化學反應(yīng)工程研究方法精選(九篇)
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第1篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
關(guān)鍵詞：化學反應(yīng)工程；教學改革；實踐
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.200
化學反應(yīng)工程是化工類專業(yè)的一門核心課程。該課程以物理化學、化工原理、化工熱力學等化工專業(yè)基礎(chǔ)課為先修課程，其主要研究物料從進入反應(yīng)器到離開為止的全過程，主要解決過程中的反應(yīng)動力學和反應(yīng)器分析與設(shè)計兩個基本問題。化學反應(yīng)工程內(nèi)容涉及多學科，理論較抽象，數(shù)學模型多，計算復(fù)雜繁瑣，有些方程只能通過數(shù)值計算求解。因此有不少學生把化學反應(yīng)工程認為是大學中最難學的課程之一[1-3]。
重慶三峽學院是一所普通本科院校，學校人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才。在化學反應(yīng)工程的教學中，結(jié)合學生的實際情況，讓學生能系統(tǒng)掌握本課程的內(nèi)容，使教學內(nèi)容達到較為合理的程度，力求把化學反應(yīng)工程基本觀點與相關(guān)基礎(chǔ)知識緊密聯(lián)系起來，著重培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、應(yīng)用型化工高級人才。為此，以培養(yǎng)學生綜合運用基礎(chǔ)知識分析、解決實際問題的能力為目標，把課程的理論研究與教學方法、手段等方面研究相結(jié)合，積極地進行教學改革探索與實踐[4-6]。
1 教材的選擇和教學內(nèi)容的精選
優(yōu)秀的教材是課程教學的基本保證。有關(guān)化學反應(yīng)工程的教材版本很多，體系編排差別較大，所涉及到的內(nèi)容大都符合教學大綱的規(guī)定，因此合理選擇教材對于教學和學習非常重要。根據(jù)我校的實際情況，在研究多個版本教材的基礎(chǔ)上，認為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、由陳甘棠教授主編的《化學反應(yīng)工程》（第三版）符合教學內(nèi)容及授課體系，該書定為我校化學反應(yīng)工程課程教材。該書內(nèi)容經(jīng)典系統(tǒng)，覆蓋面大，循序漸進，篇幅較短，易于學生掌握。其它版本的教材當中，朱炳辰教授主編的《化學反應(yīng)工程》更注重反應(yīng)工程研究方法介紹，并在相應(yīng)章節(jié)中論述了反應(yīng)工程學科的新進展，便于讀者深入鉆研。兩本教材各有特色，可互為補充。另外選取優(yōu)秀的外文版教材譯本作為學生的參考書，讓學生涉獵到化學反應(yīng)工程學科的前沿知識，開拓視野。
課程教學內(nèi)容要力求體現(xiàn)本學科的科學性、先進性和適用性。教師只有掌握了該課程的知識結(jié)構(gòu)特點，才能夠抓住教學重、難點，精心選擇教學內(nèi)容。化學反應(yīng)工程課程的基本內(nèi)容包括反應(yīng)動力學和反應(yīng)器設(shè)計與分析兩個方面，依據(jù)化工過程中的化學反應(yīng)與反應(yīng)過程中的動量、熱量和質(zhì)量傳遞關(guān)系來講解，并對反應(yīng)器進行設(shè)計與分析，闡明反應(yīng)動力學基本原理。在實際的教學中，教師應(yīng)清楚課程各部分知識的結(jié)構(gòu)層次與相互關(guān)系，緊緊圍繞反應(yīng)工程學科的兩個基本問題，把基本觀點與基礎(chǔ)知識聯(lián)系起來，從工程分析的角度討論化學反應(yīng)工程中的重要概念。因此任課教師備課時必須認真鉆研教材，了解本學科發(fā)展動態(tài)及前沿，精心組織講課內(nèi)容，合理安排，突出重難點，內(nèi)容詳實。重點講授氣-固相催化反應(yīng)本征動力學與宏觀動力學、理想流動反應(yīng)器、反應(yīng)器中的混合及對反應(yīng)的影響等章節(jié)，突出工程意識，增強學生分析問題和解決問題的能力。對于氣-液反應(yīng)及反應(yīng)器、氣-液-固三相反應(yīng)工程和多流體相的反應(yīng)過程等內(nèi)容，進行適當講解。同時努力拓寬教學內(nèi)容信息，把學科研究的最新工業(yè)化成果向?qū)W生介紹，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和工程意識。對于本課程與其他學科領(lǐng)域交叉形成的一些新的分支，如聚合反應(yīng)過程、生物反應(yīng)工程、電化學等，以學生自學為主，達到開拓學生的視野和培養(yǎng)學生創(chuàng)造力的目的。
2 采用靈活多樣化的課堂教學模式
課堂教學是化學反應(yīng)工程理論教學的主要環(huán)節(jié)。本課程涉及較多工程數(shù)學知識，且要求有一定的邏輯思維能力，由于學生的數(shù)學基礎(chǔ)比較薄弱，專業(yè)基礎(chǔ)知識面也不寬，課堂講授的內(nèi)容和方法必須適當，才能收到較好的教學效果。在化學反應(yīng)工程課程的教學過程中，采用多種多樣的n堂教學方法，改變完全以教師為中心的講授式教學為多種教學方法并用， 以達到提高學生學習的主動性，提高課堂教學效果。下面介紹主要采用的幾種教學方法。
2.1 講授式教學
教師系統(tǒng)地向?qū)W生傳授學科知識。教師在講授每一章時都可先用幾分鐘的時間，采用圖示的方法，概括本章主要內(nèi)容和基本理論結(jié)構(gòu)框架，讓學生領(lǐng)會教學目標，明確教學思路和重、難點以及具體應(yīng)用實例，特別要聯(lián)系實際和知道如何應(yīng)用到相應(yīng)的具體計算當中。在每一堂課開始時，都應(yīng)該有承上啟下的對上一節(jié)課的內(nèi)容相應(yīng)的總結(jié)，使學生能夠?qū)⒅R有機地結(jié)合起來。教師在講授過程中要詳細講解典型內(nèi)容，并要突出重、難點。如氣-固催化反應(yīng)和氣-液反應(yīng)過程，可以根據(jù)反應(yīng)物分子必須接觸碰撞才能進行反應(yīng)的共同特點入手，講解其最基本的反應(yīng)步驟。讓學生了解其共性后，能夠舉一反三，推導(dǎo)出相應(yīng)的液-液、液-固反應(yīng)過程，既調(diào)動了學生學習的積極性，又能使學生牢固掌握基本理論。
2.2 互動式教學
即授課過程中教學雙方經(jīng)常進行交流互動。教師可以選出教材中較為典型的章節(jié)或例題，首先提出問題，由學生自行閱讀課本，讓學生帶著問題自主學習，以學習課程知識為重點，讓學生自行討論閱讀的內(nèi)容后，全班討論或小組討論，最后教師強調(diào)并總結(jié)該部分內(nèi)容中的關(guān)鍵概念和原理等。每次課程結(jié)束時，教師可以給學生布置總結(jié)本次課程內(nèi)容的任務(wù)，下次課上隨機抽出幾位學生對前一次課的內(nèi)容進行提綱挈領(lǐng)式的回顧，由此達到督促學生課后自主復(fù)習，及時消化，保證知識的連貫性，達到溫故而知新的目的。互動式教學方法能夠促使學生自主學習，新問題的提出，又能刺激學生主動想法獲取問題答案，學生上課的積極性很快提高，取得了良好的教學效果。
2.3 歸納對比法教學
化學反應(yīng)工程教材中的概念抽象，公式繁多，教學推導(dǎo)過程復(fù)雜。歸納對比法在化學反應(yīng)工程的教學過程和指導(dǎo)學生復(fù)習鞏固知識過程中起著重要的作用，可以把零散的、不成系統(tǒng)的基本概念知識系統(tǒng)化、理論化。例如，將理想反應(yīng)器和非理想反應(yīng)器，連續(xù)反應(yīng)器和間歇反應(yīng)器，平推流反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器，等溫恒容反應(yīng)與等溫變?nèi)莘磻?yīng)，流化床反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器等基本概念進行對比。通過比較，找出概念的相同點和不同點，把相近的概念區(qū)別開來，從而達到簡化、概括和記憶的目的。除了本學科之內(nèi)的概念比較外，也可以不同學科進行比較。如把反應(yīng)器中三傳問題與化工原理中的單元操作相比較，把宏觀動力學與物理化學課程的本征動力學相比較，有意將化學反應(yīng)工程和已經(jīng)學過的課程進行聯(lián)系，以加深學生對該課程學習的興趣。將復(fù)雜的概念用列表、提綱等簡單明了的形式表達出來，使學生在“識同辨異”中增進學習興趣，在“歸納”中滲透，在“對比”中鞏固，最終達到提高學習效率的目的。
2.4 案例教學法[7]
化學反應(yīng)工程教材中的很多化工案例，內(nèi)容過于簡略，學生很難從中真正領(lǐng)會到案例的作用。對于教學過程中選用的一些能夠反映技術(shù)發(fā)展前沿和創(chuàng)新科研的工業(yè)實例，可采用案例教學法。從化工實踐中選取合適的案例，進行專題討論，充分調(diào)動學生學習的積極性，發(fā)揮學生在學習中的主體作用，使他們通過積極的思維后主動獲取知識。在案例教學的討論中要注意教材中前后章節(jié)內(nèi)容的連貫性，不孤立分割每一章節(jié)內(nèi)容，要讓同學意識到，所學的知識不是獨力的而是共同為解決實際問題服務(wù)的。例如在講授固定床氣-固相催化反應(yīng)時，選擇學校實習基地宜化化工集團公司合成氨多段絕熱固定床反應(yīng)器的案例，結(jié)合生產(chǎn)實習認識，對固體催化劑的裝載具體要求，反應(yīng)器的具體實際類型和操作條件、操作方式等進行詳細講解和討論，讓學生深刻體會氣-固相反應(yīng)的過程、固定床催化器的特點、使用情況和選型原則等，初步掌握化工生產(chǎn)過程分析問題和解決問題的方法，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際能力。案例教學可以給學生留下深刻的印象，從而激發(fā)他們的創(chuàng)造欲，使他們成為推動學科發(fā)展與技術(shù)進步的新生力量。
3 理論教學與實踐教學充分融合
在教學過程中，化學反應(yīng)工程課程組教師充分認識到理論教學與化工專業(yè)實驗和化工設(shè)計的統(tǒng)一性，理論知識能指導(dǎo)實踐，科學實踐又能幫助將感性認識上升為理性認識后，再應(yīng)用到實踐中去。抓住各實踐教學環(huán)節(jié)的機會，將本課程中的理論融入實踐教學之中。
由于校院兩級投入的加大，實驗條件和實踐教學條件有了較大的發(fā)展。針對本課程所設(shè)置的教學實驗有多釜串聯(lián)反應(yīng)器停留時間分布測定實驗、管式反應(yīng)器烴類裂解反應(yīng)實驗、苯酐合成實驗、固定床與流化床的流動特性測定實驗和乙苯脫氫制苯乙烯實驗。現(xiàn)在開設(shè)的化工專業(yè)實驗中，有很多實驗是和理論課程緊密相連的，只要科學合理安排理論教學和實驗教學，就能使二者有機結(jié)合，為本課程的實踐教學提供良好的支撐。進行相關(guān)實驗?zāi)軌蜻M一步強化學生所學的理論知識，讓學生在實驗過程中認識真正的反應(yīng)器，并將所學理論知識運用到反應(yīng)器的操控和數(shù)據(jù)的處理。改變那種老師“抱著走”的單一教學方法，提高學生學習的積極性和主觀能動性。
課程設(shè)計是完成課程教學后對該課程基本知識和技能進行綜合應(yīng)用的一個教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計培養(yǎng)學生解決生產(chǎn)實際問題的能力和知識的綜合應(yīng)用能力。為了進一步深化學生對化工反應(yīng)器的認識，建成了仿真計算實驗室，仿真實驗室安裝有化工設(shè)計模擬軟件，為學生化工設(shè)計實踐提供了良好條件。化學反應(yīng)工程課程的主講教師也是化工設(shè)計指導(dǎo)老師，學生以小組為單位，教師提出設(shè)計課題，學生查閱工程手冊等資料，采用CAD 繪制設(shè)計圖紙，并通過答辯完成課題設(shè)計。通過反應(yīng)工程的課程設(shè)計，初步培養(yǎng)學生的工程理念。
化學工程與工藝專業(yè)的學生都必須要經(jīng)歷認識實習和生產(chǎn)實習等實踐環(huán)節(jié)。化學反應(yīng)工程課程組教師充分利用這些實踐教學環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學生把課程理論知識與現(xiàn)場生產(chǎn)實踐相結(jié)合。例如在實習中，給學生下達任務(wù)，了解相關(guān)工業(yè)反應(yīng)器的形式和特點，其中所發(fā)生反應(yīng)的類型和特點，記錄反應(yīng)器進出物料組成和流量等數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)進行物料衡算，計算主產(chǎn)物的收率、選擇性等，使學生利用所學知識，體會到所學知識在實際工作中的作用，激發(fā)學生學習興趣，實現(xiàn)理論與工程實際的緊密結(jié)合。
4 改革考核方式
考試具有測評教師教學水平和學生學習效果的功能，還有引導(dǎo)學生積極學習的“無形指揮棒”作用。考試制度的改革可以同時有效促進教學內(nèi)容、方法和手段的改革。考試通常有開卷和閉卷兩種，各有特點。本課程采用平時成績（占20 %）和期末考試成績（占80 %）相結(jié)合的考核方法。化學反應(yīng)工程課程試題多年來一直堅持教考分離，每次考試試卷由其他教師按基本要求從試題庫出70%的考題，主講教師根據(jù)各自的講課特點出30%的考題組合而成。這種命題方式既考慮了課程的基本要求，實施教考分離，又能充分發(fā)揮各主講教師自己的講課特色，要求學生體會課堂教學的內(nèi)容。
平時成績按照學生平時出勤、作業(yè)、課堂回答問題及課堂練習考核、寫小論文、寫專題報告等情況綜合評定給出。平時學生可以上學校化學反應(yīng)工程精品課程網(wǎng)站，自主學習，使學生的綜合素質(zhì)得以提高。
期末筆試考核學生必須掌握和熟記的基本理論、數(shù)學模型與計算方法等，按照期末筆試答題情況給出期末成績。這種綜合評定成績方式督促學生注重綜合素質(zhì)的提高，對學生良好的學風建設(shè)起到了促進作用。任課教師在每次考試后，要求必須對試卷進行詳細分析和課程總結(jié)，找出試卷中學生存在的共性問題和薄弱環(huán)節(jié)，為下一輪教學起到借鑒和促進作用，并注意在教學過程中不斷改進和完善，實現(xiàn)教與學兩方面共同提高。
5 結(jié)束語
在當今實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的社會大背景下，化學反應(yīng)工程作為一門工程學科，要求學生系統(tǒng)掌握反應(yīng)工程課程的內(nèi)容，能夠把反應(yīng)工程基本觀點與工程知識緊密聯(lián)系起來，從工程應(yīng)用分析的角度來討論重要的工程概念。通過課堂教學與專業(yè)實驗、生產(chǎn)實習相結(jié)合以及創(chuàng)建課外實踐教學活動平臺和考試形式等多方面的教學改革，并比較了改進前后的教學方法對教學效果的影響進行，發(fā)現(xiàn)不同的內(nèi)容采取相應(yīng)的教學方法，學生更便于理解掌握教學內(nèi)容，收到了良好的教學效果。化學反應(yīng)工程的教學改革還只做了初步的改革探索與實踐，每個學校具體情況都不一樣，應(yīng)根據(jù)自己的專業(yè)方向和辦學特色做進一步的探討。
參考文獻：
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第2篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
關(guān)鍵詞：化學反應(yīng)工程 教學水平 案例教學法 專題講座
化學反應(yīng)工程這門學科主要是針對工業(yè)規(guī)模化學反應(yīng)過程的優(yōu)化設(shè)計與控制進行研究的。它的綜合性非常強，涉及的知識面也非常廣，因此對于教學的要求就顯得非常的高，是化工專業(yè)的一門重點專業(yè)學科。針對各方面要求都比較高的一門專業(yè)學科，老師如何教好這門課程，如何能讓學生學到課程的精髓，需要老師在多年的工作教學中，不斷總結(jié)各種教學經(jīng)驗來提升教學水平。筆者通過多年的工作經(jīng)驗，總結(jié)了如下提升《化學反應(yīng)工程》教學水平的創(chuàng)新策略方法。
一、加強問題教學法與案例教學法的使用
教學方法的改進對于教學水平的提高具有重要的作用。在多年的教學工作中，發(fā)現(xiàn)問題教學法和案例教學法對于教學水平的提升效果明顯。因此，在化學反應(yīng)工程課的教學中，要加強問題教學法與案例教學法的使用。
問題教學法是指圍繞問題展開教學雙方互動。一般的思路就是：首先提出問題，接著思考并討論問題，然后經(jīng)過相互討論找出答案，最后進行歸納總結(jié)。舉例說明：在教授多級CSTR串聯(lián)的計算和優(yōu)化時，我們可以提出如下問題：如何求解串聯(lián)體系的轉(zhuǎn)化率。針對這個問題，老師和學生展開討論，然后學生利用所學知識點已經(jīng)討論的結(jié)果來尋求答案，最后老師對問題進行歸納總結(jié)。通過這個過程，運用問題教學法進行教學，不但活躍了課堂氣氛，還深化了學生對于學習知識的認識。
所謂案例教學法就是運用實踐中的實際案例來分析所學知識，做到學以致用，加強學生對于所學知識的認識。其教學過程一般為：首先進行案例的描述，接著讓學生進行嘗試性的解決，老師在此過程中設(shè)置懸念，然后再進行這方面的理論知識學習，最后就行方案的剖析。舉例說明：講授反應(yīng)器中的混合及對反應(yīng)的影響這章時我們可以充分利用案例教學法，通過案例教學法啟發(fā)學生學會根據(jù)所測得的停留時間分布情況以及如何解決實際的工程操作以及設(shè)計問題。
二、加強課堂教學和實驗教學的結(jié)合
對于化學反應(yīng)工程這門學科來講，它是一門理論性和實踐性都很強的學科，所以必須要加強課堂教學和實驗教學的結(jié)合。通過理論和實際的結(jié)合，讓學生深入學習其理論知識，并能通過實驗學到更多的實際知識，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
為此，對于學校來說，要針對化學反應(yīng)工程這門學科，來增加硬件設(shè)施，給學生提供良好的實踐場所。比如學校可以配備如下實驗裝置：固定床反應(yīng)器、多釜串聯(lián)反應(yīng)器以及流體床反應(yīng)器等等。這樣在講解了相關(guān)的理論知識之后，可以在實驗裝置上進行實驗，讓學生親身體會到這個過程，這樣就能提高學生對理論的深入了解，同時也強化了其動手能力。另外，老師可以階段性地給學生設(shè)置一些設(shè)計實驗課程，讓學生經(jīng)常進入實驗室進行試驗，不僅能夠很好地檢驗學生對于理論知識的掌握情況，還能解決其在學習中常遇到的問題。
三、教學中要密切聯(lián)系學科發(fā)展的前沿
化學反應(yīng)工程學是一門不斷發(fā)展的學科，知識量也在不斷的增多。所以，在教授化學反應(yīng)工程學時，要密切聯(lián)系學科發(fā)展的前沿，這對于學生以后的工作具有非常重要的意義，也是提升化學反應(yīng)工程教學水平的一種創(chuàng)新方法。目前，化學反應(yīng)工程發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢：第一，考察現(xiàn)象的時空尺度向兩級發(fā)展，這種現(xiàn)象主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面隨著各種試驗儀器的快速發(fā)展，觀察事物的尺度也變得越來越小，這就讓我們更加容易了解事物的本質(zhì)；另一方面時空考慮的尺度逐漸增大，并開始在更大范圍考慮諸如可持續(xù)性發(fā)展這方面的問題。第二，研究重點從各類大宗化學品逐漸向各種產(chǎn)量較少的專用品方向發(fā)展，這也是近年來大宗化學品不斷飽和而導(dǎo)致的。而我國還沒有完全完成從各類大宗化學品向各種產(chǎn)量較少的專用品方向發(fā)展的轉(zhuǎn)變，不過也在逐步變化中，多種小產(chǎn)量、高附加值的專用產(chǎn)品越來越受重視。第三，隨著科學技術(shù)與計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，以往各種相對困難的理論知識也得到了相應(yīng)的解決，比如非線性分析問題隨著計算機技術(shù)的發(fā)展也逐漸變成可能。這些疑難問題的逐步解決有利于化學反應(yīng)工程學科的發(fā)展。第四，對于化學反應(yīng)工程學科，已經(jīng)由過程導(dǎo)向性學科向產(chǎn)品導(dǎo)向性學科發(fā)展，化學反應(yīng)工程學科的主要研究目標也有追求時空效率和物能利用的最大化向以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的可控化方向拓展。因此，為了更好地學習該課程，必須在教學中密切聯(lián)系學科前沿知識。
四、加強教師自身修養(yǎng)
要想提升化學反應(yīng)工程教學水平，教師水平的提高必不可少。教師自身修養(yǎng)如果上不去，其他教學方面配套再完善，也無濟于事。為了提升教師的自身修養(yǎng)和化學化工相關(guān)專業(yè)知識能力，必須做到以下幾點：第一，制訂短期培訓班，內(nèi)容包括專業(yè)知識的培訓以及自身素質(zhì)的培訓。第二，各個學校之間加強學科聯(lián)系，老師之間應(yīng)多溝通，多觀摩學習，多切磋，尋找出最適合學生的教學與方法。第三，促進學校與相關(guān)企業(yè)進行交流與合作，讓老師有機會進入工廠參觀與學習，深入了解企業(yè)的一些基本運作模式，運用所學知識，理論與實踐相結(jié)合，在很大程度上起到事半功倍的作用。由此可見，通過這些方面的提升，不斷地加強老師的能力，對于課程的教學也是非常有益的。
五、開設(shè)專題講座
專題講座可以開拓學生的視野，提升學生解決問題的能力。因此我們要定期開設(shè)與化學反應(yīng)工程學科相關(guān)的專題講座，這些專題講座可以是一些前言知識也可以是一些實際的生產(chǎn)實例。在講座中積極引導(dǎo)學生進行討論，通過專題講座這一形式，來提升學生解決問題的能力。由此可見，開設(shè)專題講座，可以強化理論與生產(chǎn)實際的聯(lián)系，是提升化學反應(yīng)工程學科教學水平的好方法。
綜上所述，要想提升化學反應(yīng)工程學科的教學水平，需要學校和任課老師不斷努力，通過各種創(chuàng)新策略方法，提升學生的學習興趣，真正讓學生從課程學習中學到實際的本領(lǐng)，為以后的工作打下堅定的基礎(chǔ)。
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第3篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
關(guān)鍵詞：化學反應(yīng)工程；實踐教學；改革
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568(2012)41-0136-02
化學反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)過程的核心，流程中反應(yīng)器的投資不一定最大，但反應(yīng)器的設(shè)計精度、操作控制精度均要高于其它設(shè)備，是決定最終產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵部位。化學反應(yīng)工程是一門研究工業(yè)反應(yīng)過程的開發(fā)和反應(yīng)器設(shè)計、優(yōu)化、放大的工程學科。目標是通過學習培養(yǎng)學生分析、解決工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計、操作和控制中遇到的實際工程問題的能力。化學反應(yīng)工程是人類從科學實驗和生產(chǎn)實踐中總結(jié)發(fā)展起來的，它離不開科學實驗和生產(chǎn)實踐。學生在學習時普遍感到理論抽象、數(shù)學推導(dǎo)繁瑣、工程問題多，不少學生認為化學反應(yīng)工程課程是大學中最難學習的課程之一。本科生的工程背景知識不足，僅靠理論教學難易將反應(yīng)工程基本原理與工業(yè)反應(yīng)過程有效結(jié)合，難易將知識內(nèi)化為學生的能力。開好這樣一門課程，改革實踐教學是深化書本理論知識、強化工程應(yīng)用能力的有效途徑之一。為此，青海大學化工學院(以下簡稱“我院”)在加強實踐性教學方面進行了一系列的探索，采取加大課程實驗、開設(shè)課程設(shè)計、開展反應(yīng)器操作仿真實訓、鼓勵學生參加科研活動等一系列改革措施，取得良好的教學效果，顯著加深了學生對化學反應(yīng)工程基本原理的理解，有效提高了學生在反應(yīng)器設(shè)計、科學實驗研究、反應(yīng)器操作等方面的實踐動手能力。
一、開設(shè)課程設(shè)計、培養(yǎng)學生應(yīng)用知識和反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計的能力
我院開設(shè)了為期2周的化學反應(yīng)工程課程設(shè)計，要求每個學生獨立完成硫酸轉(zhuǎn)化器設(shè)計，采用二轉(zhuǎn)二吸中的“3+1”或“2+2”式工藝、四段間接換熱絕熱式固定床催化反應(yīng)器。每個學生的設(shè)計規(guī)模、進一段的原料氣組成、凈化率、轉(zhuǎn)化率、吸收率不相同，學生自己查閱文獻資料、查找設(shè)計方法、搜集計算公式、選擇工藝參數(shù)進行設(shè)計。完成后撰寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括設(shè)計任務(wù)書、目錄、設(shè)計方案簡介、工藝計算、設(shè)計結(jié)果匯總、設(shè)計評述與討論、參考文獻，等等。設(shè)計過程中學生之間廣泛討論，商討設(shè)計方法，學習氛圍濃厚。雖然過程相似，但設(shè)計條件不同，每個學生都要單獨完成自己的設(shè)計任務(wù)。通過該課程設(shè)計，學生對固定床催化反應(yīng)器的形式和特點，固體催化劑的性能、內(nèi)擴散有效因子的概念和計算方法，平衡溫度、平衡溫度曲線的概念和繪圖方法，最佳溫度、最佳溫度曲線的概念和繪圖方法，各段進出口溫度、進出口轉(zhuǎn)化率的最佳分配方法，利用本征動力學方程，通過數(shù)值積分計算反應(yīng)時間的方法，催化劑用量的計算及校正方法，反應(yīng)器直徑、高度及其它附件尺寸的計算方法等知識點，有了深刻的理解和較好的掌握。
二、逐步加大實驗、鞏固所學知識、培養(yǎng)實驗動手能力
對于化學反應(yīng)工程這種實踐性很強的工程學科來說，實驗是學生參加實踐獲取知識所必需的學習途徑。而化學反應(yīng)工程的主要研究方法也是應(yīng)用理論推演和實驗研究工業(yè)反應(yīng)過程的規(guī)律而建立的數(shù)學模型方法。所以教會學生如何建立各類實驗反應(yīng)器，如何進行實驗設(shè)計、反應(yīng)條件選擇和數(shù)據(jù)處理非常有用。為此在課程建設(shè)中，我院通過專業(yè)實驗課、綜合設(shè)計型實驗課，逐步加大與化學反應(yīng)工程有關(guān)的實驗。目前開設(shè)多釜串聯(lián)流動特性的測定、管式反應(yīng)器流動特性測定兩個驗證型實驗；開設(shè)乙酸乙脂水解反應(yīng)動力學的測定、乙醇催化裂解制乙烯反應(yīng)動力學測定、乙苯脫氫制苯乙烯、反應(yīng)精餾制乙酸乙酯等四個綜合設(shè)計型實驗。通過實驗，學生對返混、脈沖法、階躍法的概念以及停留時間分布的測定方法，多釜串聯(lián)模型、軸向混合模型的流動特性，理想流動反應(yīng)器與實際反應(yīng)器停留時間分布的區(qū)別，連續(xù)均相流動反應(yīng)器的非理想流動情況及產(chǎn)生返混原因，全混釜中連續(xù)操作條件下反應(yīng)器內(nèi)測定均相反應(yīng)動力學的原理和方法，反應(yīng)精餾與常規(guī)精餾的區(qū)別，連續(xù)流動反應(yīng)體系中氣――固相催化反應(yīng)動力學的實驗研究方法，溫度、濃度、進料流量對不同反應(yīng)結(jié)果的影響，轉(zhuǎn)化率、選擇性及收率的概念及計算方法等知識點，有了透徹的理解。課堂上學習的理論知識，不但在實驗中得到驗證和鞏固，而且得到了應(yīng)用，掌握了反應(yīng)動力學的實驗測定和相關(guān)設(shè)備的使用方法。
三、開展仿真實訓、培養(yǎng)實踐操作能力
我院以前有四周生產(chǎn)實習，實習中遇到企業(yè)為了安全和效益等因素不允許學生親自動手操作時，學生得不到實際操作設(shè)備的鍛煉機會；一般實習一個化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，學生掌握了工藝流程、生產(chǎn)原理之后，實習后期學習興趣、主動性降低，影響實習效果等問題。而且目前大部分化工企業(yè)采用DCS控制，技術(shù)員主要在控制室通過電腦操作控制生產(chǎn)過程。隨著信息時代的到來，計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，采用仿真技術(shù)將復(fù)雜的工業(yè)反應(yīng)過程虛擬化，從而在計算機上以“慢速”再現(xiàn)反應(yīng)過程及變化特征，將“抽象”化為“形象”，動態(tài)演示工業(yè)生產(chǎn)過程。并且，仿真實訓具有無消耗、無污染、可重復(fù)操作等優(yōu)點。為此我院購買了北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司的化工培訓軟件，在校內(nèi)建立仿真實驗室，開展仿真實訓教學。將以前四周全在企業(yè)的生產(chǎn)實習改為前兩周在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實習，后兩周在校仿真實驗室開展仿真實訓。目前我院開設(shè)的與化學反應(yīng)工程有關(guān)的仿真實習項目有固定床反應(yīng)器單元、流化床反應(yīng)器單元、間歇反應(yīng)釜單元，以及30萬噸合成氨生產(chǎn)工藝中的反應(yīng)部分、甲醇生產(chǎn)工藝中的反應(yīng)部分，等等。學生要進行冷態(tài)開車操作、正常生產(chǎn)操作、停車操作、故障處理操作，以及單人單工段、多人單工段、多人多工段等操作環(huán)節(jié)的實訓。通過仿真操作訓練對于學生了解化工反應(yīng)過程、以及工藝和控制系統(tǒng)的動態(tài)特性、提高對化工生產(chǎn)過程的運行和控制能力具有特殊效果。這種運行、調(diào)整和控制能力，集中反映了學生運用理論知識解決實際問題的水平。所以，仿真訓練是運用高科技手段強化學生掌握知識和理論聯(lián)系實際的新型教學方法。
四、參與科研活動、培養(yǎng)創(chuàng)新能力
第4篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
進入21世紀，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，電子計算機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各學科的每一個領(lǐng)域之中，各學科的進一步發(fā)展對計算機的依賴程度越來越高，化學工程學科也不例外。目前，計算機已經(jīng)深入應(yīng)用到化工模擬、計算化學和化工制圖等化學工程學科的各個層面之中，對化學工程的發(fā)展起著巨大的促進推動作用。化學工作者應(yīng)該抓住機遇，在新時期努力學習計算機知識、熟練掌握運用計算機，將其應(yīng)用到化工設(shè)計、化學本文由收集整理計算中去，使化工學科能夠更快地發(fā)展。
化學工程作為一門基礎(chǔ)學科，長期以來是以實驗為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，是一門理論與實驗相結(jié)合的學科。隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，化學工程的研究中又增加了計算與計算機模擬的方法，它已經(jīng)逐漸成為化學工程中最富有生命力的研究方法。隨著電子計算機在化學工程中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的化學工程學科已逐漸成為一門集實驗、計算、理論于一體的綜合性學科。
從20世紀50年代開始，科研工作者就利用計算機解算化工過程的數(shù)學模型，使研究方法出現(xiàn)了一個革新。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，化工過程模擬已經(jīng)成為普遍采用的常規(guī)手段，被廣泛應(yīng)用于化工過程的研究、開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)操作的控制與優(yōu)化、操作培訓和技術(shù)改造之中。
一、流程模擬
化工過程流程模擬或流程模擬是根據(jù)化工過程的數(shù)據(jù)，諸如物料的壓力、溫度、流量、組成和有關(guān)的工藝操作條件、工藝規(guī)定、產(chǎn)品規(guī)格以及一定的設(shè)備參數(shù)，如蒸餾塔的板數(shù)、進料位置等，采用適當?shù)哪M軟件，將一個有許多個單元過程組成的化工流程用數(shù)學模擬描述，用計算機模擬實際生產(chǎn)過程，并在計算機上通過改變各種有效條件得到所需要的結(jié)果，其中包括最受關(guān)心的原材料消耗、公用工程消耗和產(chǎn)品、副產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量等重要數(shù)據(jù)。
流程模擬就是在計算機上“再現(xiàn)”實際生產(chǎn)過程，由于這一“再現(xiàn)”過程不涉及實際裝置的任何管線、設(shè)備以及能源的變動，因此給化工模擬人員最大的自由度，可以在計算機上任意進行不同方案和工藝條件的探討、分析。流程模擬式計算機技術(shù)是化工方面的最重要應(yīng)用之一。應(yīng)用流程模擬系統(tǒng)不僅可以節(jié)省時間，也可節(jié)省大量資金和操作費用，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，降低消耗。流程模擬系統(tǒng)還可以對經(jīng)濟效益、過程優(yōu)化、環(huán)境評價進行全面地分析和精確評估，并可以對化工過程的規(guī)劃、研究和開發(fā)及技術(shù)可靠性做出分析，并快速準確地對多種流程方案進行分析和對比。
二、單元模擬
化工工業(yè)處理的過程是以質(zhì)量、動量和能量的連續(xù)流動為特征，傳統(tǒng)手段對這一過程的處理很大程度上是依靠經(jīng)驗以及一些宏觀參數(shù)表達的經(jīng)驗關(guān)系式。現(xiàn)代流程模擬技術(shù)中，絕大部分單元過程仍被處理為“黑箱”模型，對流動、傳質(zhì)、熱、反應(yīng)比較敏感的單元過程的設(shè)計、放大，需要了解有關(guān)質(zhì)量、動量、能量流更多微觀和深入的信息，單元模擬技術(shù)就是為了解決這一問題而產(chǎn)生的。
在單元模擬過程中，單元內(nèi)部的介質(zhì)基本是多組分或多相的，傳質(zhì)、傳熱、反應(yīng)過程相互耦合。單元模擬技術(shù)通過離散方法求解這一耦合體系，以獲得空間和時間的速度分布、溫度分布、壓力分布、濃度分布、相分數(shù)分布等。單元模擬技術(shù)可以提供傳統(tǒng)手段難以獲得的大量信息，如單元過程內(nèi)部所有參數(shù)的空間分布和動態(tài)變化，通過這些信息可以深入理解單元過程內(nèi)部的機理，在發(fā)生異常時亦有助于分析原因。因此，它是一種低成本的調(diào)優(yōu)手段，當結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)參數(shù)變化后，單元過程內(nèi)部隨工藝參數(shù)和操作參數(shù)而變化的過程，可以在計算機上很方便地進行試驗，直接用于優(yōu)化和改造手段，而且單元模擬的計算不是經(jīng)驗性的，比較可靠，目前單元模擬主要用于化工生產(chǎn)的工程放大、優(yōu)化設(shè)計、診斷及擴能改造、生產(chǎn)調(diào)優(yōu)及控制四個方面。
三、反應(yīng)動力學模擬
化學反應(yīng)動力學是一門研究各種因素對反應(yīng)速率的影響規(guī)律和反應(yīng)機理的科學，在根據(jù)實驗結(jié)果和對反應(yīng)機理研究的基礎(chǔ)上建立了化學反應(yīng)動力學方程，它們對反應(yīng)器的設(shè)計、最優(yōu)化條件的選擇都是必不可少的理論基礎(chǔ)。
目前所采用的物理化學教材對一系列對峙、平行、連
續(xù)等復(fù)雜反應(yīng)的動力學方程僅給出分離變量法或消元法等單一的數(shù)學處理方法，這種方法對于非常簡單的復(fù)雜反應(yīng)可以求出解析解，但大多數(shù)化學反應(yīng)的反應(yīng)機理非常復(fù)雜，由于從反應(yīng)機理得到的微分方程組，非常不便求解，因此借助電子計算機用數(shù)值解法，可以方便地求解從反應(yīng)機理得到的微分方程組。
計算機模擬在復(fù)雜化學反應(yīng)動力學的計算中有著廣泛的應(yīng)用，通過計算機模擬計算得到的結(jié)果可以預(yù)知反應(yīng)過程中各反應(yīng)物質(zhì)濃度的變化，通過對連續(xù)反應(yīng)最佳時間的計算可以控制反應(yīng)時間以得到所需要的物質(zhì)的最大濃度，通過計算平行反應(yīng)和對峙放熱反應(yīng)最佳溫度，可以控制反應(yīng)溫度，優(yōu)化反應(yīng)條件，使生成產(chǎn)物的速率達到最大值，這些計算機模擬計算的數(shù)值可以為實際工業(yè)生產(chǎn)中工藝條件的控制以及反應(yīng)器的設(shè)計提供重要的參考數(shù)據(jù)。
四、分子模擬
從分子水平來研究化工過程及產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計，無疑是21 世紀化學工程的一個重要方向，計算機模擬研究已漸成為與實驗研究及理論研究相平衡的認識自然規(guī)律的第三種重要方法。化工熱力學數(shù)據(jù)對于化學工業(yè)過程的設(shè)計、操作以及優(yōu)化具有重要的作用。熱力學數(shù)據(jù)一般通過三個途徑取得：即實驗測定、理論總結(jié)及計算機分子模擬。通過計算機分子模擬，可以較為嚴格地從流體的微觀相互作用出發(fā)，預(yù)測流體的宏觀熱力學性質(zhì)。特別是在一些極端的條件（如高溫、高壓、劇毒）下，進行實驗是很困難的，計算機模擬則較易實現(xiàn)，并且比較經(jīng)濟。采用計算機分子模擬方法，可以得到相當可靠的熱力學體系的徑向分布函數(shù)、宏觀熱力學性質(zhì)以及輸運性質(zhì)，這為我們建立與改進各種描述實際現(xiàn)象的理論或模型提供可靠的依據(jù)。
化學是一門基礎(chǔ)性學科，是以實驗為基礎(chǔ)發(fā)展起來的理論與實驗相結(jié)合的學科，隨著計算機技術(shù)在化學學科中的廣泛應(yīng)用，逐漸形成了應(yīng)用計算機研究化學反應(yīng)和物質(zhì)變化的獨立學科，它以計算機為技術(shù)手段，進行化學反應(yīng)方面的數(shù)值計算，這就是計算化學。
計算化學是理論化學的重要分支，是利用電子計算機、通過數(shù)值計算解決化學問題的一門方法學。計算化學是一門新興的、多學科交叉的邊緣科學，它運用數(shù)學、統(tǒng)計學與計算機程序設(shè)計的方法，進行化學方面的理論計算、實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)與信息處理、分類、分析和預(yù)測。隨著化學儀器對自動化要求越來越高，許多化學實驗過程用人工進行控制相當困難，需要可靠的控制技術(shù)系統(tǒng)，因此計算機計算模擬技術(shù)從根本上改變了化學實驗技術(shù)。
計算化學以數(shù)值計算為基礎(chǔ)，用高級語言及其編程技術(shù)，解決化學中的數(shù)值計算問題，它將數(shù)學的計算方法通過計算機程序具體地應(yīng)用于化學過程中，通常用來研究化學中一些常用的、共同的、較為常見的計算方法，是化學計算的核心。實驗數(shù)據(jù)的內(nèi)插、函數(shù)擬合、線性方程組求解、高階方程組求解、解微分方程組、求本征值與本征向量等，它們均與化學中量子化學、分析化學、化學平衡、化學動力學和試驗數(shù)據(jù)處理等密切相關(guān)。現(xiàn)代計算化學技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能夠?qū)⒏鞣N化學性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系定量地聯(lián)系起來，化學因此正從實驗科學邁向?qū)嶒灐⒂嬎恪⒗碚撓嘟Y(jié)合的綜合性學科，化學已經(jīng)由多實驗少計算，演變?yōu)橄葘嶒炘儆嬎悖脖貙⒅鸩窖葑優(yōu)橄扔嬎阍賹嶒灐?/p>
目前計算化學在無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、結(jié)構(gòu)化學中都有廣泛地運用，具體來說，計算化學要完成的任務(wù)主要有量子結(jié)構(gòu)計算、分子從頭計算、半經(jīng)驗計算和分子力學計算等量子化學和結(jié)構(gòu)化學范疇，以及物理化學參數(shù)計算，包括反應(yīng)焓、偶極距、振動頻率、光譜熵、反應(yīng)自由能、反應(yīng)速率等理論計算，這些屬于化學熱力學、化學動力學及統(tǒng)計熱力學范疇。在計算化學中，數(shù)值計算是最根本的任務(wù)，其目的是將已知參數(shù)通過適當?shù)臄?shù)學計算得到一個預(yù)期的結(jié)果，這個結(jié)果可以和實驗結(jié)果相比較，也可以和前人的研究成果相比較，最終得出結(jié)論，用來指導(dǎo)化學實驗的實施。
化學工程設(shè)計具體的任務(wù)涉及物料衡算、能量衡算、廠區(qū)布置圖繪制、車間布置圖繪制、設(shè)備裝備圖繪制、管道布置圖繪制、帶控制點工藝流程圖繪制、設(shè)備選型及強度校核計算等許多工作，如此眾多繁雜的工作，如能引入計算機輔助，將大大減輕化工設(shè)計工作的強度。
過去那種利用普通紙筆繪制化工圖樣、利用計算尺和計算器進行的各種計算將被計算機軟件應(yīng)用所取代。計算機輔助設(shè)計制圖和普通制圖相比不僅具有繪制精確、圖面整潔等優(yōu)點，而且還具有隨意修改、重復(fù)利用、按需打印等普通手工繪制無法具備的特點，利用計算機輔助設(shè)計
進行化工工程圖繪制已經(jīng)是21世紀的基本趨勢。
第5篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
關(guān)鍵詞：反應(yīng)精餾塔，優(yōu)點，設(shè)計
一、反應(yīng)精餾塔簡介
如果將化學反應(yīng)以及精餾過程合二為一，即在一個設(shè)備中同時進行化學反應(yīng)以及精餾過程，這樣便產(chǎn)生了一個新的概念――反應(yīng)精餾。
反應(yīng)精餾（Reactive distillation process）是化學反應(yīng)和分離在同一精餾設(shè)備中完成的過程。目前有皂化、酯化、醚化等多種生產(chǎn)過程實現(xiàn)了反應(yīng)精餾的集成化操作。這種操作既可以對難以用普通精餾過程分離的系統(tǒng)，通過添加某種組分，使之與被分離組分發(fā)生化學反應(yīng)，從而實現(xiàn)混合物體系的分離；又可使反應(yīng)混合體系中的某種組分不斷從塔中分離出來，改變系統(tǒng)的相平衡和化學平衡，使之反應(yīng)繼續(xù)進行，提高轉(zhuǎn)化率。
（一）反應(yīng)精餾塔的優(yōu)點
反應(yīng)精餾過程可以縮短生產(chǎn)流程、減少成本投資；對于多數(shù)放熱反應(yīng)還可以利用反應(yīng)熱供分離所需，降低所需能耗；同時作為一種新型分離技術(shù)，還可用于某些特殊精餾。因此，研究反應(yīng)精餾過程的優(yōu)化設(shè)計具有重要的理論意義和實用價值。
（二）反應(yīng)精餾塔過程設(shè)計
Backhaus在1921年提出有關(guān)反應(yīng)精餾的思想。由于在精餾塔中反應(yīng)的分離之間存在許多影響因素，即使板數(shù)、傳熱、速率、進料位置、停留時間、催化劑、副產(chǎn)物濃度以及反應(yīng)物進料配比等參數(shù)的很小變化，都可能對過程產(chǎn)生很大影響，所以對該集成過程的研究要困難得多。因此，早期在反應(yīng)精餾領(lǐng)域的研究一直以特定體系的數(shù)學模擬和實驗探索為主。
當生產(chǎn)過程的反應(yīng)和分離條件與要求確定后，進行化學反應(yīng)和精餾過程集成化設(shè)計的目的是為了確定過程的可行性，合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。要更好地發(fā)揮反應(yīng)精餾過程的優(yōu)點，從技術(shù)上考慮，反應(yīng)精餾設(shè)備的選型，工藝流程和關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)的選定起著十分關(guān)鍵的作用。目前提出的設(shè)計方法主要有：
1、直觀法。直觀推斷法是基于反應(yīng)精餾系統(tǒng)的實際經(jīng)驗和物理化學知識提出的一種結(jié)構(gòu)綜合的決策規(guī)則。
2、混合整數(shù)非線性規(guī)劃法。該法是通過混合整數(shù)非線性規(guī)劃對反應(yīng)精餾設(shè)計進行優(yōu)化研究的方法。其優(yōu)點在于可提供模型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并進行同時優(yōu)化，但必須是事先給出各種可能的組合。
3、數(shù)學模擬法。數(shù)學模擬法是在精餾過程模擬的數(shù)學模型中引入化學反應(yīng)平衡項，并假定塔的操作參數(shù)已知，對大型非線性方程進行求解，得出塔內(nèi)溫度、流量、轉(zhuǎn)化率等分布參數(shù)。這樣得到的結(jié)果雖比較準確可靠，但計算量大，特別是要憑經(jīng)驗確定塔的初值和操作參數(shù)。
4、圖解設(shè)計法。圖解設(shè)計法根據(jù)反應(yīng)和精餾過程的特點，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和公式繪制算圖用于反應(yīng)精餾過程的設(shè)計，可簡化某些繁瑣的計算過程，為數(shù)學模擬提供較為準確的初值，并可為不便于數(shù)學表達的復(fù)雜問題提供分析手段、策略和方法。
（三）對反應(yīng)精餾操作以及工藝條件的選擇
由于反應(yīng)精餾不同于其他一般的精餾過程，反應(yīng)精餾的復(fù)雜性使過程的設(shè)計、放大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在較大的困難，上述這些反應(yīng)精餾過程的初步設(shè)計方法目前還未形成全面有效的理論體系要在這一領(lǐng)域里開展深入的研究工作，應(yīng)該從理論上進行分析探討。但是在實際情況中，還不得不靠經(jīng)驗來處理某些問題。ChemCAD就可解決上述問題。
二、ChemCAD軟件簡介
（一）ChemCAD化工模擬系統(tǒng)的簡介
ChemCAD是美國CHEMSTATIONS公司開發(fā)的化工模擬軟件。它可以用嚴格的和最新的計算方法進行單元操作乃至全過程的模擬計算，對現(xiàn)有裝置進行評價，為企業(yè)提供可靠的相關(guān)依據(jù)，達到優(yōu)化設(shè)計和操作的目的。
ChemCAD軟件提供了包括鹽、堿、烴類、電解質(zhì)（共有220種不同的電解質(zhì)）、酸或其它精細化工應(yīng)用方面的所有內(nèi)容的大量最新的熱力學計算方法，共有30多種K值和12種H值的計算方法，還有不同的粘度方法、熵方法、密度方法、蒸汽壓方法，以及計算導(dǎo)熱系數(shù)和表面張力的方法可供選擇。這些給用戶帶來了很多的方便。
目前，國內(nèi)主要應(yīng)用于精餾操作。在ChemCAD內(nèi)部，精餾模塊分為嚴格型和簡捷型兩種。簡捷型以Fenske-Underwood-Gilliland模擬為基礎(chǔ)，只能解決單塔的簡單精餾操作。嚴格型包括SCDS（Simultaneous Correction Distillation System）、Tower和Tower Plus 三種計算模塊。ChemCAD推薦標準塔（即1個輸入物流和2個產(chǎn)品物流）可使用Tower，對于帶有熱交換器、循環(huán)泵和側(cè)線采出的塔則使用Tower Plus。SDCS通常用來模擬非理想體系，它使用的是牛頓-拉普拉斯法收斂計算，允許氣液兩相中存在20多個組分。它不僅能夠模擬簡單塔的計算，還可以處理5個側(cè)線進料和4個側(cè)線采出的復(fù)雜精餾情況，提供了Murphee板效率選擇項。此外，該模型還提供了冷凝器和再沸器的多種選擇。較之前兩類，SCDC功能強大，但運算時間較長，特別是組分數(shù)≥10.
（二）ChemCAD模擬化工流程的一般步驟
1、新建一個流程。在ChemCAD中新建一個流程很簡單，只要單擊File菜單下的New命令，你可以選擇合適的路徑存儲這個新流程。
ChemCAD是一個綜合性的過程模擬程序，化學工程師熟悉的幾乎所有的單元操作，包括像嚴格的反應(yīng)器、換熱器、精餾塔、壓縮機、混合器等單元裝置的流程圖，都可在Windows下通過使用ChemCAD來模擬。
選擇流程圖計算所需要的單元操作，并把它們放在主窗口中，物流是工藝過程計算的連接器，通過物流信息由一個單元操作傳遞到另一個單元操作。
第6篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
關(guān)鍵詞：化學工程；綠色化工技術(shù)；工藝
經(jīng)濟發(fā)展帶來的環(huán)境問題受到全世界人民的關(guān)注，各國的專家們都在尋找一條既可以發(fā)展經(jīng)濟又不會對環(huán)境造成重大污染的道路。化學工程工藝中的綠色化工技術(shù)就是在這樣的形勢下產(chǎn)生發(fā)展而來的，綠色化工技術(shù)的重點在于綠色二字，其能夠充分溶解資源消耗時產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，對人類的可持續(xù)發(fā)展有極大的幫助。因此對于這樣的綠色化工技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是非常有意義的。
1關(guān)于綠色化工技術(shù)
綠色化工技術(shù)的作用是減少化學工業(yè)生產(chǎn)的過程中無形的或有形的給環(huán)境造成的污染，通過技術(shù)的創(chuàng)新和改造完善化學工業(yè)的生產(chǎn)和運作方法。如此一來，化學技術(shù)中使用的化學原料以及化學工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境的污染就會有所減少。而且在這一方法的應(yīng)用下，化學工業(yè)在生產(chǎn)過程向空氣中排放的廢氣、向河流中排放的廢水中的有毒物質(zhì)就會減少許多。另外綠色化工技術(shù)在一定程度上將資源的回收利用程度提高了，減少了資源的浪費，從而對環(huán)境問題的解決有極大的益處。
2化學工程工藝中綠色化工技術(shù)的開發(fā)要點
2.1選用合適的化學原料化學原料的性質(zhì)決定了整個化學工業(yè)的生產(chǎn)運作。化學原料是化學工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而且是污染的來源，因此重視化學原料的選取是重中之重。從源頭上控制污染，是快速有效解決環(huán)境污染問題的方法。值得注意的是，研發(fā)的新型的化工原料盡管是綠色無污染的，但是不可能讓化學工業(yè)在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生絲毫環(huán)境污染的問題。從這一點無法避免的問題出發(fā)，現(xiàn)在的技術(shù)飛速發(fā)展，化學工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)著手研發(fā)更加清潔的原料，盡量選取那些沒有任何毒性或者是毒性較少的化學原料進行化學工業(yè)生產(chǎn)，逐漸降低化學藥劑的使用頻率，采用一些天然的植物或者是農(nóng)作物作為無毒害性材料，是一個不錯的選擇。2.2選用綠色化學催化劑化學工業(yè)的生產(chǎn)過程中經(jīng)常會用到化學催化劑加速化學反應(yīng)完成整個化學生產(chǎn)，提高化學工業(yè)生產(chǎn)的效率。盡管可以帶來一定的經(jīng)濟效益，為社會積累財富，但是很明顯這種財富不會長久，因為化學催化劑給環(huán)境造成的污染非常大。因此研發(fā)出毒性低的化學催化劑降低有毒物質(zhì)的排放以及排放量，是當前化學工業(yè)生產(chǎn)的目標。縱觀現(xiàn)在的綠色化工技術(shù)行業(yè)，其關(guān)注點都在研發(fā)無毒化學催化劑上，爭取研發(fā)出的催化劑既可以加快化學反應(yīng)又可以減少對環(huán)境的污染，努力朝著綠色化學催化劑的方向努力。依照現(xiàn)在的研發(fā)進度來看，烷基化固相催化劑這一種催化劑的研究成果較為可觀，實驗表明烷基化固相催化劑是沒有毒性的，對環(huán)境不會造成污染，可以推廣到化學生產(chǎn)工業(yè)中，有不錯的使用價值。但值得一提的是，烷基化固相催化劑這一類催化劑在研發(fā)過程中，研發(fā)人員要針對廢棄物的排放標準問題準備參考數(shù)據(jù)，盡量達到生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物也可以循環(huán)利用的效果，進而促進資源的利用率。2.3選擇性強化化學反應(yīng)化學反應(yīng)的選擇性也是綠色化工技術(shù)研發(fā)的重點，若是研發(fā)人員可以完善這一內(nèi)容，化學生產(chǎn)過程中產(chǎn)生物的提取會更加高效，也會更加便捷。也就是說強化化學反應(yīng)的選擇性不僅可以讓化學工業(yè)的環(huán)境污染降低，還可以降低化學工業(yè)所需成本，如此一來還節(jié)約了資源。例如在石油開發(fā)這一類化學工業(yè)中經(jīng)常會選擇烴類選擇性氧化物，這一種氧化物會對環(huán)境造成嚴重的破壞，因為這種氧化物可以讓化學反應(yīng)非常容易就出現(xiàn)明顯的氧化反應(yīng)。由此可以知道，為了達到化學工業(yè)綠色生產(chǎn)的目的，減少環(huán)境污染，一定要選擇性強化化學反應(yīng)。
3化學工程工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用要點
3.1應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)清潔生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用范圍有冶金、淡化海水、處理垃圾還有發(fā)電等，一般情況下都不會產(chǎn)生毒害性。正因為這種獨特的優(yōu)勢，在現(xiàn)代的化學工業(yè)中備受推崇。例如在海水淡化時，清潔生產(chǎn)技術(shù)可以將海水中鹽分分離，甚至可以分離海水中的其他物質(zhì)，使海水成為人們的生活用水。3.2應(yīng)用生物技術(shù)生物化工中常常應(yīng)用生物技術(shù)，在實際生活中應(yīng)用的比較廣泛的是生物技術(shù)中膜化學技術(shù)。生物技術(shù)一般是通過將可再生的資源有效地轉(zhuǎn)化成可以為生產(chǎn)生活利用的化學品。例如常見的酶成分，這樣一種催化劑在化學反應(yīng)中有非常好的效果，而且最好的一點是不會給環(huán)境帶來無法消融的廢棄物。3.3應(yīng)用環(huán)境友好型產(chǎn)品環(huán)境友好型產(chǎn)品強調(diào)的是不影響環(huán)境和人類的生產(chǎn)生活，杜絕污染強度大的產(chǎn)品的使用。比如增加使用那些綠色汽油、燃料、能源，降低化學工業(yè)生產(chǎn)給環(huán)境和人類帶來的危害，逐漸提高資源合理利用，增加效率。
4結(jié)束語
經(jīng)過對化學工程工藝中綠色化工技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的分析可以發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)可以減少對環(huán)境的污染破壞，提高資源再利用效率，以及提升資源溶解的程度，能推動整個行業(yè)的發(fā)展和進步。
參考文獻：
[1]井博勛.淺議綠色化工技術(shù)在化學工程工藝中的應(yīng)用[J].天津化工,2015（3）.
第7篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
【關(guān)鍵詞】復(fù)合教學法 研究 應(yīng)用 化學反應(yīng)工程
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）23－0001－02
復(fù)合教學是進行文化知識教學的有效方法，它既符合學科知識綜合化的趨勢，又順應(yīng)大學畢業(yè)生職業(yè)市場的變化。復(fù)合教學在西方發(fā)達國家大學中已廣泛流行二十余年，如STS課程即“科學――技術(shù)――社會”相統(tǒng)一的課程，就加強了自然科學的人文趨向。國內(nèi)許多綜合性大學在進行課程體系設(shè)置和教學改革時對此也已涉及。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，學科間的交叉與相互滲透不斷加大，尤其是專業(yè)課，其內(nèi)容涵蓋了基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課等多個學科，其教學過程包括多個教學環(huán)節(jié)，注重能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高的復(fù)合教學在教學中的作用更顯突出。針對專業(yè)課的這一特點，我們嘗試對專業(yè)課及與之相關(guān)的多學科、多個教學環(huán)節(jié)進行整合教育，對“復(fù)合教學法”進行了大膽的探索與實踐，不僅激發(fā)了學生的學習興趣、開闊了學生的視野、豐富了學生的知識，而且培養(yǎng)了學生多方面的能力、提高了學生的整體素質(zhì)，取得了較好的教學效果。在化學工程與工藝專業(yè)課《化學反應(yīng)工程》的教學中，我們所采用的復(fù)合教學模式主要包括“十個結(jié)合”。
一 課程教學與教材建設(shè)相結(jié)合
結(jié)合地方高校學生特點開展教材建設(shè)。為適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要，教學團隊與國內(nèi)其他地方高校合作，編寫了《化學反應(yīng)工程》教材，教材側(cè)重于工程應(yīng)用，并將最新科研成果編入化學反應(yīng)工程新進展，強化教材的實用性。該教材由化學工業(yè)出版社于2009年1月出版，作為新世紀化工類應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的系列教材之一，被教育部高等學校化學工程與工藝教學指導(dǎo)委員會列為推薦教材，目前已被蘭州大學、河北科技大學、長春工業(yè)大學、廣西大學等國內(nèi)近十余所高校采用。教材建設(shè)對教學質(zhì)量的提高起到了保證和推動作用。
二 課程教學與專業(yè)外語相結(jié)合
在《化學反應(yīng)工程》教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)學生存在重基礎(chǔ)英語，輕專業(yè)英語；專業(yè)詞匯相對貧乏；閱讀專業(yè)文獻少；對專業(yè)英語在文體、語法、修辭等方面的規(guī)律認識不足等諸多問題。為了提高學生的專業(yè)外語水平，在教學過程中，我們堅持與專業(yè)外語相結(jié)合，具體做法：第一，關(guān)鍵詞匯英文化。在專業(yè)課的教學過程中，首先把課程涉及的專業(yè)術(shù)語、關(guān)鍵詞匯等用英文給學生寫出，這樣便于后續(xù)的雙語教學。第二，板書內(nèi)容英文化。在關(guān)鍵詞匯英文化的基礎(chǔ)上，選取部分教材內(nèi)容，全部采用英文板書，保證了專業(yè)詞匯的重現(xiàn)性以及教學內(nèi)容的系統(tǒng)性，為學生下一步閱讀原版教材奠定基礎(chǔ)。第三，指導(dǎo)學生閱讀英文原版教材，教學雙語化。為了便于學生閱讀原版教材，指導(dǎo)學生將其與教學內(nèi)容相結(jié)合，即選擇與課堂教學緊密相關(guān)的部分章節(jié)閱讀，這樣不僅提高了閱讀速度與質(zhì)量，而且也鞏固了課堂教學內(nèi)容。對學生在閱讀中遇到的問題及時給予解答，并經(jīng)常和學生交流閱讀經(jīng)驗、體會等。課堂教學中板書及口語表達以英語為主。
三 課程教學與計算機應(yīng)用相結(jié)合
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的普及，當今社會對大學生的計算機應(yīng)用水平也提出了較高的要求。《化學反應(yīng)工程》學科與計算機應(yīng)用密切相關(guān)，在該學科中反應(yīng)器的設(shè)計方法主要有兩種，即經(jīng)驗法和數(shù)學模型法。經(jīng)驗法比較粗略，不能高倍放大；數(shù)學模型法是從過程的內(nèi)在規(guī)律出發(fā)，更好地反映了過程的本質(zhì)，放大周期短，放大費用低，可以高倍放大。但數(shù)學模型一般都比較復(fù)雜，必須借助計算機才能求解，計算機技術(shù)的不斷進步使數(shù)學模型法得到迅速發(fā)展。為了使課堂教學與計算機應(yīng)用相結(jié)合，在多年的教學實踐中，我們主要指導(dǎo)學生進行以下幾個方面的訓練：（1）建立反應(yīng)器的數(shù)學模型及邊界條件；（2）繪制數(shù)學模型法計算框圖；（3）編寫數(shù)學模型計算程序；（4）利用計算機進行設(shè)計、計算。
四 課程教學與文獻檢索相結(jié)合
文獻檢索是科技工作者的基本能力，尤其在當今信息爆炸的時代更是如此。在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)學生雖然掌握了文獻檢索的基本知識和方法，但熟練程度不夠，對本專業(yè)具有代表性的文獻種類及常用檢索工具了解不夠全面。鑒于此，我們在專業(yè)課教學中堅持與文獻檢索相結(jié)合，具體的做法是：在介紹參考文獻時，將本學科有代表性的學者、著作、刊物、常用檢索工具等全部介紹給學生，以便于學生進行文獻檢索。為了提高學生的學習積極性，開展有針對性的檢索訓練，我們擬定幾個本課程的專題，把學生分成幾個小組進行文獻檢索，再把檢索到的文獻進行分類整理，加工提煉，撰寫專題綜述。實踐證明，通過此項訓練確實提高了學生的文獻檢索能力。
五 課程教學與科技寫作相結(jié)合
科技寫作是從寫作學科體系中派生出來的新學科，承擔著科學技術(shù)信息和成果的總結(jié)、交流、傳播和貯存任務(wù)。科技寫作是科技工作者必備的基本素質(zhì)。為了提高學生的科技寫作水平，我們要在專業(yè)課教學中堅持與科技寫作相結(jié)合。具體做法是：將課程的重點內(nèi)容分成幾個專題，讓學生首先進行文獻檢索，在此基礎(chǔ)上按照科技論文規(guī)范撰寫專題報告。整個過程中，教師給予幫助、指導(dǎo)。指導(dǎo)學生如何進行文獻檢索；對檢索到的文獻資料如何進行整理分類、加工提煉；如何把握論文的整體架構(gòu)；如何展開正文部分；如何撰寫論文的中、英文摘要；如何選擇論文的關(guān)鍵詞等。為使各個專題組之間進行相互學習和交流，舉辦專題報告會。這樣，同學們不僅鞏固了在課堂所學的知識，而且文獻檢索、科技寫作、課件制作、上臺演講等多方面的能力都得到了提高，教學效果很好。
六 課程教學與技術(shù)經(jīng)濟學相結(jié)合
作為《化學反應(yīng)工程》學科，其主要任務(wù)是對反應(yīng)器進行正確選型、有效放大、最佳控制。所制定的技術(shù)方案必須滿足“技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，生產(chǎn)上安全可靠”，由此可見，本學科與技術(shù)經(jīng)濟學聯(lián)系緊密。因此，在這門課程的教學過程中，堅持與技術(shù)經(jīng)濟學相結(jié)合。在教學過程中，引導(dǎo)學生樹立工程觀點，工程問題涉及諸多因素，因此工程問題是一個系統(tǒng)工程。在進行反應(yīng)技術(shù)開發(fā)、反應(yīng)器的放大設(shè)計、反應(yīng)過程的控制時都要利用技術(shù)經(jīng)濟學的知識，使效益最大化。同一化工生產(chǎn)過程往往有多個不同的技術(shù)方案，在教學中，注意啟發(fā)學生對不同方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇最優(yōu)方案。同時，通過多方案比較習題，對學生進行反復(fù)訓練，使學生能夠自覺地利用技術(shù)經(jīng)濟學的知識，分析和解決反應(yīng)器設(shè)計中的各種問題。
七 課程教學與課程設(shè)計相結(jié)合
縱觀近年的畢業(yè)環(huán)節(jié)，學生基本上是以做畢業(yè)論文為主。而對化工專業(yè)的學生來說，畢業(yè)以后的主要去向是化工企業(yè)，從事工作以后，無論是新工藝的技術(shù)開發(fā)，還是老工藝的技術(shù)改造，都離不開化工設(shè)計。雖然化工原理有課程設(shè)計，但其主要是針對單元操作的物理過程，不是一個完整的化工設(shè)計。化工專業(yè)的學生缺少了化工設(shè)計這一基本訓練，對今后從事化工設(shè)計工作顯然是不利的。對歷屆畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查結(jié)果也說明了這一點。為了扭轉(zhuǎn)這個局面，在《化學反應(yīng)工程》教學中安排了課程設(shè)計。具體做法是選取“某一化工生產(chǎn)過程的工藝設(shè)計”作為課程設(shè)計的題目，要求學生完成查閱資料、制訂方案、工藝計算、設(shè)備設(shè)計、繪圖和設(shè)計說明書編寫的化工設(shè)計全過程。經(jīng)過課程設(shè)計，學生五個方面的能力都得到了提高：（1）搜集和整理技術(shù)資料的能力；（2）工程計算能力；（3）技術(shù)方案比較和選擇的能力；（4）工程制圖能力；（5）科技寫作能力。
八 課程教學與實踐教學相結(jié)合
為了配合課堂教學，搞好實踐教學，構(gòu)建了以實踐教學工程觀摩中心為主體的校內(nèi)實踐教學平臺，和以企業(yè)實踐教學基地和社會實踐基地的校外實踐教學平臺，做到“校內(nèi)與校外相結(jié)合”，以滿足貫穿于學生整個培養(yǎng)過程的實踐教學的要求。實踐教學工程觀摩中心有化工設(shè)備展及配件區(qū)、工業(yè)催化劑展區(qū)、塔填料展區(qū)、典型工藝流程動態(tài)模型展區(qū)、化工管道安裝實訓展區(qū)。學生通過在實踐教學工程觀摩中心的參觀學習，對化工工藝過程及設(shè)備有了比較直觀的了解和認識，有利于其工程概念的建立，也有利于課堂教學。校外實踐教學平臺的建立，主要是選擇一些具有典型反應(yīng)設(shè)備的化工企業(yè)作為實習基地，如石家莊金石化肥集團、石家莊制藥集團、石家莊化纖化工有限公司、山西三維集團公司、山東金嶺集團公司、河北冀榮氨基酸公司等，他們所具有的典型反應(yīng)設(shè)備有：固定床反應(yīng)器、氣液反應(yīng)器、均相反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、反應(yīng)精餾裝置等。在校外實習基地，根據(jù)不同情況，學生可以采取參觀、短期實習、頂崗實習等多種實習方式。
九 課程教學與實驗教學相結(jié)合
實驗設(shè)置的指導(dǎo)思想是：重視實驗教學環(huán)節(jié)，改變了實驗教學依附于理論教學的傳統(tǒng)觀念，而是理論教學的有機補充和提高；注重對學生實踐能力、創(chuàng)新能力、探索精神的培養(yǎng)。實驗教學的實施方案為：課程組利用學校和學院設(shè)立的實驗教學研究項目基金，開展實驗教學研究，推動實驗教學改革；篩選出了“基本技能―現(xiàn)代技術(shù)、綜合應(yīng)用―創(chuàng)新能力”綜合培養(yǎng)的有特色的實驗；建立了多層次、開放式的實驗室。實驗類型分為演示性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗、開放創(chuàng)新性實驗。演示性實驗、綜合性實驗著重培養(yǎng)學生的認知能力和動手能力，鞏固學生所學的理論知識，使學生達到工程實踐能力培養(yǎng)的基本要求。設(shè)計性實驗、開放創(chuàng)新性實驗著重培養(yǎng)學生的科學精神和協(xié)作精神。學生可自主選擇課題或選擇指導(dǎo)教師提供的課題，開展科技創(chuàng)新活動。
十 課程教學與科學研究相結(jié)合
本著“寓教于研、以研促教、研教融貫、教研相長”的教學理念，注重教學與科研相結(jié)合，將科技成果與技術(shù)轉(zhuǎn)化為教學優(yōu)勢資源，分別從理念、成果、方法和手段等多途徑與教學結(jié)合，滲透于教材編寫、理論與實驗教學、實習與畢業(yè)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了科研向教學的多方位轉(zhuǎn)化。同時，言之有物的教學內(nèi)容又促進了學生科研水平的提高。我們的具體做法是：
第一，科研成果進教材。團隊鼓勵教師撰寫教材、講義，并將最新研究成果融入教材之中。在編寫《化學反應(yīng)工程》教材過程中將微反應(yīng)器方面取得的科研成果引入第四章《非理想反應(yīng)器設(shè)計》中，將在超重力反應(yīng)技術(shù)方面取得的科研成果寫入第十章《反應(yīng)工程新進展》中，將在催化反應(yīng)新工藝開發(fā)過程中的科研成果引入第六章《氣固相反應(yīng)器設(shè)計》中。
第二，科研成果進課堂。團隊將專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的前沿科技和教師本人最新研究成果如離子液體中的化學反應(yīng)、微反應(yīng)器的開發(fā)、流化床反應(yīng)器的實際應(yīng)用等引入課堂，在第三章《理想反應(yīng)器設(shè)計》的授課中，以“返混”和“平推流”為主線，講授了團隊開展的工業(yè)反應(yīng)器改造的實例，開拓了學生的知識視野、激發(fā)了學生的學科興趣。
第三，科研成果進實驗室。教學團隊著力于實驗室建設(shè)及實驗教學裝置的開發(fā)研究，將多年積累的科研成果與技術(shù)融入其中，開發(fā)了多項科研成果轉(zhuǎn)化而來的綜合型、創(chuàng)新型實驗項目，針對反應(yīng)工程課程的重點和難點，開發(fā)了多釜串聯(lián)特性實驗、反應(yīng)精餾實驗、氣固相催化反應(yīng)綜合實驗以及超重力反應(yīng)器性能測定實驗等多個綜合性和設(shè)計性實驗裝置，加深了學生對課程的理解，鍛煉了學生的動手能力。
第四，科研成果進畢業(yè)環(huán)節(jié)。團隊堅持將學生的畢業(yè)環(huán)節(jié)與教師的科研項目緊密相連，畢業(yè)環(huán)節(jié)論文題目80%以上來自縱橫向科研課題，真實的科研課題增強了學生的責任心、鍛煉了學生的科研實踐和知識運用能力，使得畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量顯著提高。
第8篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
本文闡述了化工工藝設(shè)計的內(nèi)容與特點，對于化工工藝設(shè)計中安全危險問題的策略進行了分析。
【關(guān)鍵詞】
化工工藝設(shè)計；安全危險問題；問題策略
1前言
化工工藝設(shè)計主要是指工藝工程師根據(jù)一個或是幾個化學反應(yīng)來將化學材料轉(zhuǎn)化為客戶要求的產(chǎn)品的化學生產(chǎn)流程。在這一設(shè)計工作中工藝工程師所需要考慮的不僅僅包括了成本、產(chǎn)量、效率、時間等因素，安全危險問題的發(fā)現(xiàn)與控制更是化學工藝設(shè)計中的重中之重。
2化工工藝設(shè)計簡析
2．1化工工藝設(shè)計內(nèi)容化工工藝設(shè)計包括了許多方面的內(nèi)容。眾所周知安全問題是化工領(lǐng)域中各個行業(yè)都需要給予高度重視的行業(yè)。在這一過程中由于化工工藝設(shè)計工作有著自身的特殊性，因此這導(dǎo)致了工藝工程師需要對于其給予更高的重視程度。其次，工藝工程師在思考化工工藝設(shè)計內(nèi)容時還應(yīng)當進一步的熟悉設(shè)計工作的基本原則和精神，從而能夠在此基礎(chǔ)上更好的將其貫徹到整個設(shè)計工作中去。與此同時，工藝工程師在進行化工工藝設(shè)計內(nèi)容確定時還需要把化工工藝設(shè)計中的細節(jié)進行靈活運用，從而能夠在保證其符合化學工藝生產(chǎn)規(guī)范的同時也不會影響到化工產(chǎn)品的高效高質(zhì)生產(chǎn)。
2．2化工工藝設(shè)計類型化工工藝設(shè)計的類型是以不同的概念進行區(qū)分的。工藝工程師在選擇化工工藝設(shè)計類型時首先應(yīng)當做好必要的概念設(shè)計工作。通常來說概念設(shè)計也被稱為假象設(shè)計，這一設(shè)計實際上是按照規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)裝置進行的。此外，由于概念設(shè)計主要是在中試前進行，這一設(shè)計的主要目的在于更好的檢查工藝條件和生產(chǎn)路線是否存在問題，并且進一步的確定數(shù)據(jù)和小試補充的內(nèi)容。與此同時，工藝工程師在選擇化工工藝設(shè)計類型時還應(yīng)當對于試制產(chǎn)品考核的使用性能有著清晰的了解，從而能夠在此基礎(chǔ)上精確的判定出工藝系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)可靠性。
2．3化工工藝設(shè)計步驟化工工藝設(shè)計的步驟總體而言較為繁瑣。設(shè)計人員在進行設(shè)計步驟分解的過程中首先應(yīng)當根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計和批準的設(shè)計任務(wù)書和廠址選擇報告來對于工程在技術(shù)和經(jīng)濟上進行總體研究與計算的具體建設(shè)方案。此外，設(shè)計人員在進行設(shè)計步驟分解時還需要確保初步設(shè)計結(jié)果能夠有效的滿足項目審查和施工準備的規(guī)定，并且能夠給建廠投資提供足夠的依據(jù)。與此同時，設(shè)計人員在進行設(shè)計步驟分解時還應(yīng)當做好相應(yīng)的施工圖設(shè)計，在這一流程中應(yīng)當依據(jù)上級對初步設(shè)計的審批意見來進一步的確定的設(shè)計原則和方案，然后在此基礎(chǔ)上根據(jù)建筑與非標準設(shè)備制作的要求來解決初步設(shè)計階段待定的各項問題。
2．4化工工藝設(shè)計特征化工工藝設(shè)計有著自身獨特的特征。設(shè)計人員在分析化工工藝設(shè)計特征時應(yīng)當根據(jù)化工工藝設(shè)計新技術(shù)含量高、工藝流程獨特等特點來進行相應(yīng)的設(shè)計工作。此外，設(shè)計人員在分析化工工藝設(shè)計特征時還對于必要的基礎(chǔ)設(shè)計資料進行完善與優(yōu)化，從而能夠在此基礎(chǔ)上提升試驗數(shù)據(jù)的完善性與可靠性。其次，工藝工程師在考慮設(shè)計特征時還應(yīng)當努力的使數(shù)據(jù)的可靠性和完整性達到常規(guī)裝置，從而能夠?qū)τ诳傮w投資進行持續(xù)的優(yōu)化，最終能夠保持設(shè)計的優(yōu)越性。
2．5化工工藝設(shè)計規(guī)模化工工藝設(shè)計的規(guī)模實際上大小不一。一般而言化工生產(chǎn)裝置的規(guī)模有著各自的區(qū)別，但是工藝工程師在進行化工工藝設(shè)計時為了能夠更加有效的節(jié)約投資，則應(yīng)當理解到部分設(shè)計環(huán)節(jié)實際上是無法完全按照規(guī)范規(guī)定來做的。此外，工藝工程師有時為了測得所需的工程數(shù)據(jù)或獲得一定的產(chǎn)量，部分情況下也需要對于工藝的規(guī)模進行調(diào)整與優(yōu)化。與此同時，由于部分化工產(chǎn)品的設(shè)計周期短，因此企業(yè)為了能夠盡快的占領(lǐng)市場，則青睞于縮短設(shè)計周期，因此這導(dǎo)致了工藝工程師在確定設(shè)計規(guī)模時受到了一定的現(xiàn)在?，這實際上對于設(shè)計安全造成了一定程度上的不利影響。
3化工工藝設(shè)計中安全危險問題控制策略
3．1安全問題識別方法化工工藝設(shè)計中安全控制的第一步就是做好安全問題識別工作。設(shè)計人員在進行安全識別的過程中首先應(yīng)當理解到危險因素的定義。通常來說化學工藝設(shè)計過程中的危險因素主要是指生產(chǎn)中的事故隱患，并且可以將其具體到生產(chǎn)中存在的可能導(dǎo)致事故和損失的不安全條件。其次，設(shè)計人員在進行安全識別的過程中還應(yīng)當對于項目生產(chǎn)工藝的全過程和配套的公輔設(shè)施的生產(chǎn)過程進行細致的檢查和分析，從而能夠在此基礎(chǔ)上摸清危險因素和有害因素產(chǎn)生的方式與種類，最終能夠有效的提升化工工藝設(shè)計的安全水平。
3．2采取工藝防護措施化工工藝設(shè)計中安全控制離不開工藝防護措施的有效支持。設(shè)計人員在采取工藝防護措施時首先可以從設(shè)計和工藝上考慮采取安全防護措施，從而能夠促使存在的危險因素不至于進一步的激化。其次，設(shè)計人員在采取工藝防護措施時還應(yīng)當努力的保證設(shè)計的安全性，例如設(shè)計人員可以在理化性質(zhì)、穩(wěn)定性、化學反應(yīng)活性、燃燒及爆炸特性等方面采取對應(yīng)的措施來獲得良好的防護效果。與此同時，設(shè)計人員在采取工藝防護措施還應(yīng)當全面的考慮采用哪條路線才能消除或減少危險物質(zhì)的量，從而能夠確保各種危險性因素不會在化學產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)。
3．3控制化學反應(yīng)裝置化工工藝設(shè)計中安全控制的關(guān)鍵是化學反應(yīng)裝置的控制。工藝工程師在控制化學反應(yīng)裝置時應(yīng)當深刻的理解到化學反應(yīng)是整個產(chǎn)品生產(chǎn)的核心，因此其本身必然會有著許多危險性因素。因此這意味著工藝工程師應(yīng)當在反應(yīng)器的設(shè)計和選型前需要想到可能發(fā)生最嚴重的事故是什么。此外，由于化學反應(yīng)的種類繁多，并且反應(yīng)的速度也較快，因此一旦出現(xiàn)較為嚴重的失控反應(yīng)時，工藝工程師應(yīng)當努力的尋找降低反應(yīng)速度的方法，從而能夠在此基礎(chǔ)上切實的提升反應(yīng)裝置的應(yīng)用水平。
3．4整體園區(qū)設(shè)計工作化工工藝設(shè)計中安全控制還應(yīng)當適度的從園區(qū)整體設(shè)計上面來著手。企業(yè)在優(yōu)化整體園區(qū)時首先應(yīng)當考慮到自身的監(jiān)管能力和職工的工作水平，從而能夠在此基礎(chǔ)上避免監(jiān)管力度滯后于化工產(chǎn)品生產(chǎn)的現(xiàn)象。此外，企業(yè)在優(yōu)化整體園區(qū)時還應(yīng)當努力的減少和預(yù)防化工工藝設(shè)計中的安全危險問題，并且進一步的創(chuàng)建完整性的安全生產(chǎn)標準，最終能夠?qū)踩ｋU有效控制在預(yù)期的范圍內(nèi)。
4結(jié)語
化工工藝設(shè)計是一項具有一定危險性的設(shè)計工作，因此考慮設(shè)計的安全性就是每一個工藝工程師所必須進行的工作了。工藝工程師在減少化學工藝設(shè)計的危險性時應(yīng)當秉持著從宏觀到微觀的原則，從園區(qū)設(shè)計到工藝防護到方程選擇等不同的方面著手，就能夠有效的提升化工工藝設(shè)計的安全性與可靠性。
參考文獻:
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第9篇：化學反應(yīng)工程研究方法范文
一、認識化工生產(chǎn)工藝流程的重要性
認識化工生產(chǎn)工藝流程就是我們通常說的摸流程，它是化工技術(shù)類專業(yè)實踐環(huán)節(jié)教學和訓練主要的內(nèi)容之一，也是要成為合格化工生產(chǎn)工作者首先必須完成的任務(wù)之一。和很多在大型化工企業(yè)工作畢業(yè)生交流過程中得知，他們進入企業(yè)后首先要做的就是接收培訓，主要內(nèi)容就是對工藝流程的熟悉，最終要求是達到對生產(chǎn)現(xiàn)場每一個管道內(nèi)流動介質(zhì)的所有信息（名稱、流向、溫度、物化性質(zhì)等）都要知道，對管路中的閥門、儀表的運行狀況也要非常清楚，經(jīng)多次考核合格后才能取得上崗資格。可見化工生產(chǎn)企業(yè)對員工是否掌握生產(chǎn)工藝流程的要求是非常高的，在他們看來熟練掌握化工生產(chǎn)工藝流程是最基本的工作能力。
事實上，當一個化工生產(chǎn)的初學者來到化工生產(chǎn)車間時，面對形形的管道、各色各樣的設(shè)備，就好像劉姥姥是進入了大觀園，什么也摸不著頭腦，有些人還會產(chǎn)生恐懼感。而對一個優(yōu)秀的化工生產(chǎn)工作者來說，面前的一切，就猶如一頭牛在庖丁眼里一樣，對其結(jié)構(gòu)成竹在胸。目前在國內(nèi)尚沒有形成教學生如何摸流程的方法，學生間摸流程時，往往總是不得要領(lǐng)，同時也給實習指導(dǎo)老師和工廠的工人師傅帶來了很多煩惱。怎樣摸流程、如何摸流程便成了擋在學生面前的一只攔路虎。為了能讓學生在實習和實訓過程中，有一個引路的牌子，少走一些彎路，達到事半功倍的效果，必須尋找出一個合理的認識化工生產(chǎn)工藝流程的方法。
二、研究過程及認識方法的建立
（一）確認化工生產(chǎn)工藝流程的組成
化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程都比較復(fù)雜，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工序多、操控要求高。有時要得到一個化工產(chǎn)品需要經(jīng)過幾十個工序，動用上百個設(shè)備。但一點是不變的，那就是任何化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程都包含若干個化學反應(yīng)、產(chǎn)物分離、物料輸送流程、熱量傳遞等單元式的生產(chǎn)過程，因此，為了便于對化工生產(chǎn)工藝流程的認識，可將化工生產(chǎn)工藝流程分割成化學反應(yīng)、物料分離、物料輸送流程及熱量傳遞、物料的計量包裝等單元式的工藝流程。
1、物料輸送工藝流程
是在化工生產(chǎn)過程中將物料從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備工序安排的程序。在化工生產(chǎn)過程中會使用很多設(shè)備，也就需要將物料在各設(shè)備之間轉(zhuǎn)移的工序。
2、傳熱工藝流程
包括熱量傳遞工藝流程和冷量傳遞工藝流程，傳熱工藝流程是化工生產(chǎn)工藝流程的控制部分，化工生產(chǎn)過程中的溫度、壓力可由它們來調(diào)節(jié)的。
3、化學反應(yīng)工藝流程
是化工原料在反應(yīng)裝置里進行化學反應(yīng)得到新產(chǎn)品工序安排的程序，它是化工生產(chǎn)工藝流程的核心部分。
4、物料分離工藝流程
是將化學反應(yīng)工藝流程中的生成物分離成高純度產(chǎn)品各項工序安排的程序，有時也稱之為傳質(zhì)工藝流程。能包含吸收、精餾、過濾、萃取、結(jié)晶、干燥等多個工序。因此在認識化工生產(chǎn)物料分離工藝流程時可將分離工藝流程再分解成吸收、精餾、過濾、淬取、結(jié)晶、干燥等比較簡單的單元式物料分離工藝流程。
5、物料計量、包裝工藝流程
計量就是在化工生產(chǎn)過程中對原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品進行量化的過程。包裝是為便于產(chǎn)品的儲運、對外供應(yīng)而進行的一種操作。在化工企業(yè)中，物料的計量、包裝是化工生產(chǎn)過程不可活缺的一部分。準確、快速對物料計量、包裝對確保整個化工裝置生產(chǎn)過程的安全連續(xù)運轉(zhuǎn)，起著非常密切的關(guān)系和重要作用。
需要強調(diào)是將化工生產(chǎn)工藝流程分割成單元式工藝流程只不過是為了便于認識生產(chǎn)流程的一種理想化設(shè)想，在實際化工生產(chǎn)過程中這些單元式工藝流程之間并不存在嚴格界限，因此，在進行流程分割時千萬不能死搬教條，流程的分割沒有標準的答案，流程分割的唯一目的就是為了方便認識流程，也就是說怎樣認識流程方便就怎樣分割流程，否則就沒有任何實際意義。
（二）確立構(gòu)成化工生產(chǎn)工藝流程的基本要素
為了能使認識化工生產(chǎn)工藝流程有一個比較明確的原則和步驟，尋找一個切入口，特確定關(guān)鍵設(shè)備、化工管路、測量顯示儀表為構(gòu)成化工生產(chǎn)工藝流程的三個基本要素。
1、關(guān)鍵設(shè)備
將在化工生產(chǎn)工藝流程中起主導(dǎo)、決定性作用的設(shè)備計之為關(guān)鍵設(shè)備。可將反應(yīng)釜、反應(yīng)器、反應(yīng)塔等進行化學反應(yīng)的設(shè)備認為是化學反應(yīng)工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備；泵為流體輸送工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備，換熱器為能量傳遞工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備；精餾塔、吸收塔、過濾器、干燥器等為分離工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備。
2、化工管路
化工管路是將化工設(shè)備有機、科學聯(lián)系在一起的紐帶，也是物料轉(zhuǎn)移的通道。它主要由管子、管件和閥件三部分組成，另外，還有附屬于管路的管架、管卡、管撐等管件組成。在化工生產(chǎn)工藝流程中就靠管路把各關(guān)鍵設(shè)備聯(lián)在一起，維持著生產(chǎn)的正常進行。正因為管路在流程中起的是紐帶作用，因此在認識流程時就應(yīng)該順著管路去找設(shè)備，確認流程的走向。
3、化工測量儀表
測量顯示儀表是對化工生產(chǎn)過程中的壓力、流量、溫度、液位等進行測量顯示的工具，通過儀表測量的數(shù)值可以顯示化工生產(chǎn)過程進展情況。在認識化工生產(chǎn)工藝流程時也可以利用測量顯示儀表功能幫助認識流程。例如，可以通過管路中兩個壓力表顯示的數(shù)值來判斷管內(nèi)物料的走向，利用流量計也可直接了解管內(nèi)物料走向及流量的大小；利用液位計數(shù)值的變化可以明白該容器進出料情況；借助溫度測量儀表可推斷熱量傳遞的方向。
（三）認識化工生產(chǎn)工藝流程的方法簡介
1、基本信息的采集
（1）原料、產(chǎn)品信息的采集
原料和產(chǎn)品是指在化工生產(chǎn)過程中所使用的主、輔材料和通過生產(chǎn)得到主、副產(chǎn)品。它們的相關(guān)信息主要包含物料的名稱、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。
（2）生產(chǎn)設(shè)備及操作方式信息的采集
生產(chǎn)設(shè)備的信息主要是指化工生產(chǎn)過程中所使用設(shè)備的名稱、型號等相關(guān)信息。操作方式信息是指各化工單元操作所選用方式的信息，例如傳熱單元，它的操作信息主要是指傳熱介質(zhì)、傳熱方式等信息。
（3）化學反應(yīng)信息的采集
化學反應(yīng)信息是指在化工生產(chǎn)過程中所發(fā)生的化學變化的相關(guān)信息。化學反應(yīng)信息主要包括：化工生產(chǎn)過程中發(fā)生了哪些化學反應(yīng)（用化學反應(yīng)方式來表示），化學反應(yīng)的類型，是化合反應(yīng)還是裂解反應(yīng)，是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)等。
2、關(guān)鍵設(shè)備的查找和識別
在化工生產(chǎn)過程中起主導(dǎo)、決定性作用的設(shè)備計之為關(guān)鍵設(shè)備。通常情況下將化工生產(chǎn)過程中使用的泵、換熱器、反應(yīng)器、蒸餾釜、精餾塔、吸收塔等設(shè)備確定為關(guān)鍵設(shè)備，因為這些設(shè)備在生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)都起到了決定行的作用。如何查找和識別這些設(shè)備呢？最簡單的方法就是依據(jù)安裝在設(shè)備上的銘牌或設(shè)備的外形來查找這些設(shè)備。
3、流程的分解
為了便于對化工生產(chǎn)工藝流程的認識，依據(jù)關(guān)鍵設(shè)備將該生產(chǎn)工藝流程分解成若干個小的、單元式的工藝流程，有幾個關(guān)鍵設(shè)備就可以分成幾個小的工藝流程。一個化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程通常可分解為物料的計量、輸送、傳熱、化學反應(yīng)、精餾、吸收、過濾、干燥、包裝等單元式的工藝流程。
4、確定管路中物料的名稱及其走向
了解管路中物料的名稱及其走向是認識化工生產(chǎn)工藝流程的主要任務(wù)之一。一個合格的化工生產(chǎn)工作者是能隨時隨地說出任何管路中的物料的名稱及其走向的。
管路中物料的名稱主要以采集的基本信息來加以確定。管路中的物料的走向的判斷通常是以關(guān)鍵設(shè)備為起點，沿著管路的走向，借助管路中的閥門、測量儀表確定管路中物料的走向。例如截止閥的安裝具有方向性、輸送泵的出口通常安裝壓力表，利用這些信息可以幫助我們來確定管路中的物料走向。
5、繪制單元式化工工藝流程圖
化工工藝流程圖是用來表達一個化工廠或化工生產(chǎn)車間工藝流程與相關(guān)設(shè)備、輔助裝置、儀表與控制要求的基本概況，可供化學工程、化工工藝等各專業(yè)技術(shù)人員使用與參考，是化工企業(yè)工程技術(shù)人員和管理技術(shù)人員使用最多、最頻繁的一類圖紙。也是即將成為化工生產(chǎn)技術(shù)人員了解化工生產(chǎn)過程的最簡單、最直接的工具。所以，在我們認識了化工生產(chǎn)工藝流程后就必須要繪制出化工工藝流程圖，更是作為一個認識、研究化工生產(chǎn)工藝流程的主要成果。
6、流程的組合并繪制工藝流程總圖
依據(jù)所了解知識和掌握的信息將已經(jīng)認識的分解成若干個單元式工藝流程合理的組合在一起，對該化工生產(chǎn)工藝流程進行全面的了解和認識。最后畫出完整的化工生產(chǎn)工藝流程圖。
三、結(jié)語
總之，要認識好化工生產(chǎn)工藝流程，必須先采集相關(guān)的基本信息，然后根據(jù)設(shè)備銘牌和設(shè)備外形來查找關(guān)鍵設(shè)備，依靠相應(yīng)的管路及所用測量儀表，將整個流程由大化小、各個擊破。牛在庖丁眼里不是一條完整的牛，而是形形的骨頭和各式各樣的器官。最后再由小成大、從片面到全面，徹底認識該生產(chǎn)工藝流程。
特別說明：以上建立的認識化工生產(chǎn)工藝流程的方法和步驟是針對初學者而言的，對掌握了一些化工知識的人在認識流程時，也不一定非得依照這些方法和步驟，可從生產(chǎn)的原料儲罐開始，沿著管路一路摸索下去，一直到產(chǎn)品的出料、包裝，這樣會簡單、快捷許多。
課題項目：本文為“高職應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)核心課程資源庫建設(shè)研究”的論文（常州科教城院校基金項目K2011331）。
