时间：2023-08-17 18:04:37
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学产品工程概念，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
有机食物简单的讲，就是以生命养生命的一种绿色循环。它完全不含有有机食物没有生命存在的化学成份，以微生物培植或自然转换成的天然的养份来孕育各种人们可食用的植物。有机食物对人类健康不存在任何的威胁，是天然、无害，对人身体有益的健康食品。
除有机食品外，国际上还把一些派生的产品如有机化妆品、纺织品、林产品或有机食品生产而提供的生产资料，包括生物农药、有机肥料等，经认证后统称有机产品。
有机食品 - 起源
1939年，Lord Northbourne在《Look to the Land》有机认证标志中提出了有机耕作的概念，意指整个农场作为一个整体的有机的组织，而相对的，化学耕作则依靠了额外的施肥，而且，不能自给自足，也不是个有机的整体。
这里所说的“有机”不是化学上的概念——分子中含碳元素——而是指采取一种有机的耕作和加工方式。有机食品是指按照这种方式生产和加工的；产品符合国际或国家有机食品要求和标准；并通过国家有机食品认证机构认证的一切农副产品及其加工品，包括粮食、红枣、菌类、蔬菜、水果、奶制品、禽畜产品、蜂蜜、水产品、调料等。
有机食品 - 主要品种
经认证的有机食品主要包括一般的有机农作物产品（例如粮食、水果、蔬菜等）、有机茶产品、有机食用菌产品、有机畜禽产品、有机水产品、有机蜂产品、采集的野生产品以及用上述产品为原料的加工产品。中国市场销售的有机食品主要是蔬菜、大米、茶叶、蜂蜜等。
有机食品 - 判断标准
1.原料来自于有机农业生产体系或野生天然产品。
2.有机食品在生产和加工过程中必须严格遵循有机食品生产、采集、加工、包装、贮藏、运输标准，禁止使用化学合成的农药、化肥、激素、抗生素、食品添加剂等，禁止使用基因工程技术及该技术的产物及其衍生物。
3.有机食品生产和加工过程中必须建立严格的质量管理体系、生产过程控制体系和追踪体系，因此一般需要有转换期。
4.有机食品必须通过合法的有机食品认证机构的认证。
食品是否有污染是一个相对的概念。世界上不存在绝对不含有任何污染物质的食品。由于有机食品的生产过程不使用化学合成物质，因此有机食品中污染物质的含量一般要比普通食品低，但是过分强调其无污染的特性，会导致人们只重视对终端产品污染状况的分析与检测，而忽视有机食品生产全过程质量控制的宗旨。
有机食品 - 认证机构
欧盟认可的认证机构QC&I
美国认可的认证机构IBD
荷兰认可的认证机构Skal
欧盟、美国、日本认可的IMO
中绿华夏有机食品认证中心
中国第一批有机产品认证机构之一FOFCC（与QC&I与IBD签有互认协议）
有机食品 - 与其他食品主要区别
1.有机食品在其生产加工过程中绝对禁止使用农药、化肥、激素等人工合成物质，并且不允许使用基因工程技术；而其他食品则允许有限使用这些技术，且不禁止基因工程技术的使用。如绿色食品对基因工程和辐射技术的使用就未作规定。
2.生产转型方面，从生产其他食品到有机食品需要2-3年的转换期，而生产其他食品（包括绿色食品和无公害食品）没有转换期的要求。3.、数量控制方面，有机食品的认证要求定地块、定产量，而其他食品没有如此严格的要求。生产有机食品要比生产其他食品难得多，需要建立全新的生产体系和监控体系，采用相应的病虫害防治、地力保护、种子培育、产品加工和储存等替代技术。
有机食品 - 营养争议
2012年9月，美国斯坦福大学研究显示，从营养和维生素的角度来看，没有多少证据可以证明吃有机食物会使人更健康。在有机的和传统的植物或动物产品中，维生素含量没有差别，唯一的营养素差别是，有机食品含的磷稍多一些。不过其他学者认为，需要进行更多研究来探索，有机食品和传统食品在健康利益和安全水平方面的不同，现在就说有机食物不比非有机食物更健康还为时太早。美国儿科学会在一份名为《有机食品：健康及环境优势和劣势》的报告中指出，与传统食品相比，有机食品在杀虫剂残留水平方面优势明显。以有机方式饲养的家畜染有耐药细菌的可能性较低，因为在饲养过程中，它们只在生病时才会服用抗生素。有机食品的益处就在于此。
有机食品产品标志
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。
判断标准
1.原料来自于有机农业生产体系或野生天然产品。
2.在生产和加工过程中必须严格遵循有机食品生产、采集、加工、包装、贮藏、运输标准，禁止使用化学合成的农药、化肥、激素、抗生素、食品添加剂等，禁止使用基因工程技术及该技术的产物和衍生物。
3.有机食品生产和加工过程中必须建立严格的质量管理体系、生产过程控制体系和追踪体系，因此一般需要有转换期；这个转换过程一般需要2～3年时间，才能够被批准为有机食品。
4.有机食品必须通过合法的有机食品认证机构的认证。
有机食品绝对没有污染吗
食品是否有污染是一个相对的概念。世界上不存在绝对不含有任何污染物质的食品。由于有机食品的生产过程不使用化学合成物质，因此，有机食品中污染物质的含量一般要比普通食品低，但是过分强调其无污染的特性，会导致人们只重视对终端产品污染状况的分析与检测，而忽视有机食品生产全过程质量控制的宗旨。
根据国家质检总局的《有机食品认证管理办法》的规定：“有机食品在原料生产和产品加工过程中不使用农药、化肥、生长激素、化学添加剂、化学色素和防腐剂等化学物质，不使用基因工程技术，并且通过本办法规定的有机食品认证机构认证，使用有机食品标志。”
《有机食品认证管理办法》明确规定：“没有获得有机产品认证的产品，不得在产品或者产品包装及标签上标注‘有机产品’、‘有机转换产品’和‘无污染’、‘纯天然’等其他误导公众的文字表述。”
无公害食品、绿色食品、有机食品之间
有什么区别
无公害食品是按照无公害食品的技术标准和要求生产的、符合通用卫生标准并经有关部门认定的安全食品。严格来讲，无公害食品是普通食品都应当达到的一种基本要求。
绿色食品分为A级绿色食品和AA级绿色食品。其中，A级绿色食品生产中允许限量使用化学合成生产资料，AA级绿色食品则较为严格地要求在生产过程中不使用化学合成的肥料、农药、饲料添加剂、食品添加剂和其他有害于环境和健康的物质。从本质上来讲，绿色食品是从普通食品向有机食品发展的一种过渡产品。
有机食品与其他食品的区别体现在三个方面：一是有机食品在其生产加工过程中绝对禁止使用农药、化肥、激素等人工合成物质，并且不允许使用基因工程技术。二是生产转型方面，从生产其他食品到有机食品需要2～3年的转换期，而生产其他食品（包括绿色食品和无公害食品）没有转换期的要求。三是数量控制方面，有机食品的认证要求定地块、定产量，而其他食品没有如此严格的要求。
有机食品烹调指南
有机食品营养丰富，但错误的烹调方法不仅会毁灭这些精华，还会产生毒素和废料。如何烹调有机食品呢？由于有机食品保质期较短，味道鲜美，不含农药、化学添加剂和转基因成分，因此专家建议：
每周采购2～3次有机食品，尽量鲜吃；如果不能及时采购，可以冷冻储藏（零下18度左右）；
冰箱的保鲜温度可以保持在5度左右，有机鲜鱼可以保存12小时左右，有机家禽24小时左右，有机红肉48小时左右，有机牛奶2～3天，有机鸡蛋1～2周；
带皮食品不需要削皮，因为50%左右的营养素通常分布在植物表皮里；
不需要长时间浸泡，否则水溶性维生素会流失；
能生吃的尽量生吃（粮食除外），如果加热烹调，用尽量低的温度或尽量短的时间；
粮食选择有机全麦类或全谷类，例如糙米、麦粒和豆类；
少放调料，因为有机食物本身的味道非常鲜美；
关键词：应用化学 化学工艺学 理论教学
应用科学是研究和说明特定的设备运用于特定的生产和生活领域的具体方法和具体程序的科学。应用科学是理论科学和技术科学在生产和生活中的具体化和实际应用[1]。
化学工艺学是一门综合性、实践性很强的课程，是应用化学专业在学习了化学基础理论后所开设的一门应用性课程。该专业培养具备化学基本理论、基本知识和较强实验技能，能在科研机构、高等学校及企事业单位从事科学研究、教学工作及管理工作的专门人才。根据本专业的特点，在开设化学工艺学课程时应能充分将化学基础理论、基本技能与实践有机的结合起来，实现理论科学、技术科学对应用科学的指导。通过对本课程的学习使学生对化学工艺学所研究的内容有较为系统的认识。能将基础化学所学的知识与化学工艺学较好的衔接和运用起来，实现理论与实践的结合。对化工生产的基本原料、工艺过程、设备、环保要求有全面的了解。
一、根据专业特点安排教学内容
1.教学内容与基础化学密切相联系
应用化学专业与化学专业相比，增强了应用背景，是化学与化工的衔接，是化学学科在应用方面的拓展，培养的是理工结合的应用型人才[2]。本专业学生受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学素养，具备运用所学知识和实验技能进行应用研究、技术开发的基本技能。因此，化学工艺学课程教学内容的选择应满足专业的特点。在教学内容安排时，选择典型工艺进行较详细的介绍。无机化工工艺部分以合成氨为教学重点。合成氨在化学工业发展中具有里程碑式的意义，它在几大化学领域都有突出的发展。是化学理论与实践结合的成功典范。“正是由于对氮、氢、氨体系化学平衡的研究，把热力学理论推进到了真实气体高压化学平衡的研究领域，在研究氨合成催化反应速率方面，推动了反应动力学的发展。这些理论的形成直接指导了氨的合成。”[3]同时，合成氨在催化技术的应用方面也为现代催化理论奠定了基础，许多重要的催化理论概念如催化剂的活性中心、催化剂表面的非均一性、毒物作用及催化机理等都是在研究合成氨的反应过程中确立下来的。有机化工工艺部分以烃类裂解为重点。以“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）和“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）总量计，约65%来自乙烯装置，因此，常常将乙烯生产作为衡量一个国家石油化工生产水平的标志。[4]烃类裂解工艺在反应设备、分离系统、能量利用等方面都代表着最先进的世界化工发展水平，这对于培养学生工程理念，了解世界化学工业发展方向是非常重要的。
2.注重基础理论与应用相结合
将基础理论与实践应用相结合不仅仅是基础理论知识的简单应用，对学生来讲首先带来的是思维模式的改变。基础理论是由概念、定律等建立起来的具有严密逻辑结构的知识体系。学生更擅长从概念到概念，从公式到公式的思考模式。但实践中有更为复杂的因素对工艺过程的选择、工艺条件的确立、产品的分离等产生影响。在化工生产中对反应的化学热力学和化学动力学的研究是决定工艺条件的最重要的化学基础理论。反应的温度、压力、浓度、催化剂或其他物料的性质以及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响[5]。在课堂教学中应充分把化学热力学、化学动力学知识与实践中的应用结合起来。例如在合成氨的生产中平衡氨含量是一个非常重要的参数，从平衡常数KP=PNH3/P0.5N2P1.5H2开始分析，到最终确立平衡氨含量XNH3/（1-XNH3-Xi）2=KPpr1.5/（1+r）2，分析此式不难看出总压强P，平衡常数KP氢氮比r以及惰气的含量都对平衡氨X的含量有影响。如不考虑组成对平衡常数的影响，当氢氮比r=3时平衡氨含量具有最大值。考虑到组分对平衡常数KP的影响，具有最大XNH3的氢氮比略小于3，随压力而异，约在2.68～2.90之间[6]。因此惰性气体对平衡氨含量的影响必须考虑进去。这是实施合成氨工业生产的一个重要理论依据，理论上的定性讨论与实验上取得的定量数据完全吻合，满足了定性与定量的统一，理论与实践的统一[7]。在对化学反应的速率分析中，基础化学理论中对动力学方程式的描述学生很熟悉，但在实践的工业生产中，反应动力学方程式与反应控制步骤的研究、反应温度、催化剂等因素有密切的联系，反应所用的催化剂不同，反应条件不同，则动力学方程式也不相同，这使实际的动力学方程式与基础化学中所学习到的相差甚远。因此，通过课堂教学让学生了解化工过程的复杂性。在实践中，实现一个化工过程对基础化学理论不是一个简单的应用。这也是工艺课程本身所具有的特点。
二、以化工生产过程及工艺流程为教学重点
应用化学专业的学生已学习了化工原理，对主要化工单元操作的基本原理、过程、计算方法等有了系统的掌握。但对实际生产过程相对比较陌生，通过对具体工艺单元的介绍结合所学的化工原理知识，学生能归纳出工艺单元的共性，对工艺过程的结构有一个概括的了解，并能对工艺流程有一定深度的认识。
1.掌握通用反应单元工艺的特点
化学反应单元是根据化学反应类型来分类的。反应单元仅是生产中的一个环节。在教学中根据学科需要有选择的介绍一些典型反应单元。由于同一反应单元有不少共性，通过对具体反应单元工艺的学习使学生自觉的找出规律性的东西，这样便于学生掌握所学的知识，也能很好的指导今后的科研、生产，做到触类旁通。例如在学习了二氧化硫催化氧化制硫酸、乙烯环氧化制环氧乙烷等后学生很快发现氧化反应是强放热反应，生成的副产物较多，对于烃类氧化还要防止造成深度氧化等特性。在找出反应的共同点后，针对反应单元的特点，对实际生产中设备的要求、流程的选择就有清晰的认识。如氧化反应器的设计必须从安全的角度出发，对易深度氧化的反应应选择有良好性能的催化剂以防止深度氧化的发生，等等。通过对反应单元的学习比较使学生能更加灵活的运用反应单元工艺。
2.以化学反应为核心，探索工艺流程的内在联系
工艺流程指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。对于不同的化工产品其生产工艺流程也各不相同。但各流程都是围绕着化学反应这一核心问题展开的。如烃类裂解流程。根据裂解反应吸热、体积增大、裂解产物组成复杂、二次反应的影响等特点，裂解反应在高温、短停留时间条件下有较高的产品收率。这一反应特点，也决定了在对核心设备管式裂解炉设计时应满足传热面积大、裂解管变径，裂解管程数减少等的要求。从流程上来看，由于裂解产物组成复杂因此后续分离系统非常的庞大。从能量的利益来看，乙烯装置的节能技术关键是使用最少的裂解原料和燃料得到最大收率的目标产品，最大限度地回收裂解余热，并将回收热量合理分配到压缩、深冷、精制各工段。优化装置蒸汽系统，合理利用蒸汽等级，节约能量，并可向界区外输送能量[8]。因此，从化学反应性质入手充分发现流程中各单元的内在联系，把握好问题的主线，这样才能真正的对工艺过程有一个清晰的认识。在实际生产中还要充分考虑如何以最少的消耗、最低的成本得到最高的生产效率制。在教学中要让学生明确一个具体工艺流程安排不仅仅是生产实际对理论的检验，更多的还要从社会的、经济的角度去作全面的考虑。虽然一般工艺过程的组成大致相同，但每种产品的生产还有特殊性。在讲课时，抓住主要矛盾以展开，并着重于基本原理、基本知识和基本规律的讲解，力求达到清晰、严格和准确。
三、结束语
应用化学专业是介于化学与化学工程之间的一个应用理科专业，其任务是培养理工结合型的“用”化学的人才[9]。理论课的教学仅仅是学好这门功课的一个环节。要真正的掌握好这门课程还需要加强实践环节的学习。通过采用将多媒体、化工仿真实验、生产实践教学与化学工艺学课程教学相结合的教学方式，强化学生的化学工程意识，提高分析和解决化工生产实际问题的能力。同时，结合本地区化学工业发展的特点，对应用化学人才的需要不断调整教学内容。在科技发展迅猛的今天，应让学生了解更多化学的理论前沿、应用前景、最新发展动态，以及化学相关产业发展状。
参考文献
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英文名称：China Powder Science and Technology
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国颗粒学会;中国粉体工业协会(筹);济南大学
出版周期：月刊
出版地址：山东省济南市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1008-5548
国内刊号：37-1316/TU
邮发代号：24-155
发行范围：
创刊时间：1994
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
在当前高等工程教育中，越来越多的人们意识到，学生除了要具有扎实的专业技术知识，还必须拥有良好的团队协作精神、系统分析及实际动手能力，以便适应现代化工程团队、新产品及新系统的开发需求。《化学工程基础》课程理论性强，又较抽象，学生在学习过程中兴趣不足，普遍感觉知识难以理解和掌握，缺乏系统的分析思路。目前，化学工程基础教学主要存在以下问题[3,6]：（1）授课主要以讲授理论知识为主，学生接触实践环节少，缺少对学生工程能力的训练；（2）授课方法单一，是一种完全以教师为中心的传授接受式教学模式，难以激发学生的学习兴趣，调度学习积极性；（3）教学中验证性内容偏多，设计性、综合性和探索创新性实验内容偏少，影响学生探讨问题的积极性和创新能力的提高；（4）知识点之间缺乏有效的衔接和延伸,不利于学生理解单元操作过程原理深层次的内涵,更不利于掌握和应用基础知识；（5）“工程”概念模糊。化工生产的过程是复杂的，需要具体问题具体分析，而问题通常很难在理论学习中找到答案，缺乏实践经验的学生对此就会有理论与实际相脱节的错觉，不容易形成“工程”概念。学生工程能力的培养不仅在于对工业生产的了解、积累经验,更需要掌握工程科学研究方法和工程经验的意义，以此提高综合运用知识和技能解决生产问题的能力。现有的化学工程基础教学体系存在着各种不足和弊端，与当前社会对化工专业人才的要求尚存在一定的差距。将CDIO理念与其教学体系相结合，弥补不足之处，是解决各种弊端的有效办法。
2《化学工程基础》课程中CDIO教学模式的实践与体会
2.1转变教学观念，培养学生的工程观念
在CDIO理念中，培养学生工程概念是一个关键的步骤。首先要给学生一个大工程概念，使学生从感性上认识到这门课程在整个化学工业中是解决什么问题的。教师应参与更多的工程项目，在提升自身产业经验的基础上培养学生的兴趣和专业能力。由于化工过程影响因素多，制约因素多以及经验公式与经验数据多，在教授的时候，需要理论联系实际，逐步深入，突出工程设计的意识和思维过程，即强化设计型问题。这既突出了各单元操作学习的目的性、真正弄清各单元操作工程理论的来龙去脉、培养了学生的工程设计能力，同时又锻炼了学生分析解决工程操作型问题的能力。另外，通过化工基础的单元操作过程仿真模拟软件，以加强书本知识与工程实际之间的联系，培养学生的工程观点。
2.2问题式驱动教学，理论联系实际，激发学生学习兴趣，培养学生自学能力
与一些理论性较强的基础课如高等数学、物理学及物理化学等不同，《化学工程基础》具有很强的实践性，在石油、冶金、轻工、制药等工业中都有广泛应用。联系生产实例描述化工原理对化工研究、设计和生产过程的指导作用，使学生充分认识到这门课程的重要性，激发起他们强烈的求知欲和学习兴趣[7]。让学生感到学以致用，学好它受益匪浅，从而明确学习目的，勇于克服学习中遇到的困难，取得良好的学习效果。在教学方法上，教师要明确所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以及学生学习本课程应该掌握的基本知识和能力。《化学工程基础》这门课的综合性强，涉及到多门学科，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、半经验公式和准数关联式感到头疼，学习起来不得要领，很多初学者普遍觉得比较难学[8]。在教学中针对这些可能出现的问题，要鼓励学生提前做好预习，对将要学习的内容有个大致了解，带着问题学习。笔者采用每章节讲授前布置一个与实际关联的问题，章节结束后让同学们做出自己的设计思路，这一方法大大提高了学生学习的兴趣。例如，在讲授流体的流动与输送前，要求同学们分组设计一个水利设施，利用流体力学的原理，不输入其他的外能将河水输送到3米高的岸堤上；在讲传热过程时，要求同学们章节结果后分组设计一个水泥高温回转窑保温层的方案。另外教师在授课过程中也要有所偏重，突出重点，下一次上课之前带领学生对上次课的主要内容进行回顾和讨论，使学生对每一章节的内容串联起来，掌握本章节的知识链。这样不仅提高了教学效果，还间接培养了学生概括总结和自学能力。在课后复习过程中，教师也要鼓励学生自己把公式推导一遍，在推导的过程中不知不觉加深了对知识的理解，养成思考和分析问题的习惯。
2.3以项目为中心的实践教学，培养学生创新能力
为了提高学生综合运用所学专业知识分析、解决实际问题的能力，我们在教学中采用以项目为导向的教学。项目教学是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动，它将学习者融入有意义的任务完成过程中，让学生有目标地自主学习；同时要求学生通过自己的实践进行知识建构和技能训练。教师根据学生的状况、教学目的和内容，结合知识点，制定具有实用性的项目。按照化工开发的过程，首先提出项目任务设想，与学生一起讨论项目的目标和任务。然后确定项目完成的功能，使学生带着明确的目的汲取知识，减少学习的盲目性。随着教学内容的展开，教师依据综合项目安排大部分子项目内容的讲授。最后指导学生以小组的形式进行项目扩展和链接，生成一个综合项目。例如，在讲传热过程和传热设备时，我们与同学们一起确立了一个开发项目：高温回转窑由于窑内温度往往较高（1400℃以上），且处于运动过程中，如何测量窑内气氛温度并不是一件容易的事。要求通过本章节的学习设计一个测温装置，通过测量高温回转窑的表面温度，从而探测回转窑内表面气氛温度。经过同学们的努力，学生们运用本章节知识，成功设计了一个测温装置，并给出了该测量仪的测量原理和炉内气氛温度的计算公式。学生们正在将该成果申报学校的课外科技创新活动成果奖，并且已形成实用新型专利申报书准备申报专利。通过项目为中心的实践教学方法，不仅使学生认识到了知识是创新的基础，也加深了对讲授内容的理解和掌握，大大提升了同学们的学习兴趣和成就感。
2.4以实用为导向的教学，加强工程实践性，培养解决实际问题的能力
教学要从实用性激发学生的兴趣，培养解决实际问题的能力。《化学工程基础》是高校化学化工及相关专业类学生必修的一门专业基础课，它是基础理论课向工程专业课过度的桥梁。由于课程理论性强，又较抽象，加之同学们没有工程设计和工艺管理经验认识，往往感觉知识难以理解和掌握，缺乏系统的分析思路。在教学过程中，实例可大大激发学生的兴趣，调动学生的学习积极性。例如，在讲授流体的流动与输送时，组织同学们分组讨论桂林遇龙河水利设施，结合本章节内容分析该水利设施是如何利用流体输送原理达到不输入外能的条件下、利用河水的机械能将水输送到2米高的岸堤上的原理。这一上世纪50年代建成的永久性水利设施大大调动学生的学习积极性。同时我们增设开发项目，组织课堂外的竞赛，按小组方式，假想自己是水利工程师，仿照桂林遇龙河水利设施提出设计方案，如何改进才能利用河水的机械能将水输送到4米高的岸堤上。另外，通过讲授江苏昆山某公司加热反应器的工艺选型和操作条件选择的实际案例，使同学们懂得了实际工作中本课程知识的实用性。通过实用为导向的教学，大大激发学生的兴趣，也提高了解决实际问题的能力和增加了对课程知识的认识。
2.5开放创新型实验的教学，培养动手能力和实践能力
化工实验是《化学工程基础》课程的重要组成部分，它是理论与产业相结合的重要过程，学生对这门课的掌握直接关系到实践能力。实验教学突出对学生综合实验能力的培养，不仅仅局限于基本的实验课程安排,更需要注入科研以及工程应用的意识；不仅仅是动手能力，更需要全面培养手脑协调、手脑并用、手脑并重的实验能力和科学素质。在CDIO执行标准中，只有主动学习和经验学习方法才能有效促进专业目标的达成，才能使学生思考和解决问题的能力在教学中得到体现。目前，我校化学化工教研室已建起了初具规模、设备较为先进的化工实验室,对于学生了解离心泵、板式精馏塔、填料吸收塔、换热器和板框过滤器等化工设备的基本结构及操作特点十分有益。通过对设备的操作和仪表的使用，不仅能加深学生对化工基础课堂教学内容的理解，还有利于提高学生的动手能力和实践能力，而且进一步强化了学生的工程观念。传统的实验教学是由教师先讲解实验原理、实验步骤及注意事项，然后由学生分组进行实验，按照固有的操作，得到预计的实验结论，学生完全处于被动角色，实验教学并不能达到预计的效果。在教学中，我们改变单一的教学模式，采用多层次、开放式教学，统筹安排实验教学和理论教学，合理分配课时，留给学生思考的时间。通过推行选题模式，使学生组成合作团队参与到实验教学的设计中，让学生自己思考、设计实验过程，以提高学生的开发创造能力。开放实验室给学生提供了独立活动的空间，学生可以针对自己薄弱的项目进行强化练习，也可以根据自己设计的实验方案进行实验。教师对整个实验不进行任何干预，只有在学生遇到问题向教师提问时，才给予必要的启发和指导，实验完成后对实验结果和实验报告进行审查和评估。
关键词：高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展，高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域，具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科，高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实，所以在现行中国高等教育的本科专业中，如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止，该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户，引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位，通晓课程的主要研究对象和研究内容，为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1，2]。通过多年的教学实践证实，对于轻化工程专业（染整方向）的本科生来说，《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
（一）基础课程，衔接不够
对于轻化工程专业（染整方向）的本科生，高分子的学习显得尤为重要，一方面后续课程（如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等）的学习必须以高分子为学科背景，另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础，因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用，开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础，但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期，《物理化学》等课程也在此学期开设，因此课程开设时间过早，缺乏基础课程的知识，建议在大三上学期开设，以期获得较好的教学效果。
（二）内容多、学时少，课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分，其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势，基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等，涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构（如链结构、聚集态结构等）、分子运动、力学状态与转变，物理性能等。对于高分子专业的本科阶段，通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程，分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业，只开设了《高分子化学与物理》一门课程，48学时，相对来说内容多、课时少。在这样的情况下，教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要，对任课老师是一种不小的挑战。
（三）注重理论，缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学，但轻化工程专业只开设理论学习课程，没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容，同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力，提高学生的实验技能，相应的实验课程的开设显得非常迫切，能够让所学知识与理论在实验中得到验证，注重理论与实践的结合，让学生从最初的原料出发，选择合适的聚合方法与聚合反应，得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点，结合本校的实际情况，要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用，重点培养他们的实践与创新能力，作者经过几年的教学实践和摸索，总结了几点教学改革举措。
（一）规划本科培养方案，合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题，建议对本科培养方案进行修改，在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习，这样才能提高学生的学习效率，增强他们的学习兴趣，便于更好地掌握相关理论与知识。
（二）多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点，它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化，能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书，学生不记笔记等问题，严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督，要求授课过程中课件放映与传统板书相结合，将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩，进行综合评定。
（三）增设实验课程，提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程，实验课是对理论课学习的有效补充，通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性，帮助学生理解所学理论知识，因此实验课的教学显得尤为重要，建议在轻化工程专业开设实验课程，但涉及的实验众多，要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面，认真编写实验讲义。此外，学校和学院应重视实验室配套设施建设，突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架，增加启发式实验和创新性实验所占比例额，注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合，开动学生的思维，发挥学生的潜质，提高学生的创新意识。
（四）理论联系实际，注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程，但它也是一门应用性很强的课程，高分子材料用途广泛，遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面，因而在课程讲授时注重理论联系实际，将抽象的概论、理论与实际应用有机结合，将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
（一）培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情，可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课，以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍，了解专业背景，告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的，加强学科平台课程的学习至关重要。
（二）实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段，企业导师和校内导师组成课程小组，共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务，使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
（三）强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验，在实验大纲的规范下完成实验要求，将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下，实现学生创新训练的全参与和全覆盖，指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用，达到学以致用的目标。
（四）强化学生的毕业论文（设计）指导
毕业论文（设计）是学生毕业离校前最后一个实践性环节，也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节，因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计，充分发挥学生所学知识与理论的应用，提升学生运用知识的综合能力，强化学生的专业基础。同时，轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多，学科交叉特色鲜明，为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色，通过教学改革与实践，围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标，通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式，注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合，全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣，为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献：
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[关键词] CDIO；化工实践教学；项目设计；实训改革
[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[文章编号]10054634（2016）060097040引言
随着社会科技的飞速发展，化工行业对工程技术人才的要求越来越高。化学工程专业作为理工科专业之一，实施 CDIO 教育模式成为化工专业教学改革的重要方向之一[1]。化工实践教学是化工专业课程体系中的重要组成部分，其内容包含化工实训、化工仿真、化工认识实习、化工生产实习、本科生科研立项、专业课程设计、化学反应工程实验、化工原理实验及毕业设计等实践环节。进行化工专业实践教学的CDIO 模式改革，不仅可以提高教学质量，而且可以培养学生的工程素质、创新意识和团队意识，提高就业竞争力。
1基于CDIO教育理念构建化工专业实践教学体系按照 CDIO 工程教育模式要求，教学过程要以学生为主体，教学内容安排设计型及综合型内容，引导学生主动学习，提供更多的实践动手机会[2]。基于燕山大学省级化学实验教学示范中心的化工实践教学体系，是按照CDIO的工程理念对实践教学内容重新整合设计，构建了课程教学演示、化工仿真操作、实训综合、化工设计、科研创新5个层次的化工实践教学体系平台，兼顾基础性、综合性、研究性，如图1所示。1.1基础型
基础型包括教学演示和仿真操作。教学演示是使用化工设备多媒体素材库及化工原理实验仿真软件， 以真实直观的仿真界面和丰富的资料展示实际过程；仿真操作内容使用了“聚丙烯聚合工段仿真系统”和“苯胺生产3D虚拟仿真系统”等仿真系统[3]，可以在计算机上真实地再现化工生产过程。仿真操作是学生在掌握化工产品的工艺流程及操作步骤的基础上，用计算机模拟化工产品生产过程中的开车、停车、正常运行及事故处理，弥补了传统实习学生无法亲自动手操作的不足。通过局域网互联的教师站，教师可以实时修改培训内容，汇总并分析学生成绩等。
1.2综合型
综合型内容由化工实训基地的多套化工实验装置组成，如图 1所示，这些实验装置的操作帮助学生树立工程实践概念，使其在完成化工产品的生产操作的同时在化工过程基本原理和化工实践之间建立起紧密联系。例如，在“化工生产工艺流程优化实验装置”的实训过程中，要求学生通过仿真DCS控制系统进行生产操作，由原料乙烯、氧气及冰醋酸经过换热器预热，在气固相管式反应器中反应生成产品醋酸乙烯酯，粗产品经过水洗釜、气液分离器分离后进入精馏塔进行精馏，得到的纯醋酸乙烯酯在聚合反应釜中发生聚合反应得到聚醋酸乙烯酯。该项目要求学生在掌握“三传一反”基本原理基础上，学会熟练操作并完成各项工艺参数的控制。该项目的实训操作不仅使学生理解了气固相催化反应器、气液分离器、醋酸乙烯酯精馏塔及聚合釜等化工单元设备的基本原理，而且可以培养学生的工程实践能力，实现基本理论与工程实践的结合。
科研创新型主要是在化工设计和科研方面。化工设计型按照CDIO的工程理念及教育模式要求，将本科生第6学期的化工原理课程设计、第7学期的专业课程设计及毕业设计环节整合到一起，由点到面，从局部到整体，对学生的分析和解决问题能力、创新意识和团队意识进一步训练。例如“丙烯腈合成工段设计”题目中，在化工原理课程设计中，要求学生在掌握化工过程基本原理后，根据老师给定的设计任务完成氨中和塔、空气饱和塔或反应器等某一化工单元的设计计算，而在专业课程设计中，要求学生在完成某一化工单元的设计任务基础上完成丙烯腈合成工段的初步设计与计算及工艺流程图的绘制，在毕业设计时候，则要求学生在专业课程设计基础上进行完整的工艺设计，包括主要设备的工艺计算、工艺设备、原料消耗、能耗表、排出物表及带控制点的工艺流程图等。
科研型是鼓励学生自主创新，积极参加创新与设计竞赛等。例如，学生在教师的指导与带领下，完成了“基于Aspen plus的聚醋酸乙烯酯生产工艺流程仿真及优化”和“平推流与全混流反应器系统仿真”等创新项目，并在由中国化工学会、中国化工教育协会、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会主办的第九届全国大学生化工设计竞赛中荣获全国二等奖、华北赛区一等奖的优异成绩。
2基于CDIO模式的化工实践教学体系改革与实践2.1改革实训内容，培养学生工程实践能力
1）课堂教学引入讨论环节，培养学生工程分析能力。 按照CDIO的教育理念，课程的教学过程应围绕着设计项目展开。在化学反应工程教学实践过程中，分别针对课程重点内容“均相反应过程”和“气固催化反应工程”烧掳才帕肆酱翁致劭危由教师指定两章的讨论选题内容。例如，针对“气固催化反应工程”中的难点“固定床反应器计算”，要求学生在拟均相模型求解算法和Aspen Plus反应器计算中选题，学生在讨论课前需进行相关文献资料的查阅整理，讨论完后由小组派出代表进行主题发言，其他同学讨论主题发言同学的意见，最后由教师进行总结。讨论课使学生的综合能力、创新能力及团结协作能力都得到了加强和锻炼。
2）采用3D虚拟现实仿真，提高学生学习兴趣。CDIO的教育理念倡导“做中学”的教学方法，让学生在知识的学习和应用之间形成良性互动。3D虚拟现实仿真技术[4]营造了“自主学习”的环境，学习者可以通过自身与信息环境的相互作用获得知识与技能。在化学反应工程教学实践中[5]，使用了“苯胺生产3D虚拟仿真软件”等仿真系统。如图2所示，学生在掌握了苯胺生产的工艺流程及流化床反应器的内部结构基础上，在3D虚拟生产环境中贴近真实地体验实际操作的感受，在激发了浓厚学习兴趣的同时更深刻理解了所学的专业知识，提高了学生分析和解决生产操作中各种问题的能力。
2.2采用项目式教学，培养学生工程设计创新能力和团队协作能力CDIO倡导“基于项目的教育与学习”。在化学反应工程教学实践过程中引入了Aspen Plus工艺软件进行三级项目设计[5]。项目要求学生结合实际问题从Aspen Plus反应器模块中进行选题，学生要采用类似讨论课的方式分组完成反应器的选型及计算模块选择、物性方法及参数的设定、计算过程和结果输出、项目报告及答辩等工作，以答辩的形式进行验收。
三级项目的实施为后续的专业课程设计和毕业设计等实践环节打下了良好的基础，学生通过对反应器模块设计的熟练运用，掌握了分析和设计化工过程的基本技能，同时也加深了对反应器设计基础知识的理解。例如，在“乙烯法生产聚醋酸乙烯酯工艺设计”毕业设计题目中，学生按设计任务对气固相催化反应器、油水分离器、醋酸乙烯酯产品精馏塔、水洗釜及聚合釜等化工生产单元进行分析，在完成设计计算后通过操作“化工生产工艺流程优化实验装置”来验证计算结果。此类项目设计与实施是对学生的工程设计能力和团队协作能力的进一步提高。
2.3利用化工实践教学平台，培养学生工程实践能力CDIO的含义为构思―设计―实现―运作[6]。将这一理论应用到化工实践过程上，就是化工过程的合成、设计、分析、评估和实现。利用图 1所示的综合型化工实训装置，选择具有实际应用背景的产品开发项目，企业工程技术人员和校内教师作为指导教师相互协作，指导学生组成团队合作完成设计案例。例如，在“聚乙烯醇合成工段工艺”设计题目案例中，以“化工生产工艺流程优化实验装置”为基础进行二次开发，利用Aspen Plus工艺软件设计了以聚醋酸乙烯酯为原料合成聚乙烯醇的工艺方案，初步完成了聚乙烯醇合成工段工艺设计计算、主要设备计算选型及工艺流程优化等工作。
2.4成绩评价体系的改革
在化学反应工程教学实践中，按照CDIO的教育理念，建立了一套完整实践考核体系[5]，依据全程监控的理念从7个方面进行考核，见表 1。其中，讨论课、仿真操作及项目设计是考核的主要内容，学生在巩固反应器基本知识的基础上，又熟悉了应用Aspen Plus软件进行反应器设计的基本内容，并通过平推流和全混流反应器的实验操作做到了理论和实践的结合，真正实现了“做中学”。期末的闭卷考试只占总成绩的50%，闭卷考试分值的弱化也避免了以往学生考试突击及作弊的现象。
2.5加强校企合作，突出教师工程素质培养
校企合作及企业的参与是真正实现CDIO 工程教育模式的关键途径。全方位的校企合作不仅可以实现化工专业实践与科学研究、工程实际及社会应用的有机结合，而且对教师的工程素质的提高有很大帮助。学校和秦皇岛华瀛磷酸有限公司及中国阿拉伯化肥有限公司建立了长期的合作关系，积极推进校企共建平台建设，利用学校现有的科研平台及信息资源等主动服务于企业，帮助企业解决实际问题，加大企业参c高校人才培养的步伐，并由企业工程技术人员和校内教师共同指导学生来完成项目案例，保障实践教学的实施。
表1化学反应工程教学实践成绩评价
序号内容比例%考核方式1出勤5签到2作业5作业内容及完成情况3讨论10分组答辩、报告及PPT4仿真操作10仿真在线测试5项目设计10分组答辩、报告及PPT6实验10分组操作表现及实验报告7期末考试50闭卷考试3结束语
基于CDIO教育理念的化工实践教学体系，在实践教学的过程中效果明显，提高了化工专业的教学质量，培养和锻炼了学生的工程创新能力和团队意识。结合学校的人才培养和教学理念，在化工实践教学体系构建与实践过程中，不断深化CDIO工程教育改革，继续构思与设计以构建实施新的人才培养方案。
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Construction and exploration of chemical engineering practice system
teaching based on the concept of CDIO education
Li Jianjun，Zhang Yongqiang
（College of Environmental and Chemical Engineering，Yanshan University， Qinhuangdao 066004，China）
关键词：化学工程；化工生产；工艺解析
化学生产工艺的提升有助于实现良好的绿色生产效果，减弱传统化学生产对环境的污染和资源的大量消耗。进而营造良好的化工环境，为此化工工艺的提升在如今环境压力不断增大、资源浪费极为严重的情形下具有显著的意义，笔者根据多年的生产和实践经验，将在下文对化工生产工艺进行详细的分析与研究。
1当前化工生产存在的实际问题
1.1化工生产效率有待提升
化工生产效率的低下长期以来困扰着化学工业的进步，当前诸多化工企业为了实现对生产效率的提升便采取诸多对自然环境有害的方法进行生产技术的革新，工艺设备的质量和排污的能力缺失是目前诸多化工生产厂家在现实环境中遇到的问题，这种缺憾将无法在现实环境中提升化工生产效率，最终只能诉诸对生产时间以及排放标准的忽略而实现定量生产，长期必然造成环境压力的增大。
1.2环境压力进一步增大
上述提及了现在诸多化工生产厂家的实际生产效率较低，不注重环保生产的问题，而化工企业盲目扩充生产量，导致资源极速耗散、环境压力与日俱增的问题也日渐突出和尖锐。化学工业的相关生产附属物大多具有有毒有害的性质，废气和废水的实际危害十分巨大，可导致土壤肥力丧失、雾霾加重、温室效应等一系列后果。而由于现时化学工艺的不完善导致实际的生产环节缺乏控制，将会给人们的生活环境带来极大的破坏。
2有效加强化学工程中化工生产工艺的分析
2.1依据实际状况对化学反应条件和环境进行改善
在化工生产中，化学反应条件是一个极为重要的影响条件，改善化学反应条件可以极大的促进化学反应过程的效率并保证排放物的规模和毒性的降低，因此，在实际的化学生产中，务必要严格保证生产环境并在经验和理论的基础上做到对反应条件的合理改善，同时注重化学反应过程中不同催化剂使用的具体要求，对于滥用催化剂或者通过提高反应物的配比加速反应的情况要及时制止和整顿，保证化学生产环节严格按照相关理论和条例的约束进行，以此来优化反应的整体效率并提升工业三废的环保性，减轻对环境的压力。
2.2合理处理工业废料，促进循环利用
众所周知，许多化学反应之后残余的反应物仍然具有二次利用价值，即使在完全反应之后变成工业废料的反应物也应该遵循相关的废物处理条例进行无害化处理，杜绝简单的填埋和燃烧等可能加重污染的废物料处理方式。积极利用现代科技寻求可以循环利用或者简单的二次利用的方式。由于化学行业本身的特性，参与化学生产的工业原料本身就可能是工业生产的产物，而相关的化工生产也将为之后的化学工艺服务，这就为循环利用这种发展的理念提供了良好的使用场景。未来只需要让参与工业生产的工人以及相关化工产品生产企业的负责人明确工业生产绿色化的概念和具体措施，引导其在实际的工业生产安排过程中积极进行环保革新，促进化学生产工艺的进步，减少有毒有害品的排放。
2.3依据实际情况对工艺进行调整
化工生产所涉及到的化学反应是极其广泛的，但从反应环境和条件来对其进行改善显然是不够的。若想从根本上提高化工生产的工艺，那就必须根据不同的化学反应原理来进行不同的生产工艺调整，在尊重规律的前提下对化工生产工艺做出创新和提高，这种工艺的调整给予了化工生产绿色、节能的可能。工艺的调整是化学生产过程中必要的环节，由于不同时期的环保要求和化学生产品的不同致使化学工业生产与普通的工业品生产存在较大的差异，而化学工艺的革新既有化学工业自身的特点也是顺应时代环保要求的选择，因而不同的化学品生产企业在进行化工生产的过程中要明确根据不同的生产品类型以及可能的污染物排放水平来确定不同的工艺进行生产与调整，这涉及到对化工生产人员专业技术和知识储备的要求，同时也是对化工生产工艺整体弹性能力的考量。这是现代化学工业必须具备的生产能力，同时也是对化工生产整个过程负责的表现。
3结语
综上所述，我国虽然在化学工业领域取得了重要成就，但是在化工发展道路的规划和如何同时实现环保与效益的现实问题思虑还略显不周全，未来，我国面临的环境压力将不断加大，而对化工生产工艺的革新是完善我国化学工业发展的必由之路，同时也是促进绿色化学的有效措施之一。
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摘要:介绍快速成型技术的原理,重点讨论了与快速成型相关的技术,并试图将此技术充分应用于产品设计评价,以期缩短产品的开发周期。
关键词:快速成型;RP;反求工程
引言随着科技进步和全球市场一体化的形成,现在工业正面临产品的生命周期越来越短的写作论文问题,作为一种新产品开发的重要手段,快速成型能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段,提高产品研发的效率。
1快速成型技术原理在工业产品设计过程中,设计师往往希望能快速由三维CAD模型,得到产品的实物模型,快速成型技术可以满足这种需求。快速成型(RapidPrototyping,RP)技术是一种基于离散/堆积成型思想的新型成型技术,它根据零件或物体的三维模型数据,快速、精确地制造出零件或物体的实体模型。
2关键技术2.1制造工艺目前,世界上已有几十种不同的快速成型工艺方法,比较成熟的就有十余种。其中光固化成型法(StereoLithographyApparatus,SLA)、叠层实体制造法(LaminatedObjectManufactur-ing,LOM)、熔融沉积法(FusedDepositionModel-ing,FDM)、选择性激光烧结法(SelectiveLaserSintering,SLS)和3DP(ThreeDimensionalPrintingandGluing,也称3DPG)五种方法,在世界范围内应用最为广泛。对于RP制造工艺的研究,一方面是在原有技术基础上进行改进,另一方面是研究新的成型技术。新的成型方法,如三维微结构制造、生物活性组织的工程化制造、激光三维内割技术、层片曝光方式等。2.2成型材料成型材料是决定快速成型技术发展的基本要素之一,它直接影响到原型的精度、物理化学性能以及应用等。与RP制造的4个目标(概念型、测试型、模具型、功能零件)相适应,使用的材料不同,概念型对材料成型精度和物理化学特性要求不高,主要要求成型速度快。如对光固化树脂,要求较低的临界曝光功率、较大的穿透深度和较低的粘度。测试型对于材料成型后的强度、刚度、耐温性、抗蚀性等有一定要求,以满足测试要求。如果用于装配测试,则对于材料成型的精度还有一定要求。模具型要求材料适应具体模具制造要求,如对于消失模铸造用原型,要求材料易于去除。快速功能零件要求材料具有较好的力学性能和化学性能。从解决的方法看,一个是研究专用材料以适应专门需要;另一个是根据用途分类,研究几类通用材料以适应多种需要。2.3加工精度影响成型件精度的主要因素有两方面:一是由CAD模型转换成STL格式文件以及随后的切片处理所产生的误差;二是成型过程中制件翘曲变形,成型后制件吸入水分,以及由于温度和内应力变化等所造成的无法精确预计的变形。为了解决第一类问题,正在研制直接切片软件和自适应切片软件。所谓直接切片是不将CAD模型转换成STL格式文件,而直接对CAD模型进行切片处理,得到模型的各截面层轮廓信息,从而可以减少三角面近似化带来的误差,所谓自适应切片是快速成型机能根据成型零件表面的曲率和斜率自动调整切片的厚度,从而得到高品质的光滑表面。为解决第二类问题,正在研究、开发新的成型方法、新的成型材料及成型件表面处理方法,使成型过程中制件的翘曲变形小,成型后能长期稳定不变形。2.4与RP技术相关软件软件是RP系统的灵魂,其中作为CAD到RP接口的数据转换和处理软件是其关键。不同CAD系统所采用的内部数据格式不同,RP系统无法一一适从,这就要求有一种中间数据格式既便RP系统接受又便于不同CAD系统生成,STL(StereoLithography)格式应运而生了,STL文件是用大量空间小三角形面片来近似逼近实体模型。由于STL格式具有易于转换、表示范围广、分层算法简单等特点,为大多数商用快速成形系统所采用,现己成为快速成形行业的工业标准。但是,STL模型也存在许多不足之处:2.4.1精度不足。由于STL模型用大量小三角形面片来近似逼近CAD模型表面,造成STL模型对产品几何模型的描述存在精度损失,并且在对多张曲面进行三角化时,在曲面的相交处往往产生裂缝、孔洞、覆盖及相邻面片错位等缺陷。2.4.2数据冗余度大。STL模型不包含拓扑信息,三角形面片的公用点、边单独存储,数据的冗余度大。随着网络时代的到来,STL模型数据冗余大的不足也使其不利于远程RF的数据传输,难以有效支持远程制造。
3快速成型技术的应用3.1在外观及人机评价中的应用新产品开发的设计阶段,虽然可借助设计图纸和计算机模拟,但并不能展现原型,往往难以做出正确和迅速的评价,设计师可以通过制作样机模型达到检验的目的。传统的模型制作中主要采用的是手工制作的方法,制作工序复杂,手工制作的样机模型不仅工期长,而且很难达到外观和结构设计要求的精确尺寸,因而其检查外观及人机设计合理性的功能大打折扣。快速成型设备制作的高精度、高品质样机与传统的手工模型相比较可以更直观地以实物的形式把设计师的创意反映出来,方便产品的外观造型和人机特性评价。现在的快速成型加工得到的成型件都是单一颜色,颜色主要由材料决定,为了对产品色彩外观进行评价,有时需要手工涂色,随着彩色成型技术的发展,这方面的问题可以解决。人机评价主要包括成型件尺寸及操作宜人性,快速成型可以很好地满足这方面的要求。3.2在产品结构评价中的应用通过快速成型制成的样机和实际产品一样是可装配的,所以它能直观地反映出结构设计合理与否,安装的难易程度,使结构工程师可以及早发现和解决问题。由于模具制造的费用一般很高,比较大的模具往往价值数十万乃至几百万,如果在模具开出后发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。而应用快速成型技术的样机制作可以把问题解决在开出模具之前,大大提高了产品开发的效率。3.3与反求工程结合反求工程(ReverseEngineering,RE)也称逆向工程,就是用一定的测量手段对实物或模型进行测量,然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD数字模型,从而实现产品设计与制造过程。对于大多数产品来说,可以在通用的三维CAD软件上设计出它们的三维模型,但是由于对某些因素,如对功能、工艺、外观等的考虑,一些零件的形状十分复杂,很难在CAD软件上设计出它们的实体模型,在这种情况下,可以通过对模型测量和数据处理,获得三维实体模型。作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,反求工程和快速成型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。对于已存在的实体模型,可以先通过反求工程,获取模型的三维实体,经过对三维模型处理后,使用快速成型技术,实现产品的快速复制,缩短了产品开发周期,大大提高产品的开发效率。
结束语快速成型技术可以大大缩短产品的开发周期,满足产品的个性化、多样化需求,在工业设计中得到广泛应用。但由于该技术的制作精度、强度和耐久性还不能满足工程实际的需要,加之设备的运行及制作成本高,一定程度上制约着RP技术的普遍推广。随着研究的不断深入,制约快速成型发展的因素会逐步解决,应用领域会不断得到拓展。
参考文献
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[3]徐江华,张敏.快速成型技术在工业设计中的应用[J].包装工程,2004.
关键词：化工；工艺设计；安全；设备安装；管道
Abstract: the chemical process is designed according to the chemical process and chemical reaction, is the core of the chemical process design, chemical process design, help to ensure the safety of personnel and equipment in the production process, reduce the loss that causes because of security issues. This paper first analyzes the present situation of chemical process design, and then in detail from four aspects discusses the key points of chemical process design.
Key words: chemical industry; Process design; Safety; Equipment installation; pipeline
中图分类号：TQ08文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
化工工艺设计的现状
化工工艺往往会由于化学工业的资本密集性以及工艺失败可能造成的巨大物资上的损失，导致在变革过程中遇到非常大的阻力，影响到化工工艺的发展。通过分析化学品生产成本的构成，我们能够得出基本建设的投资以及原材料占总成本的主要份额。由于装置往往需要多年运转，并且费用较大，在化工工艺设计中将许多已经有五十年使用期的装置进行改造，扩大装置的能力，解决薄弱环节所需要的费用比一套新建的装置要便宜很多。
按照这个趋势进行分析，在2020所销售的工艺设备产品大约有四分之三是由1999年就运转的装置生产出来的，可是由于这些老旧的生产装置不具备新时代的环保要求，所以必须对其进行减少污染、扩大产能的改造，改善装备的性能有助于绿色生产，对可持续发展也有重要作用。
化工工艺设计的要点
（一）明确化工工艺设计的分类
化工工艺设计分为概念设计、中试设计、基础设计、初步设计和施工图设计。
1、概念设计
概念设计是一种假象设计，只是为了检验生产的条件和方式是否合理，同时确定化工工艺设计的数据，确定小试补充的内同和中试规模以及目的。
中试设计
中试设计主要是为了检验小试中确定的工艺条件和方式是否合理、是否可靠，同时试制产品的使用性能是否过关等。中试设计的内容和业务可以检验全部或者是不分，要视具体情况而定。
基础设计
基础设计是技术开发阶段的最终研究成果，是为了提供建设生产设备的所有技术要点。
初步设计
初步设计是精细化工程设计的开始，初步设计产生初步设计说明书和总概算书，是根据基础设计的成果和设计要求对工程在技术和经济上进行总体研究和计算的具体方案。初步设计的成果要满足项目审查和施工要求，还要能达到项目招标要求，能够获得建厂投资。
施工图设计
施工图设计是根据上级部门对初步设计的审批，根据建筑要求和设备要求，将设计原则和设计方案具化为工艺布置和施工方法，并明确化，解决初步设计中出现或是待定的全部问题。
（二）化工工艺设计中的安全设计要点
在工艺设计中，安全问题就是指生产中潜在的事故隐患因素。因此，在设计的过程中，一定要提高工作人员的安全意识以及危险的识别意识，将隐患消灭于萌芽之中，并且能够尽量避免对危险设备或者危险物品的使用，只有这样，才能保证工艺安全高效运转。
物料安全
化工工艺在生产过程中的原材料、中间产品与副产品以及产品和贮存中的物质都是以不同的状态而存在的，这些物质都具有特殊的物化性质，在一定状态下可造成危害。因此，要了解和掌握对这些物质的危险特性，而且要养成对其稳定性与化学反应以及毒性等相关的识别意识，进而能够做出有效的评价与分析，预防危害的发生。
2、工艺路线的安全问题
往往在一种反应中通常会涉及到几条工艺路线，因此，在设计的的过程中应该选用危害最低或者更安全的。在这个过程中，对于生产的条件以及物料都要进行充分的考虑，选用无害或者低危险的物料；在新型技术以及新设备的选用过程中要注意其三废的排放量，并且尽量实行循环利用，降低污染。适当的降低生产过程中对生产条件的苛刻要求，以此来缓解剧烈反应。
3、反应装置方面的安全问题
化工反应是生产的核心，在化工反映的过程中也存在着很多与安全性相关的问题，有些问题甚至会造成生产事故，因此，在反应装置的设计与选用的过程中，要具备充分的科学性与合理性，并且应该经过严密的计算。由于化学反应的种类繁多，所以在安全控制方面也存在着较大难度。在工艺设计中采用减少进料量、控制加热速度、加大冷却能力的方法或者采用多级反应等相关措施。反应器在运行的过程中，可能会由于容器的超压而出现损坏或者变形，因此，必须在容器上安装压力释放装置。
4、管道方面的安全问题
通常情况下，管道输送的物料一般都属于易燃、易爆甚至腐蚀性与毒性较强的物品，若是管道出现泄漏，各种毒害物质漏出，极易对环境造成污染，并且造成生产过程中的安全隐患。因此，在管道的设计中，要对于管道的材质选择、应力分析以及布置方式等容易引发管道泄漏的因素进行从分的考虑，尤其是注意管道连接处和拐弯处弯头的材料和管径选择，同时室内或者室外，管道都必须尽量靠地连接。
5、电气设计方面的安全问题
电气设计中，应结合工艺的要求，按照工作环境是否属于爆炸和火灾危险环境、危险程度和危险物质状态的不同，采取相应的措施，防止由于电气设备、电气线路设计不当引起爆炸事故。
整体园区设计中的安全问题
针对我国现阶段化工园区的特点和现有监管能力严重滞后的现实，应当设立统一的安全监管和危机管理部门，创建完整的区域性安全生产标准化监管模式，构建政府主导、社会中介机构、企业一体化的综合管理体系。三方连带责任追究机制和化工园区相关安全技术标准都亟待完善，最大限度地把园区安全风险控制在可接受的范围内。
我国化工园区建设的安全生产整体实施科学化、可视化、网络化的解决方案，全流程、全方位支撑突发事件的综合应对，引领安全生产从被动应付型向主动保障型战略转变。建设全过程、全方位、空间立体的企业安全生产系统，可以有效提高化工园区安全生产水平。
（三）设备安装设计的要点
如果在工程设计中不够重视设备安装设计，或是在设备安装设计工作上不够细心、缺少经验，就会造成不必要的返工等问题，减缓施工的进度同时降低施工的质量，这是大量的施工实践告诉我们的经验。
化工工艺设计中包含着设备安装设计，但是它往往被工艺设计人员所忽略。实际上，设备安装设计的内容很重要，我们必须重视它在整个工程设计中发挥的作用。
设备安装设计包括车间设备布置、设备支架和操作台设计、设备保温和刷漆、设备安装检修和吊装位置的设计、设备安装施工说明五个方面。在设备安装设计中，我们必须充分考虑设备安装检修的问题。例如，在设备布置时，应当充分考虑水平运输主干线的净距，以保证所有设备都能运送至主干线。
总之，设备安装设计是化工工艺中不可忽视的重要内容，只有重视设备安装设计，才能保证工艺设计是一个完善的设计，如果忽视设备安装设计，就会给生产操作、装置维修带来严重的后果，甚至会产生安全生产问题。
（四）化工工艺设计中应体现的设计理念
1、要能体现降低能耗
尽管在实际的设计生产中，很多人把能源成本当作生产总成本之中的一个重要部分，但是这种想法是错误的。将基建投资高和能量消耗大这两个问题解决，能有效的提高生产效益，降低生产成本，减低能效和与之相关的投资课题一般来说颇为有效，比如在许多大型的分离装置上运用超临界流体。通过对当前资料和实际应用的研究可以看出，一些系统能源费用比很多常用的技术要低，比如恒沸蒸馏以及蒸馏的获取。降低能耗是工艺设计与研究需要重视的一部分。
2、要能体现降低基本建设投资
由于化学工艺属于密集型产业，如果没有化学研究上的重大成果让主要的产品生产工艺得到提升和完善，那么一般来说，要改进以及提高化学工艺设计就需要通过解决瓶颈问题、改造现有装置、扩大产能的方式的来解决，这些方式可以有效地减少在基本建设上的投资。
3、要能体现改善环境行为
根据社会各界相关人士的研究得出，回收利用、减少污染源、终端处理等手段能够解决污染的问题。从化学工艺过程上要达到减少环境污染的摸底就需要重视两个设计战略上的问题：第一个是在2020年之前再多数装置上扩大和升级现有装置；第二个是在终端处理的应用上可能会出现多数机遇。而在工艺过程自身的基础上改进装置也有以下几种方式：
（1）提高分离效率和产品转化率达到降低损失的目的，并且减少废料处理费来提高收益；
（2）提高化学反应效率；
（3）运用HEN分析法减少用水量，缩小装置的规模。在工艺过程的设计中进行水资源再次利用，将废水量降到最低。
结语
综上，化工工艺设计是化工生产的重要环节，关系到安全生产和连续生产，做好化工工艺各个环节的设计，发现问题，解决问题，有助于进一步提高化工企业的生产效益。
参考文献
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[3]梁颖，张冰.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].中国石油和化工标准与质量，
关键词：化工工艺；安全设计；危险因素；解决对策
在现阶段的化工工艺设计过程中，对于化工工艺设计过程中的安全性越来越重视，在实践中要对相关工艺安全设计存在的危险因素进行系统的分析，对其存在的问题进行探究，进而提出具有一定实践意义的解决对策。
1化工工艺设计的主要类别
1.1概念设计
所谓的概念设计就是通过模拟具体的工业生产设备状况开展实施的一种技术手段。概念设计一般会在设计过程中开展并实施，其主要目的就是要提升整体的工艺条件以及相关生产路线的合理性。
1.2中试设计
中试内容与相关任务主要就是对小试中已经确立的相关条件以及工艺路线进行系统的检查，对于具体的产品进行系统的考核，了解其主要性能，对于具体的工艺系统的持续性以及可靠性进行探究，进而收集到相关工艺需求的数据，这些内容与系列内容可以作为整个检验部分，也可以对其进行部分的检验，具体操作要根据实际情况开展。
1.3初步设计
初步设计就是基于相关化工项目设计中的初始阶段进行优化，其主要成果为总概算书以及初步设计的说明书。主要是对相关化工工艺的设计的技术与经济进行计算。
1.4施工图设计
主要就是根据相关审批意见，将初步设计过程的具体设计计划与原则进行确定，在实践中要基具体的操作要求，明确具体的布置以及施工方式，明确具体的方法，解决各种初步设计问题。
2化工工艺设计中的安全问题与对策
化工工艺设计中主要存在的安全问题就是在生产过程中存在的各种安全隐患以及一些可以造成安全损失的不稳定要素。对此要提升对整个化工工艺设计的重视，加强对其危险意识的重视，通过科学的方式与手段，对其进行系统的控制，避免各种安全隐患问题的出现，在操作过程中，要尽可能的应用一些具有一定安全性的工艺技术与手段，要避免危险产品的应用，同时，在化工工艺设计中要采取与其相匹配的安全措施。
2.1化工工艺相关物料中存在的安全问题与控制对策
化工工艺在生产过程中要使用不同的原材料与半成品，这些物料应用中都是通过各种不同状态存在的，主要可以分为气态、液态以及固态三种形式。在相关物质具备特定的物质与化学性质与特定的状态之下，才可以判定其是否具有危害。因此，要对一些具有一定危害特征的物质进行详细的分析，对其具体状态进行了解与掌握，进而了解此种物质的稳定性与化学反应，对其毒性进行识别，通过科学的分析与评价，在一定程度上降低各种危险问题发生。
2.2化工工艺设计路线存在的安全问题与控制对策
化工工艺设计中的一种反应会对多种不同的工艺路线产生影响，对此在相关设计过程中，要对其进行综合考量，选择较为合适的生产路线，要尽可能的将各种危害降低到最小。工艺设计要对相关物料以及生产条件与设施等因素进行综合考量，要尽可能的使用一些危害相对较低的物料。同时要通过各种全新的设施与技术手段，降低废气、废水以及废渣的总排放量，要在合理范围之内对其进行回收时候，提升资源的最大利用率，进而避免对环境造成过度的污染。
2.3化工工艺设计中反应设备存在的安全问题与控制对策
化工反应是产品生产过程中最为关键的内容，在实践中主要就是通过各种化学反应获得一定的产物，整个过程在操作过程中存在着诸多的安全性问题，如果不足够的重视，会导致各种安全事物问题的产生，对此在进行相关反应设备的设计与选择过中要进行科学的设计与分析，避免各种问题的出现。在相关化工设计中存在着各种不同种类的化学反应，这也就直接给安全控制与管理问题带来了一定的挑战。同时，在化工反应过程中也存在一定的反应失控危机，也就是说提升对相关反应物的整体反应速度与热效应的控制，是十分重要的。
3结束语
在化工工艺设计过程中，要严格执行相关法律政策，保障操作的标准性，提升整个工艺设计的安全性，加强重视，对设计方案中的漏洞与缺点进行完善，在根本上避免各种事故与问题的产生。熟练掌握相关设计与生产过程中存在的各种安全隐患，保障化工工艺的整体安全性。
作者:孟佳 单位:众一阿美科福斯特惠勒工程有限公司宁夏分公司
参考文献
