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揚州大學化學工程領域從2009年至今累計招收全日制工程碩士94人,畢業26人,其中90%以上進入蘇、浙、滬大中型企業,部分畢業生已成為企業技術骨干。通過5年來的摸索,化學工程領域已經實現了學術型人才和專業型人才分類培養的格局,完成了針對全日制工程碩士的實踐教學體系構建工作和校外工程實踐基地的建設工作,基本形成了以能力培養為核心,以強化工程實踐為落腳點的人才培養模式。2013年揚州大學在化學工程領域開展了以學科內在關聯性為基礎,以多學科交叉為紐帶的“大工程領域”全日制工程碩士培養模式的改革與探索,力圖通過化學工程與材料工程、制藥工程、環境工程等工程領域的交叉融合,培養出能綜合運用多個工程領域的研究方法和技術手段,具備適應多種工程研究工作和解決多樣工程實際問題能力的“大化工”人才,實現人才培養由“單一工程領域的狹窄對口”變為“多個工程領域的廣泛適應”。
二、“大工程領域”全日制工程碩士培養模式改革的主要措施
1.重新定位全日制工程碩士的培養目標
揚州大學圍繞“大工程領域”全日制工程碩士培養模式改革,邀請行業專家和企業代表共同對化學工程領域全日制工程碩士的培養目標進行重新定位,提出:培養面向行業、面向未來的高層次復合型“大化工”人才應該具備寬廣的知識背景、良好的創新思維、較高的實踐能力和強烈的責任意識,具有扎實的化工、材料、制藥、環境等學科基礎知識,能綜合運用化工過程、綠色工藝、工業催化、材料制備、藥物合成和環境化學等多個領域的研究方法和現代技術手段,具備獨立從事化工-材料類、化工-制藥類、綠色化工-環境保護類等多個大類方向的研究工作和解決多樣實際工程問題的能力。在此基礎上,學校按照“方案寬口徑、培養個性化、出口多方向”的基本原則,重新制定了化學工程領域全日制工程碩士培養方案。
2.構建基于多學科交叉的“模塊化雙螺旋”課程體系
針對化學工程領域全日制工程碩士新的培養方案,學校在充分發揮自身辦學特色和整合學校教學資源的基礎上,由化學工程領域牽頭,校內多個工程領域協調配合,改革了傳統的層次化課程體系,見圖1,構建了基于多工程領域學科交叉的“模塊化雙螺旋”課程體系,見圖2。實現理論課程和實踐課程的多鏈交匯,有效解決了傳統課程體系中理論課程與實踐課程相互脫節的問題。對相關課程進行模塊化處理,使得課程內容更具靈活性和針對性,加上多工程領域學科交叉的理論課程平臺和多元化實踐課程平臺所整合的多種教學資源,能夠最大限度滿足“大工程領域”人才培養的需要。其優點主要體現在以下三個方面:
(1)“模塊化”的課程內容更具靈活性和針對性
通過設置模塊能夠實現理論課程和實踐課程的多鏈交匯,有效解決了傳統課程體系中理論課程與實踐課程相互脫節的問題。對相關課程進行模塊化處理,使得課程內容更具靈活性和針對性,加上多個工程領域學科交叉的理論課程平臺和多元化實踐課程平臺所整合的多種教學資源,能夠最大限度滿足“大工程領域”人才培養的需要。
(2)“雙螺旋遞進式”的課程排布更加貼合人的發展規律
“雙螺旋遞進式”的課程排布,既保持了理論課程體系和實踐課程體系相對獨立性,又確保了理論課程體系和實踐課程體系的內在聯系性,使得各模塊之間呈現了從掌握多學科基礎知識———構建基本工程技能———建立初步工程概念———獲得多領域工程科研訓練———親歷工程實踐———實現“大工程領域”的知識、能力、素質綜合提升這樣一個循序漸進的培養過程,完全符合人的發展規律。
(3)多元化的實踐課程平臺能夠更好地滿足學生個性化培養的需要
學校多元化的實踐課程平臺由校內和校外兩部分組成。校內教學實踐資源包括揚州大學國家級測試中心、江蘇省環境材料與環境工程重點實驗室、揚州大學藥物研究所、揚州市材料性能強化技術中心、揚州大學聯環生物化妝品研究所、揚州大學超分子化學研究所、揚州大學高分子化學與材料研究所、揚大-中化精細化工研究所、化學工程與工藝專業實驗室、藥物合成專業實驗室等;校外教學實踐資源包括揚州市化工園區、高郵市電纜材料科技園區、大學科技成果孵化園、泰州醫藥城、江蘇油田、揚農集團、長青農化、上海藥明康德新藥開發有限公司、聯環藥業等多家單位,以及50多家江蘇省企業研究生工作站,近70家校企聯合培養基地,能夠針對學生的專業特點、興趣愛好和個人能力提供多樣化的教學資源,為學生多工程領域應用能力的培養提供了有效支撐,滿足了學生個性化培養的需要。
3.打通相關工程領域的課程設置“大工程領域”的課程設置
應該摒棄傳統的學科主義色彩,充分體現實用主義的根本訴求。學校通過打通相關工程領域的課程設置,將多工程領域學科交叉的構思細化落實到相關課程之中,重點開展了以下四個方面工作:
(1)少而精地設置學位課程
學位課程主要包括政治類課程、外語類課程、工程數學類課程以及相關工程領域所共用的最基礎的課程。最基礎的課程并不強調學科系統性,而是以“必需、夠用”為度對相關課程和教學內容進行重組和優化,旨在為學生提供必備的基礎理論知識。
(2)有針對性地選取教學內容
教學內容首先要重視其學科交叉性、寬廣性、應用性和實踐性,重視學生應用能力和實踐能力的培養;其次要能反映本工程領域和相關工程領域的前沿知識,使學生熟悉多個工程領域科研的最新動向,增強科研興趣;此外還要有針對性地將企業生產實際中遇到的問題或工程案例引入教學內容,使學生對企業工程應用有一個初步的了解,增強學生對工程問題的分析能力;最后課程內容的選取還要考慮系統性,做到與后續課程和課題研究的有效銜接,減少學生課程學習的盲目性。
(3)充分發揮選修課的靈活性
選修課的設置除了相關工程領域的專業課程外,還要設置大量的交叉學科課程,同時鼓勵學生根據自己的興趣和研究能力在全校開設的研究生課程中選擇適合自己的課程,進一步拓寬學生的知識視野,培養學生的綜合素養,解決知識結構單一化的問題,適應不同類型研究方向的需要,促進學生的自由發展。
(4)加大實踐課程的學分比重
“大工程領域”課程體系設置中,實踐課程學分占到1/3左右,實踐課程的內容將不僅僅局限于本工程領域的教學內容,更多是要提供多個工程領域的實踐教學內容。而且,實踐課程體系的設置還將貫穿于全日制工程碩士的知識學習、科研選題、工程實踐,以及延伸至對論文寫作階段工程應用性的指導。同時,還要重視理論課程與實踐課程的內在聯系,提高知識學習與工程應用的轉化效率,強化學生工程應用能力的培養。
4.科學合理地配備師資“大工程領域”的課程在師資配備上
除公共課及部分專業基礎課外,主要采用“三三制”,即多個工程領域的專家、學者講授課程占總課程的1/3,企業及研究單位的高級工程技術人員講授課程占總課程的1/3,院內有企業工作背景及長期與企業有業務合作的教師講授課程占總課程的1/3。尤其對于實踐課程的師資配備則要充分體現“工程背景”,可以是具有企業工作經歷的校內教師,也可以是擁有一定數量面向企業橫向科研項目的校內教師,或是來自企業具備一定教學經驗的工程技術人員。同時,積極嘗試采用多教師串講的授課形式,例如:在化工—材料類課程中醋酸纖維的生產和應用這部分內容,將安排三位老師進行串講和指導,兩位校內教師一位主講化工工藝與設備,一位主講材料的制備及功能化,而邀請的企業高級工程師則講解醋酸纖維的應用及市場行情分析。從而實現了多學科知識配置—市場認知—企業應用三位一體的綜合性教學目標。
三、結語
目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養復合型人才,即學生在完成主修專業課程的基礎上,再輔修第二專業的課程。輔修課程的上課時間經常與主修課程的上課時間相沖突,或者輔修課程的上課時間統一被安排在周末或晚上,這給輔修課程的學習帶來不便。環境工程與化學工程復合型人才的培養可采用特色班級方式培養,即在招生時就用固定班集體招生、統一培養。這種培養方式便于課程體系的學習,尤其是便于實踐課程的教學與管理。湖南城市學院化學與環境工程學院同時擁有化學工程和環境工程兩個專業,這使得該學院在環境工程與化學工程復合型人才的招生、教學與管理有獨特的資源優勢。
2環境工程與化學工程復合型人才培養的課程體系
在課程體系設計上,不能簡單地將環境工程專業與化學工程專業的課程“拼盤”。根據環境工程與化學工程復合型人才培養的特點和要求,我們在請教專家、調查學生的基礎上對環境工程專業、化學工程專業的相關課程進行了有機整合,形成了培養環境工程與化學工程復合型人才的課程體系,該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質課程模塊。該課程模塊包括中國近現代史綱要、思想道德修養與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業核心課程模塊。該課程模塊包括環境化學、管網工程、環境微生物學及實驗、環境生態學、環境監測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發性化工環境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數據處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產實習、畢業論文(設計)。該課程體系在保留環境工程專業的核心課程基礎上,《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業基礎課程內容和學時與化學工程專業一致,在課程設置上體現出環境工程專業與化學工程專業課程的復合;特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現出環境工程專業與化學工程專業課程的融合。
3環境工程與化學工程復合型人才培養的教學方法
對于環境工程與化學工程復合型人才,要求綜合培養學生環境工程、化學工程兩專業的知識和能力,達到綜合培養的目標,這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格,而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業基礎課程模塊中滲透環境工程專業知識的教學,在上述專業核心課程模塊滲透化學工程專業知識的教學。例如,《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如,《化工污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農藥廠廢水”的專題教學,將流化床工藝設計參數、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中結合教學內容運用工程中的實際案例進行教學。例如,《水污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中教師結合教學內容,通過創設學習情境,促進、支持和指導學生完成研究型學習活動,來綜合培養學生能力與素質的一種教學方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”實驗中,教師可引導學生自己查閱文獻資料,引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度?如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線?讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法,引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過程中的速率常數K和表觀活化能Ea?
4環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環境工程與化學工程復合型人才培養的關鍵。要培養環境工程與化學工程復合型人才,首先必須有環境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為,要改變目前環境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題,可從如下幾個方面加強環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設。(1)引進、培養具有環境工程和化學工程雙專業學位的高水平的博士或碩士,他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環境工程、化學工程的專業教育,具備環境工程和化學工程復合的知識結構和科研素養,是環境工程與化學工程復合型人才培養的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內部要求有環境工程專業學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育,要求有化學工程專業學位的教師參加環境工程的本科理論與實踐教育,教育期滿后進行考試認證,達到認證資格的教師才能評聘為環境工程與化學工程復合型人才培養的師資。(3)聘請企業有工程實踐經驗,且有良好師范素養的工程師參與環境工程與化學工程復合型人才培養的教學和科研工作。
5學生自主學習是環境工程與化學工程復合型人才培養的重要手段
興趣是最好的老師,要學好無機及分析化學,首先要激發學生的興趣。第一,在無機及分析化學這門課的緒論課上,主要介紹化學的作用及學習方法。第二,闡明化學與人類生活之間密切聯系,激發學生的學習。第三,無機及分析化學是化學、化工類相關專業的基礎課,其作用無論是對以后的專業課學習還是將來從事工作都具有重要的意義。第四,在平時的課堂教學中,可以多講一些貼近生活的例子,激發學生學習的興趣。例如,在介紹影響化學反應速率的因素時,舉例說明,夏天食物容易變質,我們可以將食物放進冰箱中保存,以防止變質。這是通過降低溫度,達到降低食物變質的速率。汽車尾氣CO和NO是嚴重的環境污染物,從熱力學的角度講,CO+NON2+CO2可以發生,但是遺憾的是,在通常狀況下,該反應進行的非常之慢,以致不能有效地去除車道內的CO和NO。因此,有必要對化學反應的速率問題進行研究,必須考慮外界因素對反應速率的影響,由此可引出本節課要學習的內容。第五,在教學過程中,穿插介紹一些與知識點相關的科技發展新動態及前沿知識,以此調動學生學習的積極性。
2綜合利用各種教學方法
現階段的教學方法多種多樣,而在實際教學中,各種教學方式應該相互結合、取長補短。根據我校無機及分析化學教學團隊多年來教學中的經驗,可以概括為以下幾點:第一,增加課堂討論。針對一些在學習過程中遇到的問題,教師應該指導學生搜集資料,進行課堂討論。在討論的過程中培養學生分析和解決問題的能力;第二,讓學生走上講臺。讓學生走上講臺不僅可以體驗教師備課的準備過程,還可以鍛煉學生的能力;第三,運用多媒體教學,可以使微觀概念及理論形象化。例如,在物質結構基礎這一章,學生一般較難理解,如果用多媒體課件和化學軟件以動畫的形式去展現,課程內容會更加形象、生動。這樣的教學不僅有利于學生理解、記憶,還可以活躍課堂氣氛。第四,對于公式推導,應該板書推理過程引導學生理解。在教學中應避免盲目使用多媒體教學,要將多媒體與其他教學手段結合起來,才會使學生理解公式的推導過程,并能較好的應用公式。
3培養學生能力
為了調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程的興趣,可以積極組織各類化學競賽活動。我省有各類化學競賽,例如:化學視頻大賽,化學實驗競賽和趣味化學競賽等。近年來,教育部門堅持開展國家級、省部級大學生創新實驗項目,有望培養大學生的創新能力,推動全民創新。此外,為了鼓勵和培養大學生創新激情及能力,我們學校也開展了大學生創新實驗項目。該項目均是由學生親自撰寫項目申請書,申請答辯ppt,中期考核表,結題報告和結題答辯ppt等資料。這不僅培養了學生創新能力,還為學生日后工作和學習培養科學合理的方法和實踐能力提供了基礎。
4適應專業要求
能源化學工程專業的技術性和實踐性較強,在無機及分析化學的教學中,要把握專業的特殊要求,認真學習我校能源化學工程專業人才培養方案,深入研究教學大綱,充分了解無機及分析化學在整個專業課程體系中的作用,明確教學過程中的內容和重難點。例如,化學熱力學和化學動力學章節的內容應該詳細講解。這部分內容對于能源化學工程專業的學生而言,可以更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律,為高效、低碳環保使用能源奠定基礎。
5結論
(一)建設內容
一是多維創新實踐平臺硬件建設。針對能源化學工程專業的特點,對已有的校外生產實習基地進行鞏固和規范,實現專業和企業的有機銜接;開拓新的生產實習基地,豐富和加強學生實踐環節;優化實驗室資源分配和管理機制,增加公共和專業實驗室的開放數量和時間;引導和加強專業教師研究室和企業的產學研合作,促進校企產學研中心的有序高效運行,增進校企的緊密聯系。二是多維創新實踐平臺硬件建設運作機制的建設。以校企產學研中心為橋梁,學校和企業簽署共同建設協議,確定雙方的責任和義務,成立協調辦公室,實現實驗室、教師研究室和企業的協調互助,加強和完善學生實踐環節,增強學生對企業生產的了解和行業發展的認識,提高學生應用專業知識的能力。
(二)建設目標
通過多維創新實踐平臺的建設,造就一支結構合理高水平的教學科研隊伍,利用區域優勢和學科優勢,進一步加強多種形式的協作,滿足具有鮮明特色的專業人才創新能力培養需要。通過多維創新實踐平臺的有效運作,增加實踐教學比重,改革實踐教學內容,完善實踐教學條件,切實提高能源化學工程專業大學生的應用創新能力。通過多維創新實踐平臺的建設,培養新形勢下的優秀本科生,促使其更快、更好地適應社會需要。
二、多維實踐平臺建設的實施方案
對學生的多維創新實踐能力的培養應該是在專業教師的指導下進行的,目的是充分激發學生的自主學習能力,培養學生的創新能力,讓學生真正掌握理論知識,并且可以運用自己所學知識解決實際問題。以此來落實以學生為中心的教學理念,實現課內課外相結合,教學與實踐相結合的教學目標。
(一)對教師研究室的建設加以完善
可以根據每個教師的專長和研究方向,來建設尖子教師研究室,并且對考核目標作出明確規定,支持本科生“進團隊、進課題”,積極參與教師的教學與科研活動,增進教師研究室和企業的交流,實現教研相長。
(二)強化校內實驗室建設和管理
把突破口瞄準建設綜合實驗室,綜合考慮教學內容、課程設計、生產實習的全面配套改革,提升實驗室教師的專業水平,發揮學生的自主性,完善生產實習環節。主要是鞏固原有生產實習基地,開拓新的實習基地;采用靈活多樣的指導方式,充分考慮學生的個體差異,有針對性地選擇實習教師和實習場所;強化校企產學研中心的作用,促進學科發展。設計完善的多維實踐創新平臺運作機制,滿足其發展和提升的需求,更好地服務于科技創新。
(三)加強教師團隊建設
堅持“以人為本”、“服務廣大師生”的指導思想,構建服務化的、人性化的、可持續發展的新理念,調動教師積極性,保障高素質人才的培養,全面推進教育教學改革。
三、結語
實驗開放性是指將實驗室為實驗教學,相關設備可以向實驗對象進行開放。在無機化學實驗中,采用開放式實驗方法,不僅能解決教學中出現的問題,更有助于激發學生的學習興趣。以下將對開放性無機化學實驗的優勢進行系統的分析。
1.激發學生的學習興趣通過實驗的方法,可以引導學生深入到實踐中來,實驗教學能改進學生的思維方法,端正學生的學習態度,進而培養學生的創新能力。在教學過程中,教與學需要有機結合在一起,開放性教學能讓學生認識到不同實驗的操作方法,在實踐中理解化學知識。
2.提升學生的實踐能力實踐能力是每個學生都必須掌握的,實驗室開放不但能提升實驗室的利用率,而且能充分調動學生學習的積極性和主動性,逐漸培養應用型人才。學生有更多的機會進入實驗室,熟悉儀器操作規范,規劃實驗的操作,提升實驗課的教學效果。
二、化學工程與工藝專業無機化學實驗室開放的基本設置
化學工程與工藝專業對學生自主實驗及獨立學習的要求比較高,在實踐中需要結合教材知識,重新審視自己學過的知識,在實踐中強化對知識的理解。以下將對實驗室開放的基本設置進行系統的分析。
1.制定科學合理的實驗教學計劃為了滿足教學機制的需要,必須根據實際需要明確化學工程與工藝專業實驗教學目標,根據教材內容擬定教學計劃。必要時可以和化工類企業負責人共同商討化學工程與工藝專業人才培養方案,讓學生的知識和技能與社會需求接軌,讓學生系統掌握化工專業實驗的基本知識。在離心泵性能測試的學習中,可以將其和管道流體阻力及傳熱系數結合在一起,將三個實驗進行整合,將3套裝置串聯起來,作為一個工藝流程進行思考。在實驗過程中涉及到泵的啟動、流量調節、管道阻塞及溫度控制等方面,需要操作者掌握操作系數的調控方式,對儀表、閥門及管件的應用原理進行分析。在實驗操作過程中,制定實際操作步驟確定下一步計劃,加深單元操作在實際學習中地位作用的認識,進而鍛煉學生解決實際問題的能力。
2.優化實驗教學體系實驗教學內容不是一成不變的,需要根據實際情況適應社會發展需要,及時更新和豐富實驗教學的內容,必要時進行適當的改革。各項教學體系的制定,都需要以提升學生的綜合實踐能力為基本,構建以實驗基本操作和技能為基礎的綜合性實踐平臺。在實驗中學到《氣體的制備、凈化、干燥和收集》需要提前制定綜合性方案。在操作過程中,需要明確反應物的狀態及反映條件,在固體和固體反應時,需要及時進行加熱。當固體和液體發生反應時,需要在常溫情況下。收集裝置主要有三種方法,分別是排水集氣法、向上排空氣法、向下排空氣法。在實驗操作過程中,可以以激發學生的創新能力為基礎,讓學生根據實驗操作步驟和環節,運用自己學過的知識,理解實驗教學的目的,自主進行設計,通過創新性訓練,進而培養學生自主實驗的能力和水平。
3.建立客觀公正的實驗教學評價體系實驗教學是檢驗學生學習能力的關鍵,在化學工程與工藝專業無機化學實驗教學中,當學生實驗操作結束后,老師需要根據實際情況,進行適當的評價和總結。結合實驗結果和學生操作水平,對學生的學習行為進行恰當的評估。在《二氧化碳相對分子質量的測定》實驗教學中,需要選擇合適的膠塞塞住干燥的雛形瓶的瓶口,在膠塞上做記號,稱取重量后做好標記。將啟普發生器導出的CO2裝入錐形瓶的瓶底。待滿后,緩慢的取出導氣管。用膠塞做好標記,進行稱量。此時體積公式為G2=容器質量+mco2,其次往錐形瓶中加滿水,塞好瓶塞,記下溫度T和大氣壓力值p。在操作過程中根據學生的實際表現,進行適當的表揚。實驗課程是理論聯系實際的操作環節,主要是通過實踐操作掌握基本知識和基本技能,最終獲得所學的實驗知識和解決問題的能力。實驗課證明每個實驗項目都要達到整體教學的目的。實驗課很難通過課程結束后的一次考試得出結果,需要多進行實驗探究,建立科學、客觀、公正合理的指標管理體系,嚴格按照指標管理體系進行操作。從學生的角度出發,根據學生的實驗結果,對化學工程與工藝相關內容的了解度進行充分的概括。
三、結束語
氨的合成研究較深,發展較早,已經具有近七十年歷史的典型高壓催化反應。在氨廠所有設備中,氨合成塔是合成氨生產過程中的關鍵設備,被稱為合成氨廠的心臟,合成氨的生產是由氫氣和氮氣發生催化反應來完成進行氨合成的設備,整個合成過程是在高溫、高壓下進行的,目前,工業上氨合成是在10.5Mpa-32.0Mpa的壓力進行,由于氨成反應熱較大。在450℃時每生成1mol氨可放出54.5kj的反應熱,或相當于產生低壓飽和蒸汽的1.44t/tNH3的熱量;由于熱回收設備存在溫差損失,反應熱不能完全回收,通常僅能回收反應熱的50%~90%。為防止高溫、高壓環境以及氫氣對鋼材的快速腐蝕,氨合成塔通常都是由耐高壓的封頭、耐高溫的內件及維持合適溫度條件的換熱器等組成。高壓容器的筒體能夠當作是厚壁圓筒模型來看待。內壓作用的情況下,除了有對有封頭的軸向有載荷作用,也有對筒體有沿軸向對稱載荷,為此,立體問題適用于高壓容器的圓筒應力。在進行高壓筒體的應力分析時,因為載荷具有一定的軸對稱性,同時高壓容器的軸向尺寸往往是大于直徑的,所以應力重點是特指筒體上除封頭端外面的部分。在工程應用上一般能夠認為這部分筒體的應力分量沿軸向是不變的,可看成平面問題。高壓容器的筒體通常是厚壁圓筒,大量的厚壁容器鼓包結果表明,塑性較好的材料做成的厚壁容器,從承受壓力到發生爆破。
2內襯筒體鼓包原因
氨合成塔是在高溫高壓下反應介質為H2和N2中運行的,塔體筒體材料為16MnR時,在高溫高壓條件,氫和低合金鋼種不穩定的碳化物能夠反應生成反應,生成甲烷,(FeC+2H2CH4+3Fe)可能在非金屬夾雜處發生聚集,使鋼的韌性和強度發生劣化,嚴重的會使晶間斷裂,造成鋼材的表面脫碳。氫腐蝕會隨著溫度和壓強的增加而增高。在高壓氫中250℃以上就有可能發生脫碳現象,實際證明,溫度對其的影響大于壓強的影響,壓強增大主要會使氫蝕的作用加速。氫蝕一旦發生都是經過一定的孕育和性能變化過程的。在孕育階段,僅僅是延展性有所下降,筒體本身的機械性能并沒有更加明顯的變化,我們還應該注意到,此時的延性下降是可逆的。當氫蝕繼續加深的時候,鋼體的脫碳將變得更加明顯,高壓甲烷將逐漸擴展成為裂紋,此時就會造成不可逆的變化。一旦鋼材中的碳已耗盡,筒體的機械性能會發生急劇下降。氫和碳化物的反應可能表現為脫碳,也可能表現為氫蝕。脫碳僅僅會造成表面硬度的下降。氫蝕則會造成內部脫碳以及開裂。在氫蝕發展到嚴重階段時,材料的外觀就可能直接觀察到破損的跡象。在一定的氫分壓作用下,鋼中的滲碳體受氫破壞存在著一個最低溫度,即鋼材發生氫蝕的起始溫度,當溫度低于起始溫度時,氫蝕的反應速度極慢,以至于度過氫蝕孕育期的時間將超過設備的正常使用壽命。筒材料在長期承受高溫高壓過程中存在超溫現象、材料本身存在過熱情況以及設備在制造過程中存在的缺陷,過熱必然造成材料性下降。對于筒節而言,并未出現裂紋,在高溫高壓氫腐蝕環境中,母材較焊接接頭發生氫腐蝕的損傷小。當筒體縱縫中的裂紋慣出后,內筒高壓介質進入內筒與第一層層板的貼合間隙后形成壓力腔,此時內筒也受局部外壓作用,由于層板厚抗變形能力遠大于內筒,在局部外壓作用下,使內筒在該部位發生向內變形,產生鼓包。
3高壓筒體鼓包檢查情況及原因分析
由于合成塔有外保溫層,而鼓包大多發生在合成塔內。為此,實際生產中判斷筒體是否鼓包,一般是在更換觸媒時發現的。一旦發現氨合成塔高壓筒體鼓包后,要立即采取緊急措施,并對塔體進行全面檢查。首先應該測量筒體外殼厚度以及硬度,看筒體外殼在高溫材料是否已經發生明顯下降。其次是采用磁粉、超聲波測溫儀來進行詳細的測定合成塔的損壞程度。通常情況下,鼓包部位都可能伴有過熱現象,如果鼓包處的外殼的顏色已經變為紅棕色,那么說明筒體已經發生現過熱現象。在經過一段時間的自然冷卻后。相關技術人員進入爐內進行查看時,要仔細觀察鼓包附近測溫點是否出現了裂縫。同時,應對查閱氨合成塔運行以來半個月的相應操作記錄,仔細核對合成塔的壓力、溫度是否存在很大的波動,一般出現鼓包情況,都是在整個系統的各類參數變化都極不平穩的情況下出現的。經分析,我們能夠判斷出,高壓筒體發生鼓包的原因是由于氨合成塔運行時間較短,生產流程中的各項參數波動值很大,塔內的壓力、溫度波動氛圍超過臨界值,化學反應脫碳等綜合原因造成了高溫高壓氣體穿過絕熱層到達塔殼,過壓造成高壓筒體部分產生鼓包。
4高壓筒體鼓包現場的檢測及處理
鼓包的原因判斷清楚后,最關鍵問題在于判斷材質的損壞程度。當對鼓包進行測量、測厚、超探等檢驗。判斷鼓包為彈性失效、塑性失效還是爆破失效。如果器壁上最大點的應力強度完全已經達到材料的屈服強度,此時容器可能要喪失正常的工作能力,我們將這失效稱為彈性失效。如果器壁上應力最大點的材料進入到了屈服階段,然而還沒有致使整個容器的破壞,另外的其他部分金屬依然在彈性狀態之中。進入到屈服階段的材質,如果再進一步發生變形依然能夠受到金屬的限制。如果塑性區擴展到整個截面并使之發生屈服,此時的容器要失去正常的工作能力。我們將這種失效稱為塑性失效。如果材料屈服后再進一步變形,不是立即發生破壞。只有發生爆破是會出現真正破壞叫做爆破失效。根據《壓力容器定期檢驗規則》“使用過程中產生的鼓包,應當查明原因,判斷其穩定狀況,如果能查清鼓包的起因并且確定其不再擴展,而且不影響壓力容器安全使用的:可以定為3級;無法查明原因時或者雖查明原因但仍會繼續擴展的:定為4級或5級”的規定。經仔細的檢測對鼓包設備安全等級評定為4級,提出以下處理意見:一是對鼓包處的裂紋進行及時的返修,采取修磨成相對弧型狀,同時盡量減少間隙。二是要對鼓包的邊緣勾畫出具置輪廓,隨時判別鼓包的周圍是否有擴展現象。三是對鼓包位置的最高處用鋼絲垂線保持2mm間隙,隨時測量鼓包位置的高度是否有增高。四是按時進行壁溫測量并適當控制產量,確保氨合成塔平穩運行。五是要制定出明確的應急預案,一旦再次發生鼓包不穩定的情況,現場操作人員要立即停產,泄壓降溫,同時進行詳細的檢測。
會議主題:務實、創新、高水平。
論文征集內容:
1.國內外日用化工新技術發展趨勢
2.化妝品、洗滌用品新技術
3.新原料(包括香精香料及防腐劑)在日化產品中的應用
4.生物、生化及天然活性物在日化產品中的應用
5.日化產品的安全與功效性評價
6.行業法規與現代科學管理
論文要求:1. 論文字數以3000字左右為宜;2. 提交“論文摘要、關鍵詞、參考文獻、作者職稱及所從事專業”(論文摘要限定150字以內);3 .論文題目、摘要、關鍵詞要中英文對照;4 .上交論文一律用word格式發到學會電子郵箱;5. 論文征集截至日期為2007年 7月 30日。
論文評選:經專家委員會評選,對優秀論文,給予表彰獎勵、頒發證書;對青年優秀論文推薦上報北京市科協。參加評選;所有獲獎論文作者的名單登載在《中國化妝品》和《北京日化》雜志上;對征集的論文編輯成冊,出版論文集。
收費標準:參加講座的外企及有關單位按30分鐘/場,每場收費2000元。論文集廣告費:彩頁 2000元,黑白(文字) 1000元。
交費時間:2007年 8 月 15日前匯至北京日化學會。
研討會期間設有新產品展示:內容:日化產品、原料、設備、包裝、OEM、新技術成果轉讓業務洽談。
規格:一張桌子、兩把椅子。價格:1500元。報名截止時間2007年7月30日。
學會地址:北京市崇文區東四塊玉南街32號
郵編100061
聯 系 人:劉靜安 胡翠蘭
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傳 真:010―67173252
電子郵箱:bjrhxh@sina.省略
化工實訓教學實施5S管理的意義[5-7]
1有利于提高學生就業適應性
目前,由于很多化工專業高職畢業生不一定工作在一些傳統化工企業第一線,而是工作在一些類化工的企業,如日化行業,電子行業,橡膠行業等。而職業教育的理想目標就是畢業生能零距離上崗,因而在校期間必須有意識地培養學生一些良好的職業習慣,使之能快速適應不同企業的工作現場的管理。“5S”管理中第5個“S”是“素養”,也即通過“5S”管理,人人養成好習慣,按規定行事,培養具有良好習慣、遵守規則的學員(員工)。校內實訓基地推行“5S”管理模式,使實訓過程工廠情景化,能通過規范的專業技能訓練,讓學生養成科學嚴謹的職業習慣。
2有利于高職生職業意識和職業道德的形成
一個人的職業素養還包含其職業意識和職業道德。校內實訓基地推行“5S”管理模式,將安全教育有機融入技能訓練之中,營造工作現場管理氛圍,消除工作隱患,創造良好的安全工作或實習實訓環境。因而,在實訓過程中能讓學生潛生良好的職業崗位意識和職業道德。
實施5S現場管理的措施
1成立領導機構,積極推行
項目的實施是需要機構領導,要想5S現場管理能很好的嵌入化工實訓教學過程,首先應成立一個推行委員會之類的性質的機構,該機構應由學校教務牽頭,系部配合,最好有企業的現場管理的專家成員。機構負責收集相關資料,借鑒其他企業特別優秀化工或者類化工外企的5S現場管理原則和經驗,制定明確的推進進程表,按階段進行檢查和驗收,確保5S現場管理能強有力的推行下去。
2結合崗位責任,制定細則
現階段高等職業教育的教學發展趨勢是根據崗位能力要求來整合教學內容。為了使“5S”活動有據可依,增強其權威性,可以結合一些著名化工企業生產崗位要求,同時根據實訓基地的實際情況及時進行合理的調整,將“5S”現場管理嵌入崗位責任制,使每一部門、每一個人員有明確的崗位責任和工作標準。3.3定期培訓宣傳,提升認識目前大部分高職院校老師都是從學校走向學校,實踐工作經驗不足,對5S現場管理認識有限,因此要有效推行“5S”現場管理,必須組織宣傳和培訓。一方面在實訓室的宣傳欄中布置有關“5S”管理的常識和圖片,使師生能夠隨時看見“5S”。一方面定期、不定期組織邀請企業現場管理工程師對師生進行培訓,針對不同的培訓對象定制不同的培訓內容。通過培訓和宣傳,師生了解“5S”的具體含義、內容。
1.1教學模塊的選擇
環境化學本身內容非常豐富、復雜,涉及污染物在各圈層環境介質中的化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法。現有的經典《環境化學》教材多分為七章或七章以上,在有限的教學課時里,不可能講完全部的教材內容,所以必須對現有教材內容進行有機整合。改革后的課程教學內容仍以“水環境化學”、“大氣環境化學”、“土壤環境化學化學”和“生物體內污染物質的運動過程及毒性”四大塊內容為主體,但把后面的“典型污染物在環境各圈層中的轉歸與效應”穿插入“水環境化學”部分,把“有害污染物及放射性固體廢物”整合入“土壤環境化學部分”。這樣的整合既以基本原理為主,又涉及領域廣泛,內容豐富,還避免了不必要的重復,形成同時兼顧系統性和前沿性,基礎性及創新性。
1.2引入“經典案例”
為了增強教學效果,將一些全球性、公害性的重大環境污染事件作為案例進行引入教學模塊。大氣環境化學部分放入“洛杉機煙霧”、“倫敦煙霧”和“多諾拉煙霧”等事件,水環境化學部分融入“水俁病”、“痛痛病”和“劇毒物污染萊茵河”等案例,土壤環境化學部分引入“切爾諾貝利核電站泄露事件”,生物體內污染物質的運動過程及毒性納入“米糠油事件”。這些著名“污染案例”的引入,使枯燥、難記的化學知識轉化為活生生的案例,增加了學生對專業知識的理解,營造出了生動而活躍的課堂氣氛。
1.3增加“熱點案例”
環境問題總是隨著科技和經濟的發展而不斷發展,社會的每個發展時期都有其特殊的熱點問題需要研究解決。比如近30年來一直是全球環境熱點問題的“南北極臭氧空洞”,“溫室效”,近20年來被廣泛研究和討論的“環境內分泌干擾物”、“持久性有機污染物”,目前冬季在我國大多數城市都會出現的“霧霾天氣”等。在學習重金屬污染時,結合2010年12月發生的安徽懷寧100多名兒童血鉛超標。學習有機物污染時,聯系2010年4月的墨西哥灣漏油事件。在講授水體富營養化時,介紹2007年6月發生的太湖藍藻事件。這些在我們的時代、我們身邊實實在在發生的事例,給學生留下了深刻的印象,極大地激發了他們的學習熱情。
1.4領略發展新動向
環境化學仍然是一門處在迅速發展之中的交叉學科,其研究領域非常廣泛,幾乎深入到環境的各個領域,如土壤、大氣、水體和生物圈,許多環境污染事件的深入研究和解決都依賴于環境化學的發展。由于新理論、新方法和新技術的不斷出現,現有的教材內容會相應的滯后。為使學生了解環境化學的最新發展動向,必須將國內外該學科領域出現的前沿知識和方法技術通過課堂介紹、討論等形式納入教學內容。
2教學方式的多元化
2.1采取互動式教學
課堂是需要教師和學生交流的場所,不應該由教師“滿堂灌”。在引入“經典案例”和“環境熱點案例”時,我們采用互動式教學模式。比如在講述2005年11月的“松花江污染事故”時,我們讓學生分析污染發生的原因、主要污染物是什么,污染物在環境介質中的形態、行為和環境效應如何,最后讓學生思考提出合理的解決方案。這個問題的分析和解答過程中,要動用大量的知識點,比如水體有機污染的分布和形態、污染物在水體中是如何遷移和轉化的,各種形態污染物對水體、土壤生態效應如何,對水生生物及人體的毒性效應如何。哪些措施可以控制污染物擴散,哪些措施可以促進污染物的較快去除。這種方式的實施明顯有助于提高學生的分析問題、解決問題的能力。
2.2建立穩定的校外實踐基地
校外實習基地是理論知識和實際應用銜接的紐帶。我們與地方環保部門、污水處理企業、垃圾填埋廠、固體廢棄物公司、研究機構、社會團體等多個組織簽訂了長期的教學實習基地協議,這些基地的建立為環境化學的實踐教學提供有力的保障,同時也很好地促進了地方與學校的通力合作、共同發展,以達到高校產業化目的的關鍵環節。將課堂枯燥的理論知識與我們身邊的實際環境問題緊緊地結合起來,使抽象的問題具體化,極大地調動起了學生的能動性與積極性,學生畢業后很受用人單位的好評。
2.3以科研帶動教學
將科研融入教學有助于培養學生創新能力,實際情況學生的確更愿意參與到科研活動中來。近幾年我校實行了“大學生科技創新訓練”計劃,在項目中我們實施了優秀學生的導師制,學生可以從低年級就直接參加到科研工作來。另外,我們還將老師新的科研成果改編成具體實驗,使學生能接觸到最前沿的知識和技能。以科研帶動教學的實施,使學生畢業時已具備很強的實踐操作能力,并初步具備了科研能力。
3考核機制的結構化