时间：2023-09-18 17:34:11
生产实习是化学工程与工艺专业教学当中的必修内容，旨在培养学生对知识的实际运用能力，为以后的工作打下坚实的基础。就目前我国该专业的生产实习状况来看，主要存在着以下几点问题：
（1）实习方式单一，学生动手机会不多。在学生的实习过程当中，出于安全考虑，主要以参观为主，教学为辅，偶尔动手的方式。学生仅仅通过有限的时间来观察工厂中的工艺流程，初步了解生产单元操作，然后整理实习报告，却很少有自己动手操作，深入学习的机会。这样不仅削弱了学生的实习主动性，而且对于其实践能力的提高产生了阻碍。
（2）学生对于实习没有足够的重视。由于习惯于应试教育下的以成绩衡量科目的重要性，实习在大多数学生的眼里都不是重要课程，显得可有可无。很多学生甚至以分散实习的名义，仅仅找企业签字盖章，敷衍了事，却没有真正的投身到企业实习当中去。在这样一种大环境中，学生很难认识到实习对于化学工程与工艺这一学科的重要性。
（3）学校没有对学生的实习进行良好的规划。目前很多学校对于实习对提高学生实践能力重要性的认识也有待提高，没有真正的从各个方面进行规划，仅仅是为了完成教学任务走走过场。而且很多学校的实习时间都安排在大四上学期。那个时候课程负担仍然很重，而且很多学生还有考研的计划，所以很少有学生把精力真正放在实习上面。很多学生甚至将课本和考研材料带到实习单位，使实习的效果大打折扣。除此之外，学校将所有学生的实习均放在一个学期，这也造成了联系实习单位的实际困难。
（4）没有进行很好的校企联合。很多企业都认为学生实习无法给企业带来相应的市场价值和经济效益，反而因为要分心管理来企业实习的学生，会延误其正常的生产活动。同时也因为学校和学生本人对实习的不重视，造成企业接纳实习生的热情受到挫伤。而事实上，学校和企业如能充分利用学生实习的平台，校企紧密结合，既有利于提高高校毕业生的实践能力，又能帮助企业在用人方面避免“用工荒”这一尴尬现象。针对以上状况，建议对该专业的实习进行以下几点改进：
①加大实习改革，提高动手实践能力。在教学过程当中，注重实践环节，致力于培养学生的实践能力。在实验教学中，增加创新型实验，减少验证性内容，以此来培养学生的创新能力。针对我国现在各大高校化学工程与工艺实习的问题，应该从几个方面进行改革。首先，要为学生提供稳定的实习基地，让学生将集中实习和分散实习结合起来。其次，应当提高学生的动手能力。企业应该为学生配备相应的企业导师，让学生在导师的指导下，亲自动手实践，将书本中学到的理论知识真正的运用到实践当中来。在实习过程中，不能仅仅让学生当一个旁观者，更应该让其成为真正的实践者。最后也是最重要的一点，通过帮助企业解决生产过程中碰到的技术问题，让学生在实习中体会到攻克技术难题的乐趣，培养学生的兴趣点，让学生从起初的被动学习中走出来，真正积极主动的投身到化学工程与工艺实践中来。
②加强实习的组织管理。以往，无论是学生、学校还是企业都没有给予化学工程与工艺学生的实习以足够的重视，因此造成疏于管理，松懈怠慢等现象。现在，学校和企业作为组织者：a.应该从组织上着手，加强组织管理，制定相关的制度对学生加以约束。b.学校应该提高实习在考试当中的比例，以此来提高学生的重视程度。另一方面，也应该从学生的角度出发，为学生制定符合他们自身发展的实习制度。c.从规章制度上加强管理，杜绝离岗脱岗现象。而企业则可以通过一些和就业相关的激励政策对学生加以引导。
③做好课程与实习的规划工作。a.为了避免与其他课程的考试和实习相冲突，学校应该提前对学生在校学科学习的时间进行协调，为学生实习留下充足的时间。b.学校在实习时间上宜采取分批次、分不同类型企业来组织学生实习。避免所有的学生都在同一时间段、同一家企业进行实习的情况，实习效果大打折扣。
④加强校企联合。目前化学与工艺实习存在的最大问题就是实习地点的联系问题。因此来自于企业的社会保障必不可少。以往学校的实习环节当中，企业考虑学生安全的问题，往往存在着联系企业难这一问题。应当加强.校企联合，为学生提供充足的实习资源。在校企联合的模式当中，可以为学生提供双导师选择制度，校内导师和校外导师相结合，实现优势互补，合作共赢。企业可以配备相应的导师，对学生的实践进行指导，让学生不仅有理论知识，而且可以学以致用。其次，企业可以和学校签订合约，每年从学校选拔优秀的毕业生定点输送。这样做及解决了学生就业困难，又可以为企业招到熟悉其运营机制的劳动者，达到双赢的局面。除了企业，政府的支持也是必需的。政府应该从政策上对化学工程与工艺予以重视，并且帮助学校为学生的学习提供良好的条件和环境。
（5）改善实习考核制度。通过重建学生的实习考核制度，改变学生的被动实习状态。以往学生的实习最后都是由企业盖章，并不加入或者很少加入学生最终成绩的考核。现在，为了使学生更加积极主动的投身到化学实践当中，学生在实习中的动手能力，创新能力以及最终的实习效果等均应列入考核机制当中。
二、化学工程与工艺课程体系和教学内容的改革
随着知识信息时代的发展，以往的教育模式已经无法适应当前的形势。首先我们应该分析一下以往课程体系中存在的问题，然后有针对性的进行解决。
2.1课程体系支离破碎，整合度太低
现在化学工程与工艺的课程体系还很不完善。每门课程的联系性不高，以至于学生无法形成一个完整的知识框架和体系，不利于学生将学到的知识融会贯通，学以致用。该专业是一门结合度很高的专业，知识体系的不连贯也不利于和其他学科的有机结合。
2.2过分注重基础知识和书面知识，忽视学生的实践能力
在应试教育的影响下，很多学生和老师把更多的关注放在了考试成绩上，我们经常看到成绩很好的毕业生来到企业，操作能力却非常差。这也是现在应届生就业困难的一个重要原因。
2.3弱化了单元工程与环境和系统的关联
课程中所学到的知识，其最终的目的还是要用来解决实际的需要。目前化学工程与工艺的开发重点主要在于环境保护方面。但是现在的课程却片面注重书面知识，忽略了这一最主要的功能的联系。新的课程体系改革的着力点应该主要放在对学生实践能力和综合素质的培养。关于该专业的高校课程设置，实践探索比理论探索更为复杂，是一项艰苦的工程，需要不断地进行磨合与调试。现在主要针对以上几点，提出相应的改进方案：
（1）扩充知识体系，培养学生的综合能力。建立逐层递进的知识系统。教学模块从基础知识到基础实践，再到实践操作，创新提高的层面。其中实践模块应该予以足够的重视。该模块可以使学生的专业学习和实际应用结合起来，为企业提供专业性人才。在学生的课程体系当中，除了对于必修课的注重，也应该扩大选修课的范围。在选修课的设置方面，要根据课程的发展性、创新性以及与本学科的联系性来进行选择。注重学科的技能强化，使学生根据自己的职业志愿进行选择。还可以通过讲座等方式，来激发学生的专业兴趣。另外，可以根据培养目标，增加化工管理等相关内容。在原有的课程体系中，扩大设计类课程的比重。这样既有利于学生知识面的拓展，又有利于完善学生的知识体系，最终为国家培养出适应社会需要的一专多能的人才。
（2）加强学生实践能力，增强社会责任感。一方面，学生应该积极主动的投身到化学工程和工艺的试验和实习当中来，另一方面，要有强烈的社会责任感。现在该专业的迅速发展，即为当代大学生提供了自身发展的契机，也带了压力和动力。当代大学生应该以保护环境为己任，投身到绿色化学的研究当中去。另外，应当增加课程中的实验内容，增加设计性实验和创新性实验，适当调整理论教学和实验教学时间分配。同时在课程设计等实践环节中，注意培养学生的工程观念和团队精神。
（3）强化课程与系统和环境的联系。通过整合课程结构，使该专业的知识之间的关联性得以加强，并能够更好地与系统和环境相关联。为绿色化学的发展提供有利的契机。
（4）为化学工程与工艺专门人才培养提供师资保障。良师在学生的学习生涯当中起到的作用是举足轻重的。因此，学校在老师的选拔与配置方面应该着重注意，为学生选择理论知识和实践能力双优的教师。另外，学校也要和企业积极交流，在企业中为学生选择适合学生发展的校外导师，对学生的实习和毕业设计进行指导。
三、总结
1 化学工程与工艺概述
化学工程,简称化工,是研究以化学工业为代表的,以及其他过程工业生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等,并应用这些规律来解决过程及装置开发、设计、操作等问题,它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上,主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质,来替生产化学品或是物料工厂提供一个反应流程设计方式。实验研究、理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。
化学工程的研究领域最初只是化工单元操作,如:输送现象(为化工学科当中“单元操作”的理论基础)、化工热力学输送现象。随着发展,后来又发展出一些新的分支,化学工程领域的分支庞大,可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作,因应现代工业发展的需要,以化工的知识背景为基础,例如半导体工业。随计算机的快速发展,数值模拟(cfd)在化工的发展占据重要的地位。
2 化学工程与工艺专业简介
2.1 化学工程与工艺任务。根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向。
2.2 化学工程以及化学工业的一些特点。以物理学、化学和数学为基础,并结合工业经济基本法则,研究化工单元操作以及有关的流体力学、传热和传质原理、热力学和化学动力学等在化学工业上的应用,以指导各种过程及其设备的开发、改进和发展属于化学工程学的内容。化学工程是随着化学工业的大规模生产发展而形成的。化学工程包括过程动态学及控制、化工系统工程、传递过程、单元操作、化工热力学、化学反应工程等方面。化学反应是化工生产的核心部分,提供过程分析和设计所需的有关基础数据,研究传递过程的方向和极限,化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础,它决定着产品的收率,对生产成本产生重要影响。对单元操作的研究,可用来指导各类产品的生产和化工设备的设计;传递过程是单元操作和反应工程的共同基础,化学工业在新的形势下要求处于化学核心地位的催化技术和化学工程都必须用跨学科的战略进行多学科的研究。动量传递、热量传递和质量传递,这三种传递,实质上就是各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程。 3 化学工程与工艺实验数据处理分析
传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。
化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。
MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行初步的尝试。传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。而MATLAB是一个强大的数学软件,能够方便地绘出各种函数图形,一方面可以解决符号演算问题,另一方面可以解决数学中的数值计算问题。MATLAB的应用范围非常广,包括信号和图像的处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。它已成为国际控制界的标准计算软件。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验结果,数据模型以及作图一起显示出来。
关键词：工程化学；教学改革；教学方法；多元化
我国工程教育认证标准要求，专业必须有明确的毕业要求，课程体系应能支撑毕业要求的达成，体现以能力为导向的工程教育人才培养的目标与要求。《工程化学》是工科学校非化工类专业的一门必修基础课，是我院材料成型及控制工程专业工程教育论证中必须包含的一门化学课程。通过掌握基础化学理论知识，拓宽化学视野，提高科学素质，使学生学会用化学的眼光看世界，并能够运用化学的理论、观点和方法正确认识和解决社会和生活中遇到的问题。认识化学学科的概貌、发展方向以及与材料学科的关系，学会基础化学分析方法。通过理解材料制备、加工和使用过程中的基本化学问题，能够运用化学基础理论认识和分析材料工程技术中的相关化学问题。学会综合运用化学原理和规律，解决材料设计、成型及控制工程中的实际问题，理解和评价材料领域工程实践对环境、社会可持续发展的影响。根据工程化学的培养方案要求，该课程学时为32学时。然而，在新高考的情形下，部分学生化学基础知识薄弱。在以往教学实践中反映出学时少、内容多、教学内容与本专业工程实际衔接不紧密、反映新的科技成果少等诸多问题。因此，为了更好得实现在工程教育专业认证背景下，“以学生为中心”的教育理念，《工程化学》教学方法的多元化势在必行［1］。
1教材和大纲的合理优化
根据材料成型专业人才培养目标和毕业要求为依据，明确了《工程化学》课程教学目标，制定了能力培养大纲，理顺了工程化学课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系。进一步设计教学过程，制定《工程化学》课程知识和能力培养目标，将课程教学目标落实到具体章节内容中，落实到每一节课堂中，辅以具体的实现途径，形成一整套讲义。材料成型专业侧重于金属材料的性质和应用，因此在制定大纲时，第二章物质结构基础、第六章电化学基础与金属腐蚀以及第八章化学的应用，分配的课时要多一些。使学生掌握用于解决材料成型及控制工程复杂问题的化学基础知识。在授课内容上，化学电源、金属的腐蚀与防护、化学与环境保护等可以详细讲解，并进行适当的拓展，比如，电化学储能新材料和新技术对碳达峰、碳中和等国家战略目标实现的重要支撑。对于化学热力学和动力学部分应弱化相关繁杂公式的推导，侧重公式的实际应用及计算；原子的结构和晶体结构部分概念多、理论性强，教学内容选择应重思维而轻具体内容，对相关结构理论只作简单了解。
2组合式教学模式
《工程化学》是材料成型专业第一学期开设的课程，作为非化学专业大一的学生而言，由于从高中刚踏入大学的校门，大学的学习环境跟高中完全不同，学习内容更深，学习节奏快，学习科目多，而且大部分情况下要靠学生自觉学习。作为刚上大学的学生而言，没有了高中的约束和压力，容易养成懒惰和松懈的习惯，对大学的学习不够适应或不上心，容易造成学习兴趣不高，学习积极性差的情况。同时还需要注意一些学生在高考中没有选择化学考试，因此化学的基础知识相对薄弱。因此需要通过多种教学模式的组合，来有效促进学生的主动学习、合作学习和课堂参与度［2］。
2.1通过线上线下相结合的方式，增强学生自主学习的意识
根据疫情防控工作需要，进行疫情背景下的混合式教学准备与设计是非常必要的。在多次倾听“慕课堂”“雨课堂”、“智慧树”、“超星”等教学平台的在线教学培训后，从理论和实践方面努力提高自己的混合式教学重构与设计素养，综合考虑各个平台的优劣，选择出适宜自己和学生，并可留有教学记录的线上教学和学习平台。加强学习通中学习资料的建设和完善，将课程PPT的观看进度、课后作业的完成情况以及课前预习的完成度都纳入到平时成绩里，来提高学生自主学习的意识。另外，由于疫情的复杂性，若有学生不能参加线下学习，可以通过腾讯会议等软件实现线上线下相结合的实时授课方式，不耽误每一个学生的学习进度。
2.2引入新的授课方式，增加课堂的趣味性
化学是一门知识点相对比较零散的学科，尤其对于工科学生来说，学习起来既感觉枯燥，又深感微观难懂。仔细分析学生的学习认知心理后发现，学生最难接受的就是零散知识点的记忆，往往因为没有兴奋点而引不起重视，学习记忆起来深感困难。可以引入新型的教学软件，如慕课堂、雨课堂app等，使上课形式多样化，提高学生的参与度。雨课堂中有在线选人，比单纯的老师点名提问会更有趣味性，可以活跃课堂气氛，而课堂讨论和互动也可以拉近老师与学生的距离［3］。现在的学生已经是00后，网络发达，对新鲜的事物有着浓厚的兴趣，但是很少能把网络上的一些信息跟所学的专业相联系。将年轻人感兴趣的东西引入到课堂，跟所学的知识相联系不仅能够提高学生的学习兴趣，还能让学生养成勤于思考，理论联系实际的好习惯。比如在讲到熵增原理的时候可以将网络上流行的化学青年问禅师的梗引入到课堂中，“世界万物都是潮起潮落，不可能只增不减，但是熵除外”，这样既增加了课堂的趣味性，又加深了学生对熵增的理解。其次是利用平台的翻转课，可以学习任务、学习资料、加强学生的作业训练、开展直播课堂答疑、签到、抢答、投票、头脑风暴等；建立QQ群，也是必不可少的交流工具，可以实现任课教师和学生之间“无缝衔接”，及时收集学生疑问并进行适时答疑，不受课堂时间限制，并可以长期保存学习资料与文件。最终将线上线下混合式教学设计为“线上自主学习－线下翻转课堂－师生互动反馈”的教学模式。通过教学软件，又可以对所有学生的学情分析，了解每个学生的学习特点、学习方法、习惯、兴趣、成绩等，对每个学生的具体情况进行处理等。及时关注学情，每周调阅一次各门功课的在线学习数据，比如，视频学习时间、PPT预习情况、作业完成情况等，并及时批阅作业，发放成绩与答案，随时随刻督促学生学习，不放弃任何一个学生，认真作业批改后尽可能留有评语，及时反馈，方便每个学生查阅自己的不足与欠缺，不使任何一个同学掉队。
2.3将学生划分小组，加强学生的集体荣誉感和互动性
由于课时或班级规模限制，授课过程中进行课堂提问、翻转课堂或提交课程论文时，不能保证提问到每一位学生［5－6］。且为了体现课堂的多元化、增加趣味性、加强学生小组合作能力以及集体荣誉感，将学生划分为小组，以3～4人为一个小组进行讨论，明确最终的提交结果会影响每个小组成员的平时成绩。授课教师作为课外辅导员，针对于同学们感兴趣的化学知识，教师和同学讨论后确定一些主题，例如：化学与环境污染问题；如何理解微观结构决定材料性质？如何提高化学能转化为电能的效率？如何测量化学反应速率？人体酸碱平衡失衡与疾病关系等。课外组织同学们分组、查相关资料、组内讨论、组内推选同学展示讨论结果、教师总结的方式进行。这种方式不仅可以增加同学们团结互助的精神还可以提高学生的动手、动脑及表达等各方面能力。同时，多样化作业使得作业成绩不再单一，所有作业成绩均会计入期末总评成绩中去，体现了对学生的过程性考核。
3开辟第二课堂
设置学术讲座专题、观摩仪器和动手做实验的多种方式，达到学生了解该专业的研究前沿，激发学生对该专业的主动性［7］。实现学生的使用现代工具、研究、沟通的能力培养。能正确使用和处理实验数据，通过信息综合处理，具备对复杂的材料成型及控制工程实验结果进行正确解释和分析，比较和选择合理研究路线能力。开展专题学术讲座：邀请石墨烯、电催化、光催化、锂电池、太阳能电池等领域的老师，结合自己的研究课题，以学术讲座的方式，使学生巩固课堂所学的理论知识，了解各类新材料研发及其应用情况，大大开阔学生的视野、提高学生的学习热情。例如，学生通过对离子电池相关学术报告学习，可以了解到锂离子电池作为一种重要的化学电源，在降低碳排放过程中起到关键作用。同时结合课上有关电化学内容，分析出锂离子电池的特点及优缺点，了解锂离子电池的正、负极材料的构成，熟练写出锂离子电池表达式以及正负极反应方程式等。走进实验室观看用现代分析仪器对样品进行制备、分离、表征和分析。例如，先用高效液相色谱对样品分离，从记录仪中的几个峰，可知样品中物质的种类，对已分离的物质分别收集后，再通过红外光谱，质谱，氢谱和碳谱等分析，确定样品中的物质成分。最后，通过X－射线单晶衍射仪对于一些单晶样品进行结构的精确测定。可以了解X－射线单晶衍射仪的工作原理，巩固课上有关化学键与晶体结构等知识。实验仪器虽然只是演示实验，但学生通过观看，可以体会到现在分析技术的先进，知道在以后工作中遇到需了解材料成分时，能通过现代分析仪器来实现。鼓励学生以小组的形式走进实验室做一些基本化学实验。通过开设第二课堂，使学生掌握材料表征的相关仪器和测试设备，具备材料成型及控制复杂工程问题研究与分析的能力从2016年授课至今，我院该课程通过“教师走下讲台，学生走出教室”的理论加实践相结合的授课方式能够让学生更快地了解和掌握书本上的理论知识并与之后的专业知识和应用相结合，得到了师生的一致好评。
4结语
我院《工程化学》课程一直坚持以学生为中心，重视对学生专业知识以及专业素养的培养。在学科建设的基础上，成立教师团队，深化教学改革，努力将《工程化学》打造成一门具有趣味性和吸引力的实用性课程。通过对《工程化学》教学内容和教学大纲进行优化整合；引入新技术，建立了符合认证标准的教学模式和课程考核评价体系；开展学术讲座、观摩仪器使用，不仅为专业认证背景下公共基础课的建设起到借鉴和示范作用，还可以大大开阔学生的视野、提高学生的学习热情、让学生化被动学习为主动学习、提高教学效果。
参考文献
［1］李姣.新工科背景下《工程化学》教学改革的实践与思考［J］.云南化工，2021，48（12）：189－191.
［2］赵彦宏，王晓晶.《物理化学》多元化课堂教学与提高学生学习积极性［J］.广州化工，2021，49（24）：98－100.
［3］李阳，邹云.基于“雨课堂”的工程化学基础课程教学实践与研究［J］.课堂教学，2019，24：104－106．
［4］张东霞，高建静，姚瑞娟，等.“立德树人”理念下《工程化学》课程思政教学探索与实践［J］.轻工科技，2021，37（12）：148－149．
［5］张华堂，何军，阳香华，等.基于微课的“翻转课堂”模式在工程化学教学中的改革探索［J］.广东化工，2021，48（11）：176－177．
［6］郭祯，王韶旭，李刚.《工程化学》微课教学模式研究及实践［J］.广州化工，2020，48（10）：169－171．
将气体从低压压缩到所需要的高压需要压缩机，常见的“乙烯三机”(裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机)就属于大型离心式压缩机，是乙烯装置的耗能大户。除了离心式压缩机，往复式压缩机也在石油化工生产过程中有着广泛的应用。尽管离心式压缩机和往复式压缩机因工作原理不同节能方式存在差异，但从有效能分析的观点看，压缩过程的有效能损失主要是非等温压缩的不可逆性引起的。因此，压缩机节能的关键是改变压缩机的结构，采用多级压缩，级间冷却，使整个压缩过程向等温压缩过程趋近，减少有效能损失。例如，乙烯裂解气压缩机通常设计成四段或五段。离心式压缩机的能量损失方式有流动损失、冲击损失、轮阻损失和漏气损失等，对离心式压缩机的操作与设计改进是增产节能的主要措施之一。例如：提高吸入压力，降低吸入温度，增加流量，提高转速；增加叶轮扩压器的通流宽度，降低叶轮轮阻损失，改变叶轮叶片和扩压器叶片的几何安装角度等。对于往复式压缩机，通过减小压缩过程的不可逆性实现节能的主要方法有：合理的选择压缩比，增加压缩机段数，提高吸入压力，降低出口压力，降低压缩机入口气体的温度，减小段间阻力降，尽量取消压缩机前后不必要的阀件和弯头等。
2热量传递与节能
热量传递过程可以分为导热传热、对流传热和辐射传热三种基本方式，它们有各自不同的传热规律，石油化工生产过程中的传热通常是几种传热方式的组合。强化传热的目的就是力求使换热器在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能的多。从传热基本方程Q=KFΔT可以看出，增大传热量Q可以通过增大传热温差ΔT、扩大传热面积F和提高传热系数K三种途径来实现。(1)优化平均传热温差。在换热器中冷热流体的流动方式有四种，即顺流、逆流、交叉流、混合流。在冷热流体进出口温度相同时，逆流的平均传热温差ΔT最大，顺流时ΔT最小，因此，为增加传热量应尽可能采用逆流或接近于逆流的传热方式。增加冷热流体的平均传热温差T虽然可以强化传热，但同时也增加了传热过程的不可逆性，增加了传热过程的损失，因此，通过权衡，优化冷热流体的平均传热温差T是节能必须进行的工作。(2)扩大换热面积。增大传热面积以强化传热，并不是简单地通过增大设备体积来扩大传热面积，而是通过传热面结构的改进来增大单位体积内的传热面，从而使得换热器高效而紧凑。如采用小直径的管子，并实行密集布管，采用各种形状的翅片管来增加传热面积。一些新型的紧凑式换热器，如板式换热器和板翅式换热器，同管壳式换热器相比，在单位体积内可布置的换热面积要大得多。对于高温、高压工况一般都采用简单的扩展表面，如普通翅片管、销钉管、鳍片管，虽然它们扩展的程度不如板式结构高，但效果仍然是显著的。(3)提高传热系数K。提高传热系数是增加传热量的重要途径，也是当前强化传热研究工作的重点内容。提高传热系数的方法重点是提高冷热流体与管壁之间的换热系数。尤其要提高管子两侧中换热较差一侧的换热系数，以取得较好的强化传热效果。强化对流传热的措施有[7]：表面粗糙化，提高壁面的表面粗糙度以影响湍流粘性底层的传热；表面加扰动单元，如表面为引发涡流而引入的小翅；管道中加入插件以引发转动；用水射流冷却热表面等。上述各独立措施通常可以组合使用，以取得更好的强化效果。需要注意的是，强化传热的所有措施总要以较高的压力损失和驱动功率为代价。因此，把传热和驱动功率统一到过程的不可逆性上来评价强化传热过程的效果，才能使各种技术具有可比性。
3质量传递与节能
精馏过程是一个典型的分离过程，也一个重要的质量传递过程。根据热力学基本原理可知，不同物流的混合是自发的不可逆过程；反之，要把混合物分离成不同组成的产品时，必须消耗某些形式的外界功或热能。精馏过程中物质在不同相间的转移是在恒温和恒压下进行的，相转移过程的推动力是化学势，化学势在处理相变和化学变化时具有重要意义。精馏过程中，蒸汽以一定压力降通过精馏塔是产生不可逆因素的原因之一。其次是再沸器和冷凝器分别以一定的温差加入和移走热量，更重要的原因是气液两相相互接触或混合时因未达到相平衡而使精馏过程的不可逆程度增大。因此，降低流体流动所产生的压力降，减小传热过程中的温度差，减小传质过程中的浓度差即化学势差，均能使精馏过程中的功耗降低。使损失的减少。精馏塔通常可以采用以下节能措施：(1)在精馏塔的操作方面，应尽可能减小回流比，预热进料，减小再沸器的负荷；应充分利用塔釜液余热，减小再沸器与冷凝器的温差，并通过防垢除垢减小传热热阻等。(2)在精馏塔的结构方面，应尽量采用新型塔盘或新型填料以减少塔的压降。在石油化工生产中，过去板式塔多为泡罩塔，填料塔多用拉西环、鲍尔环。随着塔设备技术的发展，老式的塔板和填料逐渐被淘汰。浮阀、筛板、旋流塔板、波纹穿流塔板被采用。在填料上则选用较先进的阶梯环、扁环、矩鞍形金属环和孔板波纹、格栅等新型填料，为提高产量、减少能耗、安全生产和稳定操作创造了条件。此外，采用设置中间冷凝器和中间再沸器的方法减少塔的有效能损失，这样可以降低塔的操作费用，但却增加了塔的设备折旧费用。
4化学反应与节能
化学反应过程同时受动量传递过程、热量传递过程、质量传递过程以及化学反应的规律支配。化学反应的平衡问题和速率问题是互相关联的，可以从反应速率导出化学平衡，但却不能从化学平衡导出反应速率，因此化学反应动力学比化学反应热力学更为基础。热力学仅是给出了化学反应的可能性，要实现这种可能性还必须从动力学的角度研究化学反应的速率及相关影响因素。化学反应进行时，大多数情况下都伴有热量的吸入或放出。如何有效地供给或利用反应热是化学反应过程节能的重要方面。对于吸热反应，应合理供热。吸热反应的温度应尽可能低，以便采用过程余热或汽轮机抽汽供热，节省高品质的燃料。对于放热反应，应合理利用反应热。放热反应的温度应尽可能高，以回收较高的品质的热量。例如，利用乙烯装置裂解气急冷锅炉产生的8~14MPa的高压蒸汽驱动汽轮机，可使每吨乙烯消耗的电力由2000~3000kW/h降到50~l00kW/h，大大提高了乙烯装置的经济性。不论是吸热反应还是放热反应，均应尽量减少惰性稀释组分。因为对吸热反应，惰性组分要多吸收外加热量；而对放热反应，要多消耗反应热。化学反应器是进行化学反应的重要设备。绝大多数反应过程都伴随有流体流动、传热和传质等过程，每种过程都有阻力，都需要消耗能量。所以，改进反应装置，减少阻力，就可降低能耗。
反应设备的选型应满足如下基本要求：(1)反应器内要有良好的传质和传热条件；(2)建立合适的浓度、温度分布体系；(3)对于强放热或吸热反应要保证足够的传热速度和可靠的热稳定性；(4)根据操作温度、压力和介质的耐腐蚀性能，要求设备具有材料稳定、型式好、结构可靠、机械强度高、耐腐蚀能力强等特点。例如，凯洛格(Kellogg)公司为减少合成氨催化剂床层压力降、提高单程转化率以及简化设备结构，开发了激冷型卧式反应器。催化剂呈水平板状，反应气体垂直通过催剂床层，反应器压力损失明显下降。文献较为全面、系统地讨论了各种化学反应器，特别是新型化学反应器在节能降耗中的作用。催化剂的选取则是另一个决定物耗和能耗水平的关键因素。由阿勒尼乌斯(Arrhenius)方程可知，化学反应速率与反应温度成正比，与反应活化能成反比，与指前因子，即碰撞因子成正比。所以，选择合适的催化剂至关重要。例如，意大利蒙特爱迪生公司与日本三井石油化学公司共同开发的丙烯聚合反应高效催化剂，与以前采用的齐格勒(Ziegler)型催化剂相比，生产强度提高了7~10倍，并省掉了脱灰工序，原料、蒸汽、电力等消耗均显著下降。
5结语
关键词：化工过程；设计；优化；研究生；课程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0060-02
《化工过程设计与优化》课程是化工类研究生专业课中的一门综合性强，知识面广泛的化学工程专业课，可以培养化学工程专业学生的工程实践意识，受到国内化工专业高校的重视。合肥工业大学化工学院制定了《化工过程设计与优化》的研究生课程计划，学院经过研究，决定从2006年开始在化学工程专业研究生中开设《化工过程设计与优化》选修课程。经过几年的教学实践，改进了教学内容和教学形式，开课取得成功。在近6年的校本部研究生及企业研究生班教学过程中，我们对课程内容和教学方法进行了一些有益地尝试，逐步形成了一套适合本校学生特点的教材，培养了学生的化学工程实验意识和工作能力，毕业学生受到用人单位好评。
一、分析取舍国内外相关教材的教学内容
“优化”已成为一门系统的数学理论性学科。国外的一些原版教材或译书箱大多涉及优化的数学模型建立、因素分析和计算等理论，或者介绍Aspen Plus和PRO/II等软件的应用等。教材的数学理论性强，难度大，与化学工程关联度偏小，难以直接用于本校化学工程专业研究生的教学。国内出版的化工过程与设计方面的教材较多偏重工艺描述，与化工优化知识的结合点少，不能直接采用。我们从国内外的教材中进行选取，注重各章知识点完整性和连贯，强化工程实践意识的培养。经过几轮教学效果比较和学生反馈，最终确定总学时32，主要教学内容分为：①优化基本理论及概念；②优化理论在化工领域的应用；③项目立项及化工厂设计；④化工过程优化与设备选型；⑤化工与优化专题讨论。近年来，通过与华东理工大学、天津大学等高校的调研与交流，收集整理相关的图书资料，我们还对现有教学讲议及PPT课件进行了一些充实和完善，最终形成包含有化工基础知识，管路及设备选型，工艺路线优化，各种操作单元设计优化与组合方法，公用工程设计，计算机辅助设计基础知识，可研性报告编写，技术经济分析，绿色化工过程等适用合肥工业大学的生源状况的教学讲义及PPT，解决了课程缺少合适教学资料支持的问题。
二、改革教学方法，因人施教
随着研究生招生人数的增加，合肥工业大学化工学院研究生的生源发生较大变化。2012年度，“211”以上生源占33%，其他大多为阜阳师范学院、合肥学院，皖西学院等本省非工科背景生源。这些学生中，有的缺乏化工基础知识，有的实际工作经验丰富，但理论功底薄弱。针对生源情况，我们在教学中注意适当补充一些基础化学工程知识点，通过化工与优化专题讨论教学过程，布置相关章节阅读作业，补充理科或师范生源学生的化工管路，流体输运机械，反应釜，搅拌器类型，板式塔或填料塔等知识点。通过教学方法上的设计，通过4～5个学生搭配组成的学习小组，共同完成一个设计型课题，让非化工专业背景学生掌握化工设计的基础知识。对基础好的学生，则布置Aspen Plus、PRO/II和ChemCAD软件应用专题，让学生通过工艺过程，掌握计算机辅助设计、模拟及优化系统知识，参加化工项目设计竞赛。在教学过程中，教师把与企业合作中得到的感受向学生做生动地讲解，并结合企业中的化工优化与化工厂设计实例，课堂气氛活跃，师生有所互动，受到本校学生及企业研究生班学员的好评。
三、培养学生的化工经济分析和绿色化工思想
近年来，国家对化工项目申报和实施过程有了法定程序，如项目经济分析，可行性论证，安全与环境评估及社会影响等流程。一些用人单位反映，相当多的化学工程专业研究生不会编写项目可研性报告，不了解项目的设计―评估―施工―验收―冷模―中试―生产整个流程。中国化工学会理事长等专家在合肥工业大学做学术报告时，曾呼吁化工学院应对研究生增设化工项目的可行性报告编写，项目经济分析，平立面优化设计及绿色化工等课程。因此，教学过程中，我们以化工学院与合肥安邦化工有限公司合作开发的“2000t/a溶剂法TAIC交联剂的清洁生产技术研究及产业化项目”为范例，从项目建议书开始，在课堂上把科研报告，环评，安评，总图设计，施工图设计等资料展示给学生，讲评化工厂建设的资料编写技巧，使学生对化工厂设计过程有了认识。在安徽省化工设计院的帮助下，结合该项目的设计图纸，补充学生化工设计制图、识图知识及化工产品的分类等国家标准。
四、在教学过程中丰富教学内容，改进教学方法
《化工过程设计与优化》属于新开课程，考虑到缺少教材和教学经验，化工学院把《化工过程设计与优化》课程定位为研究生的专业选修课，进行教学实验。在2006学年选课过程中，研究生导师和学生对这门课不太了解，选课的学生只有5人。起初，我们从图书馆查阅有关优化和化工设计的图书资料，从20多本相关图书中寻找出相关的教学素材。例如考虑到化学工程专业学生的理论数学基础较弱，我们避开严格的数学推导过程，直接采用应用数学的优化结果，如求取极值和黄金分割法等一些优化方法，来处理化工领域的一些工艺优化问题。我们将管路计算，污水处理，工艺参数，换热器，精馏塔的设计与优化作为第二章。课程结束后，布置一些化工过程的优化专题课外作业。在承担的教学过程中，先后补充了常见化工单元操作优化与设备造型，化工识图，化工经济评价，绿色化工设计等内容。随着选课人数的增加，我们在教学方式上进行了改进，增加专题讨论环节。将学生分为若干个专题组，让学生根据所学知识，通过查阅文献，对管路设计及优化，项目建议书，搅拌器形式与选型等某个单元进行演讲和讲评，调动了学生的工程实践意识，活跃了课堂学术气氛。我们对学生的专题作业进行总结，从中选定一些新的知识点，补充到课件，用于下年的教学。
《化工过程设计与优化》课程处于发展与完善阶段，涉及的内容多，教学内容起点高，国内各个高校还没有相对固定或成熟的教辅资料。从师资上讲，教师的工程实践经验不足，难以把握教学内容。拟通过与同行交流学习，完善教材内容和教学形式。
参考文献：
[1]何小荣.化工过程优化[M].北京：清华大学出版社，2003.
[2]刘道德，等.化工设备的选择与设计[M].长沙：中南大学出版社，1991.
[3]陈声宗.化工过程开发与设计[M].北京：化学工业出版社，2005.
[4]胡上序，等.化工过程的建模/仿真和优化[M].杭州：浙江大学出版社，2006.
[5]祝湘陵，郭海敏.高等教育综合化与工科研究生创新型人才培养[J].长江大学报（社会科学版），2007，31（1）：117-119.
[6]李柏林，张建伟.“石油化学”课程改革与实践[J].中国电力教育，2010，（28）：93-94.
[7]刘敏，罗婕，戴玉春.仿真技术在《化工原理》教学中创新应用与实践[J].河北化工，2010，33（9）：71-73.
[8]Warren L.McCabe Julian C.Smith Peter Harrott Uint operations of chemical engineering，sixth edition，McGraw Hill Education，ISBN 7-5025-4428-3，2001.
目前许多院校广泛采用主辅修方式培养复合型人才，即学生在完成主修专业课程的基础上，再辅修第二专业的课程。辅修课程的上课时间经常与主修课程的上课时间相冲突，或者辅修课程的上课时间统一被安排在周末或晚上，这给辅修课程的学习带来不便。环境工程与化学工程复合型人才的培养可采用特色班级方式培养，即在招生时就用固定班集体招生、统一培养。这种培养方式便于课程体系的学习，尤其是便于实践课程的教学与管理。湖南城市学院化学与环境工程学院同时拥有化学工程和环境工程两个专业，这使得该学院在环境工程与化学工程复合型人才的招生、教学与管理有独特的资源优势。
2环境工程与化学工程复合型人才培养的课程体系
在课程体系设计上，不能简单地将环境工程专业与化学工程专业的课程“拼盘”。根据环境工程与化学工程复合型人才培养的特点和要求，我们在请教专家、调查学生的基础上对环境工程专业、化学工程专业的相关课程进行了有机整合，形成了培养环境工程与化学工程复合型人才的课程体系，该课程体系由5个课程模块组成。公共基础和素质课程模块。该课程模块包括中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、马克思主义基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学生心理健康教育、军事训练、大学体育、大学英语、计算机基础、大学语文。专业基础课程模块。该课程模块包括高等数学、工程制图及CAD、无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验、仪器分析及实验、物理化学及实验、化工原理及实验、波谱分析。专业核心课程模块。该课程模块包括环境化学、管网工程、环境微生物学及实验、环境生态学、环境监测及实验、水污染控制工程及实验、大气污染控制工程及实验、固体废物处理工程及实验、噪声污染控制工程、环境影响评价。特色课程模块。该课程模块包括化工环境保护、化工污染控制工程、化工污染控制设备、绿色氧化技术、突发性化工环境污染事故的预防与处置等课程。实践教学课程模块。该课程模块包括环境工程仿真实验、工程设计、工程实验设计与数据处理、PIDCAD工艺流程制图、认识实习、生产实习、毕业论文(设计)。该课程体系在保留环境工程专业的核心课程基础上，《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》、《物理化学》、《仪器分析》、《化工原理》、《波谱分析》等专业基础课程内容和学时与化学工程专业一致，在课程设置上体现出环境工程专业与化学工程专业课程的复合；特色课程模块和实践教学课程模块体现出环境工程专业与化学工程专业课程的融合。
3环境工程与化学工程复合型人才培养的教学方法
对于环境工程与化学工程复合型人才，要求综合培养学生环境工程、化学工程两专业的知识和能力，达到综合培养的目标，这就要求其相应的教学不能采用灌输性的教学风格，而应采用渗透式教学、融合式教学、案例式教学和研究性教学等。(1)渗透式教学是指在上述专业基础课程模块中渗透环境工程专业知识的教学，在上述专业核心课程模块渗透化学工程专业知识的教学。例如，《物理化学实验》中动力学实验可以让学生动手做“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”。(2)融合式教学是指在上述特色课程模块和实践教学课程模块中将环境工程和化学工程中的知识、原理、技能融成一体进行教学。例如，《化工污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“流化床化学反应器处理农药厂废水”的专题教学，将流化床工艺设计参数、原理、废水排放标准等融合在一起进行教学。(3)案例式教学就是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中结合教学内容运用工程中的实际案例进行教学。例如，《水污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“电镀厂含铬废水的深度处理”的案例教学。(4)研究型教学是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中教师结合教学内容，通过创设学习情境，促进、支持和指导学生完成研究型学习活动，来综合培养学生能力与素质的一种教学方法。例如，在“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”实验中，教师可引导学生自己查阅文献资料，引导学生思考如何测定溶液中2,4-D的浓度？如何用计算机软件绘制2,4-D浓度的标准曲线？让学生自己确定实验中所需要的仪器和使用的方法，引导学生思考FeSO4和H2O2使用量对2,4-D降解速率的影响，如何求算该降解过程中的速率常数K和表观活化能Ea？
4环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设
良好的师资队伍是实施环境工程与化学工程复合型人才培养的关键。要培养环境工程与化学工程复合型人才，首先必须有环境工程与化学工程复合型的师资。笔者认为，要改变目前环境工程与化学工程复合型的师资匮乏问题，可从如下几个方面加强环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设。(1)引进、培养具有环境工程和化学工程双专业学位的高水平的博士或硕士，他们在学士、硕士或博士学位教育期间接受过环境工程、化学工程的专业教育，具备环境工程和化学工程复合的知识结构和科研素养，是环境工程与化学工程复合型人才培养的理想师资队伍。(2)教师交叉自学和资格认证。在学院内部要求有环境工程专业学位的教师参加化学工程的本科理论与实践教育，要求有化学工程专业学位的教师参加环境工程的本科理论与实践教育，教育期满后进行考试认证，达到认证资格的教师才能评聘为环境工程与化学工程复合型人才培养的师资。(3)聘请企业有工程实践经验，且有良好师范素养的工程师参与环境工程与化学工程复合型人才培养的教学和科研工作。
5学生自主学习是环境工程与化学工程复合型人才培养的重要手段
免责声明：以上文章内容均来源于本站老师原创或网友上传，不代表本站观点，与本站立场无关，仅供学习和参考。本站不是任何杂志的官方网站，直投稿件和出版请联系出版社。
