化学工程的应用范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇化学工程的应用范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

篇1

在我国，科学技术一直是我们的一项重要的生产技术，随着科技的快速发展，在化学生产过程中也开始广泛的采用化工技术。化学工程技术主要是一项研究化学生产过程中需要采用的相关技术，其主要目的是对化学工程产品进行开发、设计、制造和管理。由于化学工程技术能够有效的提高产品的质量，同时也能够提升化学生产中的工作效率，因此我们对化学工程技术有了更广泛的关注，并不断的将其拓展到化学生产中的各个领域，使得化学工程技术能够发展的更好，进而不断的推进我国的经济发展和科技发展，使我们的生活条件更加优越。

1化学工程技术的技术概念阐述

现如今，化学产品已经成为了人们生活中非常常见的物品，例如药物、食品和日用品，还有农业药物和工厂生产所需的原料等等。因此化学工程技术变成为了一项炙手可热的技术，不断的受到人们的关注。化学工程技术是根据化学理论基础与相关的技术相结合的一项应用于化学生产中的技术，利用化学设备，通过一系列的化学反应进行产品的大量生产。在化学生产的过程中，化学的反应物和设备对于工程的技术要求是非常高的，而化学工程技术的优势就在于能够满足化学反应的要求，进而提高了化学产品的质量。除此之外，化学工程技术还有一项更大的优势就是对废物的处理，这项技术能够尽可能不对环境造成很大的影响，正符合我国当前对生产的要求。

2化学工程技术在化学生产中的应用

2.1超临界流体技术在化学生产中的应用

超临界流体技术主要的内容是，控制一定的温度和压力，使得需要的流体处于液体与气体中间的状态。这种流体的特点集合了气液的优点，它的粘度低与气体相似，它的密度很高与液体相似，这就导致它的扩散能力很强，介于气体和液体之间。同时它还拥有很强的溶解能力和压缩能力。将这种技术应用于化学生产中，通过控制温度与压力，得到超临界流体，利用其拥有的优势来达到节省能耗的目的。现如今，我们将这种技术应用于更过多领域，比如，高分子材料、复合材料、有机物材料和无机物材料。

2.2传热技术在化学生产中的应用

化学工程之中的传热技术主要是分为两方面，一方面是微细尺度传热技术，另一方面是强化传热过程。首先微细尺度传热，是以热对流、热传导、热辐射为主要的内容，从空间尺度和时间尺度微细进行讨论和研究的一项传热技术。这项技术在微米、纳米科学中得到了广泛的应用，并取得了不错的成绩，因此人们更加关注它在化学生产中的应用。强化传热过程，主要的重点是通过调试换热器设备，不断改进生产过程中的传热系数，使其能够有能力不断的对外放热。为了强化传热过程，就要增加冷热流体间的温差，这就必须通过改变换热的面积来提高传热系数，从而来提高传热的效率，使得在化学生产的过程节能减耗。

2.3绿色化学反应技术在化学生产中的应用

通常化学生产的产品一般对我们生活有一些影响的，因此我们就需要采用绿色化学反应来防止化学生产的过程中对环境造成污染，这是从源头来解决污染问题的技术方法。绿色化学只得就是通过使用化学的技术与方法，结合相关的知识来解决化学对人们和环境造成的危害。主要要求就是，化学生产过程中用到的试剂、催化剂、反应原料，和反应完成后的产物与副产物都必须对人类和环境无危害，同时也要保证绿色环保。例如，采用绿色无毒的原料方面，可以将石油原料装换成生物原料。像是在化学产品尼龙的生产过程中，原先采用的是含苯的石油化工原料，我们将可以其原料改换成生物原料，一样也可以制成尼龙，不仅保护了环境，而且也保护了人体收到伤害。除此之外，这项技术在绿色食品生产中也起到了很大的作用，绿色食物是对人体很有益的，在其生产过程中一般禁止使用化学药剂，这样不仅减少了对人体的伤害，同时也减少了对环境的影响。然而生产绿色食品的代价就是成本高，为了可以降低成本又能够有质量，我们可以将化学技术与生物技术相结合，开发基因技术，提高并促进农作物的产量和质量，生物技术与化学反应技术相结合可以在以下过程中充分的利用。

3现今化学工程技术存在的问题

3.1化学工程技术需要进一步的提高

现如今，我国的化学工程技术应用的领域非常更广泛，但是仍存在一些不足。滴状冷凝在工业上的应用仍然不能有很好的表现，因为在获得滴状冷凝后，冷凝的液滴不能够被长久的保存，所以，我们应该在这问题上有进一步的研究，从而来解决这个问题。使得我国的化学工程技术能够有更好的发展，人们能够有更好的生活条件。

3.2化学工程技术的人才匮乏

在化学工程中存在的另一个严重的问题就是技术人才问题，只有用化学专业技术强的人才，才能够更好的提高化学生产的质量。而我国现在就存在这样的问题，化学领域的工作人员的普遍的技术能力和专业能力不强，主要是由于我国的教育体制问题，当代的大学生理论要点掌握很好，但实际操作方面却严重的匮乏，这就导致技术型人才的缺乏，从而影响了化学工程技术的进步。

4对化学工程技术的发展提出对策

4.1不断提升化学工程技术

随着我国的科技不断的发展，化学工程技术也会越来越进步，我们应该不断的更新技术，以此来适应社会科技的发展。应该在巩固传统的化学技术的同时不断的添加新型技术，并抛弃不利的部分，从而实现化学工程技术有更好的发展。

4.2培养化学技术人才

人才的重要性是我们有目共睹的，化学技术人才对于化学工程的发展有着至关重要的作用。因此为了化学工程技术能够有更好的发展，我们重点培养化学技术人才，化学生产企业可以通过与相关专业的院校进行合作，让专业对口的大学生能够有机会到生产工厂进行相关的实习操作，从而来培养理论知识牢固并且有一定的操作能力的技术人才来工作。

5结语

化学工程技术在化学生产过程中的应用广泛，它不仅促进了社会经济的发展，更是提高了人们的生活水平，通过技术和人才的不断涌进，我国的化学工程技术会有更好的发展。

参考文献：

[1]王一竹,王一龙,麻超等.关于化学工程技术在工业生产中的应用探讨[J].大科技,2015,(27):283~283.

[2]侯海霞,柯杨,王胜壁等.解析化学工程技术在化学生产中的应用[J].山东工业技术,2015,(14):91.

[3]裘炎,王杲.探析化学工程技术在化学生产中的应用[J].化工管理,2015,(20):90.

篇2

前言

随着我国工业科技的进步，人们对化工材料的要求越来越高，例如节能性、环保性等方面的要求不断提高，近年来，我的能源及环境因为工业的发展带来了严峻的挑战，特别是近几年，我国的环境污染问题及能源消耗问成为备受关注的领域，我国化工研究人员也在重点研究关于不可再生能源的保护问题、生活垃圾的处理问题及工业污染物的合理排放问题。众所周知，在化工工程工艺中，很多有害、有毒的物质会被产生，如果这些物质处理不当，便会排放到大自然中，久而久之会对生产平衡起到严重的影响，绿色化工技术是提高化学工程工艺的先进技术，化工材料对生态环境的污染问题可以有效解决，提高化学工业的能源利用效率。本文将重点对绿色化工技术在化学工程工艺中的应用展开深入研究。

一、绿色化学技术的发展

在传统化学生产过程中，很多有害、有毒的物质会被产生，严重的滞后性使得化学工程工艺长期处于被动的生产状态下，因此，这种传统的化学工程工艺无法得到资源优化的目的，对于污染物的处理工程效果较差，污染物处理效率低下，同时提高了对化学污染物处理的成本。而绿色化学技术的出现，可以有效解决传统化学工程工艺中对污染物处理的问题，可以通过先进的技术，对污染物进行脱硫、除尘等方面的处理，具体实施方法如下：

1.采用绿色化学原料

在化学工程生产过程中，其流程及工艺直接由化学生产原料决定。在传统化学工程中，大多数采取的生产原料是不可再生的能源，选择这种化学材料增加了污染物质的排放量，同时增加了我国对不可再生能源的消耗量，因此，化学工程工艺中，选择绿色的化学原料是重点研发的领域，例如使用苞米杆、芦苇等农副产品废弃物，便是典型的绿色化学原料，这些物质无污染，直接投入化学生产中，可以直接转化成醇、 酮、 酸类的化学品，不会产生任何有毒或有害其物质，只会产生氢气等物质。

2.提高化学反应的选择性

化学原料通过化学工程工艺，产生相应的化学反应，产生相应的化学品，因此，在化学工程中物质反应的重要组成部分便是化学反应，在提高化学工程的生产效率及生产质量时，利用合理、有效的化学反应途径意义重大。反应环境、原料、时间、特点等因素都会影响化学反应。在化学工程中，氧化反应是最常用的反应形式之一，在整个反应过程中会产生大量热，很多化学原料会因为热催化产生变质现象，这也是直接导致化学品生产质量低下的主要原因。而新型反应形式―烃类氧化反应可以增加生产物的同分异构反应时间，同时提高催化物反应催化能力。

二、绿色化工技术在化学工业中的应用

1.清洁生产技术

辐射热加工技术、临界流体技术、绿色催化技术等无毒、无害、无污染的绿色化工技术统称为清洁生产技术。该项技术可以广泛应用于冶金、印染、垃圾处理等各个行业。此外还有很多先进的脱硝脱硫技术、煤气化技术及利用风能太阳能灯自然发电技术也都利用清洁生产技术。例如，在海水淡化技术的应用中，有效利用了我国海水资源，将海水中的盐与水的成分分离，在处理过程中不会对环境状态产生任何不利影响，还能有效解决我国淡水资源匮乏的现状。此外，海水淡化处理工艺所产生的氢氧化镁等物质的处理工艺成本低廉，工艺简单，并且 不会产生二次污染，因此此项技术未来发展的前景非常广泛。

2.生物技术

生物技术主要应用于化学仿生学及生物化工两个方面，其中技术范畴主要包括细胞、基因、微生物等。作为一种高效、转移性强的生物体内催化剂――生物酶，可以广泛参与到各个生物化工的合成过程中。另外，膜化学技术也是化学仿生学中被广泛应用的生物技术。通过生物技术可以使再生资源合成化学品，这是绿色化工技术经常沿用的方式。动植物中提取的有机化合物原料或石油、煤炭等作为原料都是绿色化工技术的原料。例如，在绿色化学工程工艺中，制备丙烯酰胺，可以利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后，这样可以将能耗大大降低，并且没有污染环境的物质产生。与化学催化剂中的工业酶相比，自然界中的酶做催化剂更加环保，无污染，其反应条件相对较为温和，产物的性质也优良。

结束语

综上所述，在传统的化学工程工艺为人类创造了丰富的物质基础和能源，但是其生产过程中产生的残留物给环境污染产生了众多问题。绿色化工技术的出现对我国化学工程工艺产生了积极的影响，大大减少了化学产品生产加工过程中产生的有毒、有害物质，对我国整个化工产业及环保事业意义重大，能够真正实现绿色环保、节能减排的目的，是当今化学工业发展中的重要环节。

参考文献

[1]井博勋，莒菲.浅议绿色化工技术在化学工程工艺中的应用[J].天津化工，2015，03：10- 11.

[2]张忠平，薛建跃，王新运，程乐华.地方院校应用化学专业绿色化学人才培养模式探索[J].巢湖学院学报，2011，03：142-145+164.

篇3

化学工业一直是推动我国国民经济发展的支柱产业，在化学生产中通过不断创新和优化化学工程技术，降低能源和原材料消耗，保障产品质量，提高化学生产效率，所以化学工程技术在化学生产中的应用具有非常重要的现实意义，在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究，进一步提高化学生产效益。

1化学生产中化学工程技术的应用

1.1超临界流体技术

超临界流体是一种处于气态和液体之间状态、压力和温度都位于临界点周围的液体，其具有液体和气体的双重特性，具有气体的压缩性和高扩散能力，又具有液体的良好溶解能力，其粘度几乎等于气体，密度几乎等于液体，其扩散性能处于气体和液体之间。在化学生产中运用超临界流体技术，运用超临界流体的特性，改变化学反应特征，优化传热系数和传质系数，合理控制压力和温度，可以有效降低化学生产的能耗。另外，超临界液体技术在加工无机物材料、复合材料、高分子材料中发挥着重要作用，最常见的技术方法包括以下几种：其一，抗溶剂法，在制备超临界流体有机物和爆炸性物质时主要应用抗溶剂法；其二，压缩抗溶剂法，这种方法主要用于加工微球类或者微孔类物质，在聚合物和药物分子共沉中应用广泛，技术方法比较简单成熟；其三，快速膨胀法，用于制备固体颗粒状化学产品。超临界技术不仅应用在材料制备方面，而且还被广泛地莹莹在化学分析中，例如，色谱技术和超临界技术的相互结合，和气象色谱相比，这种色谱研究方法更加准确、高效，并且超临界液体色谱比液相色谱更加准确。

1.2传热技术

近年来，相关研究人员对于强化传热和微细尺度传热的研究越来越多，在传热学中微细尺度传热是一个独立的专业学科，其主要探索和研究时间尺度、空间尺度的传热学规律，重点包含微重力传热传质、相变传热、热辐射、热传导。对流传热等内容。当前，我国的传热技术研究主要是集中在数值模拟、实验研究和机理研究三方面。在化学生产中应用传热技术，可以通过改进和优化换热器设备，有效提升换热的持续放热能力和传热效率，从而提高化学生产水平。并且微细尺度传热和强化传热技术在微型热管、集成电子设备、微米、纳米等领域中应用广泛，相关技术成果已经比较成熟，对于化学工业应加强传热技术和化学生产的配合研究，充分发挥传热技术的应用优势，有效提高化学生产效率。

1.3绿色化学反应技术

在绿色食品生产中绿色化学反应技术发挥着非常重要的作用，当前我国积极倡导可持续发展和节能减排理念，人们的绿色生态环保意识越来越高，绿色食品主要是指绿色没有受到污染侵害的食品，这种食品最主要的特点是营养价值高、品质优良、卫生安全指标高，是未来发展过程中的新兴产业。绿色食品加工生产过程中对于化肥和农药的使用量有着严格限制，而且还需要提高农作物产量，保障食品营养价值，降低成本，所以绿色产品生产经常面临量和质的矛盾。现代化生物化学通过充分利用基因工程技术和绿色化学反应技术，保障食品安全，增加农作物产量，确保食品营养。具体应用如下：其一，在农作物生长过程中，运用生物化学技术，减少污染农作物和污染环境的氮肥使用量，运用固氨来替代氮肥，通过应用生物化学技术，不需要施加氮肥，也可以保障农作物的正常生长发育，不仅节约了种植成本，而且有效提高了农作物的质量和产量；其二，当农作物出现病虫害时，运用生物化学技术，特别是基因工程技术，在主要农作物上转移各种病虫害基因，减少化学杀虫剂使用量，提高农作物产量，提高抗病虫害能力。

2化学工程技术在化学生产中的应用发展建议

2.1培养化学技术人才

化学技术人员对于推动化学工程技术的发展有着重要意义，因此我国应重视化学技术人才的培养，不仅要加强理论知识学习，还应强化钻研创新精神，积累丰富的实践经验，全面提高化学工程技术科研水平和综合素质。

2.2进一步提高化学工程技术水平

我国化学工程技术面临着滴状冷凝的难题，在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究，重点解决这个问题，推动传热技术在航空航天、石油化工、动力、机械等领域的应用，进一步提高化学工程技术水平。

3结语

在化学生产中应用化学工程技术有助于促进化学工业的快速发展，应积极优化各种化学工程技术应用，培养大量化学工程技术人才，提高经济效益和社会效益。

作者:于振永 单位:唐山中浩化工有限公司

参考文献：

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电子仪器的发展，一共经历了四个重要阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。前三个阶段的发展实际上是为第四阶段的发展奠定坚实的基础。第四代虚拟仪器，是通信技术、测试技术和计算机技术相结合的产物，三门学科最新技术的结晶，融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形软件编程技术于一体。虚拟仪器的产生是仪器发展史上一次大的革新。虚拟仪器是指将一些比较灵活高效的软件和一些性能较高的硬件结合起来，将其应用在各个领域中对各项参数进行测试和调节、控制等的一个应用性很强的平台。一般来说，完整的虚拟仪器系统中有三部分的组成结构，一部分是电子计算机，一部分是仪器软件，最后一部分是仪器硬件。在电子计算机和大型集成电路高速发展的今天，相比较传统仪器，虚拟仪器得到了飞跃发展。在基本硬件的支持下，虚拟仪器可以利用电子计算机合理的调用相应的高级软件模块来完成数据的采集、控制、分析、处理以及结果的存储和显示。与传统仪器相比，虚拟仪器具有成本低、性能高、扩展性强、开发时间短以及出色的集成这五大优势。基于此，本文对虚拟仪器的发展及在化学工程领域中的应用进行了探究，为其未来的发展提供参考依据。

二、虚拟仪器的技术支撑和特点

硬件是虚拟仪器的基础，软件是虚拟仪器的核心。计算机主要完成数据处理和结果显示。硬件接口电路主要完成被测输入信号的采集、放大、模/ 数转换。根据构成虚拟仪器的接口总线不同,主要分为基于通用接口总线gpib 的仪器系统、基于数据采集卡的虚拟仪器系统、基于vxi 总线仪器实现虚拟仪器系统、基于pxi 总线仪器实现虚拟仪器系统、基于串行口仪器的虚拟仪器系统和基于现场总线设备的虚拟仪器系统等类型。软件可定义仪器的功能图。虚拟仪器系统的软件结构从底到顶层分为仪器i/o 接口软件、驱动程序和应用软件3 个层次。

虚拟仪器作为新型的仪器种类,主要具有以下几个特点:首先，技术和接口技术,具有方便、灵活的互联性,可方便地同外设、网络及其它应用连接。其次，开放式体系结构,缩短系统开发周期。虚拟仪器开放性构成方式,使其具有灵活性和功能的可重构性,可使用户提高重复利用率,缩短系统组建时间,降低开发费用。最后，“软件就是仪器”,仪器功能由用户定义。虚拟仪器系统中,软件是整个仪器的关键,用户可以根据自己需要定义仪器的功能,通过修改软件,很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模,打破了传统仪器有厂家定义、用户无法改变的模式。

三、虚拟仪器在化学工程领域中的应用

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助客户创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是ni近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。它在化学工程领域的应用有以下几方面：

虚拟仪器可以应用在化工过程控制领域中、是由化工领域中以及化学工程模拟领域中。虚拟仪器可以对化学反映系统中的各个参数进行实时的检测，还能通过参数的检测来调整和控制各项参数，以更好地确保化学反应的正常进行。在化工过程控制领域中的应用有很多，例如，东南大学的王晓等人通过基于labview开发平台的虚拟仪器开发了换热器试验装置测控系统，这个系统有很多功能，包括对各项参数的检测、记录，同时还能对这些参数进行分析和调节，基于此，应该加强对该系统的研究和推广，使其在更多的领域得到应用。石油化工领域中也经常需要运用到虚拟仪器，通常是将计算机技术和虚拟仪器结合在一起进行应用。在这方面的应用实例有：通过虚拟仪器，对石油管道的压力进行监测，来判断石油管道在运行过程中会否出现泄漏现象。化学工程模拟，实际上是通过建立化工过程的一系列数学模型，然后根据标准的条件要求以及各项参数，利用计算机，对这些模型进行计算，并根据计算的结构模拟出整个化工过程中所发生的行为。在化工领域中，如果要使用一种新的仪器或者是使用一项新的工艺，需要先依靠计算机对这些仪器或者工艺进行模拟，得到一系列数据，并鉴定其可靠性。虚拟仪器在化学工程领域中的应用，使得整个过程的各项参数判断更加具体和直观，有利于判断其对于工程的影响。这方面的应用实例也有很多，例如，新疆大学的付志新等人开发出了一套基于全混流反应器的模拟系统，并且模拟计算了其中的不可逆的放热反应。

五、虚拟仪器的发展趋势和光明前景

虚拟仪器还可广泛应用于航天航空、军事工程、汽车、电力工程、机械工程、建筑工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗等很多需要高性能测控设备进行科学分析的场合。例如,利用虚拟仪器系统可以开发复杂的汽车驾驶室模拟仿真系统,汽车abs 传感器功能测试系统;可以测试飞机飞行过程中的噪音,进行飞机发动机测试,飞行控制系统测试;可以用于电力参数的测试,构建电力测量控制系统;可以用于开发内燃机测试系统,等等。

自从虚拟仪器出现以来，其技术也不断发展和成熟，逐渐向着图形化这一开发平台中的更强适应性、更高级别的硬件模块以及更符合标准的驱动程序等方向发展，而该平台自身的不断完善和发展也是促进虚拟仪器技术不断发展和提高的重要保证。同时，怎样缩短用户的学习时间和学习量，就能确保其进行具有强大功能虚拟仪器的使用，怎样让用户轻易地对该模拟系统中得到的结果进行判断，或者如何确保用户采用一些系统构成比较简洁的虚拟仪器来对复杂的内容进行测试，都是虚拟仪器在未来的发展中需要解决的问题。

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关键词：

化学工程技术；化学生产；有效应用

化学工业一直是推动我国国民经济发展的支柱产业，在化学生产中通过不断创新和优化化学工程技术，降低能源和原材料消耗，保障产品质量，提高化学生产效率，所以化学工程技术在化学生产中的应用具有非常重要的现实意义，在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究，进一步提高化学生产效益。

1化学生产中化学工程技术的应用

1.1超临界流体技术超临界流体是一种处于气态和液体之间状态、压力和温度都位于临界点周围的液体，其具有液体和气体的双重特性，具有气体的压缩性和高扩散能力，又具有液体的良好溶解能力，其粘度几乎等于气体，密度几乎等于液体，其扩散性能处于气体和液体之间。在化学生产中运用超临界流体技术，运用超临界流体的特性，改变化学反应特征，优化传热系数和传质系数，合理控制压力和温度，可以有效降低化学生产的能耗。另外，超临界液体技术在加工无机物材料、复合材料、高分子材料中发挥着重要作用，最常见的技术方法包括以下几种：其一，抗溶剂法，在制备超临界流体有机物和爆炸性物质时主要应用抗溶剂法；其二，压缩抗溶剂法，这种方法主要用于加工微球类或者微孔类物质，在聚合物和药物分子共沉中应用广泛，技术方法比较简单成熟；其三，快速膨胀法，用于制备固体颗粒状化学产品。超临界技术不仅应用在材料制备方面，而且还被广泛地莹莹在化学分析中，例如，色谱技术和超临界技术的相互结合，和气象色谱相比，这种色谱研究方法更加准确、高效，并且超临界液体色谱比液相色谱更加准确。

1.2传热技术近年来，相关研究人员对于强化传热和微细尺度传热的研究越来越多，在传热学中微细尺度传热是一个独立的专业学科，其主要探索和研究时间尺度、空间尺度的传热学规律，重点包含微重力传热传质、相变传热、热辐射、热传导。对流传热等内容。当前，我国的传热技术研究主要是集中在数值模拟、实验研究和机理研究三方面。在化学生产中应用传热技术，可以通过改进和优化换热器设备，有效提升换热的持续放热能力和传热效率，从而提高化学生产水平。并且微细尺度传热和强化传热技术在微型热管、集成电子设备、微米、纳米等领域中应用广泛，相关技术成果已经比较成熟，对于化学工业应加强传热技术和化学生产的配合研究，充分发挥传热技术的应用优势，有效提高化学生产效率。

1.3绿色化学反应技术在绿色食品生产中绿色化学反应技术发挥着非常重要的作用，当前我国积极倡导可持续发展和节能减排理念，人们的绿色生态环保意识越来越高，绿色食品主要是指绿色没有受到污染侵害的食品，这种食品最主要的特点是营养价值高、品质优良、卫生安全指标高，是未来发展过程中的新兴产业。绿色食品加工生产过程中对于化肥和农药的使用量有着严格限制，而且还需要提高农作物产量，保障食品营养价值，降低成本，所以绿色产品生产经常面临量和质的矛盾。现代化生物化学通过充分利用基因工程技术和绿色化学反应技术，保障食品安全，增加农作物产量，确保食品营养。具体应用如下：其一，在农作物生长过程中，运用生物化学技术，减少污染农作物和污染环境的氮肥使用量，运用固氨来替代氮肥，通过应用生物化学技术，不需要施加氮肥，也可以保障农作物的正常生长发育，不仅节约了种植成本，而且有效提高了农作物的质量和产量；其二，当农作物出现病虫害时，运用生物化学技术，特别是基因工程技术，在主要农作物上转移各种病虫害基因，减少化学杀虫剂使用量，提高农作物产量，提高抗病虫害能力。

2化学工程技术在化学生产中的应用发展建议

2.1培养化学技术人才化学技术人员对于推动化学工程技术的发展有着重要意义，因此我国应重视化学技术人才的培养，不仅要加强理论知识学习，还应强化钻研创新精神，积累丰富的实践经验，全面提高化学工程技术科研水平和综合素质。

2.2进一步提高化学工程技术水平我国化学工程技术面临着滴状冷凝的难题，在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究，重点解决这个问题，推动传热技术在航空航天、石油化工、动力、机械等领域的应用，进一步提高化学工程技术水平。

3结语

在化学生产中应用化学工程技术有助于促进化学工业的快速发展，应积极优化各种化学工程技术应用，培养大量化学工程技术人才，提高经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]侯海霞,柯杨,王胜壁.解析化学工程技术在化学生产中的应用[J].山东工业技术,2015,14:91.

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0176-02

化学反应工程是关于如何在工业规模上实现化学反应过程，以期最有效地把原料转化为尽可能多的目标产品，争取实现经济效益，满足国民经济需要的一门学科。它的研究对象为工业反应过程，研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。其研究方法是结合实验数据，通过模型化方法解决反应器的开发放大、结构选型、尺寸设计、操作优化等实际问题[1，2]。化学反应工程实验内容包括反应动力学测定、反应器流动状态测定等实验。采用真实实验装置进行实验，存在实验时间较长，实验参数不易确定，生成物检测困难等问题，而且一般同种设备只有一套，数个学生共同操作一个实验，不能进行充分的锻炼。随着计算机技术的发展，利用辅助软件进行教学以越来越显示出其优越性[3，4，5]。在化学反应工程这门课程中，可以采用化工虚拟仿真实验软件和流程模拟软件Aspen进行辅助教学，并取得了良好的辅助效果。

一、化工虚拟仿真实验软件

虚拟仿真实验是实验教学的重要补充，具有直观性、系统性、综合性、安全性、经济性的特点，能给学生提供全面的技能训练，获取完善的知识体系、完备的综合能力。

在真实的实验当中由于受教学资金的限制，实验设备台套数不足或设备陈旧，学生实验难以充分开展。而虚拟仿真实验可以快速扩容、更新升级。在真实实验平台中，部分按照人才培养计划要求必须开展的实验项目由于高危险、高成本、高消耗及高污染等问题无法开展。采用虚拟仿真软件，可以节约实验成本，以安全环保的形式强化实践训练。

传统的实验预习方法陈旧不能调动学生的积极性，用虚拟仿真实验考核来代替传统实验的预习，让学生自主通过虚拟实验知识学习系统，完成对重要知识点的学习；同时在仿真软件中练习操作，操作过程中后台会对操作结果自动评分，学生完成操作后可以提交虚拟实验仿真报告，从而大大提高预习效果。

反应过程要受到温度、压力、流动状况等多种因素的影响，且各因素之间具有很强的耦合性。在实际实验中，通过改变参数实现反应过程的最优化，要耗费大量的人力物力。而通过虚拟实验，可以快速改变参数，获得实验结果，探索反应过程的规律。把虚拟实验结果带到实际实验中加以验证。通过虚实结合，能有效提高真实实验效率和结果最优化。

学校现在有乙苯脱氢制苯乙烯、多釜串联反应器返混的测定、填料塔液相轴向混合实验、气固催化固定床实验、反应精馏制乙酸乙酯、煤制油、甲醇合成七套反应工程类的虚拟仿真实验项目。通过虚拟仿真练习，开拓了学生的视野，提升了知识结构，培养了综合设计和创新能力。

二、Aspen软件

Aspen是一个通用的流程模拟软件，采用模块化的建模方式，可以对化工生产中反应、混合、分离、换热、流体输入等单元操作进行模拟计算。在反应模块，有7个内置的反应器模型，其中生产能力类反应器2种（Rstoic、RYield）、热力学平衡类反应器2种（REquil、RGibbs）和化学动力学类反应器3种（RCSTR、RPlug和RBatch），涵盖了化学反应工程中所有的常用模型。具体的功能如表1所示。动力学模型包括内置的幂次定律、LHHW（Langmuir-Hinschelwood-Hougen-Watson）动力学或用户自定义的动力学。自定义的动力学可以用Fortran子程序或者excel工作表格定义。通过这些模块可以计算质量和能量平衡、反应热、产品选择性、反应程度和相平衡结果。

Aspen采用向导式的操作界面，逐步输入反应体系组分、物性方法、进口流股信息、反应器模块信息就可以进行模拟计算。反应器模块中需要根据选定的模块输入反应方程式、转化率、收率、反应温度、压力、反应动力学、反应器尺寸中的部分信息。

学生可以通过Aspen软件搭建所需的反应体系模型，比固定的虚拟仿真软件更加灵活，更有助于理解化学反应工程的基础知识。Aspen软件应用于反应工程教学，也避免了复杂的数学推导以及数值求解问题，使得反应过程尽可能的形象化，有助于学生对反应过程的理解并激发学生学习兴趣。

三、结论

1.化学反应工程是一门理论和实践性均非常强的学科，采用虚拟仿真实验软件进行辅助实验教学，更加直观、便捷、安全和经济，能给学生提供全面的技能训练，并获取完善的知识体系和完备的综合能力。

2.Aspen软件是综合性强的系统软件，学生可以根据需要建立合适的反应器模型，并可以方便地进行调试和比较，完全避免了复杂的数学推导以及数值求解问题，加深了学生对反应工程的理解。

参考文献：

[1]余国琮，李士雨，张凤宝，等.“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报，2004，6（1）：1-5.

[2]粟海锋.化学反应工程课程教学实践的一些体会[J].广西大学学报，2003，28（z）：99-101.

[3]朱巧凤，慕苗.浅谈化工仿真软件在化学工艺专业教学中的应用[J].山东化工，2013，42（10）：190-191

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近几年由于我国科学技术水平的进步，自动化技术的应用在各行各业中逐步扩散起来，比如化学工程技术在化学生产中的应用也逐渐受到人们的关注，化学工程行业关系着人们的日常生活，影响着其他行业的发展，所以对在化学生产过程中的应用进行研究探析，是十分有必要的实时话题。

化学工程技术是一门主要研究化工生产过程中研究和开发以及过程装置的设计、制造和管理的综合性技术。化学工程技术的发展对于强化化工生产过程，提高产品质量，降低原料和能量消耗，对于企业的技术改造以及新技术的开发起着重要作用。

1 新型反应技术的研究

1.1 超临界化学反应技术

超临界液体是指在温度和压力都处于临界点之上时，此时状态处于液体和气体之间，具有这两种状态的双重性质。这种状态的流体不仅在化学工业、生物化工、食品工业有广泛的应用，而且还在医药工业等领域应用很广泛，已经显示出巨大的魅力，极具发展前景。近年来，化学界将超临界水氧化法应用到保护环境的领域，但是都处于初级发展阶段，很不成熟。

1.2 绿色化学反应技术

绿色化学是指对环境不会造成污染的，有利于保护环境的化学工程。绿色化学简单说就是采取化学的技术和方法来减少或消除那些对人类有害的、妨碍社区安全的、对生态环境会产生不利影响的原料或溶剂等。绿色化学是将污染从源头进行消除的工程，因此很彻底，这主要包含原子经济性和高选择性的反应，生产出对环境有利的材料，并且回收废物循环利用的一门科学技术。

1.3 新的分离技术

从广义上看，分离强化首先是对设备的强化，随后对生产工艺进行强化，整体来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果，这样不仅有利于实现可持续发展，同时也是化工分离技术的重要技术与主要趋势之一。然而，古老的化工分离技术原理：利用沸点的不同，将不同的组分从分离塔里分离出来。随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术，具有广阔的发展前景，但是这些在应用中同样也存在着很多问题，此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少，没有在理论上充分说明和指导，对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究。随着信息技术和科学的不断进步和发展，分离技术也随之得到改善，取得了长足的进步，逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上，例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面，这些都是信息技术发生功效的主要分离技术，再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平。对分子的设计加速了可以加速分离，因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义。信息技术的引进对于分离过程的深入产生了重要的作用，而且还能提高工作效率。

2 传热过程中一些新的研究进展和方向

2.1 微细尺度传热学研究进展

微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律，现在传热学中已经自成一个分支，发展前景广阔。当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立，但是由于尺度的微细，原来的假设的影响因素也会相对的发生变化，这就导致了流动和传入规律发生着变化。目前，微米、纳米科学已经取得长足的进步，受到人们的广泛关注，诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的。其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果。

2.2 强化传热过程的研究进展

这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手，提高传热的效率，并想办法改进设备使其持续对外放热，这种改进包含发明新的传热材料和改进生产工艺，将过去的设计进行优化等方法。

2.3 传热理论研究进展

近年来，传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用，但至今仍未能很好的实现，主要问题是如何获得实现滴状冷凝，并且使其冷凝表面寿命延长。改变冷凝界面的性质，将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一。沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用，而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着。长期以来，人们都在对液体发生核态沸腾的主要原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究。由于沸腾的现象是复杂和多变的，这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量。到现在为止，加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响，这一问题是最需要得到解决的，也是研究的重点所在，对沸腾传热进行计算大都采取机理模型，这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低，而且需要大量的实验做基础，所以目前应用的范围较窄，目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式，因此我们有另辟蹊径，从新的角度来探究和研究问题，从基本理论出发，提出新的理论与计算方法或研究出新的模型，将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量，这将成为今后研究的重中之重。

3 化学工程学科未来的发展动态

科学的进步使大量新的技术和产品能源不断涌现，并且在先进技术的引导下得到了广泛的应用，这就为化学工程的研究提出了新的问题，那就是如何为新的产业的形成和发展提供良好的服务并不断形成新的完整的理论，化学工程的发展就此进入一个新的发展阶段。在学科研究的方法上更多的注重学科的交叉，更多的研究材料其中包含信息和化学、生物与化学、能源与化学、环境与化学相结合的工程学科，这些都为化学工程的发展提出了新的发展方向和研究课题，为化学的发展做了良好的铺垫。

4 结束语

电气工程中使用电气自动化技术可以提升相关设备的有效性，可以实现整个工程的信息化、网络化和效率化，可以使电气工程的数据采集、电网调度更加高效便捷，可以满足目前经济环境下的刚性需求，更好地适应社会的发展规律。

参考文献

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一、前言

传统化学工程的分支学科，如分离工程、反应工程、传递过程、系统工程等，近年都有很大发展。它们与石化工业某些过程相结合，产生了一些新的过程和技术，提出了一些有希望的发展方向。另外，近年来在某些分支学科的结合点上，产生了一些化学工程新的生长点。它们对今后的炼油或石化工业可能有更大的影响。本文对以上的一些发展动态作了简要的介绍。

二、化学工程近期几个重要发展方向

1、反应过程与分离过程的结合这里指的是在一个设备中同时完成反应和分离两个过程。目前最成功的是由甲醇与异丁烯混合物合成甲基叔丁基醚，反应产物生成两个共沸物，分离比较困难。当采用了一个置有催化剂的反应蒸馏塔，便可取代原有的两个多管式固定床反应器、两个蒸馏塔和一个甲醇水洗塔等5个设备。使甲醇的转化率不受平衡转化率的限制，在蒸馏过程中也避免出现共沸物，反应热可供蒸馏使用，大大节省了投资和能耗。对酷化、醚化、烃化、水合等过程，只要反应条件和分离条件比较接近，都有可能采用反应蒸馏。近期有希望工业化的反应与分离结合的过程还有反应萃取、反应吸附、反应结晶等。尤以膜反应器最受关注。它是反应与膜分离结合的设备，最适用于各类可逆反应和反应产物对反应有抑制作用的过程。

2、多个反应过程的结合。把从原料转化为产品所需进行的多个反应在一个反应器中完成。为此需采用多种催化剂或多作用催化剂。

3、放热反应和吸热反应相结合。例如丁烷脱氢制丁烯为一强加热反应，要求反应温度较高。若加入空气进行部分氧化脱氢，氧和氢结合是强放热反应，使总的放热反应可在较低温度下进行。

3、多个分离过程的结合。开发此过程的目的是强化分离效果，增加回收率、节约能耗。近年来研究较多且实用前景较好的过程有：渗透蒸发，即膜分离与蒸发过程相结合；膜萃取，即膜分离与萃取过程相结合；支撑液膜萃取即萃取与反萃取结合等一些新的分离技术都开始从研究走向实用阶段。

三、强化化学作用对分离体系中体相的影响

1、筛选分离剂使对某被分离组分有特殊的化学结合能力，增大分离因子；另一是对原分离体系加入附加组分，改变原体系的化学位，从而增大分离因子。另一类适用于萃取、吸收等使用分离剂的过程。

2、强化化学作用对相界面传质速率的影响。采用相转移催化剂（PTC）促进水相和有机相间的反应已为人所熟知。其实质是PTC可以促进反应组分通过相界面的传质速率。若两相间不发生反应，我们把这类促进通过两相界面的传质速率和选择性的物质称为“相转移促进剂”（PTA）。可以认为PTC也属于PTA中的一类。如用有机相萃取水相中的有机酸和酚，采用长碳链的胺为PTA，可以加快萃入有机相的速率。又如对气体分离膜，若在表层涂上一层固定液作为PTA，可以增大某组分通过的选择性和通量。又如把对被分离组分有特殊亲和力的PTA结合在相界面上，便形成各类的“亲和”（Affinity）分离过程。如亲和色谱、亲和吸附、亲和过滤、亲和膜分离等。已经形成强化分离过程的一个前沿研究方向。

3、优化化工动态过程。这是在计算机技术高度发展以及快速、高精度分析和监测仪器和方法产生的基础上才可能发展起来的技术。主要内容包括有以下5方面。

（1）分批操作的动态模拟和过程的优化。

（2）对开工、停工和变换操作条件时实现最优化控制。

（3）利用动态响应过程以快速研究传质过程和测定相应的传递参数。也可以研究反应机理和测定吸附和反应动力学方程与相关的参数。各种过渡应答技术、催化反应色谱等技术都已取得广泛的应用，并取得了许多用传统定态方法不易得到的研究结果。

（4）把脉冲进料的高效分析技术如色谱、电泳进行放大，发展成为高精度的制备技术。

（5）利用强制周期改变操作参数的方法强化反应和分离过程等。

四、计算机技术与石油化工相结合

计算机技术在化学工程发展中占重要地位。因此，计算机技术与石油化工结合将有助于精确连续化稳定发展。

1、运行优化与产品设计

在历史数据和多元统计方法的操作条件优化基础上，进一步用于产品的优化设计。还可以在炼化行业中进行一些相关的应用，例如Sebzalli利用PCA对炼油产催化裂化过程操作空间进行识别，而Chen利用模糊c-均值聚类方法，提出用于开发期望的产品操作策略。

2、过程监测与故障诊断

过程监测与故障诊断主要任务是对过程运行状态进行实时监控，并对系统进行分析异常，保证能及时发现运行过程故障，并在事故发生前采取有效的控制措施避免事故，以保证运行过程的安全与平稳。目前，基于数据的统计过程中控制在石化行业已得到普遍的关注，其方法也从以单一的变量统计过程控制向以主元分析为主的多变量统计技术转变。基于多变量统计技术应用于石化工业过程的监控始于20世纪80年代，其相关的多变量统计在石油化工方面的报道文献也较多。基于多变量的数据驱动的过程监测与控制也常被称为多变量过程控制（MPC）或多变量统计过程控制（MSPC）。其采用的方法也主要是PCA，PLS，基于支持向量机以及它们与其他方法的混合算法。

3、产品质量预测与控制

利用数据驱动方法进行预测离线或在线的产品质量，以克服没有在线仪表的困难，也不会受在线仪表价格昂贵的限制、避免了维护费用高的缺点。也可以进一步应用于控制回路用来完成产品质量的调控。这种数据驱动方法主要是通过对目标控制变量建立软测量模型来实现的。PCA、PLS、SVM是实现数据驱动的软测量模型的主要方法，人工智能算法（模糊神经系统、神经网络等）及其混合算法。在许多资料中都有对软测量模型方法及应用的综合报道。在石化行业中，一些典型的应用如：用来生产乙烯的在线质量监测，基于PLS的软测量模型，检验在线气相色谱仪的性能。Fortuna等人开发了一个基于多层感知器的复杂软测量模型，模型采用三层神经网络，取得了较好的在线预测功能，用于预测精馏塔汽油浓度。Bakhtadze等建立了原油精炼过程的产品软测量模型，该模型应用于缺少实验数据情况下的软测量建模，这种模型是将Takagi-Sugeno模糊模型和基于过程知识的相联搜索算法相结合。

五、结语

在21世纪，化学工程将发挥非常大的作用，假如我们可以及时抓住机遇，那么我们就有可能在开辟化学工程发展的新的阶段中，形成中国化学工程的特色和优势，为人类的可持续发展做出贡献。化学工程是一门传统的学科，但必将焕发出新的生机！其应用领域将扩展到所有涉及物质转化的领域，包括系统工程也包括产品工程，其学科基础将向高层次发展，理论和实验研究都将关注复杂体系的多尺度结构，计算能力也将空前提升。

参考文献

[1]袁乃驹 丁富新 张春洁：《膜反应器及其在生物工程中的应用》，《高校化学工程学报》1991年1期；

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    目前针对这一问题,很多化工企业都开始积极的开展新的技术,通过利用新技术以改善高CO2气体排放的现状,随着投入的加大,这种现象得到了有效的控制。甚至目前已经在某些生产环节可以达到利用二氧化碳作为原料进行生产,以此降低其排放量。比如,尿素的生产过程中,化工企业就可以再生产中将CO2进行收集通过一些反应进行利用。这一工艺每年就可以减排数十万吨的二氧化碳。

    2 海水淡化预处理中绿色科技的应用

    水是生命源泉,无论是生活还是生产,最基础的生存都离不开水。水作为社会发展的基础资源,本身有具有着有限性,尤其是淡水资源。而随着社会以及经济的发展,淡水资源曾经的利用毫无章法和度,因此世界开始面临了淡水危机这又一环境问题。中国虽然地大物博,但是相对于整个世界而言,是淡水资源最缺乏的国家之一,因此就需要寻找到可以解决这一难题的有效途径,海水的淡化技术的产生和应用不得不说是成为了解决这一问题的有效途径。海水淡化技术在初期研发阶段的应用成本较高,只有少数发达国家才有技术以及资金使用,称得上是奢侈技术,但是随着科技的发展,海水淡化的应用成本随之降低,其开始作为一种普通技术为一些发展中国家引用并应用。

    淡化海水本质上就是通过一些物理方法或者是化学方法将海水中的盐分以及水分进行相互分离的过程。在对海水进行淡化的过程中不会对环境造成任何不良的影响,并且获取海水对生态也没有造成结构上的破坏,这一点和目前我国提出的可持续发展的思想十分吻合,即满足了自身的需要,同时也给后代留下了能够发展的资源以及环境。这一点就符合了绿色科技的基础理念,所以海水的淡化中的一个重要环节就是绿色化学工艺的应用。而将这种绿色科学的理念同化工相互联系的过程实则就是现代化工发展的重要方向之一。氢氧化镁在海水的预处理淡化中产生,这种物质不但环保可靠,并且成本较为低廉,具有简单的操作工艺,同时不会造成换进的二次污染,在海水的淡化效果上又十分的明显,因此应用前景十分广阔。

    3 传统香精香料生产中的绿色化工的应用

    香精香料不仅仅是我国日常添加剂之一,同时在国际市场上也是我国进行进出口的贸易组成主要内容。作为日常化学产品之一,香精香料也受到了经济危机的影响,由于这种影响的逐步加深,经济萧条的状况开始蔓延整个世界,因此,随着这一影响的加深,我国在香料香精的出动中,由于订单的减少,受到了一定程度的打击。

    在深入地调查我国香精香料产品出口订单锐减现象的原因之后,不难发现,产品中有害杂质含量超标,是其真正并且主要的原因。造成有害杂质含量超标的原因则在于生产工艺方面的缺陷。例如提取原料的成分在产品中有残留以及包装材料的使用不当等原因。其中,提取原料的成分在产品中的残留的问题,可以通过研究和开发新的提取技术来改变。包装材料使用不当的问题,则应通过加强企业和工厂的监管力度,督促生产商家和企业反复试验,选取符合有害杂质含量标准的外包装物等方法来改善。还要牢牢掌握我国香精香料产品的优势方面,不断加强新技术的研究和其在实际生产中的应用,才能够满足生产出高质量、低能耗的香精香料产品的要求。

    4 绿色化学使可持续发展战略任务逐步向前推进

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【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）16-0056-02

化学反应工程是一门涉及高等数学、化工原理、化工热力学、化工传递过程、化工分析与合成等多学科、多领域的科学，也是一门研究化学反应的工程问题的学科。化学反应工程是我校化学工程与工艺本专科的核心课程，目的是将实验室中发现的化学反应可靠地移植到工业生产中，并且就所确定的反应与预期的生产能力对反应器的形状、尺寸及操作方式进行设计，其应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶金及轻工业等许多工业部门。

一 化学反应工程在化工工程中的应用

1.化工工程是否具有可行性是一个最直接、最根本的问题，而解决这一问题的基础是先要了解各反应的速率

对于具有工程意义的系统来说，反应动力学无法用理论计算，而必须通过实验来确定。所谓的反应进行分析，即通过实验测定动力学数据并对之进行数学关联，从而获得反应速度方程。因为大多数重要的工业反应都不是在充分混合的均相中进行的，传热和传质过程对这些反应的进行也有相当大的影响。因此，传递过程动力学与化学动力学的共同作用在化学反应工程中具有非常重要的意义。

化学反应工程学中的动力学就是专门阐明化学反应速度与各个物理因素之间的定量关系。有些从热力学分析认为可行的，如常压、低温合成氨，由于速度太慢而实际上是不可行的，只有研究出好的催化剂才能在适当的温度和压力下以显著速度进行反应，这就是动力学的问题。还有一些过程，从热力学分析认为是不当的，如甲烷裂解制乙炔，在1500℃左右的高温下，乙炔极不稳定，最终似乎只可以得到碳和氢。但如果使它在极短时间（如0.001秒）内反应并立刻淬冷到低温，那就能获得乙炔，工业上也就是这样来实施的，所以在实际应用上起决定性作用的往往是动力学因素。为了实现某一反应，需要选定合适的条件、反应器结构型式以及确定反应器的尺寸和处理能力等，这些都紧紧依赖于对反应动力学特性的认识。动力学是反应工程的一个重要基础，更是化工工程的一个重要基础。

2.化工工程需要工业反应器，而反应器的设计与计算、开发与放大是化学反应工程的一个重要内容

尽管各种产品有不同的生产过程，但作为化工生产的核心——化学反应器是必不可少的。各种不同类型的化学反应器具有不同的反应工程性质，因为在这些反应器中的流体力学及热力学状况可能完全不同。这就要求在进行反应器设计时，要以质量、能量及动量的基本守恒方程式为基础。除了化学动力学以及质量和热量的交换外，反应器中的流体力学及温度变化类型对于反应器的生产能力也会产生影响。

工业装置上采用的反应条件，不一定与小试或中试的一致。如在实验室的小装置内，反应器的直径很小，床层也薄，一般又常以气体通过床层的空间速度作为反应条件的一种标志。但在放大后，床层的高径比往往就不一样了。如要保持相同的空间速度，线速度就需改变，而线速度的大小又影响到压降、流体的混合和传热等情况，从而导致反应的结果不再与小试相同。又如，在小装置中进行某些放热反应时，温度容易控制，但在大装置中，传热和控温往往成为头等难题，甚至根本不可能达到与小装置相同的温度条件，所有这些导致出现“放大效应”。因此，工业装置的反应条件必须结合工程上的考虑才能最合理地确定。在化学反应工程学科建立以前，工业界广泛采用的方法是逐级经验放大的方法，中间试验往往耗资大、历时久。化学反应工程学科建立以后，逐步形成一套新的数学模型方法。目前，逐级经验放大和数学模型两种方法同时并存，各有适用范围，但是，即使是逐级经验放大的方法，也常是以化学反应工程的理论为指导，而不再是纯经验性的了。

3.工业反应过程的优化操作以及反应技术的开发是反应工程在工业方面的重要应用

化工产品只有在反应器中才能产生，想提高产品的产量必然要对反应器的操作条件进行优化。实际工业反应过程未必在最优的条件下操作，即使设计是优化的，在实施时往往有许多难以预料的因素，使原定的优化设计条件在实际操作中未必是优化的。运用化学反应工程理论对现行的工业反应过程进行分析，结合模拟研究，可找出薄弱环节和进一步调优的方向，通过调节和改造以获得最大的经济效益。由此可知，在化工工程中，老厂的增产挖潜、新厂的设计、新工艺、新产品以及新设备的付诸实践，化学反应工程都起着重要的指导作用。反应工程的理论为新反应器和新反应技术的开发指明了方向，研究者可据此寻找合理的设备结构和操作方法。近年来出现的新的石油化工裂解技术和各种新型技术，都得益于反应工程理论的指导。在工业应用中，在定性指导方面已发挥了很大的作用。但是，与理论研究相比，反应器内传递过程的实验研究和数据积累还很薄弱，特别是对于化工生产中经常遇到的多相流动体系的研究还不足。因此，反应工程的研究需要与多相流体力学和多相传递过程的研究相结合，以便相辅相成。同时，化学反应工程向生化、冶金等领域扩展时还会出现新问题，这就需要进一步的研究。

二 化学反应工程课程教学改革

针对目前的高校教学，我认为在此门课程教学与学习中应对以下几方面进行加强：

1.强化计算机的应用

气固相催化反应器是用数学模型法设计计算最成功的实

例之一，常用拟均相模型求解。对拟均相一维模型可以得到微分方程组，此微分方程组可以用数值法求解，常用的数值法有欧拉法、改进欧拉法、龙格—库塔法等。另外要求学生结合所学“化工计算机应用”的课程内容，采用VB计算机语言进行编程，对各种计算方法、边界条件、步长等进行比较，使计算结果稳定、准确。

2.加强实验教学

如返混是不同停留时间的物料混合，返混降低了反应器中反应物料浓度，影响反应速度、转化率及选择性，所以返混对化学反应结果影响特别大。通过开设相应实验，可以从中看到返混对反应物浓度的影响及停留时间分布的特征，反应器的空速等操作条件对返混程度的影响，对串联全混釜模型与轴向分散模型有了深刻的理解。根据流动模型参数，结合在其中进行反应的特征参数，计算或预测非理想流动状态下反应实际可达到的转化率。

3.与生产实践相结合

本课程以工业反应过程及反应器设备为研究对象，安排学生到工厂实习，这对本课程的学习非常重要。我们连续几年安排学生到中石化茂名分公司实习，在实习前，我们要求学生结合所学“石油炼制工艺学”课程内容，并针对自己实习的车间查阅相关资料，了解反应原料组成和来源；掌握装置的反应过程原理和工艺条件，熟悉装置的设备。在实习基地先组织听取技术人员的安全知识讲座。然后在实习中了解主要装置的工艺流程，熟悉现场的管线——泵——反应器——储罐等的走向，认清部分工艺的简易流程，了解化工生产中所用到的各类反应器、换热器、罐及辅助设备等，使学生对各类反应过程及所涉及的设备有感性认识。通过进厂实习也进一步证明理论与实践密不可分，有利于教学质量的提高。

三 结论

化学反应工程是一门工程类学科，与工程实际紧密联系，数学模型复杂，实践性和应用性很强。课程改革通过结合现代教学方法与手段，引入专业实验和生产实习等实践环节，加深了学生对理论知识的理解，培养了学生综合应用知识的能力及工程意识，提高了分析、解决工程问题的能力，适应了新世纪人才培养模式的需求。

参考文献

[1]刘军.化学反应工程[M].北京：化学工业出版社，2009：1～10

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中图分类号：O652 文章编号：1009-2374（2015）09-0059-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0785

1 MATLAB软件

MATLAB软件最早由美国的Mathworks公司提出，其主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。近年来MATLAB软件逐渐被用于化学工程与工艺实验的数据处理中，极大地提高了数据处理的效率。

2 化学工程与工艺实验数据处理

化学工程与工艺实验不同于普通的化学实验只重视一个原理的求证，它的目的是为了解决工业中的化工问题，其特点主要有实验时间长、实验规模大和实验数据处理繁杂等。在整个化学工程与工艺实验里数据处理是必不可少的阶段，也是印证化学实验成果是否行之有效的必要手段，但是由于实验数据过于庞大，实验当中相关的参数关系大多是非线性的，单单依靠传统的手工计算不仅速度慢，还容易出现计算失误的情况，根本无法满足实际的需求，因此，将MATLAB软件融入实验数据的处理中刻不容缓，它能有效地将繁琐的计算步骤化解成简单的计算，提高工作效率，让实验数据的准确性达到最高值，避免误差的产生。以下通过研究两个化学工程与工艺实验，分析MATLAB软件在处理实验数据时与传统的手工计算有什么优势和便利。

3 化学工程与工艺实验数据处理设计

3.1 数据处理的程序框架

因为每一个化学工程与工艺实验的目的都不相同，因此其处理的步骤以及涉及的化学公式也不尽相同，不可能以一个程序来概括，但是经过大量的实验研究和总结，发现不同的化工实验中都会有其相似之处，它们都可以由图1来概述：

图1

3.2 数据处理的程序编制

3.2.1 数据输入。化学工程与工艺实验的数据输入主要依靠提示的函数input实现，比如以温度为例子，则其输入函数为：t=input（‘请输入实验的温度（摄氏度）：’），其中输入函数大多是以矩阵的输入形式为主。

3.2.2 处理和作图。化学工程与工艺实验中得到的数据时常会存在离散的情况，必须经由多种拟合的方法将它们结合成一条或多条连合的曲线，而其中最常用的拟合方式是最小二乘法，因此本实验设计中的拟合方式也采用最小二乘法的方式。

设实验的离散数据（x1，y1）通过最小二乘法将其拟合成因变量y，自变量x，输入的函数关系为y=f（x），函数关系的主要思路是让离散数据中的x1的残差平方以及Σ（f（x1）-y1）2达到最小值。因为在得出化工实验数据中多少会因为外界的因素存在着一些误差，因此最小二乘法可以无需使输入函数y=f（x）必须经过全部的离散数据（x1，y1），但是残差平方和必须达到最小值。根据最小二乘法的拟合方法可知，最小二乘法可以满足化工实验数据处理中的拟合应用需求。

在化学工程与工艺实验中会涉及到流体的流动阻力研究，研究主要是通过测试流体的流动阻力，在经过特定的计算之后得出摩擦系数（λ）和雷诺准数（Re）的离散数据，再同理，经过最小二乘法拟合出连续的曲线，并根据其画出相对应的图形。因为摩擦系数（λ）和雷诺准数（Re）属于成双对数函数，则：

λ=aReb+c （1）

当a，b，c是常数时，则可以设c=0：

λ=aReb （2）

因为λ与Re属于成双对数函数，则：

Logλ=blogRe+loga （3）

得出上述式子之后可以将MATLAB里的函数polyfit（）进行线性的拟合，以作为化工数据处理的程序

原理。

3.2.3 建立数据库。因为经过上述的设计，化学工程与工艺实验数据处理只能得知在特定的温度下（比如10℃、20℃以及30℃等）实验的物性数据，但

是在实际的生产中，工业生产所涉及的温度多变，不单单只停留在设计好的温度当中，因此，这就需要我们在数据中选择最相近的数据，假设它们属于线性的关系，再利用内插或者外推的方式计算出实验的物性数据常数。在本文的化工实验中，编写的程序已经将实验温度和密度以及实验的温度与黏度进行多次的实验拟合，建立出了一个相对完整的数据库，在工作中只需将温度输入进系统，则程序可以自动跳出在特定温度下的物性数据，提高数据处理效率。

3.3 程序的运行

在编制完成化学工程与工艺实验的数据处理程序，且建立数据库之后，便应该输入数据以验证程序是否能有效地处理实验数据。在化学工程与工艺实验的数据处理中，MATLAB软件的应用是十分重要的，经过实验可知，在化工实验当中会出现大量的离散数据，必须经过拟合的方式进行处理，其处理过程中不仅工作量大，而且十分繁琐，一旦出现差错则必须重新重来，浪费大量的人力物力资源，而且在处理好实验数据之后，在查看实验当中还要将化工实验数据重新计算一次，看结果是否与原先的计算结果相同，工作量十分重，但是如果运用MATLAB软件则大大降低了数据处理难度，只要在MATLAB软件中输入相应的化工实验数据，就可以得到结果，节省了时间，提高了工作效率。

4 结语

在实际的应用中，化学工程与工艺实验所要处理的数据十分庞大，而且涉及的计算公式也十分多，甚至很多时候为了将数据的计算公式导出来还要建立复杂的模型，一旦有一个步骤出现差错则会直接影响到实验的成果，如果使用传统的手工计算方式，为了避免差错则必须对每一个数据处理环节进行反复计算，降低了工作效率，因此MATLAB软件的应用对于化学工程与工艺实验的数据处理十分重要，它不仅将复杂的计算变得简单，也让事后的实验验证效率得到提高，促进了化工实验的

发展。

参考文献

[1] 赵新强，谢英慧，曹吉林，李国玲.化学工程与工艺教学实践[J].河北工业大学成人教育学院学报，2014，6（1）.

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中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.019

1 引言

酶工程（Enzyme Engineering）是生物工程的主要内容之一，是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的应用推广使酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的一门新的技术科学、是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术[1]。酶工程作为生物化工研究生专业课程之一，是研究关于酶的生产和应用的重要学科。因此，在构建应用型本科院校生物化工研究生高级酶工程课程的教学过程中，针对酶工程教学过程中的问题，深化课程教学内容和知识体系改革，使本专业的硕士研究生能进一步系统、深刻地掌握高级酶工程的基本原理和研究方法，把握高级酶工程的理论体系和知识结构，能结合学科发展的最新进展和最新成就将酶工程的基本原理和研究方法加以深入领会，并能在实际的科研工作中将有关的原理和方法加以很好的应用。

2 高级酶工程教学实践中存在的问题

篇13

化工原理课是高校化学工程与工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物技术等专业的一门理论性、实践性很强的专业技术课。课程以工业工程应用为背景；以单元操作过程为对象；以三传一反为原理框架。它主要讲授化工单元操作过程的基本原理、典型过程设备结构，进行过程工艺设计计算、设备设计或选型及单元过程的操作分析，是理论与实践密切结合的技术基础课。化工原理是门实践性较强的学科，而学生在学习过程中缺乏生产实践及经验知识，缺少对单元过程、设备的认识和了解。因此，学生普遍感觉此门学科的理论知识和计算方法抽象，不易理解；学生普遍反映课程学习起来较困难[1]。究其原因：首先，该课程的很多知识点是工程实践直接经验化而来，其次，该课程综合了物理化学、高等数学、化工热力学、传递过程和反应工程等众多学科。再次，目前很多高校迫于政策调整，对这门课程的课时进行压缩减少，使得这门课程的理论课时减少了10%左右[1]。因此，对于化工原理这门学科，尤其是学时少，学生学习起来更加困难。故针对少学时的专业，设计一套更为符合本门专业学生实际情况的教学计划显得尤为重要。

2.案例互动教学

化工原理是一门实践性较强的课程，它和工业领域的实际操作过程有着紧密的联系。由于化工原理中每个单元操作都面临着复杂的实际问题。因此，使得学生学好这门课，建立起学习的兴趣是必要的。为此，笔者在教学过程中摸索出了一种因材施教的新方法，即案例引导式教学。简单概括为，在每一章内容之前，介绍一个和本章关系较大的工业或者日常生活案例，案例需要具备一定的科学性以及需要用到本章原理去解释[2]。在介绍过程中（展示形式多样，可以口述，也可以以多媒体形式展示），适当的留一些问题，让学生带着问题去听课，之后和学生就案例中的问题进行互动讨论。以下笔者给出化工原理教学中可以用到的一些经典案例，这些案例将有意于激发学生的学习兴趣，让学生从易于理解的案例中获得一些科学原理，从而建立起探索科学问题的兴趣[3]。

3.传热案例

以家庭暖气片为例：从房间内暖气片的换热现象开始，以提问的方式引导学生。首先，介绍换热片的传热原理，引出传热的第一种方式：热传导；接着，假设房间内有空气流动，如：风扇强制空气对流，这将使得传热速率加快、使得房间里远处的人很受到温度的升高，这就是“热对流”。以上热对流和热传导的定义已经给出。再次，引出热辐射。在自然生活中，热辐射存在于很多地方，如：太阳对地球的热传递，人能感受到热量，这是由于太阳以热辐射的方式向地球传递热量。综上，三大传热方式的简单原理已经解释的较清晰了。传热的形式包括：热传导，热对流，热辐射[4]。本文将详细讲解传热案例。

热传导：热量为什么会传递？换热片温度高，导致和换热片接近的空气温度升高，高温空气分子能量较高，通过在无规则的碰撞分子之间发生能量传递，高温的分子使得相邻的低温分子温度升高，从而实现热量传递。在密闭房间内，假设无空气流动，仅仅靠无规则的分子碰撞发生热量传递，这样的热传递就是热传导。

热传导速率的影响因素：热传导是热量传递的一种方式。热传导的速率有快有慢，这跟一些因素有关。传热介质的性质对热传导的速率影响很大，也可以用案例的方式来引导学生去思考，让学生自己思考自己得出结论。这里给出一个日常生活的传热介质案例来引导学生。不少学生都有游泳的爱好，可是为什么在水中明显感觉较冷呢？为什么下雨天里，衣服被淋湿了，人体就明显感觉冷呢？在学生的互动中可以得到很到答案，但是基本都会以非科学术语的方式回答。教师在解释的时候需要注意学生对专业术语的理解能力。水和空气都是一种传热介质，气体和液体的本质区别体现在分子原子之间的距离上。液体分子之间的距离较近，而液体分子之间的距离要高于气体分子多个数量级，因此在热传导时，气体的热传导的阻力要远高于液体。即气体的热导率要远低于液体。由此，大体可以得到热导率的对比：气体

热对流：一个比较简单的例子，倒一杯开水放在桌子上，由于杯子里的水和周围空气的流动，使得水温逐渐变得和周围环境的温度一样了，这是热的对流。如果在杯子上加个盖，就把对流的道路挡住了。可是这杯水依然会变凉，只是时间长些。这是因为杯子有传热的性质，这就是上面讨论的热传导。在房间内，起初无空气流动，仅仅是热传导。若将电扇打开，增强空气流动，空气分子发生对流，此时可以和学生互动，让学生来解答在有空气流动和无空气流动的时候哪种方式传热更快，即哪种方式更利于暖气片散热。学生的回答是前者，即有空气流动的情况下更易于传热。此时让学生阐述为何有空气流动下更易于传热。从学生的阐述中可以了解学生对传热过程的兴趣。接着教师点评学生的观点。从学生的观点里可以提取一些比较能容易让学生接受的热对流原理。将这些原理加入科学术语，学生会有较深的映像，因为这是从学生自己的思维理解里总结出的“为什么？”最后总结热对流的基本概念。在有介质对流的存在下，冷热的介质将热量从高温处传递到低温处的现象称为热对流。在案例中，暖气片周围温度较高，有空气对流时，空气的流动使得暖气片周围的热空气和远处的冷空气发生位移从而混合，导致冷热流体发生传热，最后导致的结果是房间内对流程度越大，房间平均温度升温越快。由此可以得出结论，同样条件下，相比无空气对流的情况，有空气对流的传热效率更高传热更快[5]。

热辐射：高温的物体激发产生电磁波，向空间传播，称为热辐射。太阳就是个很好的例子。阳光明媚户外里人体为什么能感受到热？这样的问题看起来很简单，学生的答案较多。热辐射这个名词听起来较深奥，但是学生们知道太阳就是热辐射的一个典型例子，就会对热辐射不陌生。热辐射有的地方需要加强有的地方需要减弱。可以适当例举一些例子加以深化说明。减弱热辐射的例子：很多工业管道上都有一层银色的保温层，这是为了减少热辐射，防止管道内热量以热辐射的方式向外传热。这是因为银色物质对热辐射有反射作用，能将辐射出的热量反射回去。在银色的保温层内都有一层海绵层，这是为了减少热传导。增强热辐射的例子：太阳能热水器的受热部位都涂有一层黑色的吸热物质。

热传导、热对流和热辐射是传热的三种方式。在自然界和工业界里很多过程都是这三种传热方式同时发生的。为了将这三种传热方式结合起来让学生理解，可以引出一个三种传热同时发生的例子。暖水壶是日常生活必需品，细心的同学会从暖水瓶的结构发现暖水瓶保温的原理。教师可以以互动的方式开始暖水瓶保温原理的讨论，让学生组成小组，以小组形式讨论最后得出结论。学生的结论可能较多样，且不科学。教师此时将学生的结论综合起来，写在黑板上，以待对比。教师以口述和多媒体的方式讲解暖水壶内胆的结构，从结构图上讲解原理。

暖水壶的内胆是两层的玻璃，两层玻璃都镀上了硝酸银，玻璃中间是真空的。玻璃内层镀硝酸银的目的是为了降低热辐射，使得热水的热辐射被反射回去。玻璃中间抽真空的目的是为了减少热传导，这是因为真空的热导率最低。而水壶塞的作用就是将水壶内外隔开，防止热对流。而软木是较好的绝热材料，热导率较低，故一般瓶塞都用软木材料。接着提出问题，暖水壶能保热，能否保冷？热水瓶的功能是保持瓶内热水的温度，断绝瓶内与瓶外的热交换，使瓶内的“热”出不去，瓶外的“冷”进不来。如果在热水瓶里放上冰棍儿，外面的“热”同样不容易跑到瓶子里，冰棍也不容易化。所以把热水瓶叫做保温瓶是科学的，因为它既能保“热”，也能保“冷”。

4.案例互动教学的总结

在化工原理的教学中，笔者发现案例引导教学法特别适用于少学时的专业，因为这些学生不属于化学化工专业，在化工的基本过程了解较少，教师需要较多的精力去引导学生，让学生对化工原理感兴趣。本教学方法尤其适用于理科功底较浅，高考调剂的学生，在非211的省属高校里这样的专业有很多，这些学生理科功底较差，学生无法在较短的时间里很快对化工原理产生兴趣并跟上教学节奏。

参考文献：

[1] 杨宗政. 化工原理教学方法探讨[ J] . 中国轻工教育, 2008 (4): 59-61.

[2] 曾明荣, 曾庆友, 赵鹏. 化工原理实验开放教学的研究与探索[J] . 实验技术与管理. 2008 (10): 128~ 129.