化学工程和化学工艺的区别范文

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篇1

中图分类号：TE08 文献标识码： A

前言：进入21世纪以来，环境问题越来越严重，而且，随着人口的继续增加，能源的持续减少，不可再生资源已经临近枯竭，生活垃圾核工业污染物也在无情的破坏着生态环境，人与自然的矛盾就这样不断被激化。在化学生产过程中，通过不再使用有毒、有害的物质，不再产生以及处理废物，生产无污染无伤害的目的正是绿色化学的设想。这虽然只是设想，但通过改进化学技术和方法，是可以达到减少有危害的化学产物的，绿色化学工程与工艺正是为了保证人类健康、生态环境，为促进化学工业节能目标而实施的。

一、绿色化学工业的概念

总结我们前面所阐述的，我们可以把其定义为无污染化学，所以在进行绿色化学工艺的过程中所产生的某种手段就是绿色化学工业技术，利用其原理从根源对普通化学反应产生的破坏进行整治。就绿色化学的特点来说，有以下两点，第一，绿色化学的本质就在于适中保持人与自然的和谐相处，近几年的快速发展而导致的环境破坏也就加速了绿色化学的快速发展；第二呢，绿色化学形成的结果是对环境友好的，绿色化学可以渐渐对付各种环境中产生的不利人类和自然发展

的因素。

但是究其根基，绿色化学是对环境的保护以及防范；而我们所说的环境化学就是对预防之后而无法达到效果的环境进行进一步的革新和处理，所以绿色化学和环境化学在起点和终点都是不一样的。那么在其反应过程中，对于有害物质进行摈弃，就可以制止不利产物的生成，但是在当前发展来看，这种想法只停留在表层，但是我们相信，通过科学家们的不断努力，这种想法终究会实现的。

二、传统化学与绿色化学的根本区别

化学可以理解为是研究从反应物向其生成物转化的的科学。传统化学在一定程度上是以资源过渡消耗和环境严重污染为代价的先污染后治理的化学工艺，其导致的危害是资源不可再生和环境污染，严重地威胁着人类生存和可持续发展，如目前全世界每年产生的废物达3-4 亿吨；而绿色化学（也称为环境友好化学）是从源头上防止环境污染的新兴科学。虽然传统的化学与绿色化学都为人类生活做出了巨大贡献，但绿色化学的根本思想是运用高选择性和原子经济性的反应，使用无毒无害的助剂、原料，生成环境友好的产品，而且经济合理，从而在节约资源的同时变废为宝。

绿色化学是对传统化学思维模式的革新和发展，也就是说，绿色化学可简单地描述为在化工生产反应过程中，改变了传统化学的“先污染后治理”，是“从源头上消除污染”，尽量不使用有毒有害物质，并减少或不生产废弃物和有毒有害物质。近年来的绿色化学发展，充分体现了绿色化学与可持续发展之间的密切关系，

因此，绿色化学也被称为“绿色与可持续化学”。

三、绿色化学应遵循的基本原则

1、污染预防优于末端治理污染；

2、尽可能的不用分离溶剂、试剂等辅助物质，若是不得已使用时，也应该是无毒、无害的；

3、在采用生产方法中尽量不使用和不产生对人类健康和对环境有毒有害的物质；

4、合成方法应具原子经济性（atom economy），原料分子中的原子更多或全部地进入最终的产品是原子经济性的核心目标。绿色化学的原子经济性有两个显著有点：一是最大程度地利用了原材料，二是最大程度地减少排放废弃物；

5、使用高选择性的催化剂优于化学计量试剂；

6、生产过程能耗应最低且在温和的压力和温度下进行；

7、设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品；

8、在技术可行和经济合理的前提下，尽可能地使用可再生原料；

9、尽量减少或避免非必要的衍生反应步骤（如使用物理化学过程、屏蔽基团、保护复原的临时性变更等）；

10、选择参与化学过程的物质，尽量避免发生意外事故的风险；

11、化学产品在使用完后应能降解成可以进入自然生态循环无害的物质；

12、发展适时分析技术以监控有害物质的形成。

四、绿色化学工程与工艺的开发

传统的化学工程与工艺对有害污染物的处理很被动，有滞后性，并且达不到根除污染物的效果，不但治理成本高，而且治标不治本。比如利用烟气除尘、脱硫，虽然净化了气体，却把污染物转化成了废渣废水，不但没有解决问题，反应复杂了处理方式。绿色化学工程与工艺，以零排放、清洁生产为原则，从化学反应着手，对污染进行有效的防止和控制。

1、采用绿色化学原料

化学生产原料是决定化学生产流程和工艺的主要因素，传统化学工程采用的绿色原料大多为不可再生能源，选取这种化学材料，不仅增大了我国不可再生能源的消耗量，同时也增加了化学生产污染物质的排放量，所以采用绿色化学原料是绿色化学工程重点研发项目，选用可再生、无污染的化学原料，如自然物质、绿色化学物质等。苞米杆、芦苇、纤维植物等农副产品废弃物，这些物质是典型的绿色化学原料，将其投入到化工生产中，可以转化成醇、酮、酸类的化学品，在转化过程中，这些化学原料只会产生氢气，不会产生任何有毒、有害物质。

2、采用高效高选择性的反应原料

对于化学工业来说，化学反应是决定化学工业生产过程中生产成本和生产难度、充分利用化学资源等各方面的重要性因素。可以降低工业生产的成本，而且能够提高产物纯度，减少无效反应产物的排放，节约化学资源，在化学工业中，有机物的反应复杂，研究机制不确定，所以选择合适的反应原料，不断提高工业技术是对化学工业的发展有着重要的意义。

3、提高化学反应的选择性

烃类选择性氧化是一类具有强放热性的反应，石油化工工业中时常发生这种反应，但是，它的生成物不稳定，很容易被进一步氧化，生成H2O和CO2。在各类的催化反应中，此反应一般不会被选择，因为有时生成物中还会存在同分异构提，不利于得到最终产物，所以，为了简化生产，一般都会使用选择性高的试剂。这样不仅可以降低分离产品和纯化产品的难度，还提高了反应的选择性，还能够起到降低成本，节约资源，减少环境污染的作用。所以加强这一方面的研究会有很强的实用性，比如开发载氧能力强、选择性好的新型催化剂，就可以应对不同的烃类氧化反应。

4、采用无毒无害的化学催化剂

近年来，化学反应越来越多的应用到了工业化的生产中，而催化剂对提高反应速率有着明显的效果，所以开发新型高效、无毒无害的催化剂以成为绿色化学工艺的发展方向之一。如今，相关部门都在研发新的烷基化固相催化剂，此外，分子筛催化剂也得到了很好的开发和应用。

五、寻找高效绿色的化学催化剂对提升工业生产水平的作用

1、 污染治理

目前，化学工业有其是石油、化工、煤炭等重工业对环境造成重大污染，危害生存环境，破坏原有生态平衡，威胁人类生存。引起国际上广泛关注，美国

1996年设立“绿色化学挑战奖”表彰在绿色化学领域中做出贡献的人。绿色化学的目标就是从化学生产的源头上实现环境治理，消除环境污染，绿色化学改变了传统化学工业先污染后治理的模式，实现预防、监测、零污染，预先环境治理，保护环境，资源可持续发展。

2、优化资源

化学工业绝大多数工艺都是上个世纪开发的，受技术发展的限制，化工领域是劳动密集型产业，高耗能、重污染、浪费原料、劳动力成本高，对大气、水和土壤等环境排放高。使产品成本中附带原料浪费、能源消耗、污染治理等成本。据统计，美国化工业1992年用于环保经费达1150亿美元，治理污染经费达7000亿美元，化学品销售中资源节约和环境治理成本提升。绿色化学从约资源方面，提高使用效率，减少环境破坏，降低新产品经济成本，有利于倡导节约型社会。

3、节能减排

节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。世界各国都制定了相关计划来实现这一目标，美国绿色化学目标：2020年将废弃物减少40-50%，化学生产行业消耗原材料降低20-25%。日本制定新阳光计划，在环境化学领域倡导绿色技术，减少环境污染，发展减排新技术应用。中国2006年提出降低能源消耗和对外石油依赖，希望2010年，单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。2013年国家发改委表示，为确保今后节能减排目标、推进绿色低碳发展，深入推进节能减排各项工作。绿色化学正是实现节能减排和环境保护重要工具。国家倡导在重点领域节能减排，推进企业节能低碳行动，开展绿色化工行动，加强环境治理，加大治理力度，引导循环经济，着力增强全民节能减排意识，实现共创和谐社会，建设美好家园。

4、化学工业中绿色化学的应用

绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染，做到完全无公害无污染，因此它又被称为清洁化学，应用范围广泛，它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科。工业中化学反应发生的条件一般都是高温高压，在反应过程中，只有适宜的温度和压力才能使用现代化学工业的技术，另外加上绿色化学的高效催化剂，这项工程才得以不断发展。例如上文提到的低维材料碳纳米管，催化裂解反应中有很大的化学功效。

5、化学工业中绿色化学和现代生物结合的应用。

讲到了催化剂，这就涉及到另外的技术性学科生物技术。生物技术的就是高科技与高端专业知识结合的产物，学科内又分为细胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化学产业中主要应用于生物化学。在化学工业生产过程中，选取有机的生物材料，主要是动植物的原料，另外也会采用他们经过上千年演变的产物―地下的煤炭等。催化剂主要由人工催化剂和自然催化剂，分别由人工合成以及采用天然动植物的生物酶。这样能够满足现代化学工业发展的需要，同时也能切合可持续发展的指导思想，节约能源，维持现在生态平衡的状态，推动化学工业发展。

六、结束语

综上所述，可持续发展在当今社会显得越来越重要，因此化学工业生产中也要遵循这个指导性思想，采用选择性高的原材料，节能减排，利用高新化学催化剂，最大程度的减少污染物排放，不断增高有效产物纯度，在资源有限的前提下，保护生态环境，维护现有的生态平衡。绿色化学在整个化学工业的发展中，有着实质性的意义，高新技术性产物催化剂的使用能改变现有产业结构和传统的生产过程，加速化学工业发展。

参考文献：

[1]于贺. 论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用[J]. 科技与企业，2013，05.

篇2

px，中文名称对二甲苯（para-xylene），属于低毒类化学物质。带有危险标记，对人体的健康有一定的危害。历史上，px曾经引起了工业界对其毒性程度的激烈讨论，工业机构及其支持的科研机构认为是低毒，环保机构及部分科学家（如厦门大学赵玉芬院士）认为是剧毒。px主要用于制造对苯二甲酸，可用于化工及制药工业等。另外，它还是许多化学合成原料的重要中间体。生活中常见的胶片片基、磁带本文由收集整理片基、电容器膜、光盘、磁卡等电子信息产品中都含有px，px已经成为应用广泛的重要化工原料之一。

根据资料显示，中国已经成为世界上最大的px生产国和消费国。px项目一直饱受争议：一方面，px涉及的产业收益巨大，各地相继建立了一些比较大的px项目，用于促进当地经济的快速发展；另一方面，px本身的毒性和以及在生产过程中产生的污染，使得多地民众对px项目的建立和实施产生了抵制情绪。px项目启示我们：科学技术是把双刃剑，人们在利用科学技术改变社会，造福人类的时候也不能忽略它带来的弊端。随着科学技术负影响的显现，工程的伦理性逐步走入了人们的视野。自20世纪70年代起，工程伦理学在美国等一些发达国家开始兴起。经历了20世纪的最后的20年，工程伦理学的教学和研究逐渐走入建制化阶段。在我国，类似的工程伦理道德规范以及法制化建设方兴未艾，我国工程伦理学的春天正在逐步逼近。

二、化学工程伦理规范的构建

作为工程的一支，化学工程有区别于一般工程的特点：

（1）化学工程潜在风险大

（2）化学工程对人的影响更直接

（3）化学工程的监控难度大

基于化学工程的以上特点，化学工程伦理规范的构建就尤为重要。

化学工程理论是工程理论的一部分，将科学技术转化为生产力的化学工程，不仅是一种技术的应用行为，同时也应该被视作一种社会实践活动。因此，化学工程伦理规范的构建应该技术和社会实践两方面来考虑。

第一，技术方面：

（一）降低化学原料的威胁

首先，化学工程中使用到的原材料，大多数都带有危险标记，对人们对健康具有一定的威胁。甚至，有些化学原料无色无味，可以使人在不察觉的情况下吸入或接触到，从而造成对人体的伤害。危险化学原料应该具有醒目的危险标志是十分必要的。

其次，危险化学品在生产、储存、使用、经营和运输过程中都应得到妥善处理。有些危险化学品，可以通过冷藏压缩，密封保存等技术手段来降低和消除对人体和环境的危害。运用专业的技术降低化学原料的威胁刻不容缓。

（二）保证生产过程的规范和安全

在化学材料的生产过程中涉及很多环节，每个环节都可能具有潜在的危害。保证整个生产线都达到科学工艺的要求能够减少工程事故和对环境的危害。

首先，通过对相关技术人员的培训，使其了解生产过程环节的危害，使其在每个生产过程中的操作都符合相应的规范，对于一些故障能够妥善处理。

其次，运用技术手段对每个生产环节可能出现的危险进行预防和控制，要有完备科学的三废处理设备，保证生产过程的规范和安全。

（三）治理和修复化学工程对环境的危害

对化学工程对环境的污染应该做的预防为主，防治结合，综合治理。但是，有些化学工程对环境的危害，运用目前的技术手段不可避免的。或者，由于种种原因，对环境的污染已经造成，都可以运用相关技术，采取有效措施，对污染后的环境进行治理和修复。

首先，必须对环境污染工程进行详细分析，找出污染源，确定污染物，最终制定相应措施对环境进行治理和修复。

其次，修复过程中采取的方式方法，应该充分考虑到周边公共建筑和相关人群的敏感度等因素，建设修复设施不得对场地及周围环境造成新的破坏。

第二，社会实践方面：

（一）借鉴国外成功经验的同时，结合中国的具体情况

对于化学工程伦理规范的构建和制定，国外的研究比国内要早，因此很多的成功经验值得我们学习和借鉴。

但是，国外的研究现状不完全适用于中国国情。在国外，工程伦理的研究主要针对工程师的伦理分析，因为国外的工程运行体质是以工程师作为工程责任的独立主体。而在国内，工程师侧重的是技术层面，工程从论证到实施及运行，分别由不同的主体承担责任，工程师很难做到独立承担。

因此，处理化学工程伦理规范的构建问题，应该借鉴

国外成功经验的同时，结合中国的具体情况。

（二）构建过程中要明确不同角色的不同权利义务

一个化学工程的项目，一般涉及多个角色，不同角色在项目中有着不同的分工和责任。

化学工程师应保证化学工程科学合理的论证和设计，全力参与、全程跟踪化学工程活动，同时对化学工程的每个生产环节进行监督，从而降低化学工程风险，保障化学工程合伦理性。

工程决策者应该根据针对工程中可能存在的问题和风险进行分析，制定不同的备选方案，选择合适方案，实现工程最优化。

政府部门应该在道德约束和伦理规范尚不完善的情况下，对化学工程中的每个参与者进行监督，明确他们的权利义务，监督和管理化学工程的实施。

公众是化学工程的最直接利益相关主体，有权监督化学工程的运行和实施，捍卫自身健康和生存环境安全，并对化学工程的负影响，提出正当的伦理诉求。

（三）化学工程的伦理规范要高于一般工程

化学工程具有一般工程的特点，同时高危险性高污染性使得化学工程与一般工程的不尽相同，化学工程对环境和人类健康的影响更为迅速和直接，与公众的生存环境和自身健康息息相关。因此，化学工程的伦理规范要高于一般工程。

首先，化学工程伦理的制定和实施要比一般工程更加严格，确保化学工程的规范和安全。

其次，对化学工程伦理的监督和执行也要高于一般工程，敢于接受社会各方面的监督，取得公众对于化学工程的信任。

三、结束语

厦门、大连、宁波和咸阳等地的px项目启示我们，只有不断地完善化学工程伦理规范的构建才能确保化学工程的持久化发展，真正地做到以人为本，促进人与社会的和谐发展。

化学工程伦理规范的制定应该从技术和管理两个方面来考虑：

化学工程是工程的一个重要分支，化学工程伦理规范应该在原有工程伦理规范的理论框架下，同时结合化学工程理论来构建。通过技术了解危害，规范操作，对可能的危险进行预防和控制；

同时，任何一个工程也是一种社会实践活动，那么就不应该脱离社会而独立存在，当然也应该受到社会伦理规范的约束。

通过管理，结合国内的具体情况，明确不同角色的权利和义务，同时制定相应的化学工程伦理规范。

篇3

高分子材料是化工产品的一个分支，是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品；高分子行业的迅猛发展，急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面，对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群，为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而，广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程，且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业，开设的专业课程很多，所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下，本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。

一、教材的选用

广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时，选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》，学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用，全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中，学生反映这本教材的难度太大，因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程，需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后，对学生进行综合训练。

“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课，此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课，然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课，高分子材料方面的基础较差，加上这本教材讲述的理论知识较少，所以学起来较吃力。根据学生的反映，学院及时更换了教材，采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材，该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识，对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍，全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺，也兼顾了新技术和新方法，难度适中，得到学生好评。

二、教学内容的改革

高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科，“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程，需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识，学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容，重点掌握三者的关系，强调成型加工对制品性能的重要性，这是本课程的主题思想，也是高分子材料的工程特征；选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》，充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态，不断更新及补充教学内容，确保教学内容的先进性；在教学内容安排上，以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点，以宽专业为目标，概况高分子材料理论基础和概念（详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学），从高分子材料的加工原理出发，着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发，对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授，然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别，对于一些新的成型方法，以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺，教师建立了QQ群这样的交流平台，并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上，经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台，引导学生关注，激发学生的学习积极性，让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念，对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍，而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容，在有限的学时内，节选核心内容，把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结，而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲，但不同章节会选不同的材料体系来进行，比如讲橡胶的压延，那么注塑可能选塑料，而挤出可能选复合材料，这样来兼顾各类高分子材料的成型。

三、教学方法的改革

教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点：一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性；二是该课程的理论性和实践性都很强，如何在教学过程中实现理论与实际的结合，用理论来解释生产中的实际问题，或以具体实例来说明理论，促使学生真正掌握知识。针对这些问题，“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。

（一）现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程，这要求有实际感性认识和直观性，同时，该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材，利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息，并根据需要设计各种演示效果，将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生，激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力，大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备，教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课，同时广泛收集案例、动画演示及成型录像，不断补充到授课内容中，让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识，对课件内容进行更新和完善，丰富课堂内容，加大课堂信息量，使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识，使教学达到事半功倍的效果。

同时，教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点，将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中，并用眼神、情感、心灵与学生沟通，必要时还要进行板书，让学生彻底把握一些关键问题。

（二）采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同，笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法，从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂，转变为组织和引导；从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时，并没有按照书本来进行，而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”，让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题，并在学生完成后让他们用PPT来展示成果，通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。

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为适应国家战略发展需要，2013年教育部、中国工程院联合出台了《卓越工程师教育培养计划通用标准》，为高等院校培育工程技术人才提出了新的标杆，也提供了新的契机。在众多工科专业中，化工专业涵盖过程工业的各个部门，对高质量各类型的工程技术人才需求十分迫切。化工工艺设计课便是培养化工专业优秀工程技术人才的一门不可多得的课程，在高等工程教育的深化改革中越发展现出其在本科教学课程体系中无可替代的作用和地位。

1化工工艺设计课简介

化工工艺设计课(以下简称“工艺设计课”)目前在国内大多数设立化学工程与工艺专业的院校都有开设，一般安排在本科四年级，是在学生学完专业基础课之后，综合运用专业基础课、制图以及经济、安全等方面的专业知识解决问题的一次训练，更能够迫使学生从做题的情境切换到工程实际的情境，因而能加快学生的思维向工程思维转变，能切实提高学生处理工程实际问题的能力。因此，与本专业的理论课相比，工艺设计课在优秀工程技术人才的培养方面具有独特的优势。然而，由于多种原因，工艺设计课还存在着不少问题，这门课的优势还远未被充分发掘，应有的教学效果还远未达到。

2工艺设计课存在的问题及原因剖析

纵观国内开展工艺设计课的高等院校，目前该课程教学过程中发现的主要问题可归纳为以下五点。

2.1设计要求和难度一降再降

工艺设计课教学效果难以达到预期，很大程度上源于设计要求和难度的一降再降。一方面，信息时代生活节奏越来越快，压力越来越大，很多本科生为了提高自己的竞争力，不得不分心考研、考证、实习、联系出国、进实验室、参加学生工作和社会实践，难以专注于专业课程学习本身。因此，学生们能真正投入到工艺设计课中的时间越来越少。例如，每年都有大量学生参加考研，考研之后紧接着就是毕业设计，使得学生很难充分重视工艺设计这门课。另一方面，化工设计工作量巨大，真正的设计从来都是团队共同作业才能完成。但在实际教学中，为防止学生抄袭而催生的“一人一题”的强制要求，也使得教师很难提出由多人共同完成一个设计任务的设想，因而也不得不降低对个人的要求和难度。

2.2设计题目缺乏精心设计

设计题目的合适与否对教学效果影响甚大，但从目前情况看，不少设计题目缺乏精心设计，衍生出如下几类问题。(1)与《化工原理》、《反应工程》等经典先修课程脱节严重。近年来，有一部分带设计课的指导教师认为，设计应该做真题，不应该做所谓的“假题”，甚至于设计题目就是指导教师团队正在做的工程项目。这就使得设计题目中所涉及的核心反应和分离单元经常不是经典的反应器和单元操作(如吸收、精馏)，有时会大量涉及气体吸附、膜分离、结晶、离子交换等非传统的化工的单元操作，有时甚至还因为新技术保护的原因无法获得设计所必需的数据。此外，即便有些题目来源于经典的传统化工工艺，但如完全忠实于实际项目，没有必要的简化处理，也必会造成工艺系统过于庞大、题目过于复杂，使学生感到一下子难以承受，不利于短学时性质的工艺设计教学。(2)“一人一题”设计的考虑不够周全。“一人一题”的初衷是限制学生抄袭。然而，很多设计题目，设计变量很少，甚至只有生产强度一个变量，使得学生的设计题目之间没有本质区别，无法杜绝学生抄袭。只要有个别学生做出来，其他学生只需简单地线性变换，仍可效仿，无需经过足够的个人思考。(3)未充分体现“整体设计”，仅是单元操作的简单组合。工艺设计课的工艺计算过程，应充分体现过程、工艺的整体设计。然而，目前的许多设计题目，其设计条件没有涉及单元之间的耦合，使得学生无需深刻认识过程和全流程，便可迅速进入到各个单元操作的计算阶段，其教学效果约等于化工原理课程设计，缺失了对学生大局观的培养。

2.3缺乏高效的“过程管理”

目前很多院校完全采用“结果管理”的教学模式，存在很大问题。所谓完全采用“结果管理”，即设计开始阶段做一次较为充分的宣讲，对设计过程不甚关心，完全以最终的报告和图纸定成绩。有些教师迫于科研压力，不愿在设计课上投入时间精力实施过程管理，甚至以“设计课以学生为主、学生自己完成”为理由，过度精简了设计过程中的师生互动环节。当然，也有很多教师非常重视过程管理，投入了大量的精力，但效率不高，其重要原因就是容许学生自由发挥的地方过多，学生的设计计算结果五花八门，教师很难对学生的阶段性进展做出高效反馈，甚至会打击青年教师的信心。诚然，设计没有标准答案，充分开放的设计题目更有利于启发学生，但这更多是针对设计大赛或是毕业设计。对于学时有限的工艺设计课教学，笔者不敢苟同。

2.4指导教师与真实设计资料的接触非常有限

近年来入职的青年教师，受到目前高等院校大环境影响，学术型的居多，大多没有经历过多少设计实践，自身工程设计底子薄。即使是有一定经验的教师，也有很多没接触过真正的、有代表性的设计资料。笔者所在的教研室只是收藏了一些早期的纸质版的图纸供学生学习，能反映当今化工厂、化工车间设计成果的图纸(特别是CAD电子版的图纸)还非常有限。学生们从未见过规范的设计文件和图纸，他们上交的报告和图纸都与行业规范相差甚远。

2.5先修课程缺乏对工艺设计课的铺垫

工艺设计课是一门综合运用所学专业知识的实践性课程，应该让学生能够在学习过程中将所学知识充分用到解决实际问题中去，这样会激发学生内心中的成就感，更加明白终身学习的重要性。然而，从目前看，学生学过的先修专业课程，对工艺设计课的铺垫不够，常常与设计题目脱节严重，这会使得“大学上的课没用”的思潮抬头，学生听课的积极性大减。例如，《化工工艺学》和《化工设计》这两门课是工艺设计课的直接先修课，但这些课程间的沟通合作还远远不够，从而不能将工艺设计题目中涉及的工艺流程在这些先修课上有所伏笔，提高了学生们面对工艺设计题目时要迈过的门槛。又如，认识实习、生产实习等实习环节，也是理论与实际联系的重要桥梁，但也很少跟工艺设计课之间建立紧密的关联［5］。我们常常不能将工艺设计题目中涉及的过程、车间和设备在实习阶段就让学生有所了解，这就使得工艺设计只能停留在课堂教学而没有实习支撑。

3改进工艺设计课的若干措施

笔者结合自己的教学实践以及在学生阶段的一些设计经历，尝试总结了一些可能对解决上述问题有所改善的措施，分五点陈述如下。

3.1精心安排设计时间

(1)尽早动员，尽早布置题目。《化工工艺设计》的全员动员应在四年级上学期开学即进行，最好能和另一门设计类实践课《化工原理课程设计》的全员动员合并进行。这样做好处有二:①学生通过一次集合就知晓大四的设计开课整体情况，便于其合理安排时间;②这样安排可以使得在《化工原理课程设计》结束后顺理成章地布置《化工工艺设计》的题目，给学生更多的准备时间应对难度更大的《化工工艺设计》。

(2)尽量避开考研冲刺期。可考虑将官方的开课时间定在春季学期，实际教学则可以跨年度。具体地说，是从考研结束之后那一周算起，完整进行4～5个自然周。笔者所在教研室一直推行这个方针，最大限度地减少了考研对工艺设计课的影响。

(3)给学生较为充足的报告撰写时间。在教学环节结束后，推迟1～2周(甚至整个寒假)收缴报告和图纸，给学生充足的报告撰写时间。如果寒假之前时间不够，则顺延到年后，但无论是否顺延，都统一在春季学期的第一周做完并上交报告，以减少对《毕业设计》环节的干扰。

3.2精心制定设计题目

(1)设计题目应更强调过程和整体。应通过设计条件的合理设定，使得任何一个单元操作都不可能独立求解，籍此强化过程物料衡算和过程设计的概念，使学生认识到过程设计不是单元操作设计的简单加和，有利于培养学生的大局观和主人翁意识。

(2)拉开“一人一题”设计条件的差异。通过设置不同的设计条件参数，对设计题目分组，使组与组之间在一开始便存在较大差别。这样即便无法完全杜绝抄袭，但也增加了抄袭的难度，迫使试图“偷懒”的学生不得不思考别人的结果哪些可以借鉴，哪些不能简单照搬，在这样的“询问他人+自我思考”中也潜移默化地达到了教学的目的，“少数人栽树、多数人乘凉”的状态得到有效的遏制。

(3)设计的前期计算应有相对确定的参考答案。设计的物料衡算、热量衡算和设备工艺尺寸计算部分，应有相对确定的参考答案，作为指导教师进行过程控制的重要依据。原因有四:①由答案反推过程，有利于及时纠正低级错误，有利于引导学生主动思考;②结合结果控制的管理，当有严格时间限制时，往往比纯过程控制效果更好;③能提高当面交流的效率，有利于提高学生的学习体验，也有助于提升青年教师信心，使其快速成长;④设计的开放性体现在多个方面，诸如PID设计就能充分训练学生的发散思维，没必要从工艺计算就开始发散。

(4)避免重复训练。设计题目最好应包括反应器设计。如果没有反应器，指导教师还应充分注意所带班级《化工原理课程设计》的题目，使得核心单元操作与《化工原理课程设计》有所区别。

3.3完善成绩评定方式

最终成绩应是设计步骤(设计过程)、答辩(测验)、说明书撰写、图纸绘制等环节的成绩总和。其中，设计步骤(设计过程)环节是过程监控性质的，应规定学生在每个节点必须完成的任务，且对其完成情况作出快速、准确的评估;答辩(测验)环节也是过程监控性质的，是教师了解学生投入情况的另一个重要窗口，是对抄袭行为的必要威慑。

3.4加强设计类课程的中青年教师培养

(1)提高准入门槛。首先，从事化工设计实践环节教学的教师，必须有化学工程与工艺的专业背景，最好是参加过设计大赛或本科毕业设计题目为设计型题目。其次，青年教师接手设计课也必须有听课、助课等自我修炼的过程，特别是没有时间较长、强度较大的实践经历的青年教师。

(2)鼓励设计课相关的教师“走出去”访问学习。鼓励工艺设计课相关的教师，包括从事《化工设计》理论课教学的老师，多去化工专业排名前列的院校走访，听听那些口碑较好的老师的《化工设计》理论课，了解其授课内容，学习其先进的课堂组织方式和授课方式。笔者本科阶段上过天津大学王静康院士负责的《化工设计》课，深刻体会到:把《化工设计》理论课上好，是调动学生兴趣的第一步;否则，学生就会本能地对设计实践课产生抵触情绪，很难谈得上有兴趣。

(3)下大力气收集、整理真实的设计案例。学院和教研室应设法为一部分指导教师创造去设计院实训的机会，积累一些真实的设计案例，至少是获得一些标准规范的PID、平立面布置、设备、配管设计等图纸，加以分类，做好资源共享管理。

3.5加强不同专业课教师之间的沟通、协作

在此笔者有两个特别建议:

①特别建议带设计的指导教师参加实习。比如，在生产实习过程中，要求学生认真体会工艺设计相关的工艺和单元操作，了解厂区总图布置、设备布置、管线走向、监控室设计等，学习工程实际中的反应器和多组分分离系统。

②特别建议《化工工艺设计》的指导教师也从事《化工原理课程设计》的教学，甚至是带同一个班。同一位老师带班，更有利于讲清楚这两门设计课的相通点和不同之处，使得工艺设计课能够尽量多涉及过程和整体，避免在单元操作的局部中纠缠不清。笔者已通过这种模式连续带班了2届学生，效果良好。

4结语

工艺设计课是化工专业设计类实践环节的典型代表，综合性和应用性都很强。在高等工程教育深化改革方面，工艺设计课是大有可为的，应引起相关专业、相关院校和相关部门的高度重视。一方面，必须从学校、学院和教研室层面重视起来，为支持设计课的发展、构筑合理的专业培养体系精心谋划、大胆创新;另一方面，这门课以及化工设计相关的指导教师应当意识到自己身上的责任和使命，下大力气提高组织教学的水平和业务水平。如此经过全方位多角度的改进，工艺设计课的教学质量才会不断提高，才会在培养高层次工程技术人才方面发挥更大的作用。

参考文献

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篇5

石油化工行业对于国家经济的发展具有重要意义，是国家能源的重点行业之一，但是与其发展同时出现的是对环境造成了重大的压力，其排除的残渣废水严重影响环境的发展，必须采取有效地对策加以治理，选择合适的方案提升管理水平。

一、石油化工废水的重要特征

石油化工产业在进行生产的过程中，产生与排除的废水量十分巨大，从其所含有的成分来看，存在着原油脱盐水、洗涤水、冷凝水、油罐的脱水、机泵的冷却水与锅炉的排污水等等，其产生的废水量与污染物质是随着炼厂的类型及加工工艺等方式而存在一定的差别。一般的炼油厂残渣废水主要来自常减压、催化生产的初常顶油和催化汽油、催化柴油等油品用碱液进行碱洗后的废液，而所洗的产品不同，残渣的性质也存在着一定的差异，对残渣的物质分析，我们发现，其仍然存在着一些有用的物质，我们必须采取有效的回收对策，实现资源的利用最大化，剩下的物质无法被利用，作为残渣排放，对这部分物质的含油量分析，我们发现，一般情况下，其COD值都特别高，可高达数十万，COD及硫化物、酚等污染物的排放量占炼油厂或石油化工污染物排放量的20~30%，除此之外，还含有一定部分的酚和环烷酸，对这部分物质必须采取有效对策进行处理，否则将会对整个系统造成一定的污染，将会对整个企业造成严重的冲击，影响无处处理系统的功能发挥，所以，加强对残渣废水的处理是十分必要的。

二、处理残渣废水的有效对策分析

从我国当前的科学技术水平来看，对残渣废水的处理工艺水平相对较高，以硫酸酸化法、焚烧法、稀释处理发、湿式氧化法、利用催化裂化再生烟气中和高级氧化组合工艺处理碱渣法为主，下面就对这几种工艺进行详细的分析

1.传统的硫酸酸化法

这是较为传统的对残渣废水处理的工艺，首先其程序是进行沉降除油、然后用硫酸酸化，最后进行分离。其原理对废水的酸碱值进行调节，除去大部分的油，但是其除去污染物的能力十分有限，经过这一处理工艺的污染物对环境的污染仍然十分严重，导致后续处理存在着一定的难度，而且存在着一定的安全隐患。

2.成本费用较高的樊烧法

这一方法的原理是利用瓦斯砌体或者是燃料油将经过蒸发处理后的残渣废水在樊烧炉中经过高温樊烧，利用高温氧化除去所含的污染物。但是对樊烧的物质进行化验分析后，我们发现，其会产生大量的SO2等有毒气体，会对周边的环境造成一定的影响，而且由于需要采用燃料油或者是瓦斯气助燃，所以其成本相对较高。

3.对污染物进行稀释

这一方法的原理相对较为简单，就是降低污染物的浓度，用水进行稀释，使其达标。但是从实际情况来看，残渣废水中污染物的浓度相对较高，与预期的标准相差十分巨大，要想达到目标，就需要扩大污水处理厂的规模数倍，成本相当高，而且会造成土地资源的浪费。

4.湿式氧化和间歇式活性污泥处理法

这一方法最早出现在辽宁抚顺，相对而言，其处理效果十分理想，但是其对操作的环境要求十分要个，必须在高温高压的环境中方能进行。其由缓和湿式空气氧化脱臭（WAO）和间歇式活性污泥生物处理（SBR）两个单元构成。在WAO单元，残渣废水中的无机物及有机物经过氧化作用合成硫代硫酸盐、亚硫酸盐和磷酸盐，实现脱臭的目标，同时可以减少在后续的酸化中可能出现的用酸量。进入到SBR单元，经过氧化脱臭后的废碱液在SBR反应池完成生物降解和固相微生物与废水的固液分离过程，出水COD500mg/L，达到二级生物处理系统进水水质的控制指标，满足污水处理的要求。

5.利用化学原理处理残渣废水

现在应用较为普遍的还有利用催化裂化再生烟气中与高级氧化组合工艺对残渣废水进行处理，其原理是将汽油精制产生的碱液或碱渣和液化气精制产生的碱液或碱渣进行调和，在调和后的废碱液或碱渣中通入催化裂化再生烟气进行中和反应，达到降低PH值的目的，流化催化裂化装置再生烟气中主要包括酸性气体CO2、SO2及NOx，且该酸性气体将废碱液或碱渣中的NaOH、酚钠、环烷酸钠、硫化钠进行中和反应转化为碳酸钠及酚、环烷酸、硫化氢；便于实现残渣废水中的油和酚、环烷酸的处理。具体的处理步骤包括进行多级沉降、高级氧化、絮凝、压滤工艺等等；进一步提取粗酚、环烷酸等；将处理后的水有管理地排放到现有的污水处理厂进行综合处理。

三、各项工艺的优劣对比

经过对以上的各项工艺分析对比我们发现，各种工艺都存在着一定的处理能力，但是相较而言，硫酸酸化法相对较差，在应用中存在着一定的安全隐患；樊烧法尽管效果十分理想，但是其成本过高，而且会造成周边环境的压力；稀释处理对策相对实现的可能性不大，而且对后续污水的处理仍然存在着很大的压力。而湿式氧化和间歇式活性污泥生物处理法经过实践分析，我们发现其成本性对较低，但是对施工环境的要求较高，但是处理的效果十分理想，脱硫率可以高达99.9%，COD脱除率：98%；而采用催化裂化的处理成本也相对较低，处理的效果也非常好，值得推广。

经过一系列分析，我们对上述的生产工艺都有了新的认识，经过分析研究，我们发现湿式氧化和间歇式活性污泥生物处理法与催化裂化再生烟气处理法这两种技术比较具有实用性，从效果上来看二者没有明显的区别，但是从实际操作的难度上分析，我们发现催化裂化的方式更加使用，具有一定的技术优势，具有一定的推广价值。

四、结束语

残渣废水是石油化工企业发展的附属品，其严重影响企业的发展与产品的生产，为了倡导绿色环保的理念，我们必须采取必要的措施，加强管理，不断地应用心得技术来提高处理能力，降低成本，增强石油化工行业对残渣废水的处理能力，大力推广新工艺。实现绿色化工。

参考文献