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第1篇：化學反應工程研究方法范文

關鍵詞：化學反應工程；教學改革；實踐

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.200

化學反應工程是化工類專業的一門核心課程。該課程以物理化學、化工原理、化工熱力學等化工專業基礎課為先修課程，其主要研究物料從進入反應器到離開為止的全過程，主要解決過程中的反應動力學和反應器分析與設計兩個基本問題?；瘜W反應工程內容涉及多學科，理論較抽象，數學模型多，計算復雜繁瑣，有些方程只能通過數值計算求解。因此有不少學生把化學反應工程認為是大學中最難學的課程之一[1-3]。

重慶三峽學院是一所普通本科院校，學校人才培養目標是培養應用型技術人才。在化學反應工程的教學中，結合學生的實際情況，讓學生能系統掌握本課程的內容，使教學內容達到較為合理的程度，力求把化學反應工程基本觀點與相關基礎知識緊密聯系起來，著重培養寬口徑、厚基礎、應用型化工高級人才。為此，以培養學生綜合運用基礎知識分析、解決實際問題的能力為目標，把課程的理論研究與教學方法、手段等方面研究相結合，積極地進行教學改革探索與實踐[4-6]。

1 教材的選擇和教學內容的精選

優秀的教材是課程教學的基本保證。有關化學反應工程的教材版本很多，體系編排差別較大，所涉及到的內容大都符合教學大綱的規定，因此合理選擇教材對于教學和學習非常重要。根據我校的實際情況，在研究多個版本教材的基礎上，認為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、由陳甘棠教授主編的《化學反應工程》（第三版）符合教學內容及授課體系，該書定為我?；瘜W反應工程課程教材。該書內容經典系統，覆蓋面大，循序漸進，篇幅較短，易于學生掌握。其它版本的教材當中，朱炳辰教授主編的《化學反應工程》更注重反應工程研究方法介紹，并在相應章節中論述了反應工程學科的新進展，便于讀者深入鉆研。兩本教材各有特色，可互為補充。另外選取優秀的外文版教材譯本作為學生的參考書，讓學生涉獵到化學反應工程學科的前沿知識，開拓視野。

課程教學內容要力求體現本學科的科學性、先進性和適用性。教師只有掌握了該課程的知識結構特點，才能夠抓住教學重、難點，精心選擇教學內容。化學反應工程課程的基本內容包括反應動力學和反應器設計與分析兩個方面，依據化工過程中的化學反應與反應過程中的動量、熱量和質量傳遞關系來講解，并對反應器進行設計與分析，闡明反應動力學基本原理。在實際的教學中，教師應清楚課程各部分知識的結構層次與相互關系，緊緊圍繞反應工程學科的兩個基本問題，把基本觀點與基礎知識聯系起來，從工程分析的角度討論化學反應工程中的重要概念。因此任課教師備課時必須認真鉆研教材，了解本學科發展動態及前沿，精心組織講課內容，合理安排，突出重難點，內容詳實。重點講授氣-固相催化反應本征動力學與宏觀動力學、理想流動反應器、反應器中的混合及對反應的影響等章節，突出工程意識，增強學生分析問題和解決問題的能力。對于氣-液反應及反應器、氣-液-固三相反應工程和多流體相的反應過程等內容，進行適當講解。同時努力拓寬教學內容信息，把學科研究的最新工業化成果向學生介紹，激發他們的創新意識和工程意識。對于本課程與其他學科領域交叉形成的一些新的分支，如聚合反應過程、生物反應工程、電化學等，以學生自學為主，達到開拓學生的視野和培養學生創造力的目的。

2 采用靈活多樣化的課堂教學模式

課堂教學是化學反應工程理論教學的主要環節。本課程涉及較多工程數學知識，且要求有一定的邏輯思維能力，由于學生的數學基礎比較薄弱，專業基礎知識面也不寬，課堂講授的內容和方法必須適當，才能收到較好的教學效果。在化學反應工程課程的教學過程中，采用多種多樣的n堂教學方法，改變完全以教師為中心的講授式教學為多種教學方法并用， 以達到提高學生學習的主動性，提高課堂教學效果。下面介紹主要采用的幾種教學方法。

2.1 講授式教學

教師系統地向學生傳授學科知識。教師在講授每一章時都可先用幾分鐘的時間，采用圖示的方法，概括本章主要內容和基本理論結構框架，讓學生領會教學目標，明確教學思路和重、難點以及具體應用實例，特別要聯系實際和知道如何應用到相應的具體計算當中。在每一堂課開始時，都應該有承上啟下的對上一節課的內容相應的總結，使學生能夠將知識有機地結合起來。教師在講授過程中要詳細講解典型內容，并要突出重、難點。如氣-固催化反應和氣-液反應過程，可以根據反應物分子必須接觸碰撞才能進行反應的共同特點入手，講解其最基本的反應步驟。讓學生了解其共性后，能夠舉一反三，推導出相應的液-液、液-固反應過程，既調動了學生學習的積極性，又能使學生牢固掌握基本理論。

2.2 互動式教學

即授課過程中教學雙方經常進行交流互動。教師可以選出教材中較為典型的章節或例題，首先提出問題，由學生自行閱讀課本，讓學生帶著問題自主學習，以學習課程知識為重點，讓學生自行討論閱讀的內容后，全班討論或小組討論，最后教師強調并總結該部分內容中的關鍵概念和原理等。每次課程結束時，教師可以給學生布置總結本次課程內容的任務，下次課上隨機抽出幾位學生對前一次課的內容進行提綱挈領式的回顧，由此達到督促學生課后自主復習，及時消化，保證知識的連貫性，達到溫故而知新的目的。互動式教學方法能夠促使學生自主學習，新問題的提出，又能刺激學生主動想法獲取問題答案，學生上課的積極性很快提高，取得了良好的教學效果。

2.3 歸納對比法教學

化學反應工程教材中的概念抽象，公式繁多，教學推導過程復雜。歸納對比法在化學反應工程的教學過程和指導學生復習鞏固知識過程中起著重要的作用，可以把零散的、不成系統的基本概念知識系統化、理論化。例如，將理想反應器和非理想反應器，連續反應器和間歇反應器，平推流反應器和全混流反應器，等溫恒容反應與等溫變容反應，流化床反應器和固定床反應器等基本概念進行對比。通過比較，找出概念的相同點和不同點，把相近的概念區別開來，從而達到簡化、概括和記憶的目的。除了本學科之內的概念比較外，也可以不同學科進行比較。如把反應器中三傳問題與化工原理中的單元操作相比較，把宏觀動力學與物理化學課程的本征動力學相比較，有意將化學反應工程和已經學過的課程進行聯系，以加深學生對該課程學習的興趣。將復雜的概念用列表、提綱等簡單明了的形式表達出來，使學生在“識同辨異”中增進學習興趣，在“歸納”中滲透，在“對比”中鞏固，最終達到提高學習效率的目的。

2.4 案例教學法[7]

化學反應工程教材中的很多化工案例，內容過于簡略，學生很難從中真正領會到案例的作用。對于教學過程中選用的一些能夠反映技術發展前沿和創新科研的工業實例，可采用案例教學法。從化工實踐中選取合適的案例，進行專題討論，充分調動學生學習的積極性，發揮學生在學習中的主體作用，使他們通過積極的思維后主動獲取知識。在案例教學的討論中要注意教材中前后章節內容的連貫性，不孤立分割每一章節內容，要讓同學意識到，所學的知識不是獨力的而是共同為解決實際問題服務的。例如在講授固定床氣-固相催化反應時，選擇學校實習基地宜化化工集團公司合成氨多段絕熱固定床反應器的案例，結合生產實習認識，對固體催化劑的裝載具體要求，反應器的具體實際類型和操作條件、操作方式等進行詳細講解和討論，讓學生深刻體會氣-固相反應的過程、固定床催化器的特點、使用情況和選型原則等，初步掌握化工生產過程分析問題和解決問題的方法，培養學生理論聯系實際能力。案例教學可以給學生留下深刻的印象，從而激發他們的創造欲，使他們成為推動學科發展與技術進步的新生力量。

3 理論教學與實踐教學充分融合

在教學過程中，化學反應工程課程組教師充分認識到理論教學與化工專業實驗和化工設計的統一性，理論知識能指導實踐，科學實踐又能幫助將感性認識上升為理性認識后，再應用到實踐中去。抓住各實踐教學環節的機會，將本課程中的理論融入實踐教學之中。

由于校院兩級投入的加大，實驗條件和實踐教學條件有了較大的發展。針對本課程所設置的教學實驗有多釜串聯反應器停留時間分布測定實驗、管式反應器烴類裂解反應實驗、苯酐合成實驗、固定床與流化床的流動特性測定實驗和乙苯脫氫制苯乙烯實驗?，F在開設的化工專業實驗中，有很多實驗是和理論課程緊密相連的，只要科學合理安排理論教學和實驗教學，就能使二者有機結合，為本課程的實踐教學提供良好的支撐。進行相關實驗能夠進一步強化學生所學的理論知識，讓學生在實驗過程中認識真正的反應器，并將所學理論知識運用到反應器的操控和數據的處理。改變那種老師“抱著走”的單一教學方法，提高學生學習的積極性和主觀能動性。

課程設計是完成課程教學后對該課程基本知識和技能進行綜合應用的一個教學環節，通過課程設計培養學生解決生產實際問題的能力和知識的綜合應用能力。為了進一步深化學生對化工反應器的認識，建成了仿真計算實驗室，仿真實驗室安裝有化工設計模擬軟件，為學生化工設計實踐提供了良好條件。化學反應工程課程的主講教師也是化工設計指導老師，學生以小組為單位，教師提出設計課題，學生查閱工程手冊等資料，采用CAD 繪制設計圖紙，并通過答辯完成課題設計。通過反應工程的課程設計，初步培養學生的工程理念。

化學工程與工藝專業的學生都必須要經歷認識實習和生產實習等實踐環節?；瘜W反應工程課程組教師充分利用這些實踐教學環節，引導學生把課程理論知識與現場生產實踐相結合。例如在實習中，給學生下達任務，了解相關工業反應器的形式和特點，其中所發生反應的類型和特點，記錄反應器進出物料組成和流量等數據，利用該數據進行物料衡算，計算主產物的收率、選擇性等，使學生利用所學知識，體會到所學知識在實際工作中的作用，激發學生學習興趣，實現理論與工程實際的緊密結合。

4 改革考核方式

考試具有測評教師教學水平和學生學習效果的功能，還有引導學生積極學習的“無形指揮棒”作用。考試制度的改革可以同時有效促進教學內容、方法和手段的改革?？荚囃ǔＳ虚_卷和閉卷兩種，各有特點。本課程采用平時成績（占20 %）和期末考試成績（占80 %）相結合的考核方法?；瘜W反應工程課程試題多年來一直堅持教考分離，每次考試試卷由其他教師按基本要求從試題庫出70%的考題，主講教師根據各自的講課特點出30%的考題組合而成。這種命題方式既考慮了課程的基本要求，實施教考分離，又能充分發揮各主講教師自己的講課特色，要求學生體會課堂教學的內容。

平時成績按照學生平時出勤、作業、課堂回答問題及課堂練習考核、寫小論文、寫專題報告等情況綜合評定給出。平時學生可以上學?；瘜W反應工程精品課程網站，自主學習，使學生的綜合素質得以提高。

期末筆試考核學生必須掌握和熟記的基本理論、數學模型與計算方法等，按照期末筆試答題情況給出期末成績。這種綜合評定成績方式督促學生注重綜合素質的提高，對學生良好的學風建設起到了促進作用。任課教師在每次考試后，要求必須對試卷進行詳細分析和課程總結，找出試卷中學生存在的共性問題和薄弱環節，為下一輪教學起到借鑒和促進作用，并注意在教學過程中不斷改進和完善，實現教與學兩方面共同提高。

5 結束語

在當今實施素質教育、培養創新型人才的社會大背景下，化學反應工程作為一門工程學科，要求學生系統掌握反應工程課程的內容，能夠把反應工程基本觀點與工程知識緊密聯系起來，從工程應用分析的角度來討論重要的工程概念。通過課堂教學與專業實驗、生產實習相結合以及創建課外實踐教學活動平臺和考試形式等多方面的教學改革，并比較了改進前后的教學方法對教學效果的影響進行，發現不同的內容采取相應的教學方法，學生更便于理解掌握教學內容，收到了良好的教學效果?；瘜W反應工程的教學改革還只做了初步的改革探索與實踐，每個學校具體情況都不一樣，應根據自己的專業方向和辦學特色做進一步的探討。

參考文獻：

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[3]傅楊武，祁俊生，梁克中.論《化學反應工程》教學改革與實踐-從“3T”人才培養模式視角[J].重慶三峽學院學報，2011，27（3）：131-134.

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第2篇：化學反應工程研究方法范文

關鍵詞：化學反應工程 教學水平 案例教學法 專題講座

化學反應工程這門學科主要是針對工業規?；瘜W反應過程的優化設計與控制進行研究的。它的綜合性非常強，涉及的知識面也非常廣，因此對于教學的要求就顯得非常的高，是化工專業的一門重點專業學科。針對各方面要求都比較高的一門專業學科，老師如何教好這門課程，如何能讓學生學到課程的精髓，需要老師在多年的工作教學中，不斷總結各種教學經驗來提升教學水平。筆者通過多年的工作經驗，總結了如下提升《化學反應工程》教學水平的創新策略方法。

一、加強問題教學法與案例教學法的使用

教學方法的改進對于教學水平的提高具有重要的作用。在多年的教學工作中，發現問題教學法和案例教學法對于教學水平的提升效果明顯。因此，在化學反應工程課的教學中，要加強問題教學法與案例教學法的使用。

問題教學法是指圍繞問題展開教學雙方互動。一般的思路就是：首先提出問題，接著思考并討論問題，然后經過相互討論找出答案，最后進行歸納總結。舉例說明：在教授多級CSTR串聯的計算和優化時，我們可以提出如下問題：如何求解串聯體系的轉化率。針對這個問題，老師和學生展開討論，然后學生利用所學知識點已經討論的結果來尋求答案，最后老師對問題進行歸納總結。通過這個過程，運用問題教學法進行教學，不但活躍了課堂氣氛，還深化了學生對于學習知識的認識。

所謂案例教學法就是運用實踐中的實際案例來分析所學知識，做到學以致用，加強學生對于所學知識的認識。其教學過程一般為：首先進行案例的描述，接著讓學生進行嘗試性的解決，老師在此過程中設置懸念，然后再進行這方面的理論知識學習，最后就行方案的剖析。舉例說明：講授反應器中的混合及對反應的影響這章時我們可以充分利用案例教學法，通過案例教學法啟發學生學會根據所測得的停留時間分布情況以及如何解決實際的工程操作以及設計問題。

二、加強課堂教學和實驗教學的結合

對于化學反應工程這門學科來講，它是一門理論性和實踐性都很強的學科，所以必須要加強課堂教學和實驗教學的結合。通過理論和實際的結合，讓學生深入學習其理論知識，并能通過實驗學到更多的實際知識，為以后的工作打下良好的基礎。

為此，對于學校來說，要針對化學反應工程這門學科，來增加硬件設施，給學生提供良好的實踐場所。比如學校可以配備如下實驗裝置：固定床反應器、多釜串聯反應器以及流體床反應器等等。這樣在講解了相關的理論知識之后，可以在實驗裝置上進行實驗，讓學生親身體會到這個過程，這樣就能提高學生對理論的深入了解，同時也強化了其動手能力。另外，老師可以階段性地給學生設置一些設計實驗課程，讓學生經常進入實驗室進行試驗，不僅能夠很好地檢驗學生對于理論知識的掌握情況，還能解決其在學習中常遇到的問題。

三、教學中要密切聯系學科發展的前沿

化學反應工程學是一門不斷發展的學科，知識量也在不斷的增多。所以，在教授化學反應工程學時，要密切聯系學科發展的前沿，這對于學生以后的工作具有非常重要的意義，也是提升化學反應工程教學水平的一種創新方法。目前，化學反應工程發展呈現如下趨勢：第一，考察現象的時空尺度向兩級發展，這種現象主要體現在兩個方面，一方面隨著各種試驗儀器的快速發展，觀察事物的尺度也變得越來越小，這就讓我們更加容易了解事物的本質；另一方面時空考慮的尺度逐漸增大，并開始在更大范圍考慮諸如可持續性發展這方面的問題。第二，研究重點從各類大宗化學品逐漸向各種產量較少的專用品方向發展，這也是近年來大宗化學品不斷飽和而導致的。而我國還沒有完全完成從各類大宗化學品向各種產量較少的專用品方向發展的轉變，不過也在逐步變化中，多種小產量、高附加值的專用產品越來越受重視。第三，隨著科學技術與計算機技術的不斷發展，以往各種相對困難的理論知識也得到了相應的解決，比如非線性分析問題隨著計算機技術的發展也逐漸變成可能。這些疑難問題的逐步解決有利于化學反應工程學科的發展。第四，對于化學反應工程學科，已經由過程導向性學科向產品導向性學科發展，化學反應工程學科的主要研究目標也有追求時空效率和物能利用的最大化向以產品結構和性能的可控化方向拓展。因此，為了更好地學習該課程，必須在教學中密切聯系學科前沿知識。

四、加強教師自身修養

要想提升化學反應工程教學水平，教師水平的提高必不可少。教師自身修養如果上不去，其他教學方面配套再完善，也無濟于事。為了提升教師的自身修養和化學化工相關專業知識能力，必須做到以下幾點：第一，制訂短期培訓班，內容包括專業知識的培訓以及自身素質的培訓。第二，各個學校之間加強學科聯系，老師之間應多溝通，多觀摩學習，多切磋，尋找出最適合學生的教學與方法。第三，促進學校與相關企業進行交流與合作，讓老師有機會進入工廠參觀與學習，深入了解企業的一些基本運作模式，運用所學知識，理論與實踐相結合，在很大程度上起到事半功倍的作用。由此可見，通過這些方面的提升，不斷地加強老師的能力，對于課程的教學也是非常有益的。

五、開設專題講座

專題講座可以開拓學生的視野，提升學生解決問題的能力。因此我們要定期開設與化學反應工程學科相關的專題講座，這些專題講座可以是一些前言知識也可以是一些實際的生產實例。在講座中積極引導學生進行討論，通過專題講座這一形式，來提升學生解決問題的能力。由此可見，開設專題講座，可以強化理論與生產實際的聯系，是提升化學反應工程學科教學水平的好方法。

綜上所述，要想提升化學反應工程學科的教學水平，需要學校和任課老師不斷努力，通過各種創新策略方法，提升學生的學習興趣，真正讓學生從課程學習中學到實際的本領，為以后的工作打下堅定的基礎。

參考文獻：

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第3篇：化學反應工程研究方法范文

關鍵詞：化學反應工程；實踐教學；改革

中圖分類號：G642.423　文獻標識碼：A　文章編號：1671-0568(2012)41-0136-02

化學反應過程是化工生產過程的核心，流程中反應器的投資不一定最大，但反應器的設計精度、操作控制精度均要高于其它設備，是決定最終產品產量和質量的關鍵部位。化學反應工程是一門研究工業反應過程的開發和反應器設計、優化、放大的工程學科。目標是通過學習培養學生分析、解決工業反應器設計、操作和控制中遇到的實際工程問題的能力。化學反應工程是人類從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的，它離不開科學實驗和生產實踐。學生在學習時普遍感到理論抽象、數學推導繁瑣、工程問題多，不少學生認為化學反應工程課程是大學中最難學習的課程之一。本科生的工程背景知識不足，僅靠理論教學難易將反應工程基本原理與工業反應過程有效結合，難易將知識內化為學生的能力。開好這樣一門課程，改革實踐教學是深化書本理論知識、強化工程應用能力的有效途徑之一。為此，青海大學化工學院(以下簡稱“我院”)在加強實踐性教學方面進行了一系列的探索，采取加大課程實驗、開設課程設計、開展反應器操作仿真實訓、鼓勵學生參加科研活動等一系列改革措施，取得良好的教學效果，顯著加深了學生對化學反應工程基本原理的理解，有效提高了學生在反應器設計、科學實驗研究、反應器操作等方面的實踐動手能力。

一、開設課程設計、培養學生應用知識和反應器優化設計的能力

我院開設了為期2周的化學反應工程課程設計，要求每個學生獨立完成硫酸轉化器設計，采用二轉二吸中的“3+1”或“2+2”式工藝、四段間接換熱絕熱式固定床催化反應器。每個學生的設計規模、進一段的原料氣組成、凈化率、轉化率、吸收率不相同，學生自己查閱文獻資料、查找設計方法、搜集計算公式、選擇工藝參數進行設計。完成后撰寫設計說明書，內容包括設計任務書、目錄、設計方案簡介、工藝計算、設計結果匯總、設計評述與討論、參考文獻，等等。設計過程中學生之間廣泛討論，商討設計方法，學習氛圍濃厚。雖然過程相似，但設計條件不同，每個學生都要單獨完成自己的設計任務。通過該課程設計，學生對固定床催化反應器的形式和特點，固體催化劑的性能、內擴散有效因子的概念和計算方法，平衡溫度、平衡溫度曲線的概念和繪圖方法，最佳溫度、最佳溫度曲線的概念和繪圖方法，各段進出口溫度、進出口轉化率的最佳分配方法，利用本征動力學方程，通過數值積分計算反應時間的方法，催化劑用量的計算及校正方法，反應器直徑、高度及其它附件尺寸的計算方法等知識點，有了深刻的理解和較好的掌握。

二、逐步加大實驗、鞏固所學知識、培養實驗動手能力

對于化學反應工程這種實踐性很強的工程學科來說，實驗是學生參加實踐獲取知識所必需的學習途徑。而化學反應工程的主要研究方法也是應用理論推演和實驗研究工業反應過程的規律而建立的數學模型方法。所以教會學生如何建立各類實驗反應器，如何進行實驗設計、反應條件選擇和數據處理非常有用。為此在課程建設中，我院通過專業實驗課、綜合設計型實驗課，逐步加大與化學反應工程有關的實驗。目前開設多釜串聯流動特性的測定、管式反應器流動特性測定兩個驗證型實驗；開設乙酸乙脂水解反應動力學的測定、乙醇催化裂解制乙烯反應動力學測定、乙苯脫氫制苯乙烯、反應精餾制乙酸乙酯等四個綜合設計型實驗。通過實驗，學生對返混、脈沖法、階躍法的概念以及停留時間分布的測定方法，多釜串聯模型、軸向混合模型的流動特性，理想流動反應器與實際反應器停留時間分布的區別，連續均相流動反應器的非理想流動情況及產生返混原因，全混釜中連續操作條件下反應器內測定均相反應動力學的原理和方法，反應精餾與常規精餾的區別，連續流動反應體系中氣――固相催化反應動力學的實驗研究方法，溫度、濃度、進料流量對不同反應結果的影響，轉化率、選擇性及收率的概念及計算方法等知識點，有了透徹的理解。課堂上學習的理論知識，不但在實驗中得到驗證和鞏固，而且得到了應用，掌握了反應動力學的實驗測定和相關設備的使用方法。

三、開展仿真實訓、培養實踐操作能力

我院以前有四周生產實習，實習中遇到企業為了安全和效益等因素不允許學生親自動手操作時，學生得不到實際操作設備的鍛煉機會；一般實習一個化工產品的生產過程，學生掌握了工藝流程、生產原理之后，實習后期學習興趣、主動性降低，影響實習效果等問題。而且目前大部分化工企業采用DCS控制，技術員主要在控制室通過電腦操作控制生產過程。隨著信息時代的到來，計算機仿真技術的應用越來越廣泛，采用仿真技術將復雜的工業反應過程虛擬化，從而在計算機上以“慢速”再現反應過程及變化特征，將“抽象”化為“形象”，動態演示工業生產過程。并且，仿真實訓具有無消耗、無污染、可重復操作等優點。為此我院購買了北京東方仿真軟件技術有限公司的化工培訓軟件，在校內建立仿真實驗室，開展仿真實訓教學。將以前四周全在企業的生產實習改為前兩周在企業生產現場實習，后兩周在校仿真實驗室開展仿真實訓。目前我院開設的與化學反應工程有關的仿真實習項目有固定床反應器單元、流化床反應器單元、間歇反應釜單元，以及30萬噸合成氨生產工藝中的反應部分、甲醇生產工藝中的反應部分，等等。學生要進行冷態開車操作、正常生產操作、停車操作、故障處理操作，以及單人單工段、多人單工段、多人多工段等操作環節的實訓。通過仿真操作訓練對于學生了解化工反應過程、以及工藝和控制系統的動態特性、提高對化工生產過程的運行和控制能力具有特殊效果。這種運行、調整和控制能力，集中反映了學生運用理論知識解決實際問題的水平。所以，仿真訓練是運用高科技手段強化學生掌握知識和理論聯系實際的新型教學方法。

四、參與科研活動、培養創新能力

第4篇：化學反應工程研究方法范文

進入21世紀，隨著科學技術的飛速發展，電子計算機的應用已經滲透到各學科的每一個領域之中，各學科的進一步發展對計算機的依賴程度越來越高，化學工程學科也不例外。目前，計算機已經深入應用到化工模擬、計算化學和化工制圖等化學工程學科的各個層面之中，對化學工程的發展起著巨大的促進推動作用?；瘜W工作者應該抓住機遇，在新時期努力學習計算機知識、熟練掌握運用計算機，將其應用到化工設計、化學本文由收集整理計算中去，使化工學科能夠更快地發展。

化學工程作為一門基礎學科，長期以來是以實驗為基礎發展起來的，是一門理論與實驗相結合的學科。隨著計算機技術和信息技術的發展日新月異，化學工程的研究中又增加了計算與計算機模擬的方法，它已經逐漸成為化學工程中最富有生命力的研究方法。隨著電子計算機在化學工程中的廣泛應用，傳統的化學工程學科已逐漸成為一門集實驗、計算、理論于一體的綜合性學科。

從20世紀50年代開始，科研工作者就利用計算機解算化工過程的數學模型，使研究方法出現了一個革新。經過幾十年的發展，化工過程模擬已經成為普遍采用的常規手段，被廣泛應用于化工過程的研究、開發、設計、生產操作的控制與優化、操作培訓和技術改造之中。

一、流程模擬

化工過程流程模擬或流程模擬是根據化工過程的數據，諸如物料的壓力、溫度、流量、組成和有關的工藝操作條件、工藝規定、產品規格以及一定的設備參數，如蒸餾塔的板數、進料位置等，采用適當的模擬軟件，將一個有許多個單元過程組成的化工流程用數學模擬描述，用計算機模擬實際生產過程，并在計算機上通過改變各種有效條件得到所需要的結果，其中包括最受關心的原材料消耗、公用工程消耗和產品、副產品的產量和質量等重要數據。

流程模擬就是在計算機上“再現”實際生產過程，由于這一“再現”過程不涉及實際裝置的任何管線、設備以及能源的變動，因此給化工模擬人員最大的自由度，可以在計算機上任意進行不同方案和工藝條件的探討、分析。流程模擬式計算機技術是化工方面的最重要應用之一。應用流程模擬系統不僅可以節省時間，也可節省大量資金和操作費用，提高產品質量和產量，降低消耗。流程模擬系統還可以對經濟效益、過程優化、環境評價進行全面地分析和精確評估，并可以對化工過程的規劃、研究和開發及技術可靠性做出分析，并快速準確地對多種流程方案進行分析和對比。

二、單元模擬

化工工業處理的過程是以質量、動量和能量的連續流動為特征，傳統手段對這一過程的處理很大程度上是依靠經驗以及一些宏觀參數表達的經驗關系式?，F代流程模擬技術中，絕大部分單元過程仍被處理為“黑箱”模型，對流動、傳質、熱、反應比較敏感的單元過程的設計、放大，需要了解有關質量、動量、能量流更多微觀和深入的信息，單元模擬技術就是為了解決這一問題而產生的。

在單元模擬過程中，單元內部的介質基本是多組分或多相的，傳質、傳熱、反應過程相互耦合。單元模擬技術通過離散方法求解這一耦合體系，以獲得空間和時間的速度分布、溫度分布、壓力分布、濃度分布、相分數分布等。單元模擬技術可以提供傳統手段難以獲得的大量信息，如單元過程內部所有參數的空間分布和動態變化，通過這些信息可以深入理解單元過程內部的機理，在發生異常時亦有助于分析原因。因此，它是一種低成本的調優手段，當結構形式或結構參數變化后，單元過程內部隨工藝參數和操作參數而變化的過程，可以在計算機上很方便地進行試驗，直接用于優化和改造手段，而且單元模擬的計算不是經驗性的，比較可靠，目前單元模擬主要用于化工生產的工程放大、優化設計、診斷及擴能改造、生產調優及控制四個方面。

三、反應動力學模擬

化學反應動力學是一門研究各種因素對反應速率的影響規律和反應機理的科學，在根據實驗結果和對反應機理研究的基礎上建立了化學反應動力學方程，它們對反應器的設計、最優化條件的選擇都是必不可少的理論基礎。

目前所采用的物理化學教材對一系列對峙、平行、連

續等復雜反應的動力學方程僅給出分離變量法或消元法等單一的數學處理方法，這種方法對于非常簡單的復雜反應可以求出解析解，但大多數化學反應的反應機理非常復雜，由于從反應機理得到的微分方程組，非常不便求解，因此借助電子計算機用數值解法，可以方便地求解從反應機理得到的微分方程組。

計算機模擬在復雜化學反應動力學的計算中有著廣泛的應用，通過計算機模擬計算得到的結果可以預知反應過程中各反應物質濃度的變化，通過對連續反應最佳時間的計算可以控制反應時間以得到所需要的物質的最大濃度，通過計算平行反應和對峙放熱反應最佳溫度，可以控制反應溫度，優化反應條件，使生成產物的速率達到最大值，這些計算機模擬計算的數值可以為實際工業生產中工藝條件的控制以及反應器的設計提供重要的參考數據。

四、分子模擬

從分子水平來研究化工過程及產品的開發和設計，無疑是21 世紀化學工程的一個重要方向，計算機模擬研究已漸成為與實驗研究及理論研究相平衡的認識自然規律的第三種重要方法。化工熱力學數據對于化學工業過程的設計、操作以及優化具有重要的作用。熱力學數據一般通過三個途徑取得：即實驗測定、理論總結及計算機分子模擬。通過計算機分子模擬，可以較為嚴格地從流體的微觀相互作用出發，預測流體的宏觀熱力學性質。特別是在一些極端的條件（如高溫、高壓、劇毒）下，進行實驗是很困難的，計算機模擬則較易實現，并且比較經濟。采用計算機分子模擬方法，可以得到相當可靠的熱力學體系的徑向分布函數、宏觀熱力學性質以及輸運性質，這為我們建立與改進各種描述實際現象的理論或模型提供可靠的依據。

化學是一門基礎性學科，是以實驗為基礎發展起來的理論與實驗相結合的學科，隨著計算機技術在化學學科中的廣泛應用，逐漸形成了應用計算機研究化學反應和物質變化的獨立學科，它以計算機為技術手段，進行化學反應方面的數值計算，這就是計算化學。

計算化學是理論化學的重要分支，是利用電子計算機、通過數值計算解決化學問題的一門方法學。計算化學是一門新興的、多學科交叉的邊緣科學，它運用數學、統計學與計算機程序設計的方法，進行化學方面的理論計算、實驗設計、數據與信息處理、分類、分析和預測。隨著化學儀器對自動化要求越來越高，許多化學實驗過程用人工進行控制相當困難，需要可靠的控制技術系統，因此計算機計算模擬技術從根本上改變了化學實驗技術。

計算化學以數值計算為基礎，用高級語言及其編程技術，解決化學中的數值計算問題，它將數學的計算方法通過計算機程序具體地應用于化學過程中，通常用來研究化學中一些常用的、共同的、較為常見的計算方法，是化學計算的核心。實驗數據的內插、函數擬合、線性方程組求解、高階方程組求解、解微分方程組、求本征值與本征向量等，它們均與化學中量子化學、分析化學、化學平衡、化學動力學和試驗數據處理等密切相關?，F代計算化學技術的發展，已經能夠將各種化學性質與分子結構之間的關系定量地聯系起來，化學因此正從實驗科學邁向實驗、計算、理論相結合的綜合性學科，化學已經由多實驗少計算，演變為先實驗再計算，也必將逐步演變為先計算再實驗。

目前計算化學在無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、結構化學中都有廣泛地運用，具體來說，計算化學要完成的任務主要有量子結構計算、分子從頭計算、半經驗計算和分子力學計算等量子化學和結構化學范疇，以及物理化學參數計算，包括反應焓、偶極距、振動頻率、光譜熵、反應自由能、反應速率等理論計算，這些屬于化學熱力學、化學動力學及統計熱力學范疇。在計算化學中，數值計算是最根本的任務，其目的是將已知參數通過適當的數學計算得到一個預期的結果，這個結果可以和實驗結果相比較，也可以和前人的研究成果相比較，最終得出結論，用來指導化學實驗的實施。

化學工程設計具體的任務涉及物料衡算、能量衡算、廠區布置圖繪制、車間布置圖繪制、設備裝備圖繪制、管道布置圖繪制、帶控制點工藝流程圖繪制、設備選型及強度校核計算等許多工作，如此眾多繁雜的工作，如能引入計算機輔助，將大大減輕化工設計工作的強度。

過去那種利用普通紙筆繪制化工圖樣、利用計算尺和計算器進行的各種計算將被計算機軟件應用所取代。計算機輔助設計制圖和普通制圖相比不僅具有繪制精確、圖面整潔等優點，而且還具有隨意修改、重復利用、按需打印等普通手工繪制無法具備的特點，利用計算機輔助設計

進行化工工程圖繪制已經是21世紀的基本趨勢。

第5篇：化學反應工程研究方法范文

關鍵詞：反應精餾塔，優點，設計

一、反應精餾塔簡介

如果將化學反應以及精餾過程合二為一，即在一個設備中同時進行化學反應以及精餾過程，這樣便產生了一個新的概念――反應精餾。

反應精餾（Reactive distillation process）是化學反應和分離在同一精餾設備中完成的過程。目前有皂化、酯化、醚化等多種生產過程實現了反應精餾的集成化操作。這種操作既可以對難以用普通精餾過程分離的系統，通過添加某種組分，使之與被分離組分發生化學反應，從而實現混合物體系的分離；又可使反應混合體系中的某種組分不斷從塔中分離出來，改變系統的相平衡和化學平衡，使之反應繼續進行，提高轉化率。

（一）反應精餾塔的優點

反應精餾過程可以縮短生產流程、減少成本投資；對于多數放熱反應還可以利用反應熱供分離所需，降低所需能耗；同時作為一種新型分離技術，還可用于某些特殊精餾。因此，研究反應精餾過程的優化設計具有重要的理論意義和實用價值。

（二）反應精餾塔過程設計

Backhaus在1921年提出有關反應精餾的思想。由于在精餾塔中反應的分離之間存在許多影響因素，即使板數、傳熱、速率、進料位置、停留時間、催化劑、副產物濃度以及反應物進料配比等參數的很小變化，都可能對過程產生很大影響，所以對該集成過程的研究要困難得多。因此，早期在反應精餾領域的研究一直以特定體系的數學模擬和實驗探索為主。

當生產過程的反應和分離條件與要求確定后，進行化學反應和精餾過程集成化設計的目的是為了確定過程的可行性，合理的設備結構設計參數。要更好地發揮反應精餾過程的優點，從技術上考慮，反應精餾設備的選型，工藝流程和關鍵設計參數的選定起著十分關鍵的作用。目前提出的設計方法主要有：

1、直觀法。直觀推斷法是基于反應精餾系統的實際經驗和物理化學知識提出的一種結構綜合的決策規則。

2、混合整數非線性規劃法。該法是通過混合整數非線性規劃對反應精餾設計進行優化研究的方法。其優點在于可提供模型的系統結構并進行同時優化，但必須是事先給出各種可能的組合。

3、數學模擬法。數學模擬法是在精餾過程模擬的數學模型中引入化學反應平衡項，并假定塔的操作參數已知，對大型非線性方程進行求解，得出塔內溫度、流量、轉化率等分布參數。這樣得到的結果雖比較準確可靠，但計算量大，特別是要憑經驗確定塔的初值和操作參數。

4、圖解設計法。圖解設計法根據反應和精餾過程的特點，結合實驗數據和公式繪制算圖用于反應精餾過程的設計，可簡化某些繁瑣的計算過程，為數學模擬提供較為準確的初值，并可為不便于數學表達的復雜問題提供分析手段、策略和方法。

（三）對反應精餾操作以及工藝條件的選擇

由于反應精餾不同于其他一般的精餾過程，反應精餾的復雜性使過程的設計、放大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在較大的困難，上述這些反應精餾過程的初步設計方法目前還未形成全面有效的理論體系要在這一領域里開展深入的研究工作，應該從理論上進行分析探討。但是在實際情況中，還不得不靠經驗來處理某些問題。ChemCAD就可解決上述問題。

二、ChemCAD軟件簡介

（一）ChemCAD化工模擬系統的簡介

ChemCAD是美國CHEMSTATIONS公司開發的化工模擬軟件。它可以用嚴格的和最新的計算方法進行單元操作乃至全過程的模擬計算，對現有裝置進行評價，為企業提供可靠的相關依據，達到優化設計和操作的目的。

ChemCAD軟件提供了包括鹽、堿、烴類、電解質（共有220種不同的電解質）、酸或其它精細化工應用方面的所有內容的大量最新的熱力學計算方法，共有30多種K值和12種H值的計算方法，還有不同的粘度方法、熵方法、密度方法、蒸汽壓方法，以及計算導熱系數和表面張力的方法可供選擇。這些給用戶帶來了很多的方便。

目前，國內主要應用于精餾操作。在ChemCAD內部，精餾模塊分為嚴格型和簡捷型兩種。簡捷型以Fenske-Underwood-Gilliland模擬為基礎，只能解決單塔的簡單精餾操作。嚴格型包括SCDS（Simultaneous Correction Distillation System）、Tower和Tower Plus 三種計算模塊。ChemCAD推薦標準塔（即1個輸入物流和2個產品物流）可使用Tower，對于帶有熱交換器、循環泵和側線采出的塔則使用Tower Plus。SDCS通常用來模擬非理想體系，它使用的是牛頓-拉普拉斯法收斂計算，允許氣液兩相中存在20多個組分。它不僅能夠模擬簡單塔的計算，還可以處理5個側線進料和4個側線采出的復雜精餾情況，提供了Murphee板效率選擇項。此外，該模型還提供了冷凝器和再沸器的多種選擇。較之前兩類，SCDC功能強大，但運算時間較長，特別是組分數≥10.

（二）ChemCAD模擬化工流程的一般步驟

1、新建一個流程。在ChemCAD中新建一個流程很簡單，只要單擊File菜單下的New命令，你可以選擇合適的路徑存儲這個新流程。

ChemCAD是一個綜合性的過程模擬程序，化學工程師熟悉的幾乎所有的單元操作，包括像嚴格的反應器、換熱器、精餾塔、壓縮機、混合器等單元裝置的流程圖，都可在Windows下通過使用ChemCAD來模擬。

選擇流程圖計算所需要的單元操作，并把它們放在主窗口中，物流是工藝過程計算的連接器，通過物流信息由一個單元操作傳遞到另一個單元操作。

第6篇：化學反應工程研究方法范文

關鍵詞：化學工程；綠色化工技術；工藝

經濟發展帶來的環境問題受到全世界人民的關注，各國的專家們都在尋找一條既可以發展經濟又不會對環境造成重大污染的道路。化學工程工藝中的綠色化工技術就是在這樣的形勢下產生發展而來的，綠色化工技術的重點在于綠色二字，其能夠充分溶解資源消耗時產生的環境污染問題，對人類的可持續發展有極大的幫助。因此對于這樣的綠色化工技術的開發與應用是非常有意義的。

1關于綠色化工技術

綠色化工技術的作用是減少化學工業生產的過程中無形的或有形的給環境造成的污染，通過技術的創新和改造完善化學工業的生產和運作方法。如此一來，化學技術中使用的化學原料以及化學工業生產過程中產生的廢棄物對環境的污染就會有所減少。而且在這一方法的應用下，化學工業在生產過程向空氣中排放的廢氣、向河流中排放的廢水中的有毒物質就會減少許多。另外綠色化工技術在一定程度上將資源的回收利用程度提高了，減少了資源的浪費，從而對環境問題的解決有極大的益處。

2化學工程工藝中綠色化工技術的開發要點

2.1選用合適的化學原料化學原料的性質決定了整個化學工業的生產運作。化學原料是化學工業發展的基礎，而且是污染的來源，因此重視化學原料的選取是重中之重。從源頭上控制污染，是快速有效解決環境污染問題的方法。值得注意的是，研發的新型的化工原料盡管是綠色無污染的，但是不可能讓化學工業在生產過程中不產生絲毫環境污染的問題。從這一點無法避免的問題出發，現在的技術飛速發展，化學工業生產中已經著手研發更加清潔的原料，盡量選取那些沒有任何毒性或者是毒性較少的化學原料進行化學工業生產，逐漸降低化學藥劑的使用頻率，采用一些天然的植物或者是農作物作為無毒害性材料，是一個不錯的選擇。2.2選用綠色化學催化劑化學工業的生產過程中經常會用到化學催化劑加速化學反應完成整個化學生產，提高化學工業生產的效率。盡管可以帶來一定的經濟效益，為社會積累財富，但是很明顯這種財富不會長久，因為化學催化劑給環境造成的污染非常大。因此研發出毒性低的化學催化劑降低有毒物質的排放以及排放量，是當前化學工業生產的目標?？v觀現在的綠色化工技術行業，其關注點都在研發無毒化學催化劑上，爭取研發出的催化劑既可以加快化學反應又可以減少對環境的污染，努力朝著綠色化學催化劑的方向努力。依照現在的研發進度來看，烷基化固相催化劑這一種催化劑的研究成果較為可觀，實驗表明烷基化固相催化劑是沒有毒性的，對環境不會造成污染，可以推廣到化學生產工業中，有不錯的使用價值。但值得一提的是，烷基化固相催化劑這一類催化劑在研發過程中，研發人員要針對廢棄物的排放標準問題準備參考數據，盡量達到生產中產生的廢棄物也可以循環利用的效果，進而促進資源的利用率。2.3選擇性強化化學反應化學反應的選擇性也是綠色化工技術研發的重點，若是研發人員可以完善這一內容，化學生產過程中產生物的提取會更加高效，也會更加便捷。也就是說強化化學反應的選擇性不僅可以讓化學工業的環境污染降低，還可以降低化學工業所需成本，如此一來還節約了資源。例如在石油開發這一類化學工業中經常會選擇烴類選擇性氧化物，這一種氧化物會對環境造成嚴重的破壞，因為這種氧化物可以讓化學反應非常容易就出現明顯的氧化反應。由此可以知道，為了達到化學工業綠色生產的目的，減少環境污染，一定要選擇性強化化學反應。

3化學工程工藝中綠色化工技術的應用要點

3.1應用清潔生產技術清潔生產技術的應用范圍有冶金、淡化海水、處理垃圾還有發電等，一般情況下都不會產生毒害性。正因為這種獨特的優勢，在現代的化學工業中備受推崇。例如在海水淡化時，清潔生產技術可以將海水中鹽分分離，甚至可以分離海水中的其他物質，使海水成為人們的生活用水。3.2應用生物技術生物化工中常常應用生物技術，在實際生活中應用的比較廣泛的是生物技術中膜化學技術。生物技術一般是通過將可再生的資源有效地轉化成可以為生產生活利用的化學品。例如常見的酶成分，這樣一種催化劑在化學反應中有非常好的效果，而且最好的一點是不會給環境帶來無法消融的廢棄物。3.3應用環境友好型產品環境友好型產品強調的是不影響環境和人類的生產生活，杜絕污染強度大的產品的使用。比如增加使用那些綠色汽油、燃料、能源，降低化學工業生產給環境和人類帶來的危害，逐漸提高資源合理利用，增加效率。

4結束語

經過對化學工程工藝中綠色化工技術開發與應用的分析可以發現，這種技術可以減少對環境的污染破壞，提高資源再利用效率，以及提升資源溶解的程度，能推動整個行業的發展和進步。

參考文獻：

[1]井博勛.淺議綠色化工技術在化學工程工藝中的應用[J].天津化工,2015（3）.

第7篇：化學反應工程研究方法范文

【關鍵詞】復合教學法 研究 應用 化學反應工程

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）23－0001－02

復合教學是進行文化知識教學的有效方法，它既符合學科知識綜合化的趨勢，又順應大學畢業生職業市場的變化。復合教學在西方發達國家大學中已廣泛流行二十余年，如STS課程即“科學――技術――社會”相統一的課程，就加強了自然科學的人文趨向。國內許多綜合性大學在進行課程體系設置和教學改革時對此也已涉及。隨著科學技術的飛速發展，學科間的交叉與相互滲透不斷加大，尤其是專業課，其內容涵蓋了基礎課、專業基礎課等多個學科，其教學過程包括多個教學環節，注重能力培養和素質提高的復合教學在教學中的作用更顯突出。針對專業課的這一特點，我們嘗試對專業課及與之相關的多學科、多個教學環節進行整合教育，對“復合教學法”進行了大膽的探索與實踐，不僅激發了學生的學習興趣、開闊了學生的視野、豐富了學生的知識，而且培養了學生多方面的能力、提高了學生的整體素質，取得了較好的教學效果。在化學工程與工藝專業課《化學反應工程》的教學中，我們所采用的復合教學模式主要包括“十個結合”。

一 課程教學與教材建設相結合

結合地方高校學生特點開展教材建設。為適應培養應用型人才的需要，教學團隊與國內其他地方高校合作，編寫了《化學反應工程》教材，教材側重于工程應用，并將最新科研成果編入化學反應工程新進展，強化教材的實用性。該教材由化學工業出版社于2009年1月出版，作為新世紀化工類應用型工科人才培養的系列教材之一，被教育部高等學校化學工程與工藝教學指導委員會列為推薦教材，目前已被蘭州大學、河北科技大學、長春工業大學、廣西大學等國內近十余所高校采用。教材建設對教學質量的提高起到了保證和推動作用。

二 課程教學與專業外語相結合

在《化學反應工程》教學過程中，我們發現學生存在重基礎英語，輕專業英語；專業詞匯相對貧乏；閱讀專業文獻少；對專業英語在文體、語法、修辭等方面的規律認識不足等諸多問題。為了提高學生的專業外語水平，在教學過程中，我們堅持與專業外語相結合，具體做法：第一，關鍵詞匯英文化。在專業課的教學過程中，首先把課程涉及的專業術語、關鍵詞匯等用英文給學生寫出，這樣便于后續的雙語教學。第二，板書內容英文化。在關鍵詞匯英文化的基礎上，選取部分教材內容，全部采用英文板書，保證了專業詞匯的重現性以及教學內容的系統性，為學生下一步閱讀原版教材奠定基礎。第三，指導學生閱讀英文原版教材，教學雙語化。為了便于學生閱讀原版教材，指導學生將其與教學內容相結合，即選擇與課堂教學緊密相關的部分章節閱讀，這樣不僅提高了閱讀速度與質量，而且也鞏固了課堂教學內容。對學生在閱讀中遇到的問題及時給予解答，并經常和學生交流閱讀經驗、體會等。課堂教學中板書及口語表達以英語為主。

三 課程教學與計算機應用相結合

隨著計算機技術的發展及其應用的普及，當今社會對大學生的計算機應用水平也提出了較高的要求?！痘瘜W反應工程》學科與計算機應用密切相關，在該學科中反應器的設計方法主要有兩種，即經驗法和數學模型法。經驗法比較粗略，不能高倍放大；數學模型法是從過程的內在規律出發，更好地反映了過程的本質，放大周期短，放大費用低，可以高倍放大。但數學模型一般都比較復雜，必須借助計算機才能求解，計算機技術的不斷進步使數學模型法得到迅速發展。為了使課堂教學與計算機應用相結合，在多年的教學實踐中，我們主要指導學生進行以下幾個方面的訓練：（1）建立反應器的數學模型及邊界條件；（2）繪制數學模型法計算框圖；（3）編寫數學模型計算程序；（4）利用計算機進行設計、計算。

四 課程教學與文獻檢索相結合

文獻檢索是科技工作者的基本能力，尤其在當今信息爆炸的時代更是如此。在教學過程中，我們發現學生雖然掌握了文獻檢索的基本知識和方法，但熟練程度不夠，對本專業具有代表性的文獻種類及常用檢索工具了解不夠全面。鑒于此，我們在專業課教學中堅持與文獻檢索相結合，具體的做法是：在介紹參考文獻時，將本學科有代表性的學者、著作、刊物、常用檢索工具等全部介紹給學生，以便于學生進行文獻檢索。為了提高學生的學習積極性，開展有針對性的檢索訓練，我們擬定幾個本課程的專題，把學生分成幾個小組進行文獻檢索，再把檢索到的文獻進行分類整理，加工提煉，撰寫專題綜述。實踐證明，通過此項訓練確實提高了學生的文獻檢索能力。

五 課程教學與科技寫作相結合

科技寫作是從寫作學科體系中派生出來的新學科，承擔著科學技術信息和成果的總結、交流、傳播和貯存任務。科技寫作是科技工作者必備的基本素質。為了提高學生的科技寫作水平，我們要在專業課教學中堅持與科技寫作相結合。具體做法是：將課程的重點內容分成幾個專題，讓學生首先進行文獻檢索，在此基礎上按照科技論文規范撰寫專題報告。整個過程中，教師給予幫助、指導。指導學生如何進行文獻檢索；對檢索到的文獻資料如何進行整理分類、加工提煉；如何把握論文的整體架構；如何展開正文部分；如何撰寫論文的中、英文摘要；如何選擇論文的關鍵詞等。為使各個專題組之間進行相互學習和交流，舉辦專題報告會。這樣，同學們不僅鞏固了在課堂所學的知識，而且文獻檢索、科技寫作、課件制作、上臺演講等多方面的能力都得到了提高，教學效果很好。

六 課程教學與技術經濟學相結合

作為《化學反應工程》學科，其主要任務是對反應器進行正確選型、有效放大、最佳控制。所制定的技術方案必須滿足“技術上先進，經濟上合理，生產上安全可靠”，由此可見，本學科與技術經濟學聯系緊密。因此，在這門課程的教學過程中，堅持與技術經濟學相結合。在教學過程中，引導學生樹立工程觀點，工程問題涉及諸多因素，因此工程問題是一個系統工程。在進行反應技術開發、反應器的放大設計、反應過程的控制時都要利用技術經濟學的知識，使效益最大化。同一化工生產過程往往有多個不同的技術方案，在教學中，注意啟發學生對不同方案進行技術經濟比較，選擇最優方案。同時，通過多方案比較習題，對學生進行反復訓練，使學生能夠自覺地利用技術經濟學的知識，分析和解決反應器設計中的各種問題。

七 課程教學與課程設計相結合

縱觀近年的畢業環節，學生基本上是以做畢業論文為主。而對化工專業的學生來說，畢業以后的主要去向是化工企業，從事工作以后，無論是新工藝的技術開發，還是老工藝的技術改造，都離不開化工設計。雖然化工原理有課程設計，但其主要是針對單元操作的物理過程，不是一個完整的化工設計。化工專業的學生缺少了化工設計這一基本訓練，對今后從事化工設計工作顯然是不利的。對歷屆畢業生的跟蹤調查結果也說明了這一點。為了扭轉這個局面，在《化學反應工程》教學中安排了課程設計。具體做法是選取“某一化工生產過程的工藝設計”作為課程設計的題目，要求學生完成查閱資料、制訂方案、工藝計算、設備設計、繪圖和設計說明書編寫的化工設計全過程。經過課程設計，學生五個方面的能力都得到了提高：（1）搜集和整理技術資料的能力；（2）工程計算能力；（3）技術方案比較和選擇的能力；（4）工程制圖能力；（5）科技寫作能力。

八 課程教學與實踐教學相結合

為了配合課堂教學，搞好實踐教學，構建了以實踐教學工程觀摩中心為主體的校內實踐教學平臺，和以企業實踐教學基地和社會實踐基地的校外實踐教學平臺，做到“校內與校外相結合”，以滿足貫穿于學生整個培養過程的實踐教學的要求。實踐教學工程觀摩中心有化工設備展及配件區、工業催化劑展區、塔填料展區、典型工藝流程動態模型展區、化工管道安裝實訓展區。學生通過在實踐教學工程觀摩中心的參觀學習，對化工工藝過程及設備有了比較直觀的了解和認識，有利于其工程概念的建立，也有利于課堂教學。校外實踐教學平臺的建立，主要是選擇一些具有典型反應設備的化工企業作為實習基地，如石家莊金石化肥集團、石家莊制藥集團、石家莊化纖化工有限公司、山西三維集團公司、山東金嶺集團公司、河北冀榮氨基酸公司等，他們所具有的典型反應設備有：固定床反應器、氣液反應器、均相反應器、流化床反應器、反應精餾裝置等。在校外實習基地，根據不同情況，學生可以采取參觀、短期實習、頂崗實習等多種實習方式。

九 課程教學與實驗教學相結合

實驗設置的指導思想是：重視實驗教學環節，改變了實驗教學依附于理論教學的傳統觀念，而是理論教學的有機補充和提高；注重對學生實踐能力、創新能力、探索精神的培養。實驗教學的實施方案為：課程組利用學校和學院設立的實驗教學研究項目基金，開展實驗教學研究，推動實驗教學改革；篩選出了“基本技能―現代技術、綜合應用―創新能力”綜合培養的有特色的實驗；建立了多層次、開放式的實驗室。實驗類型分為演示性實驗、綜合性實驗、設計性實驗、開放創新性實驗。演示性實驗、綜合性實驗著重培養學生的認知能力和動手能力，鞏固學生所學的理論知識，使學生達到工程實踐能力培養的基本要求。設計性實驗、開放創新性實驗著重培養學生的科學精神和協作精神。學生可自主選擇課題或選擇指導教師提供的課題，開展科技創新活動。

十 課程教學與科學研究相結合

本著“寓教于研、以研促教、研教融貫、教研相長”的教學理念，注重教學與科研相結合，將科技成果與技術轉化為教學優勢資源，分別從理念、成果、方法和手段等多途徑與教學結合，滲透于教材編寫、理論與實驗教學、實習與畢業環節，實現了科研向教學的多方位轉化。同時，言之有物的教學內容又促進了學生科研水平的提高。我們的具體做法是：

第一，科研成果進教材。團隊鼓勵教師撰寫教材、講義，并將最新研究成果融入教材之中。在編寫《化學反應工程》教材過程中將微反應器方面取得的科研成果引入第四章《非理想反應器設計》中，將在超重力反應技術方面取得的科研成果寫入第十章《反應工程新進展》中，將在催化反應新工藝開發過程中的科研成果引入第六章《氣固相反應器設計》中。

第二，科研成果進課堂。團隊將專業領域內的前沿科技和教師本人最新研究成果如離子液體中的化學反應、微反應器的開發、流化床反應器的實際應用等引入課堂，在第三章《理想反應器設計》的授課中，以“返混”和“平推流”為主線，講授了團隊開展的工業反應器改造的實例，開拓了學生的知識視野、激發了學生的學科興趣。

第三，科研成果進實驗室。教學團隊著力于實驗室建設及實驗教學裝置的開發研究，將多年積累的科研成果與技術融入其中，開發了多項科研成果轉化而來的綜合型、創新型實驗項目，針對反應工程課程的重點和難點，開發了多釜串聯特性實驗、反應精餾實驗、氣固相催化反應綜合實驗以及超重力反應器性能測定實驗等多個綜合性和設計性實驗裝置，加深了學生對課程的理解，鍛煉了學生的動手能力。

第四，科研成果進畢業環節。團隊堅持將學生的畢業環節與教師的科研項目緊密相連，畢業環節論文題目80%以上來自縱橫向科研課題，真實的科研課題增強了學生的責任心、鍛煉了學生的科研實踐和知識運用能力，使得畢業設計（論文）質量顯著提高。

第8篇：化學反應工程研究方法范文

本文闡述了化工工藝設計的內容與特點，對于化工工藝設計中安全危險問題的策略進行了分析。

【關鍵詞】

化工工藝設計；安全危險問題；問題策略

1前言

化工工藝設計主要是指工藝工程師根據一個或是幾個化學反應來將化學材料轉化為客戶要求的產品的化學生產流程。在這一設計工作中工藝工程師所需要考慮的不僅僅包括了成本、產量、效率、時間等因素，安全危險問題的發現與控制更是化學工藝設計中的重中之重。

2化工工藝設計簡析

2．1化工工藝設計內容化工工藝設計包括了許多方面的內容。眾所周知安全問題是化工領域中各個行業都需要給予高度重視的行業。在這一過程中由于化工工藝設計工作有著自身的特殊性，因此這導致了工藝工程師需要對于其給予更高的重視程度。其次，工藝工程師在思考化工工藝設計內容時還應當進一步的熟悉設計工作的基本原則和精神，從而能夠在此基礎上更好的將其貫徹到整個設計工作中去。與此同時，工藝工程師在進行化工工藝設計內容確定時還需要把化工工藝設計中的細節進行靈活運用，從而能夠在保證其符合化學工藝生產規范的同時也不會影響到化工產品的高效高質生產。

2．2化工工藝設計類型化工工藝設計的類型是以不同的概念進行區分的。工藝工程師在選擇化工工藝設計類型時首先應當做好必要的概念設計工作。通常來說概念設計也被稱為假象設計，這一設計實際上是按照規模工業生產裝置進行的。此外，由于概念設計主要是在中試前進行，這一設計的主要目的在于更好的檢查工藝條件和生產路線是否存在問題，并且進一步的確定數據和小試補充的內容。與此同時，工藝工程師在選擇化工工藝設計類型時還應當對于試制產品考核的使用性能有著清晰的了解，從而能夠在此基礎上精確的判定出工藝系統連續運轉可靠性。

2．3化工工藝設計步驟化工工藝設計的步驟總體而言較為繁瑣。設計人員在進行設計步驟分解的過程中首先應當根據基礎設計和批準的設計任務書和廠址選擇報告來對于工程在技術和經濟上進行總體研究與計算的具體建設方案。此外，設計人員在進行設計步驟分解時還需要確保初步設計結果能夠有效的滿足項目審查和施工準備的規定，并且能夠給建廠投資提供足夠的依據。與此同時，設計人員在進行設計步驟分解時還應當做好相應的施工圖設計，在這一流程中應當依據上級對初步設計的審批意見來進一步的確定的設計原則和方案，然后在此基礎上根據建筑與非標準設備制作的要求來解決初步設計階段待定的各項問題。

2．4化工工藝設計特征化工工藝設計有著自身獨特的特征。設計人員在分析化工工藝設計特征時應當根據化工工藝設計新技術含量高、工藝流程獨特等特點來進行相應的設計工作。此外，設計人員在分析化工工藝設計特征時還對于必要的基礎設計資料進行完善與優化，從而能夠在此基礎上提升試驗數據的完善性與可靠性。其次，工藝工程師在考慮設計特征時還應當努力的使數據的可靠性和完整性達到常規裝置，從而能夠對于總體投資進行持續的優化，最終能夠保持設計的優越性。

2．5化工工藝設計規?；すに囋O計的規模實際上大小不一。一般而言化工生產裝置的規模有著各自的區別，但是工藝工程師在進行化工工藝設計時為了能夠更加有效的節約投資，則應當理解到部分設計環節實際上是無法完全按照規范規定來做的。此外，工藝工程師有時為了測得所需的工程數據或獲得一定的產量，部分情況下也需要對于工藝的規模進行調整與優化。與此同時，由于部分化工產品的設計周期短，因此企業為了能夠盡快的占領市場，則青睞于縮短設計周期，因此這導致了工藝工程師在確定設計規模時受到了一定的現在?，這實際上對于設計安全造成了一定程度上的不利影響。

3化工工藝設計中安全危險問題控制策略

3．1安全問題識別方法化工工藝設計中安全控制的第一步就是做好安全問題識別工作。設計人員在進行安全識別的過程中首先應當理解到危險因素的定義。通常來說化學工藝設計過程中的危險因素主要是指生產中的事故隱患，并且可以將其具體到生產中存在的可能導致事故和損失的不安全條件。其次，設計人員在進行安全識別的過程中還應當對于項目生產工藝的全過程和配套的公輔設施的生產過程進行細致的檢查和分析，從而能夠在此基礎上摸清危險因素和有害因素產生的方式與種類，最終能夠有效的提升化工工藝設計的安全水平。

3．2采取工藝防護措施化工工藝設計中安全控制離不開工藝防護措施的有效支持。設計人員在采取工藝防護措施時首先可以從設計和工藝上考慮采取安全防護措施，從而能夠促使存在的危險因素不至于進一步的激化。其次，設計人員在采取工藝防護措施時還應當努力的保證設計的安全性，例如設計人員可以在理化性質、穩定性、化學反應活性、燃燒及爆炸特性等方面采取對應的措施來獲得良好的防護效果。與此同時，設計人員在采取工藝防護措施還應當全面的考慮采用哪條路線才能消除或減少危險物質的量，從而能夠確保各種危險性因素不會在化學產品生產的過程中出現。

3．3控制化學反應裝置化工工藝設計中安全控制的關鍵是化學反應裝置的控制。工藝工程師在控制化學反應裝置時應當深刻的理解到化學反應是整個產品生產的核心，因此其本身必然會有著許多危險性因素。因此這意味著工藝工程師應當在反應器的設計和選型前需要想到可能發生最嚴重的事故是什么。此外，由于化學反應的種類繁多，并且反應的速度也較快，因此一旦出現較為嚴重的失控反應時，工藝工程師應當努力的尋找降低反應速度的方法，從而能夠在此基礎上切實的提升反應裝置的應用水平。

3．4整體園區設計工作化工工藝設計中安全控制還應當適度的從園區整體設計上面來著手。企業在優化整體園區時首先應當考慮到自身的監管能力和職工的工作水平，從而能夠在此基礎上避免監管力度滯后于化工產品生產的現象。此外，企業在優化整體園區時還應當努力的減少和預防化工工藝設計中的安全危險問題，并且進一步的創建完整性的安全生產標準，最終能夠將安全危險有效控制在預期的范圍內。

4結語

化工工藝設計是一項具有一定危險性的設計工作，因此考慮設計的安全性就是每一個工藝工程師所必須進行的工作了。工藝工程師在減少化學工藝設計的危險性時應當秉持著從宏觀到微觀的原則，從園區設計到工藝防護到方程選擇等不同的方面著手，就能夠有效的提升化工工藝設計的安全性與可靠性。

參考文獻:

［1］朱曉東．淺析化工工藝設計中安全危險的問題［J］．化學工程與裝備，2014，06(15):45～47．

［2］李珊珊．化工工藝設計中的安全危險問題與策略分析［J］．山西化工，2014，12(15):61～63．

第9篇：化學反應工程研究方法范文

一、認識化工生產工藝流程的重要性

認識化工生產工藝流程就是我們通常說的摸流程，它是化工技術類專業實踐環節教學和訓練主要的內容之一，也是要成為合格化工生產工作者首先必須完成的任務之一。和很多在大型化工企業工作畢業生交流過程中得知，他們進入企業后首先要做的就是接收培訓，主要內容就是對工藝流程的熟悉，最終要求是達到對生產現場每一個管道內流動介質的所有信息（名稱、流向、溫度、物化性質等）都要知道，對管路中的閥門、儀表的運行狀況也要非常清楚，經多次考核合格后才能取得上崗資格?？梢娀どa企業對員工是否掌握生產工藝流程的要求是非常高的，在他們看來熟練掌握化工生產工藝流程是最基本的工作能力。

事實上，當一個化工生產的初學者來到化工生產車間時，面對形形的管道、各色各樣的設備，就好像劉姥姥是進入了大觀園，什么也摸不著頭腦，有些人還會產生恐懼感。而對一個優秀的化工生產工作者來說，面前的一切，就猶如一頭牛在庖丁眼里一樣，對其結構成竹在胸。目前在國內尚沒有形成教學生如何摸流程的方法，學生間摸流程時，往往總是不得要領，同時也給實習指導老師和工廠的工人師傅帶來了很多煩惱。怎樣摸流程、如何摸流程便成了擋在學生面前的一只攔路虎。為了能讓學生在實習和實訓過程中，有一個引路的牌子，少走一些彎路，達到事半功倍的效果，必須尋找出一個合理的認識化工生產工藝流程的方法。

二、研究過程及認識方法的建立

（一）確認化工生產工藝流程的組成

化工產品的生產過程都比較復雜，主要體現在生產工序多、操控要求高。有時要得到一個化工產品需要經過幾十個工序，動用上百個設備。但一點是不變的，那就是任何化工產品的生產過程都包含若干個化學反應、產物分離、物料輸送流程、熱量傳遞等單元式的生產過程，因此，為了便于對化工生產工藝流程的認識，可將化工生產工藝流程分割成化學反應、物料分離、物料輸送流程及熱量傳遞、物料的計量包裝等單元式的工藝流程。

1、物料輸送工藝流程

是在化工生產過程中將物料從一個設備輸送到另一個設備工序安排的程序。在化工生產過程中會使用很多設備，也就需要將物料在各設備之間轉移的工序。

2、傳熱工藝流程

包括熱量傳遞工藝流程和冷量傳遞工藝流程，傳熱工藝流程是化工生產工藝流程的控制部分，化工生產過程中的溫度、壓力可由它們來調節的。

3、化學反應工藝流程

是化工原料在反應裝置里進行化學反應得到新產品工序安排的程序，它是化工生產工藝流程的核心部分。

4、物料分離工藝流程

是將化學反應工藝流程中的生成物分離成高純度產品各項工序安排的程序，有時也稱之為傳質工藝流程。能包含吸收、精餾、過濾、萃取、結晶、干燥等多個工序。因此在認識化工生產物料分離工藝流程時可將分離工藝流程再分解成吸收、精餾、過濾、淬取、結晶、干燥等比較簡單的單元式物料分離工藝流程。

5、物料計量、包裝工藝流程

計量就是在化工生產過程中對原料、中間產物、產品進行量化的過程。包裝是為便于產品的儲運、對外供應而進行的一種操作。在化工企業中，物料的計量、包裝是化工生產過程不可活缺的一部分。準確、快速對物料計量、包裝對確保整個化工裝置生產過程的安全連續運轉，起著非常密切的關系和重要作用。

需要強調是將化工生產工藝流程分割成單元式工藝流程只不過是為了便于認識生產流程的一種理想化設想，在實際化工生產過程中這些單元式工藝流程之間并不存在嚴格界限，因此，在進行流程分割時千萬不能死搬教條，流程的分割沒有標準的答案，流程分割的唯一目的就是為了方便認識流程，也就是說怎樣認識流程方便就怎樣分割流程，否則就沒有任何實際意義。

（二）確立構成化工生產工藝流程的基本要素

為了能使認識化工生產工藝流程有一個比較明確的原則和步驟，尋找一個切入口，特確定關鍵設備、化工管路、測量顯示儀表為構成化工生產工藝流程的三個基本要素。

1、關鍵設備

將在化工生產工藝流程中起主導、決定性作用的設備計之為關鍵設備?？蓪⒎磻?、反應器、反應塔等進行化學反應的設備認為是化學反應工藝流程中的關鍵設備；泵為流體輸送工藝流程中的關鍵設備，換熱器為能量傳遞工藝流程中的關鍵設備；精餾塔、吸收塔、過濾器、干燥器等為分離工藝流程中關鍵設備。

2、化工管路

化工管路是將化工設備有機、科學聯系在一起的紐帶，也是物料轉移的通道。它主要由管子、管件和閥件三部分組成，另外，還有附屬于管路的管架、管卡、管撐等管件組成。在化工生產工藝流程中就靠管路把各關鍵設備聯在一起，維持著生產的正常進行。正因為管路在流程中起的是紐帶作用，因此在認識流程時就應該順著管路去找設備，確認流程的走向。

3、化工測量儀表

測量顯示儀表是對化工生產過程中的壓力、流量、溫度、液位等進行測量顯示的工具，通過儀表測量的數值可以顯示化工生產過程進展情況。在認識化工生產工藝流程時也可以利用測量顯示儀表功能幫助認識流程。例如，可以通過管路中兩個壓力表顯示的數值來判斷管內物料的走向，利用流量計也可直接了解管內物料走向及流量的大??；利用液位計數值的變化可以明白該容器進出料情況；借助溫度測量儀表可推斷熱量傳遞的方向。

（三）認識化工生產工藝流程的方法簡介

1、基本信息的采集

（1）原料、產品信息的采集

原料和產品是指在化工生產過程中所使用的主、輔材料和通過生產得到主、副產品。它們的相關信息主要包含物料的名稱、物理性質和化學性質。

（2）生產設備及操作方式信息的采集

生產設備的信息主要是指化工生產過程中所使用設備的名稱、型號等相關信息。操作方式信息是指各化工單元操作所選用方式的信息，例如傳熱單元，它的操作信息主要是指傳熱介質、傳熱方式等信息。

（3）化學反應信息的采集

化學反應信息是指在化工生產過程中所發生的化學變化的相關信息。化學反應信息主要包括：化工生產過程中發生了哪些化學反應（用化學反應方式來表示），化學反應的類型，是化合反應還是裂解反應，是吸熱反應還是放熱反應等。

2、關鍵設備的查找和識別

在化工生產過程中起主導、決定性作用的設備計之為關鍵設備。通常情況下將化工生產過程中使用的泵、換熱器、反應器、蒸餾釜、精餾塔、吸收塔等設備確定為關鍵設備，因為這些設備在生產過程中對生產都起到了決定行的作用。如何查找和識別這些設備呢？最簡單的方法就是依據安裝在設備上的銘牌或設備的外形來查找這些設備。

3、流程的分解

為了便于對化工生產工藝流程的認識，依據關鍵設備將該生產工藝流程分解成若干個小的、單元式的工藝流程，有幾個關鍵設備就可以分成幾個小的工藝流程。一個化工產品的生產工藝流程通常可分解為物料的計量、輸送、傳熱、化學反應、精餾、吸收、過濾、干燥、包裝等單元式的工藝流程。

4、確定管路中物料的名稱及其走向

了解管路中物料的名稱及其走向是認識化工生產工藝流程的主要任務之一。一個合格的化工生產工作者是能隨時隨地說出任何管路中的物料的名稱及其走向的。

管路中物料的名稱主要以采集的基本信息來加以確定。管路中的物料的走向的判斷通常是以關鍵設備為起點，沿著管路的走向，借助管路中的閥門、測量儀表確定管路中物料的走向。例如截止閥的安裝具有方向性、輸送泵的出口通常安裝壓力表，利用這些信息可以幫助我們來確定管路中的物料走向。

5、繪制單元式化工工藝流程圖

化工工藝流程圖是用來表達一個化工廠或化工生產車間工藝流程與相關設備、輔助裝置、儀表與控制要求的基本概況，可供化學工程、化工工藝等各專業技術人員使用與參考，是化工企業工程技術人員和管理技術人員使用最多、最頻繁的一類圖紙。也是即將成為化工生產技術人員了解化工生產過程的最簡單、最直接的工具。所以，在我們認識了化工生產工藝流程后就必須要繪制出化工工藝流程圖，更是作為一個認識、研究化工生產工藝流程的主要成果。

6、流程的組合并繪制工藝流程總圖

依據所了解知識和掌握的信息將已經認識的分解成若干個單元式工藝流程合理的組合在一起，對該化工生產工藝流程進行全面的了解和認識。最后畫出完整的化工生產工藝流程圖。

三、結語

總之，要認識好化工生產工藝流程，必須先采集相關的基本信息，然后根據設備銘牌和設備外形來查找關鍵設備，依靠相應的管路及所用測量儀表，將整個流程由大化小、各個擊破。牛在庖丁眼里不是一條完整的牛，而是形形的骨頭和各式各樣的器官。最后再由小成大、從片面到全面，徹底認識該生產工藝流程。

特別說明：以上建立的認識化工生產工藝流程的方法和步驟是針對初學者而言的，對掌握了一些化工知識的人在認識流程時，也不一定非得依照這些方法和步驟，可從生產的原料儲罐開始，沿著管路一路摸索下去，一直到產品的出料、包裝，這樣會簡單、快捷許多。

課題項目：本文為“高職應用化工技術專業核心課程資源庫建設研究”的論文（常州科教城院校基金項目K2011331）。