重化学反应选择性的有效增强,有利于提高化学工程的生产效率、质量等。在实践过程中,化学反应的影响因素有时间、环境、原料等,如在氧化反应中会产生大量热能,致使化学原料发生变质情况,从而影响化学品的生产质量。所以,在注重新型反应形式的合理应用,是绿色化学工程的重要组成部分之一,不但能提高催化物的催化能力,还能大大增加物质的反应时间,从而获得更好的产生效果。
1.3无毒无害催化原料的利用在化学工业快速发展的情况下,化学反应在化学生产中的合理应用,对于促进化学工业可持续发展有着重要影响。而在化学反应的整个过程中,催化剂是重要的催化物质,需要注重无毒无害催化原料的合理利用,才能更好的改善催化物的效用,从而达到提高化学反应效率、节能和降低环境污染程度的目的。
2绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用
2.1清洁生产技术的合理应用目前,清洁生产技术的价值非常高,在对化工原料进行无毒、无害和无废处理以后,原料的有效利用率可以得到大大提高,从而达到提高化学工程生产质量的目的。目前,最常用的清洁生产技术是脱硝技术和脱硫技术,在对生活垃圾、具有严重污染的化学物质等进行绿色处理之后,生活垃圾很多都会被转化为沼气。与此同时,自然发电技术的合理应用,如风能、太阳能等清洁生产技术的研发,特别是生物工程中各种清洁生产技术的不断推广,在提高环境质量、降低环境污染程度和实现资源与能源的最有效利用上有着重要作用。
2.2生物技术的有机结合在化工生产中,比较常用的生物技术是生物化工、化学仿生学两个部分,如生物酶的合理应用,与绿色化工工程与工艺相结合,可以是再生资源得到最有效利用,并生产出绿色化学品。目前,绿色化学工程与工艺中,工业酶、自然界中的酶等是非常重要的催化剂,有着无污染反应条件好、产物性质好等多种有点,在促进生态系统循环发展上有着重要影响。
2.3环境友好型产品的合理生产通过生产各种环境友好型产品,可以起到很好的环保作用,如磷洗衣粉、清洁汽油等,是绿色化学工程与工艺不断发展的重要研究方向之一。因此,在人们生活、工作的过程中,各种绿色产品的使用和推广,是降低环境污染程度、促进社会和谐发展和推动经济可持续发展的重要途径。
3结语
综上所述,在加大环境保护力度和提高能源与资源有效利用率的过程中,绿色化学工程与工艺的研究,不但能减少染污物的排放量,还能改善人们的生活环境质量。因此,加大绿色化学工程与工艺的投入力度,对于实现化学工业节能、促进化学工业更长远发展有着重要意义。
参考文献:
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关键词:绿色化学工程与工艺;工业节能;促进作用
中图分类号: TE08 文献标识码: A
引言
当下,我国倡导节能理念之风日益兴盛,在各类的生产活动中,环保的地位越来越高。国家政府出台了一系列的规章制度来推行环境保护的实施,监察力度日益加大,打击环境污染的力度明显提高,相关的工作人员的努力也有了显著的成效。长期以来,我国作为世界上的工业生产大国,工业发展速度之快令世人惊叹。然而,与工业迅猛发展一起出现的还有环境污染的问题,这时,成功进入人们眼球的“绿色”理念就成为了当今时代下的主题,绿色化学工程的理念也逐步的兴盛起来。
一、绿色化学工程兴起的原由
1、绿色化学工程与工艺简介
谈起绿色化学工程兴起的原由,我们就应该首先来了解一下什么是绿色化学工程。说到化学工程可能所有的人都并不陌生,它就是常常被人以简称来时常谈论的化工。随着新时代的发展,化学工程得到了广泛的应用,与此同时,化学污染也成为了化学工程的代名词,环境污染现象、资源浪费现象等等,都给社会发展背上了沉重的负担。
而此时发展起来的绿色化学工程于工艺就是为了解决这一问题。绿色化学工程与工艺就是用化学的方法和技术去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。从而提高环境的保护效率,增强资源的可持续使用的效率。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。
2、绿色化学工程和工艺的意义
随着经济的快速发展,人们的生活水平有了显著的提高并增强,人们生活的步伐也明显加快,化学生产也为人们所普遍接受并广泛应用,但化工生产所产生的废水、废气、废物排放,会对环境产生严重的影响,甚至生产生活用水也受到了一定程度的污染,这些不合理现象的存在甚至会危害到人们的生命安全,长期生活在这样环境下的人们的精神也会受到冲击。
化学生产不仅要大量采集自然物资,还对自然环境造成影响,这是当今时代背景下所不能容忍的。政府的政策的出台、监察机关的严厉执法、相关工作人员加快技术研究开发出环境友好产品就显得尤其重要了,绿色化学工程与工艺也就成了未来化工生产发展的方向。
当化学工程逐渐的融入了“节能”的概念和“绿色”的概念时,化学工程的生产再也不是当初的污染的代名词,绿色化学工程将保护生态环境和提高资源的利用率抬到实质,自然环境得到了有效的保护,原来只能废弃的垃圾也做到了成功的再回收利用。这样看来,绿色化学工程与工艺就成为了新时代所倡导的新词汇,它成功的成为了保护环境资源的有效手段,而技术的进步,城市污染的减少,从而提升我们赖以生存的环境条件。
二、绿色化学工程与工艺的应用
根据当下的环境氛围,我国绿色化学工程的开发和应用都有了一定的发展,从本质问题治理起来,俗话说:“射人先射马,擒贼先擒王。”只有抓住了根本性的问题,才能够真正的解决问题。现阶段,我国的绿色化学生产体现在下面几个方面。
1、选用无毒、无害化学原料
从化学原料的选择入手,尽量选择无毒、无害,并且可进行再生利用的化学原料来进行化学产品的生产和制作。对于化学产品来说,最根本的问题在于原料的选择,它是影响着化学生产过程和生产工艺重要原因之一。绿色化学工程与工艺是以无毒无害的化学原料为基本原则,在化学工业生产的起始就采取了防治手段,并且,绿色化学工程与工艺采用可再生资源为开发原料,保证在化学工业生产过程中进行无污染操作。
2、采用绿色高效的化学催化剂
绿色高效的化学催化剂的使用是非常必要的。目前我国也正在积极的研究这样技术,如采用绿色生物仿生催化剂。石油化工反应中烷烃氧化反应时碳氢键是相当惰性的,通常情况下需要苛刻的反应条件,如高温高压才能使之活化。采用新型的绿色生物仿生催化剂,能够实现在温和条件下对分子氧的活化,在烷烃的氧化反应中表现出很高的催化活性和选择性,因而绿色仿生催化剂使用也是绿色工学工程与工艺所追求的方向之一。
3、提高化学反应的选择性
采用先进工艺和使用选择性高的试剂等手段提高化学反应的选择性,可以降低成本,节约资源,减少环境污染。如石油化工中经常会发生的反应――如以上所说的烷烃类选择性氧化反应,这一类反应具有强放热性的特性,其目的产物不稳定,有时有些产品还具有异构体形式,在各类的催化反应中此反应的选择性最低,采用选择性高的试剂,提高反应选择性,从而能够获得更多的最终产物。
三、绿色化学工程与工艺在化学工业节能中的应用
基于绿色化学工程与工艺下的化工产品的大量的使用,在一定程度上实现了我国的化学工业节能,就目前而言,绿色化学工程与工艺在国内已经得到应用领域主要有以下几个:
1、清洁生产技术的应用
清洁生产技术也被称为无害、无毒、无废的绿色化技术、生活垃圾制沼气技术、高效清洁的煤气化技术、利用风能、太阳能等自然能发电技术等等,这些都利用了清洁生产的技术。清洁生产技术包括的范围很广,主要有以下几种技术:生物工程技术,这其中有基因工程;辐射加工技术;绿色催化技术,这里有多种催化剂,都能阻燃并且无毒。清洁生产技术具有许多优点,其产品清洁无毒,不管是对环境还是对人体都是安全的。
2、结合生物技术的应用
生物技术领域包括有细胞、微生物和酶的技术范畴。它在化工领域的应用主要包括两个方面,化学仿生学和生物化工。生物酶在生物体内作为一种催化剂具有高效性和专一性,广泛参与到生物合成的各个过程。而在化学仿生学中主要是膜化学这一领域使用到生物技术。绿色化学工程与工艺部分采用了生物技术,使可再生资源合成化学品。早期的有机化合物原料多数直接来源于动植物,之后才发展到利用石油和煤炭作为原料。在绿色化学工程与工艺中,催化剂一般用的都是自然界中存在的酶或者是工业酶。酶与一般的化学催化剂相比,具有无污染、反应条件温和产物性质优良等优点。
3、生产环境友好型产品
绿色化学工程的生产也可以生产出来符合社会发展的环境友好型的产品。它的生产的出现,在很大程度上做到了对环境的保护作用。在社会中,人们随时随地都可以买到放心的“绿色”产品,不仅维护了自身的健康,同时也是在为社会做着重大的贡献,这样一举两得的事情,若是真的能够实现,对国家的发展和社会的进步影响的意义也是十分巨大的。
结束语
在绿色化学工程与工艺中采用无毒无害的原料,使用节约减排的生产工艺,采取清洁生产的技术,可以有效地使化学工业产品的破坏性降低,实现人与自然的和谐,达到产品与生态之间的互补。因此,开发和研究绿色化学工程与工艺是影响当代化学工业发展的决定性因素之一,成为了可持续发展的重要前提。
参考文献
[1]蔡永宏.浅论绿色化学工程与工艺,创建高效、节能、清洁的未来化工厂[J].化工管理.2013(24):27-28.
关键词:绿色;化学工程;工艺;节能;促进
随着我国的改革开放和现代化建设的不断深入,各大化工型企业建设也越来越多,各种化工原料的使用直接危害着人类健康,破坏着生态环境,而绿色化学工程与工艺的研究正是为了减少这些污染和损伤,并通过一种化学的方法使之得到改善和提高,达到促进化学工业节能目标的实现和发展。
1对绿色化学工程与工艺的开发与分析
绿色化学一直是我们的一个设想和梦想,它是要求化工企业在进行化学生产当中,不再使用那些对自然环境和人类有害的物质,不再产生“三废”的困扰,达到绿色生产的目的。从当前的现状来看,传统的化学工程与工艺不能从根本上解决和治理这些化学排放物,而且成本高,消耗大。而绿色化学工程与工艺则是通过对化学技术及方式的改变来达到促进化学工业节能目标,实现空气质量及社会环境的彻底治理。
1.1化学原料无毒性
原料是一切污染的源头,只有从源头上进行控制和改变,才能使化学污染现象从根本上得以根除,所以绿色化学工程与工艺要实现的第一个目标就是要禁止使用有毒害性的原料,把这些污染性强的原料换作一种可再生资源来代替,不仅节能环保,还可以为我国资源的节约创造条件。
1.2化学反应的选择性
大家都知道,化学反应中会产生出另外一些物质,比如说烃类选择性氧化不仅产生大量的热量,而且终产物也不稳定,可以说这种反应的选择性是最低的,而且从化学知识中我们还知道,一些产品还具有异构体的形式,要想得到更多的终产物,那么就要对其使用选择性较高的试剂,这样可以有效的降低成本,节省资源,减少污染。
1.3催化剂的高效无害性
在进行化学反应时常常会使用到另一种物质来作为反应中的催化剂,不仅可以提高其反应速度,还可以为企业创造更大的利润,便催化剂的使用也是一个重要的污染源,所以绿色化学工程与工艺中对催化剂的研究也在不断的深入,旨在开发一种既能够提高化学反应效率,更保护自然环境的催化剂。比如说分子筛催化剂、烷基化固相催化剂等等。
2绿色化学工程与工艺在化学工业节能工作中的应用及作用
2.1绿色化工技术的应用
绿色化工技术是一种没有污染性、没有毒害性、没有废物产生的技术,也可以叫做清洁生产技术,这种技术在我国的绿化化学工程研究中已经有了突破,比如说我们所常见的对城市垃圾的处理、农村用生活垃圾所建造的沼气池、风能、太阳能技术的使用等等。从清洁生产技术的范围上来看,有以下几种:生物工程技术、绿色催化技术、辐射加工技术、超临界流体技术等等,这些技术与传统的化学工程与工艺相比具有很明显的优点,对人类健康及环境保护都能起到很大的作用。
2.2生物技术的应用
生物技术也是从生物学的角度进行研究和开发的,它只要包括一些微生物、酶以及基因、细胞等方面的技术研究。从它在化学工业领域中的具体应用来看,主要有化学仿生学和生物化工。因为我们所提倡的绿化化学工程与工艺中的催化剂需要运用大自然中的一些无毒无害物质,比如说工业酶,它与其它化学催化剂相比,具有无污染、反应不强烈、终结物性能稳定、没有不良影响等等优点,所以在化学领域中的应用也得到了人们的认可和肯定。
2.3有利于环境保护的产品开发
在近年来我国的化学工程与工艺研究中,许多环境友好型的产品已经频频开发,不仅节能环保,而且具有良好的发展前景。比如说为了保护大气的臭氧层不被破坏而开发研究另一种产品来代替氟利昂;随着汽车用户的增多,控制汽油给大气带来的污染,而进行研究的无污染燃料二甲醚就是一个很好的例子,其它的诸如太阳能的使用及推广,无磷洗衣粉的上市等,都是绿色化学工程与工艺对化学工业节能的一种促进和提高,更是人类的一种进步。
2.4绿色生态产业链的打造
为了使绿色化学工程与工艺走上可持续发展之路,可以在化学工业生产上采取一些相对应的措施,打造绿色生态产业链,发展循环型经济带,这样可以进一步减少废物的排放量,实现节能环保的目的。
3结语
社会的进步需要经济发展来作为动力,但人类的健康则需要绿色环保来奠定基础,为了实现人类文明的不断升华,人民生活质量的不断提高,必须对环境资源保护问题加以重视和关注,而只有把绿色化学工程与工艺切实有效的实施下去,才能从根本上解决环境污染问题,达到节能减排、绿色生产,实现人类真正意义上的绿色低碳生活理念,推动社会的可持续性发展。
参考文献:
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[关键词]化学工程 绿色化学 节能
中图分类号:O6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)25-0032-01
近些年来,我国的总体经济得到了很大的发展,但在发展经济的同时也对环境造成了很大的危害。现在人们也都已经意识到了环境污染的问题,现在人们更加提倡绿色低碳的生活理念。绿色化学工程主要是以化学工程工艺为基础,然后在其进行生产的过程中,使用一些相应的技术来加入绿色环保的理念,最终达到节能环保、绿色生产的目标,从真正意义上实现节能减排、低碳生活的目的。
一、化学工程中绿色化学工程工艺开发的分析
1.1 绿色化学工程工艺开发的意义
相对于之前传统的化学工艺而言,绿色化工工艺更加注重低碳以及对环境的保护。在使用传统化工工艺的过程中,对大对数有毒污染物的处理并不够彻底,还具有非常明显的滞后性。而且,很多化学工艺都是有针对性地对一些污染物进行处理,这样虽然在一定程度上节约了处理的成本,但是也会导致一些污染物的处理不够彻底,从而对环境造成一定的危害,根本不能够从真正意义上达到处理的效果。例如:对于一些化工厂对烟尘的处理,看起来是采用了一定的措施对烟尘进行净化,但实际上所处理得并不够彻底,一些类似于一氧化碳等气体可以通过一定的方式转化为其它的一些污染物,如果再使用一道相应的程序进行一定的处理,这样在很大程度上增加了处理的成本。在进行化工艺生产的过程中,对化学原料的选择也是非常重要的,化学原料是整个化工工程生产的基础,从原材料出发进行加工再结合绿色化学工艺对其进行一定的处理,不仅仅可以降低污染,还能够提高资源的利用率。
1.2 绿色化学工程工艺开发的重要性
在进行化学反应的过程中,需要在一定程度上使用选择性相对比较高的的试剂来进行相关的一些工作,以促进绿色工艺的合理利用。例如石油化工,在进行相关化工品加工生产的过程中,会产生很多的氢化物,这类化学产物的生成物质相对而言比较活跃,可能会与其它对的一些物质相结合,产生一定地化学反应,这类反应大多都为放热反应,而且整个反应的过程是非常不稳定的,不仅仅需要使用一些相应的技术作为基础,还需要使用更多的程序对这些污染物进行一些相应的处理。那么这个时候,绿色化学工程的使用就显得十分有必要了,就当前的化工工程工艺的就是来看,无公害、无污染始终都是放在整个生产领域的第一位,推行绿色化工工程工艺也是当前建立环境友好型和资源节约型社会的一个重要体现。
二、化学工程节能中绿色化学工程工艺的促进作用
2.1 绿色化学工程工艺的应用
就当前社会而言,节能、绿色、环保是当前社会发展建设的一个特色,绿色化学工艺的使用对实现节能减排有着十分重要的意义,绿色化工工艺的使用不仅仅能够体现出全国乃至全社会对于绿色环保、节能减排的重视,这也是全世界一直在努力的一个目标。在过去的一百多年的时间里,不论是经济、科技、工艺、文化等各个方面都得到了很大的进步,但是在进行社会发展的过程中,人们只注重经济的发展,却忽视了对环境的保护,最终走上了“先污染,后治理”的道路,不仅仅对环境造成了严重的污染,还造成了一些资源的枯竭,最终导致生态失衡,并对人们的生活造成了一系列的问题。而现在,人们面临着资源缺乏、环境污染、人口加剧等一系列的问题,人们也深刻意识到节能环保、绿色生活的重要性,也意识到化工生产所造成的污染是导致环境恶化的非常关键的一个部分,但是在进行整个社会发展的过程中,化工工艺生产优势一个必不可少的一个产业。由此而建,在进行化学工程生产的过程中,对绿色化工工艺的生产是非常重要的一个选择。
2.2 绿色化学工程工艺的促进作用
就当前的环境而言,我们虽然在提倡也在实行绿色环保的生产生活理念,但是环境仍然处理一个正在恶化的状态。目前我们所提倡的绿色环保理念、,主要是从以下的几点来进行的:(1)要开发新的技术。现在社会发展非常迅速,为了能够跟上时展的步伐,化学工艺生产的过程中也需要开发一些新的技术,来提高化工工艺的生产效率;(2)从源头上来对污染进行一定的控制。这也是控制污染的一个非常好的方法,由此可见,对材料的选择就显得十分关键了;(3)打造可循环的绿色生态产业链。为了能够顺应现在绿色生活的理念,化工工艺生产也需要采取一些应对措施,以走上可持续发展的道路;(4)发展循环经济。从绿色化工工艺的角度来说,发展循环经济对于实现节能减排来说,也是十分关键的一步。绿色化学工程不仅仅能够在化工生产领域中得到了一个非常好的发展,而且还能够在其他的一些生产领域中得到非常有效的应用,从而创造出一个资源节约型、环境友好型的社会。例如:清洁生产技术、生物技术、创造环境友好型这三个方面的技术,就可以通过一定的方式,应用到其他的一些生产领域当中,这样不仅仅可以促进化学工程工艺生产领域的发展,还可以促进社会的共同进步。
三、结语:
就目前我国的化工工艺生产的状况来看,绿色环保的生产理念以及相对技术得到了非常好的应用。本文主要通过对绿色化学工程工艺的开发和促进作用进行了一定的分析,在化工工艺生产的领域,绿色化工技术的应用是必然的一个选择,这不仅仅可以在很大程度上促进人们的生产和生活,还有助于社会走上可持续发展的道路。由此可见,绿色化工工艺的应用和发展使十分有必要的。
参考文献:
[1] 蔡永宏,浅论绿色化学工程与工艺,创建高效、节能、清洁的未来化工厂[J],化工管理,2013,14(24):142-143.
关键词:能源化学工程专业;应用型本科人才;培养模式
能源化学工程专业是研究利用化学与化工的理论和技术来解决能量转换、能量储存及能量传输问题的战略性专业。能源的高效、清洁利用将是21世纪化学科学与工程的前沿性课题,也是当前社会急需的具有广泛发展前景的新兴产业。我国于2010年开始设置了能源化学工程战略新型专业,并于2011年进行试点招生。目前针对能源化学工程专业并结合学校实际情况,对能源化学工程专业的培养模式进行了有益的探索。例如:
(1)东北石油大学对能源化学工程专业课程体系进行了构建,专业按照“通识教育+学科专业基础+专业教育+实践教学”四个层面对课程体系进行了设置[1];
(2)沈阳工程学院对能源化学工程专业学生的实践能力的培养进行了教学探讨,制定了一系列实践教学的相关规章制度,如《实验室开放制度》《实验室守则》《校内外实习管理办法》《课程设计、毕业设计管理办法》等实践教学的规章制度[2];
(3)北京化工大学对能源化学工程专业人才的培养注重学科发展的国际化交流与合作。每年邀请国际上著名的学者到能源化学工程实验室进行访问和交流,通过学术报告和互动交流,拓宽学生的国际化视野。并与多所国际著名大学建立了密切的科研合作关系和联合培养学生机制,为学生搭建了国际交流平台[3];
(4)哈尔滨工业大学能源化学工程专业教学主要侧重于学科研究方向的改革,主要包括太阳能电池材料的制备及性能研究,功能晶体材料的制备,生物质能源的开发,生物质能源与化工原料的转化研究,多晶硅高效回收新技术,发光二极管(LED)用荧光粉的研制,LED新型散热器材料的合成及LED封装材料等研究方向[4]。菏泽学院是一个应用型的地方本科院校,2012年菏泽学院化学化工系紧扣菏泽市煤炭石油资源丰富和能源化工基地建设的需要,成功地申请了能源化学工程专业,并于2013年开始招生。构建一个适应社会发展需求、具有地方特色的人才培养模式,是能源化学工程专业健康发展的基础。在高等教育大众化的背景下,应用型本科人才成为高等教育的重要对象,并占据了主导地位[5]。近年来,菏泽学院根据地方资源特点、经济发展需求和学校的师资结构特点对应用型本科能源化工专业的人才培养模式进行了构建。主要从人才培养规格、理论课程体系构建、教学方式方法革新、实践教学和学生科技创新体系的完善、考核评价方式的改进、师资队伍建设等方面进行了探索。
1人才培养规格的建构
人才培养规格是教学的前提和基础。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》明确提出:要遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面[6]。为此应构建以学生为主体、以创新应用人才为核心,以学生全面发展为中心的多规格本科人才培养模式。为制定切合实际的应用型人才培养规格,我系深入菏泽市及周边地市各个能源化工企业进行调研,与人力资源招聘部门进行接触、对已毕业的学生进行调查反馈等,多方收集相关信息,并结合菏泽学院化学化工系师资结构特点,对我们的人才培养规格进行了定位。在调查过程中,我们发现:社会对能源化工专业的人才需求有三种类型:科研创新性,动手操作技术性和管理经营性人才。考虑到我系师资力量和学校发展目标,我们把能源化学工程的人才培养目标定为培养动手操作技术性和能源化工企业管理经营性人才。采用“一个专业两个方向”进行培养,实行“5+3”分流培养方式,即前5个学期在一起上通识课和专业基础课,后3个学期按照学生的意愿进行分开培养,主要开设专业课。同时对经营管理型的学生聘请经济系的老师开设经济管理型方面的课程。
2课程培养体系的构建
课程体系直接关系到培养人才的质量。能源化学工程是一门内容丰富而又广泛的科学,是涵盖能源、化工、环境和材料的交叉学科。课程体系按照“通识教育+学科专业基础+专业教育+实践课”四个模块设置,注意学科前沿和知识体系的完整性,构建具有地方特色的厚基础、宽口径、重视学科交叉的课程体系。应用型人才培养必须重视实践课的建设。在课程体系构建中,我们十分重视实践课的比例,规定不少于总课时的20%。课程除了基础课程实验、专业课程实验、暑假实习、毕业实习、生产实习,毕业论文设计外,还应增加大学生挑战杯竞赛、大学生科研基金项目、大学生创业计划项目、开放实验室等项目。教学是基础,是传授知识;科研是创造知识,是教学的延伸和发展[7]。组织学生积极参加全国大学生化工设计竞赛、数学建模竞赛、机械设计竞赛、结构设计竞赛、大学生挑战杯赛等竞赛项目。其目的是以竞赛为载体,把探索精神、创新技能、动手能力、合作能力、针对具体实际问题提出解决方案的能力作为培养目标。这些竞赛对于培养我国本科生的科研实践能力和创新精神起到了积极作用[18],加强了学生应用型能力的培养。
3教学方式方法的革新
紧密结合人才培养目标,构建全方位的教学改革模式。在教学方法上,根据“多元智力理论”和应用创新型人才成长规律,进行教学方式的改革,结合企业生产实例,采用范例教学改革模式,使学生在实践体验中感受应用创新型人才成长的过程,倡导“做中学”,使学生在小组合作比赛中体会自己的成长。在教学实践中可采用“项目活动法”,在项目设计过程中,教师仅起指导作用,学生可以自主查阅资料并开展与项目有关的研究性活动和合作学习。
4实践教学和科技创新体系的完善
实践教学和学生科技创新是培养应用创新型人才的重要环节。构建多层次的包括校内实验、实训、课程设计、参加科技创新竞赛、毕业设计,校外工厂见习、项目合作导师制、校外实习的“双导师”制以及校企合作协同培养制度,切实加强学生实践能力和科技创新能力的培养[9]。“双导师”制是指学生的实习过程中,由学校教师和企业老师共同指导,使学生对工厂实际生产的流程和工艺有一个全面清楚的认识,培养学生运用所学知识分析工程问题和工程实践应用能力。现在我们已与菏泽市的玉皇化工集团、洪业化工集团、多友科技等企业合作建立了10多处校外实习基地。双导师制的实行,加强了校企结合,有力地培养了学生解决工程问题的能力,避免了学生“所学”和企业“所需”脱节的问题,实现了学校培养和企业所需人才的对接。
5考核评价方式的改进
评价是学科教学的指挥棒。在能源化学工程专业课程评价过程中,采用过程评价与终结性评价相结合的评价方式[8]。对于通识课和专业基础课程,采取以闭卷考试(70%)和平时成绩(作业、小论文、实践报告)相结合为主;对于专业课,可采用闭卷考试、开卷考试和设计(论文)相结合的方式进行考核;对于选修课,采取教师自主考核与院系抽查相结合的方式;对于实习和实践课程,结合“双导师制”,采用化学化工系与企业共同考核的方式;对于实践课程,采取小组提交实践报告并答辩的方式进行评价。变单一评价为多元评价,从而调动学生的学习积极性。
6“双师型”师资队伍的建设
教师的“复合”能力(高深的专业理论和丰富的工业实践操作技能)是培养学生应用创新能力的前提和基础。为培养学生的实践创新能力,结合专业发展实际,构建“外引+内培+实践锻炼”相结合多渠道的“双师型”教师的培养方式,加强与高校、科研院所和企业的联系,切实提高教师的业务水平。近三年来,我系派出4位教师到能源化工企业进行业界锻炼,培养教师的工程实践能力,使教师明确企业对人才规格的需求,同时加强与企业之间的科研合作。我们还聘请企业的业务骨干为我们的兼职教师,不定期地给学生开设讲座和实践课。同时,我们鼓励年轻教师考取化工安全评价师、化工工程师、设备设计工程师等相关专业的职业资格证书。这些措施有力地培养了教师的工程实践应用能力,加强了“双师型”师资队伍的建设。总之,根据社会发展对能源化学工程人才的需求和菏泽学院建设应用型地方特色明显建设的目标,化学化工系根据师资结构特点,对能源化工人才培养模式进行了探索和改革,目前取得了一定的经验。而对如何更高效的进行校企合作,建设产学研联合协同创新体系,打造有能源化学工程专业特色的培养模式和体系,是我们继续努力和探索的目标。
参考文献
[1]刘淑芝,王宝辉,陈彦广,等.能源化学工程专业建设探索与实践[J].教育教学论坛,2014(6):209-210.
[2]赵海,刘瑾,董颖男,等.应用型本科能源化学工程专业建设的实践与思考[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2015,11(4):547-550.
[3]北京化工大学能源化学工程[EB/OL].
[4]哈尔滨工业大学能源化学工程专业介绍[EB/OL].
[5]邵波.论应用型本科人才[J].中国大学教学,2014(5):30-34.
[6]董泽芳.高校人才培养模式的概念界定与要素解析[J].大学教学科学,2012(3):30-36.
[7]任成龙.论科研实践与大学生创新能力的提高[J].南京工程学院学报(社会科学版),2010,10(1):48-51.
[8]陈彦广,韩洪晶,陈颖,等,基于国际化、工程化能源化工工程创新人才培养模式的评价及效果[J].教育教学论坛,2013(13):224-227.
【关键词】《化学工程基础》教学现状分析改进措施
中职《化学工程基础》课程是一门工程学科,要求学生要具有良好的数学、物理基础,思维严密,逻辑性强,并具备良好的综合分析能力,因而学习难度较大;另外《化学工程基础》也是一门实践性很强的课程,学生在接触本课程前,基本上是没有接触过化工生产实际的,对设备和生产流程缺少感性认识。虽然有课程实习,但由于实习学时和实习经费的制约,不可能去很多企业参观学习,一个企业也不可能包含所有的单元操作,从而使学生对化学工程的认识缺乏。对此,为了提高教学质量,达到较好的教学效果,本文将对中职《化学工程基础》教学的现状进行分析,并提出本人的一些改进措施。
一、目前中职《化学工程基础》教学的现状
《化学工程基础》课程是中职化学工程与工艺专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程,是运用物理、物理化学的基本原理来研究和分析化工生产中的动量传递、热量传递及质量传递的原理,以及“三传”原理在各单元操作中的应用。课程的目的是培养学生学会运用工程观点和基本方法分析解决生产过程中单元操作的问题,如操作中的物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡关系以及典型设备的设计及选型。内容涉及了流体的输送、传热、蒸馏、吸收、以及反应工程等方面。课程强调工程概念、定量计算、实验技能和设计能力的综合培养训练,强调理论与实践相结合,化学工程基础还为后续的专业课程打下基础。化学工程基础所学知识可直接应用于生产中,而且普遍应用。因此,学好本课程可为将来做工程技术工作打下良好的基础。目前中职生可以说几乎没有工厂的实际概念,同时该课程内容涉及多门学科,交叉性强,公式图表多,其内容多而杂,完全不同于学生以前所学课程。学生学习时普遍感到这门课程概念多、物理量多、公式多、方法多,而且计算繁杂,尤其是对课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式感到头痛,特别是面对大量的工程概念和工程计算,往往会感到无从着手,不知用哪个公式去计算适宜。因此在学习过程中困难较大,不易学透。另外本课程还要紧密联系工程实际,教学难度很大。因此,中职《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。
二、中职《化学工程基础》教学的改进措施
1、合理安排教学内容。中职《化学工程基础》课程包括三部分内容:化工单元操作、基本反应器和典型化学工艺,浓缩了化工学科中化工原理、化学反应工程和化学工艺学3大课程的基本知识。内容繁多,涉及的知识面广,而教学学时数有限,内容与时间之间产生了矛盾。为此我们可以对教学内容进行了一定的调整,在教学中重点讲解化工单元操作内容:如流体流动与输送、传热、吸收、精馏等。同时,对于一些主要内容,我们还会安排专门的习题、例题讨论课,还会给学生布置一些课后作业,通过做习题可以使学生牢固地掌握基本概念、基本定理和基本计算,同时通过习题还可以了解和解决生产实际中可能遇到的一些问题,包括设计性和操作型问题。
2、丰富教学手段。对于中职《化学工程基础》课程的课堂教学环节,考虑到这是一门实践性很强的课程,如果还采用“书本加黑板”的传统教学方法,就会导致教学效率不高,教学效果欠佳。为此,我们在课堂教学过程中,采用多媒体教学,大量引用图片、设备模型、投影、动画等直观教学方式,帮助学生深人理解单元操作过程的原理,形象直观地了解和掌握设备原理与结构,既培养学生的学习兴趣,又加深学生的理解和记忆。每一章内容在讲授前会先让学生了解本章的主要内容,让大家先做到心中有数,然后再展开具体的介绍,而在每一章内容讲解完以后,又会与学生一起共同讨论总结,引导同学们在理解的基础上活记,抓住事物的内在联系进行比较记忆。为了避免给学生造成这门课程知识离散、内容支离破碎、杂乱而不成体系的现象,在教学中加强各章、节内容之间的衔接,同时也指出其差异。另外,我们在教学的过程中不忘联系生活实际,采用联想教学的手段。我们根据所学内容,巧取生活中的素材进行联想,把学生引入到实际生活中去,培养学生用化学的眼光来观察世界,用化学科学来实践生活,在生活实际中学习知识。事实证明,在教学中联想生活常识,无形当中就拉近了课本知识与实践的距离,让学生真正认识到了知识的重要性。通过联想生活常识教学,不仅使学生掌握了理论知识,而且培养了学生运用知识的能力,同时也培养了学生的创新思维能力。