前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇化学工艺的概念范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
第一步:
希望工作坊的成员们以年级为单位,完成以下几个问卷调查和访谈。
1、使用《关于初中几何问题教学现状的调查问卷》、《关于初中生对几何学习兴趣的调查问卷》,了解学生对几何概念课的感受。
2、通过访谈了解教师对“问题链”在初中几何教学中的使用现状的认识。
第二步:
从几何概念课的教学实际出发,本研究将“问题链”分为以下几种类型:
1、概念引入“问题链”,是教师为引入课题所创设的情境,是为了使知识间平滑转接,为后续教学埋下伏笔,使学生产生强烈的求知欲等目的而精心设置的一系列问题。
2、概念形成“问题链”,是教师为帮助学生体验发现新知识的本质属性或规律的过程,基于已有经验得到新经验等目的而精心设置的一系列问题。
3、概念巩固“问题链”,是教师为帮助学生巩固新学的概念,避免与其他概念发生混淆,开扩学生思维的广度,加深理解概念等目的而精心设置的一系列问题。
本研究将“问题链”的设计方式分为以下几种类型:
1、阶梯递进式“问题链”,要求教师把教学内容设计成不同梯度、不同层次的问题组,让学生通过一个个问题的解决将难题迎刃而解。所提问题难度由浅入深、由简单到复杂、由点到面,每一个问题的提出都有明确的目的,是后一个问题的铺垫,是学生解决下一个问题的阶梯。
2、类比迁移式“问题链”,是根据两个对象之间在某些方面的相同或相似,从而推出它们在其它方面也可能相同或相似。
3、变式探究式“问题链”,注重以知识变式为抓手,让学生在转化中进入“最近发展区”,提高思维能力,提升思维层次。
4、总结归纳式“问题链”,总结链是教师在进行课堂教学、单元小结或复习时,为唤起学生的知识回忆,帮助学生建立系统知识结构网络而设计的“问题链”。
希望工作坊的成员们以年级为单位,按照下表梳理出的概念课的范围,从概念引入、形成、巩固三种类型问题链中选择一到两种,完成相应的教学案例写作。
年级
内容
人员安排
六年级上
圆周、圆弧、扇形等概念
李亚琼
六年级下
线段相等、角相等、线段的中点、角的平分线、余角、补角的概念
七年级上
图形平移、旋转、翻折的有关概念
轴对称、中心对称的有关概念
周晓旭、金少珍
七年级下
平面直角坐标系的有关概念
相交直线的有关概念
同位角、内错角、同旁内角的概念
三角形的有关概念
全等形、全等三角形的有关概念
八年级上
命题、定理、证明、逆命题、逆定理的有关概念
沈安晴、程小婷
八年级下
多边形及其有关概念
平行四边形(包括矩形、菱形、正方形)的概念
梯形的有关概念
向量的有关概念
九年级上
相似形的概念
比例线段相关概念、黄金分割、三角形的重心
相似三角形的概念
锐角三角比(锐角的正弦、余弦、正切、余切)的概念
金伟杰、于晓玲
九年级下
圆有关的概念
圆心角、弦、弦心距的有关概念
点与圆、直线与圆、圆与圆的位置关系中的相关概念
正多边形的有关概念
注:上表是通过阅读上海教育出版社《九年义务教育课本数学》六—九年级课本,根据《2020年上海市初中数学课程终结性评价指南》里规定的图形与几何部分,梳理出初中阶段几何概念课的教学内容。
第三步:
从完成的教学案例中选一到两个比较优秀的案例,开展实验研究。
前测:在授课前,学生在自行预习的基础上完成一份有关本节课概念的试题,记录其中概念题目的成绩。在授课后,学生再次完成上一张试题,记录其中概念题目的成绩。将两次成绩的差值作为本实验的前测。
后测:在授课前,学生在自行预习的基础上完成前测使用的试题,记录其中概念题目的成绩。第一次授课后,将问题链进行改进,进行再一次授课。在授课后,学生再次完成上一张试题,记录其中概念题目的成绩。将两次成绩的差值作为本实验的后测。
将前测和后测的试卷结果进行对照。
在19世纪初,化学工业就已经形成了隶属于资金和知识密集型的行业。随着信息和技术的飞速发展,化学工业由最初只能生产少数无机产品和有机产品的行业,渐渐地发展成一个能有效利用天然资源、规模庞大、多行业、高产量的一大工业门类。化学工业的发展与人类生活息息相关,化工生产过程同时也给人们的生活环境带来了巨大的影响,当下解决化工生产过程所带来的环境问题和能源消耗问题迫在眉睫,绿色化学化工也应运而生。近年来,提出的绿色化学化工在化工生产过程中采用环保与资源可持续发展的理念,降低了原料的成本,减少了废弃物的排放等不良影响。
1 绿色化学化工
1.1 概念
绿色化学又称为环境无害化学,是利用化学来防止污染的一门科学。其研究的目的是通过利用一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生,使化学产品或过程的设计更加环保化。绿色化学包括所有可以降低对人类健康产生负面影响的化学方法和技术,在此基础上产生的无害化工过程,被称为绿色化工[1]。
1.2 基本原则
绿色化学化工在世界范围内的原则相对一体,主要涵盖下列几方面。
(1)在反应过程的源头上减少甚至根除废弃物的产生,而不是在废弃物产生之后再对其进行净化处理。
(2)产品进行设计时,尽量做到原料利用率最大化。
(3)产品进行分析时,在考虑生产效率的同时使原料和产品的毒性降低。
(4)对于析出剂和溶剂等辅助物,尽量少用或选择使用无害产品。
(5)减少生产过程中能量的损耗及其对环境的影响。
(6)除了考虑经济和技术的因素,生产原料尽量选择可回收的加工原料。
(7)尽量避免生产过程中产生不必要的化学衍生物。
(8)所选的催化剂应更符合化学计量。
(9)危险物产生之前进行检测并控制。
2 绿色化学工程与工艺的发展现状
传统化学工程与工艺在处理有毒污染物方面的滞后性较强,其一般方法是在污染物产生后才采取措施对其进行处理,不但没有做到对污染物进行根除,还提高了处理成本及时间。20世纪末期,人们开始留意到可以通过化学方式减少化学污染,这种方式很快在西方国家推广起来,美国1990年污染防治法案的颁布开始了绿色化学化工的研究。此外,欧盟和日本等国家也都非常重视绿色化学化工的发展,并采取各种形式来推动无污染化学这一产业的发展。中国也十分重视这一行业动态,1995年确定了《绿色化学与技术》院士咨询课题,1997年召开了“可持续发展问题对于科学的挑战及绿色化学”研讨会,积极推动相关研究和产业的发展[2]。
2.1 采用绿色能源
化工生产过程中的生产原料对生产过程和工艺有一定的影响。绿色化学化工采用无毒无害的原料,在开车阶段防止了废弃物的产生,而不是传统化学工程与工艺中在废弃物产生之后再进行处理。原料的是否可再生成为绿色化学工程与工艺的重点研发项目,选取类似自然物质这一类可再生且无污染的化工原料是绿色化学工程与工艺的首要步骤。
2.2 提高反应选择性
化学反应是化工生产过程中的重要组成之一,原料由反应得到产物,提高生产效率和产品质量则可通过合理选择反应途径实现。化学反应的影响因素有很多,如反应温度、反应条件、反应时间等。例如氧化反应大多会产生大量的热,那么原料会因受热发生变质,导致产品的质量降低,产率也减少。
3 绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用
3.1 清洁生产技术
清洁生产在《清洁生产促进法》[3]第二条中的定义为:“本法所称清洁生产,是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等从源头削减的措施,提高资源利用效率,减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。”在化工生产中,清洁生产技术是脱硝和脱硫技术的重要组成部分,也在其他领域中有一定的发展。
3.2 生物技术
迄今,生物技术在化工中应用的主要形式为借助于酶反应进行化学品的合成,通过微生物的发酵方法制取有机化合物以及用微生物处理工业废水[4]。在现代化工生产中,生物技术在化工中的重点研发目标在于研发出种类繁多、具有更高活性和选择性的酶。
【关键词】:化学工程;系统;和谐;辩证法
自然界中的和谐系统比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生态系统是和谐的,动植物群落是和谐的,人类社会体系是和谐的,健康的人体更是一个绝妙的和谐体。所有这些和谐系统遵循着同样的辩证综合的规律,具体可以归纳出三条:1.统一律;2.层次律;3.进化律;所有和谐系统具有同样的性质:1.开放性;2.自组织性;3.非线性;4.无限发展性[1]。当爱因斯坦把大半生致力于统一场论时,其哲学上的需要相对物理学上而言或许要来得大,面对物理学的系统和谐,理论规则的分立是不能令他觉得满意的。而化学工程的发展是不是因循同样的哲学历程呢?
在化学工程作为学科开始被重视之前,化学工业已具有了相当的规模,各种具体的工程与工艺都被独立开来,在认识上是被分为各门特殊的知识,因此,当国外高等院校在十九世纪末开始设置"化学工程学"时,开设的课程大多是学习当时化学工业的各种工艺学,"化学工程"的概念在当时还是相当模糊的,在理论上充其量是化学与机械的一种混合(amalgam)。然而这种理论混合的模式在德国人看来却是很正统的,即使在今天,他们也避免专论"化学工程",而是称之为"过程工程"(ProcessEngineering),这一名称实际上要比"化学工程"的范畴更广,甚至更为准确,凡是涉及一定流程与工艺的领域都是适用的。但我们习惯上还是沿用"化学工程"的名称。
二十世纪开始,化学工业迅猛发展,在社会经济中占的比重越来越大,客观上需要化学工程学科的发展和支持。随着生产力的发展,人们对事物运动规律性的认识也愈来愈深化,愈来愈有概括性。伴随着其他领域科学技术的快速进步,人们逐渐认识到化学工业中各门看似不相干的工程和工艺中存在着共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化学工程手册》的发表,初步提出了"化工物理过程"的原理。1900年始,以合成氨、纯碱、燃料等为代表的近代化工厂出现,如1913年,德哈勃-博施法高压合成氨技术的产业化,星火燎原的,化学工业呈现出巨大的发展前景。到了二十年代,美MIT的一些学者提出:不管化工生产的工艺如何千差万别,它们在众多的典型设备中进行着原理相同的物理过程。1920年,美MIT成立了第一个严格意义上的化工系,时W.K.Lewis任系主任。1922年美国化工学会认同了新的见解,引出了"单元操作"(UnitOperation)的概念,这一概念在苏联时期和我国则广泛称为"化工原理"。
1900年始的"分离工程"研究使"单元操作"的概念日趋成熟。被称为单元操作的过程主要有流体流动、传热、干燥、吸收、蒸发、萃取、结晶和过滤等,以这些单元操作作为研究和学习的主要内容,是化学工程学科在二十世纪前半期发展的核心,其理论迅速成为发展化学工业的重要基石。这种把千变万化、千差万别的过程和工艺概括成"单元操作"是生产力发展到一定水平的反映,是化学工程学从"个性"到"共性"的第一个哲学性概括,是在一个系统整体性把握的高度上建立了一门技术科学,体现了系统科学发展的和谐统一规律。
随着"单元操作"概念的确定,另一方面,化学工程学科中重要支柱之一的"反应工程"亦逐渐浮出水面。从最初的德Winkler流化床煤气化炉的应用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工艺的开发,又到1931年丁纳橡胶和氯丁橡胶的投产,化学工业上发展的高峰持续不绝,1940年美国FCC炼油开发成功,成为石油化工的起点。直到1957年,欧洲第一届反应工程会议,明确提出"反应工程"的概念,成为化学工程学科的重要组成部分,是化学工程学的进一步和谐统一。"反应工程"的建立,乃至今日仍备受困扰的"过程放大效应"问题,及从"逐级放大"到"数模放大"的研究都带动了"化工过程系统工程"的发展,并共同体现了系统科学发展的和谐层次律。
就在"反应工程"发展的同时,"单元操作"得到了更加深刻的认识,人们发现各单元操作之间存在着更为普遍的原理,"过滤只是流体传动的一个特例;蒸发不过是传热的一种形式;吸收和萃取都包含着质量的传递;干燥与蒸馏则是传热加传质的操作……"[2]于是单元操作可以看成是传热、传质及流体动量传递的特殊情况或特定的组合。这种认识的深化过程并没有停止,人们进一步又发现了动量传递、热量传递和质量传递之间的类似性。于是从二十世纪50年代开始,人们综合了以往的成果,开始用统一的观点来研究三种传递过程。1960年,美威斯康辛大学(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一书,系统地采用统一的方法来处理三种传递现象,从此化学工程学科的核心过渡到了"三传一反"的系统性概念。"三传"的研究是系统科学和谐进化律的又一体现,使化学工程学达到了一个新的整体性高度,这种高度的和谐统一是对客观世界本质性的认识,并在学科上反映出了系统科学的基本原理和性质,其影响力是普遍性的,是跨学科的,不仅使"传递原理"成为化学工程学的重要基础,同时在生物工程、机械、航天和土木建筑等工程学科上也具有重要意义,并日益成为工程专业共有的一门技术基础课,只是侧重点有所差异而已。
至此化学工程学科自身经历了一系列的演化和发展,并在短短的一个世纪中达到了一个前所未有的高度,涵括了众多的生产和应用领域,如医药、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化学品等,每年为社会提供数以亿吨计的千百万种产品,是人们衣、食、住、行须臾不可离开的物质基础,为社会繁荣作出了巨大贡献。然而事物总是一分为二的,从人类发展最为激动人心的口号"征服自然"到今天庞大的工业化进程,地球自然生态系统遭遇了前所未有的严峻局面,这之中,化学工业是造成大规模环境污染及恶性重复污染的主要过程之一,化学工程学科需要肩负起新的使命。1990年,"生态化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出来了,相应在化工生产和过程工艺中提出了"清洁化工"和"绿色化工"的概念,因时应势,化学工程学开始了系统科学的自组织过程,这也是和谐系统对立统一发展的需要。在系统科学看来,自组织是和谐系统的基本性质之一,只有自组织系统能通过外部和自身内部的不断协调、整合,在适应环境的同时保持自己的特性并产生新的功能。从自发到自觉地,化学工程学吸收了自组织的理论,不断在广度和深度上充实、完善和发展。随着新世纪的到来,世界正发生着全球性的变化,经济、社会、环境和技术等领域都面临着新范畴新理念的变更和冲击[3]。化学工程学科需要因应时展而改变传统的限制,不断有新的概念提出来,如化学工程应是伺机而待的专业(aprofessioninwaiting);化学工程师必须"besteepedintechnology",能够创新、开发、变换、调控和适应取代;化学工程学科要从"ProcessEngineering"达到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。进一步的综合认为,化学工程学关注着同时发生在非常广泛的时空跨度内的现象,必须具备多尺度、多目标的方法来达到过程的总体优化。涵括了五个方面[4,5]:
①Nanoscale(纳观尺度):研究量子化学、分子过程与分子模拟等。
②Microscale(微观尺度):研究微粒、气泡、液滴、控制界面胶束和微流力学规律等。
③Mesoscale(介观尺度):研究换热设备、反应设备、塔器以及传统的"单元操作"和"三传一反"等。
④Macroscale(宏观尺度):研究生产装置和生产过程等。
⑤Megascale(兆观尺度):研究环境过程和大气生态过程等。
于是化学工程学的核心转变到了"多尺度、多目标择优"的概念,化学工程学科又到达一个新的和谐统一的高度,进入了更高层次的系统工程领域。
新的发展的深度促使化学工程学科作出了一定尺度的"分化",然而这还远未结束,人们对世界的认识还在不断探索不断深入,一个更深刻更普遍也更一般的问题已经触到了化学工程学科的神经,触到了化学工程学的认识本质,并促使化学工程学需要有新的"融合"。这一问题就是"非线性及其包涵的混沌原理",相对于"线性"是人类认识客观世界的基本工具,"非线性"则是客观世界的本质特征,是"线性"反映的目的,是从科学角度看待世界的一种和谐统一;而在对"混沌发展"的研究表明,"混沌运动的普遍存在,揭示了自然界中实际系统发展演化的新行为,混沌态的自相似性使这种时间演化表现为一种空间结构,而且以其不同空间尺度上的相似性,揭示了系统复杂运动的统一性。这种统一性是一个观察"整体"的问题,只有在长时间范围(因为混沌运动是一种长时间行为)和更高层次复杂性中才能显现出来。"[6,7]这一问题涵盖了自然科学和人文社会科学的众多领域,具有重大的科学价值和深刻的哲学方法论意义。马克思曾经预言:"自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面,正如关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样:它们将成为一个科学。"从这一角度上,"非线性"问题是这种过程一体化的契合点以及整体认识论上的共性[8]。当站在这种整体性的高度上,化学工程学科获得了全新的视野和更强大的分析解决问题的能力,并最终具有了学科融合的基础。
在整个化学工程学科的孕育、诞生和发展过程中,始终交织着学科的"分化"与"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外还有着所谓的石油化工、精细化工、高分子化工等专业上的分化;另一方面,作为近代工程技术,它又是自然科学(化学、物理等)和技术科学(机械、材料等)的融合。正如物理学家普朗克(Planck)所指出的:"科学是内在的整体,它被分解为单独的部分不是取决于事物的本身,而是取决于人类认识能力的局限性,实际上存在着从物理到化学,通过生物学和人类学到社会学的连续的链条,这是任何一处都不能被打断的链条。"事实上,当化学工程学科的核心发展到"非线性混沌系统"时,实现科学的融合已是其客观系统性的需要,它需要强有力的非线性解算能力和综合分析能力。基于人工智能和神经生物学的人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks)技术为这种系统性的融合提供了新的思路和途径。人工神经网络特有的信息处理能力在愈来愈多的领域中展现出广阔的应用前景,它具有如下特点[9,10]:
①学习:神经网络可以根据外界环境修改自身行为,这使它比其他任何方法接受自身感兴趣的外界信息更敏感。
②概括:经过学习训练后,神经网络的响应在某种程度上能够对外界信息的少量丢失或自身组织的局部缺损不再很敏感,反映了神经网络的健壮性(鲁棒性),即工程上说的"容错"能力。
③抽取:神经网络具有抽取外界输入信息特征的特殊功能,在某种意义上可以说它能"创造"出未见的事物。
④模拟:神经网络由众多的神经元组成,以并行的方式处理信息,大大加快了运行速度,可以逼近任意复杂的非线性系统。
当然,神经网络并非十全十美,其自身的发展就曾经历过相当曲折的过程,但是,人工神经网络(ANNs)特性的融合将是化学工程学科发展到非线性核心系统的自组织适应和需要。例如采用神经网络设计的控制系统,适应性、稳定性和智能性均较好,能处理复杂工艺过程的控制问题,也使得化学工程师不但也是机械工程师,还首先是系统工程师,并能从最一般的非线性原理出发,解决实际过程的创新、应用、开发、生产等问题。
生产力的不断发展,科学技术的持续进步,人类认识自然和改造自然的不断深化,化学工程学科必将不断"分化"和"融合",体现出和谐系统的无限发展性质。
参考文献
[1]李立本.系统的和谐与和谐观[J].自然辩证法研究,1998,14(5):39.
[2]韩兆熊.传递过程原理[M].浙江:浙江大学出版社,1988,11:3.
[3]季子林,陈士俊,王树恩.科学技术论与方法论[M].天津科技翻译出版公司,1991,9:115.
[4]金涌,汪展文,王金福,等.化学工程迈入21世纪[J].化工进展,2000,(1):5-10.
[5]黄仲涛,李雪辉,王乐夫.21世纪化工发展趋势[J].化工进展,2001,(4):1-4.
[6]张生心,梁仲清.从量子混沌再看物理学的统一性[J].自然辩证法研究,1996,12(10):8.
[7]苗东升.系统科学精要[M].中国人民大学出版社,1998,5:20.
[8]成思危.试论科学的融合[J].自然辩证法研究,1998,14(1):2.
【关键词】化工工艺设计 安全危险 识别 控制
化工工艺里有着较大的危险性,因此对化工工艺设计实施识别与控制是化工企业安全保障的基础。当前我国的项目识别和控制已经使用和完善了数十年,达到了较为科学健全的体系与模式,然而在化工工艺设计的安全识别里,尚未出现一致的识别控制方法。因此,笔者在文中就该问题进行论述。
1 化工工艺设计概述
1.1 化工工艺的概念
化工工艺是指:把原材料经过化学反应,转变成产品的方法以及过程,它包括完成这一变化的全部措施。其生产过程一般可分为以下三个步骤:原材料的处理,为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格,根据具体情况,不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化或粉碎(对固体原料)等多种不同的预处理;进行化学反应,这是生产的关键步骤。经过预处理的原料,在一定的温度、压力等条件下进行反应,以达到所要求的反应转化率和收率;对产品进行精致,将由化学反应得到的混合物进行分离,除去副产物或杂质,再经过萃取、提纯等手段进行净化,以获得符合组成规格的产品。
1.2 危险化工工艺
危险化工工艺是指:在化学的生产过程中,可以引起火灾、中毒、爆炸等事故的工艺。根据我国安全监管总局编制的《首批重点监管的危险化工工艺目录》,它包括:电解工艺、氯化工艺、合成氨工艺、加氢工艺、硝化工艺、裂解工艺、氧化工艺等15类工艺。
1.3 化工工艺设计中的识别控制技术
化工工艺设计中的识别控制技术内容按照我国颁布的化工工艺的相关要求,同时参考日本使用的“六阶段”定量评价表,我国相关部门设计了“危险工艺辨识取值表”,该表规定:化工工艺的危险性是由化工物质本身具有的温度、压力、腐蚀、操作等七个项目组成,其危险的分值按照10分、5分、2分、0分的赋值计算,由累计分值确定化工工艺的危险程度。
按照“危险工艺辨识取值表”,我们能够根据工艺的危险度量,将不同参数的分值各自和其所对应的权重乘法后,再求和,就能够计算出工艺的危险状况,按照彼此的危险状况,我们以此为基础设计相应的解决方案。
2 化工工艺设计的安全识别控制现状
2.1 化工设备的危险识别控制
因为化工设备里蕴含着一定的危险因素,各国的研究单位都对化工设备里的腐蚀、易燃、毒性等危险性的识别进行了许多研究,因为定量计算来鉴定危险程度的方法,能够对化工设备的危险性做出直观的分级,因此它受到了较大的普及与应用。
2.2 安全防护设施的安全性能
化工工艺实际在进行实际操作时,往往会有违背正常运转状态的问题,比如造成高温、气压过高的情况。在实施安全识别时,都着重注意安全防护措施,比如排泄阀、隔离带、通风口、防护服等设备的配置。这也是化工工艺的最后一道危险控制屏障。
2.3 逆向工程被广泛地应用到新产品的开发中
当前的化工工艺,如设计、仿制、质量分析检测等众多领域。逆向工程有着很多的优点。例如,它能够缩短产品的设计与开发周期,加快产品的更新换代速度;降低企业开发新产品的成本与风险;加快产品的造型和系列化的设计。在实际应用领域中,逆向工程在化工产品制造中发挥了很大的作用。因此,安全危险的识别与控制要关注逆向工程这一块。
2.4 技术变革与能源多样化
化工工艺的最主要资源是能源,其次是使用能源的技术,“事实上能源供应面临的风险,目前最直接的不是全球资源匮缺,而是技术创新能否使有限的能源得以长久地、持续地供应,并不断的通过技术进步开发新的能源,为改善人类生活和促进经济发展提供保障”。目前,除了常规的化石资源(煤、石油、天然气)以外,新能源与可再生能源(的开发和利用比例逐渐提高,并由此产生了相应的多种新技术,呈现多样化的发展趋势。能源的多样化发展给化工工艺设计带来了无限可能,也为安全危险的识别与控制增添了新的内容与挑战。
3 做好化工工艺设计安全危险识别与控制的办法
3.1 提高监督管理水平
在大力贯彻落实系化工行业政策和相关法律政策的前提下,还要制定实施化工工艺设计安全管理的政策制定与详细标准,将新技术与行业生产的推广应用建立于法律政策的前提下,依法对化工工艺设计安全管理的实施改善和保护,依法对责任单位、责任人进行处理。
3.2 组织健全专业的化工工艺设计安全管理监督管理单位
监督管理单位是进行化工工艺设计安全管理的行政支持。这种机构利用观测研究,能够迅速充分的了解化工工艺设计的现状和危险程度及原因,并有效的实施相应的办法与整救措施,预防或降低危险与破坏的后果。
3.3 严格考察化工厂家的生产水平与节能能力,对于他们的生产会有怎样的危害要可续考量
科学全面的进行规划,,根据化工行业分布的地理特点与生产布局、地方环境因素的情况来建设专门的工业园区,布局上尽量集中,可以将污染控制在一定范围,也有利于技术推广和节能、治理;同时根据产业结构的情况,进行规模化生产,提高工业技术进步,降低资源能源消耗,降低污染物的“产出”量,大力普及绿色生产技术。
3.4 优化技术的利用,实施综合识别控制模式
利用物理学、生态学、化学、统筹科学等各种技术提高化工工艺设计安全管理水平,摈弃一味“下猛药”、“人防”的做法,熟悉系化工工艺使用标准,对单位进行相关宣传普及,使员工们掌握化工工艺设计安全管理的内容,形成良好的企业文化。
参考文献
[1] 孙东壳,蒋军成,杜锋.基于事故连锁风险的区域危险源辨识技术研究[J].工业安全与环保,2012,35(12):48-53
摘 要:本文从强化课堂教学、加强实践与理论教学相结合以及强化学生工程观念等方面对《化工工艺学》课程教学方法的改革进行了探讨,提高了教学质量和教学效果,为更好地培养具有较强综合能力的化工工艺专业合格人才提供了重要保证。
关键词:《化工工艺学》 教学 改革
高校化工工艺学专业培养的学生要求具有扎实的理论知识和实验技能,并具有分析和解决实际生产中出现的问题,有较强的化工生产、科研、设计的管理能力。化工工艺专业学生是化工工厂、车间的技术骨干,这就要求他们必须熟悉整个生产过程和操作过程,能够解决生产中出现的各种问题,同时还要求他们能对原技术进行改进,具有创新能力,以促进生产,提高经济效益。作为化工工艺专业的专业课程,化工工艺学就显得极为重要。
化工工艺课的教学目的是从化工生产工艺角度出发,运用化工过程的基本原理,阐明化工工艺的基本概念和基本理论,介绍典型工艺的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。化工生产工艺的重点放在分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、影响因素、确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织等。同时对工艺路线、流程的经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理运作进行一定的论述。通过加强基础、面向实际、引导思维、启发创新,使学生获得广博的化学工艺知识,培养理论联系实际的能力,以便在生产与开发研究工作中开拓思路,触类旁通,灵活运用,不断开发应用新技术、新工艺、新产品和新设备,降低生产过程中的原料与能源消耗,提高经济效益,更好地满足社会需要。
为了更好地培养学生的综合思维和分析解决实际问题的能力,在就业形势日益严峻的今天,确保化工工艺专业学生具有更强的竞争力,我们对该课程教学方法的改革进行了探讨。
一、强化课堂教学
化工工艺学是化学基础知识包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化工原理、反应工程、化工热力学、化工设备机械基础等在实际生产中有机的综合应用。它根据化工产品的标准和用途、生产方法和原理,生产工艺、工艺条件、生产设备以及生产过程中三废的处理等对各种基本化工产品进行了介绍,内容广泛也复杂。因此必须确保学生掌握化工工艺学的特点以及典型化工过程的各是如何将所学基础知识串联综合起来,并应用于实际生产。作为教师首先就要把好课堂教学的质量关。
1、活化教学内容
化工工艺学是基本上都是按照某一产品的生产原理,工艺条件、生产工艺、生产设备的顺序进行讲解,但是许多产品的生产过程往往包含了多个工段,如以天然气为原料进行合成氨的生产包含了脱硫、转化、变换、脱碳、精制以及合成等,这些工段的生产原理、条件、工艺设备等之间是相互联系,互相制约的,如采用高变—低变进行CO变化,在后续精制时最好的方法就是甲烷化法,也就决定了其相应的条件、设备等环节。因此在课堂教学过程中不能孤立学习和掌握某一原理或工艺,必须前后内容互相渗透、相互联系。
另外不同的产品生产过程中也存在许多共同的地方,如乙烯生产设备采用的裂解炉,表面上与甲烷蒸汽转化一段炉没有什么共同之处,但是二者都是吸热过程,其提供热的方式是类似的,如辐射供热,这就决定了其内部结构存在共同的之处,如裂解炉和转化炉都包括辐射段和对流段两部分,辐射段内部布置反应管,炉壁上设置烧嘴,而对流段里布置的是换热器。通过对不同的产品所采用的设备结构或其他条件进行比较,可以加深学生对各种产品生产原理、设备等的理解。
课堂教学中采用提问或启发式教学,让学生带着问题学习,并结合实际生产与学生共同分析问题,寻求解决问题的最佳方案。这样既能提高学生的学习兴趣,又能提高学生分析问题解决问题的能力,为解决实际生产问题奠定基础。
2、运用多媒体教学手段
化工工艺学相对与其他课程有自己的特殊性,它注重的不是某个公式或原理的推导,而是对原有基础知识在实际生产中的应用。在教学过程中涉及到许多工艺流程都非常复杂,设备繁多,管道错综复杂。采用传统的教学方式:黑板+讲解,学生对始终弄不懂流程和设备结构,给教和学带了很大困难。采用多媒体手段应该特别适合这门课程的教学。采用PowerPoint、3Dsmax、AutoCAD、Flash等制作CAI课件,其中采用3DSmax 三维动画表现设备内部结构,采用Flash动画表现一般工艺流程方框图,采用AutoCAD表现工艺设计,并用不同的颜色、不同的宽度线表示不同的管道,还可采用视频录像表现工厂现场,这样制作的CAI多媒体课件能科学准确、形象逼真、直观生动表现在学生面前,学生有身临其境的感受,这大大提高了学生学习兴趣,增强了学生对工程设备的想象力以及对实际工业的感性认识。
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3、增加信息量
化工工艺学书中介绍的主要是传统的成熟的生产工艺,随着科学技术和工业生产的迅猛发展,开发出了越来越多的新工艺,新技术。教师应当将科技发展的前沿情况,工业发展的行情以及科研新动向和新方向引入课堂。如磷酸生产应用中,虽然湿法磷酸成本低,但是其杂质含量高,限制了其应用范围,其主要用于磷肥的生产,为了拓宽其应用范围,国外先于我国开发成功了其净化工艺,但并未公开这项技术。近两年,国内也开发成功了湿法磷酸的净化工艺,并且通过了成果鉴定,填补了国内无湿法磷酸净化技术的空白。学生在了解新信息、开阔视野的过程中,不但兴趣倍增,而且思路也得到拓宽,为培养学生改进和开发新工艺的兴趣和能力打下了基础。
二、加强实践与理论教学相结合
化工工艺学作为一门实践性应用性非常强的课程,离不开实践教学环节。而实践环节主要包括生产实习(见习)和专业综合实验。
1、加强生产实践
工厂实习是对学生进行理论联系实际的现场教学。作为课堂教学的重要补充,实习可以采用多种形式。
一方面,根据课堂教学的内容和情况,在一个教学内容完成之后,如硫酸生产教学内容结束,可带领学生到硫酸厂见习,让学生将所学知识与实际生产过程紧密联系起来,这样既巩固提升了学生的专业理论知识,同时也提高了生产实践的有效性。
另一方面,作为化工工艺专业的学生,除对生产过程有一个感性认识之外,还必须对产品生产过程有一个理性的认识,并具有运用所学知识分析解决问题的能力。为此必须进行毕业实习,即学生需要至少有一个月时间要下到工厂。学生进厂以后,首先工程师为学生介绍生产工艺过程,并进行安全教育,然后根据工段或岗位情况进行分组,每个组跟随相应岗位的工人师傅,按照四班或三班倒制度轮流上下班,由每班的班长和工人师傅负责学生的管理工作和实习岗位的技术指导,并按照规定时间轮换岗位。实习指导教师负责学生组织纪律、安全生活以及专业知识的理论指导。实习结束时,学生必须独立完成实习报告,此外指导教师还应对学生的实习情况采用口试或笔试的办法进行考核。学生实习成绩由实习车间根据实习情况和指导教师根据学生实习报告情况以及考核情况进行综合评定。实习成绩=车间评定成绩×60%+实习报告成绩×20%+考核成绩×20%。并将实习成绩记载学生档案。
2、加强专业综合实验
化工工艺专业综合实验是化工工艺类专业的工艺性综合实验,是学生在基本完成专业理论课学习之后,必须完成的实践教学环节,该综合实验旨在培养学生的实践动手能力。一方面我们应当设立一个科学合理的专业实验室,配置相应的专业综合实验教师,确保专业实验的目的和质量;另一方面,在条件有限的院校,可让学生参加到教师进行的与化工工艺课程内容相关的研究项目中,从而实现对学生动手能力的培养,也为进行毕业论文或设计以及今后进行生产或科研工作打下基础。
通过加强实践环节与理论教学相结合,学生对化工生产工艺专业知识兴趣有了很大的提高,课堂效果明显提高,同时也提高了学生在化工生产过程中分析和解决实际问题的能力,为将来走上工作岗位打下良好的基础。
三、加强工程观念的培养
化工工艺专业课的特殊性要求工程技术人员必须具有工程观念,这是工程技术人员必须具备的业务素质。作为工程技术人员是化工生产过程中的主要组织者和参与者,其业务素质的高低、工程观念的强弱直接决定生产能否正常进行,生产是否会产生效益等。如以焦碳为原料生产合成氨的小型氨厂,包括了的生产包括了造气、变换、脱硫、脱碳、精制、合成以及水处理和压缩8个工段,涉及的物料数十种,设备和管道不计其数、能量利用和消耗等方方面面,如果没有工程观念,任何一个环节出现物料、能量或设备问题都将导致生产停滞或企业亏损。因此工程技术人员必须从工程观念的角度考虑每一个生产环节,合理配置流程,以实现过程生产的最优化。
作为化工工艺专业的老师和学生,往往都不太重视对工程观念的培养,因此尽管我们培养的工艺专业毕业生大部分都掌握了扎实的理论知识,但是工程观念淡泊,进入企业后,很难立即进入角色。而对企业来说,是非常欢迎具有初步工程观念的毕业生,因为他们在接收毕业生时不仅要求知识层次,更注重毕业生所具有的实际工作能力,这样可以缩短工作后的“再教育”过程,使他们能在更短的时间内参加到生产操作中去。
尽管工程观念是在长期工作学习过程中形成的,但是它既离不开生产实践的锻炼,也离不开对学生在校学习期间工程观念的培养。因此我们在课堂教学和实践教学过程中,必须注重培养学生的工程观念,确保培养出不但具有扎实的理论基础知识,而且还具备较强的实验技能和实践能力,即具有较强的综合能力的化工工艺专业人才。