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化學反應工程已成為化工類本科教育的一門專業課程,它以物理化學、化工原理、化工熱力學等化工專業基礎課為先修課程[1],但由于課程涉及大量的數學模型的建立、理論的推導,大多數學生在學習時普遍感到理論抽象,且在實際問題面前束手無策的高分低能現象。為適應新形勢國民經濟的發展和要求,我校化學反應工程課程體系在逐漸發生變化,探索出一種適合我校學生特點的新的專業課,為提高工程人才的培養質量、推動高等工程教育改革具有重要意義。
一、改革與具體研究方法
結合反應工程理論教學與學生工程實踐能力培養的特點,我校化學反應工程課程教學團隊認為該課程體系的改革,應從單向傳授知識向互動性教學體系轉變,建立系統傳授與探索和創新研究相結合的新教學體系,具體如下:
1.課程體系“1+x”模塊化建設:課程體系“1+x”模塊化建設[2],深化反應工程理論的工業應用,直接關系到學生反應工程基本原理學習程度以及反應器設計與分析等工程能力的培養質量,不僅能增強理解理論知識的準確性和科學性,也擴展了反應器應用與新能源電容器、燃料電池等領域的應用,提高學生把握科技創新發展的命脈,鍛煉學生的科研思維,為其在將來就業后能獨立工作打下一定的基礎。
將化學反應工程課程體系進行“1+x”模塊化整合。其中,“1”指化學反應的基礎理論知識及理想反應器,“x”指化工不同專業方向的非理想反應器及特色反應器。根據我校化學工程與工藝、應用化學、工業催化、制藥工程等專業方向的特色,分別設置非理想反應器、催化反應設備、聚合反應器和制藥反應設備,并將催化反應設備與結合當代新能源領域電池、電容器研究相結合,幫助學生擴展知識應用范圍。根據學生情況及當代新能源研究熱點,建立師生互動欄目、網絡課堂和自測考試、qq群等,豐富學生第二課堂生活,擴展知識范圍。
2. “啟發互動式”教學法,充分調動學生學習思考的積極性,多媒體課件與實際工廠設備相結合[3],有助于提高學生感觀認識;模擬反應器操作的仿真動畫,使學生加深對這些理論、概念的認識、理解,增強學生綜合運用知識解決問題的能力。
精心策劃授課內容,培養學生的創新能力:要求課程教學團隊精心策劃、設計授課內容,合理運用多媒體與傳統板書相結合的教學手段,多采用 “啟發互動式”教學法,充分調動學生學習思考的積極性。比如:我校教學中采用多媒體技術模擬反應器操作的仿真動畫,結合生產實際操作中各種反應器的影像資料,不僅解決了傳統教學中老師難教、學生難懂的難題,而且大大提高了教學效率和授課效果,豐富了課堂教學內容,同時也培養了學生的學習創新能力;采用flas進行圖文并茂,生動形象的影放化工過程和化工設備的實際運轉實況,并輔以實驗與理論的緊密結合,有助于教學質量跨上一個新臺階。
3. 建設化學反應工程精品課程:精品課程要求具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材等特點的示范性課程。近年來,我校匯聚了一些化學反應工程的研究人才,如來自于新加坡南洋理工、南京大學、中科院大連化學物理研究所等著名學府,其組建的反應工程教學團隊將圍繞反應工程課程建設和當今新能源領域研究熱點進行大量的教學改革,通過課程網站建立師生互動欄目、多媒體課件、網絡課堂和自測考試、qq群等交流平臺,使課堂整體教學與網絡教學相互補充,并將課堂教學延伸到教室外,給學生增添更多的自主學習機會,進而動了學生的學習積極性。
4. 精選國外經典教材,為實施雙語教學做準備:雙語教育正成為中國課程改革中的一個熱門話題,是21世紀實現創新教育的一種重要教學方式。為了提升我校本科人才培養專業素質,提高學生專業英語的理解與應用水平,擬實施部分雙語教學在課程的考核中,專業術語用英文來表述,英文閱讀和答題占試卷的60%以上。
二、改革目標
課程教學方法改革與創新有效提高學生的學習興趣和教學質量,確定一套適合我校學生特點的靈活多變的教學方法,建立具有我校特點的化學反應工程實踐教學內容和培養方案,進一步提高我校化學反應工程課程的教學質量,為學生今后順利完成畢業論文和畢業設計,以及科研能力的培養奠定扎實基礎。同時,使學生掌握基本的理論外,注重培養學生起對工程問題的分析和解決能力,使學生能運用所學知識解決化工及相關領域的實際問題。
三、結論
化學反應工程已成為化工類本科教育的一門專業課程,隨著化學工業的快速發展和環境污染問題的日益突出,新型反應設備與技術顯得越來越重要,反應要從實驗室放大到工業生產以及工業反應器的設計等一系列重要的化學工程問題都離不開化學反應工程的指導,為了適應新世紀知識經濟時代的發展、國家及我校創新高素質人才培養目標的要求,進一步深化化學反應工程課程改革,想方設法調動學生的學習興趣,豐富教學內容,培養學生分析、解決工程問題的創新能力,形成適合新時代人才發展的教學方式具有劃時代的深遠意義。
參考文獻:
[1]劉其海,周新華,尹國強. 化學反應工程課程教學方法創新探討[J]. 廣州化工,2010, 38(7): 256-258.
關鍵詞:濕式除塵脫硫設備 基本原理 流程 凈化效果
造成我國大氣環境污染的主要因素為燃煤和燃油煙氣,它主要由二氧化硫和其他顆粒污染物組成,污染了環境和影響了人體健康。鑒于此,我國從上個世紀就已經著手脫硫除塵設備的研發工作,截止到目前,我國絕大多數燃煤和燃油裝置都安裝了這種設備。但由于經濟的較快發展,大氣污染情況進一步嚴重,因此,研發出一種高效濕式除塵脫硫設備變得十分必要和緊迫。
一、濕式除塵脫硫的基本原理
1.物理吸收的基本原理
氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發生顯著的化學反應,僅僅是被吸收氣體溶解于液體的過程,稱為物理吸收,如用水吸收SO2。物理吸收的特點是,隨著溫度的升高,被吸氣體的吸收量減少。
物理吸收的程度,取決于氣--液平衡,只要氣相中被吸收的分壓大于液相呈平衡時該氣體分壓時,吸收過程就會進行。由于物理吸收過程的推動力很小,吸收速率較低,因而在工程設計上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時該氣體的分壓。因為物理吸收速率較低,所以很少單獨采用物理吸收法。
2.化學吸收法的基本原理
若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發生化學反應,則稱為化學吸收,例如應用堿液吸收SO2。應用固體吸收劑與被吸收組分發生化學反應,而將其從煙氣中分離出來的過程,也屬于化學吸收,例如爐內噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學吸收。在化學吸收過程中,被吸收氣體與液體相組分發生化學反應,有效的降低了溶液表面上被吸收氣體的分壓。增加了吸收過程的推動力,既提高了吸收效率又降低了被吸收氣體的氣相分壓。因此,化學吸收速率比物理吸收速率大得多。
物理吸收和化學吸收,都受氣相擴散速度(或氣膜阻力)和液相擴散速度(或液膜阻力)的影響,工程上常用加強氣液兩相的擾動來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中,瞬間內要連續不斷地凈化大量含低濃度SO2的煙氣,如單獨應用物理吸收,因其凈化效率很低,難以達到SO2的排放標準。因此,煙氣脫硫技術中以化學吸收法為主,物理吸收法為輔。
3.化學吸收的過程
化學吸收是由物理吸收過程和化學反應兩個過程組成的。在物理吸收過程中,被吸收的氣體在液相中進行溶解,當氣液達到相平衡時,被吸收氣體的平衡濃度,是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應,當化學反應達到平衡時,被吸收氣體的消耗量,是化學吸收過程的極限。
4.化學吸收過程的速率及過程阻力
化學吸收過程的速率,是由物理吸收的氣液傳質速度和化學反應速度決定的。化學吸收過程的阻力,也是由物理吸收氣液傳質的阻力和化學反應阻力決定的。
在物理吸收的氣液傳質過程中,被吸收氣體氣液兩相的吸收速率,主要取決于氣相中被吸收組分的分壓,和吸收達到平衡時液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外,也和傳質系數有關,被吸收氣體氣液兩相間的傳質阻力,通常取決于通過氣膜和液膜分子擴散的阻力。
二、高效除塵脫硫設備的除塵脫硫過程
根據濕式除塵脫硫的基本原理,本課題組設計了一款高效除塵脫硫設備,其除塵過程主要有3級。第一,在進氣管中安裝噴頭,它可以噴出霧化液體,這些霧化液體可充分與塵體接觸,從而完成第一級除塵工作。第二,而后形成的高速氣體流直接沖向設備中的水面,形成大量的水霧,這些水霧和煙氣中的體積較大的顆粒物結合,并沉降到水底,完成第二級除塵工作。第三,由于煙氣的沖擊力較強,“S”型管道中出現了旋流霧液,霧液與顆粒物結合,進一步除塵,則完成第三級除塵。這三個過程不僅有除塵過程,還伴有脫硫過程,即設備中的堿性液體成功實現煙氣的脫硫。最后,排出凈化的氣體時,則需經過脫水器的處理,而后如大氣。
三、高效濕式除塵脫硫裝置的凈化效果
1.試驗裝置
為分析設備改造后的除塵脫硫效果,可確定試驗設備的相關參數,鍋爐處理量為2 t/h,處理氣量為700m3/h,其長寬高分別為800mm、400mm、1700mm,進、出氣管直徑均為150mm。
煤塵可作為模擬粉塵,二氧化硫氣體現行制備,堿性溶液為氫氧化鈉溶液。
2.試驗效果
實驗過程中只需對進、出口處的二氧化硫濃度和粉塵濃度進行測量,本設備密封效果極好,因此,實驗結果非常準確。測量結果如表2所示。
表2 除塵脫硫效率
結果顯示,當液氣比為0.34 L/ m3 時,其除塵率和脫硫率較高。與國內其他同類設備相比,它可在較小的阻力和液氣比條件下,實現更好地脫硫和除塵效果。
四、結束語
本設備在除塵和脫硫基本原理的基礎上,實現了除塵和脫硫高效化、一體化,此外,還可以有效除去較小的顆粒污染物。設備本身造價低,能耗小,結構密封性好,適用范圍廣,具有良好的應用效果。
參考文獻
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關鍵詞:計算流體力學;求解;基本原理;化學工程;應用
化學工程在我國具有較長的研究與應用歷程,并在實際的生產與生活中取得到巨大的應用成效,不僅能夠供給正常的生活需求,同時根據新材料的開發,能夠滿足現代型環保材料的使用。在化學工程中,較多的反映環境和反應機制都是在溶液中進行的,具有質量守恒和熱量守恒定律的應用。而這種質量與能量的關系正是計算流體力學的主要原理。通過對實際應用環境和原理的分析,能夠優化工程設計和工藝改進,提高化學工程的生產效率。
1計算流體力學在化學工程中的基本原理
計算流體力學簡稱CFD,是通過數值計算方法來求解化工中幾何形狀空間內的動量、熱量、質量方程等流動主控方程,從而發現化工領域中各種流體的流動現象和規律,其主要以化學方程式中的動量守恒定律、能量守恒定律及質量守恒方程為基礎。一般情況下,計算流體力學的數值計算方法主要包括數值差分法、數值有限元法及數值有限體積法,其也是一門多門學科交叉的科目,計算流體力學不僅要掌握流體力學的知識,也要掌握計算幾何學和數值分析等學科知識,其涉及面廣。針對計算流體力學的真實模擬,其主要目的是對流體流動進行預測,以獲得流體流動的信息,從而有效控制化工領域中的流體流動。隨著信息技術的發展,市場上也出現了計算流體力學軟件,其具有對流場進行分析、計算、預測的功能,計算流體力學軟件操作簡單,界面直觀形象,有利于化學工程師對流體進行準確的計算。
2計算流體力學砸你化學工程中的實際應用
2.1在攪拌中的應用分析
在攪拌的化學反應中,反映介質之間的流動性比較復雜,依據傳統的計算形式根本無法解決,并在化學試劑在攪拌中存在不均勻擴散的特點,在湍流的形式中能量的分布狀況也存在著空間特點。若是依據實驗手段測得反映中物質、能量和質量的變化規律,其得出的結構往往存在較差時效性,實驗騙差加大。通過對二維計算流體力學的應用,能夠對攪拌中流體的形式進行模擬,并進行質量、能量等數據的驗證。但是流體的變化,不僅與化學試劑的濃度、減半速度有關,還與時間、容器的形狀等有著之間的聯系,需要建立三維空間模擬形式進行計算流行力學。隨著科學技術和研究水平的提高,在通過借助多普勒激光測速儀后,已經對三維計算形式有了較大的突破,這對于化工工程中原料的有效應用和工程成本的減低具有促進的作用,但是在三維計算流體力學中還存在一定的缺陷,需要在今后的研究中不斷的完善。
2.2CFD在化學工程換熱器中的應用分析
換熱器是化學工程中主要的應用設備,通過管式等換熱器、板式換熱器、冷卻塔和再沸器等的應用,能夠有效的控制化學試劑在反應中的溫度變化。其中根據換熱器的形式不同,計算流體力學的方式也就不同。在管式換熱器中主要是通過流體湍流速度的改變,增加換熱速率的。在板式換熱器中是通過加大流體的接觸面積,提高換熱效率的。而在冷卻塔和再沸器中,熱量交換的形式更為復雜,但是卻群在重復性換熱的特點,增加了換熱的時間,提高了換熱的效果。從總體上分析,計算流量力學中,需要對溫度變化、流體的速度變化、熱交換面積變化和時間變化進行分析。通過CFD計算流體力學的應用,能夠計算出不同設備的熱交換效果,并根據生產的實際需求進行換熱器的選擇使用。
2.3在精餾塔中的應用
CFD已成為研究精餾塔內氣液兩相流動和傳質的重要工具,通過CFD模擬可獲得塔內氣液兩相微觀的流動狀況。在板式塔板上的氣液傳質方面,Vi-tankar等應用低雷諾數的k-ε模型對鼓泡塔反應器的持液量和速度分布進行了模擬,在塔氣相負荷、塔徑、塔高和氣液系統的參數大范圍變化的情況下,模擬結果和現實的數據能夠較好的吻合。Vivek等以歐拉-歐拉方法為基礎,充分考慮了塔壁對塔內流體的影響,用CFD商用軟件FLUENT模擬計算了矩形鼓泡塔內氣液相的分散性能,以及氣泡數量、大小和氣相速度之間的關系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一種用塔內典型微型單元(REU)的流體力學性質來預測整塔的流體力學性質的方法,對每一個單元用FLUENT進行了模擬計算,發現塔內的主要能量損失來自于填料內的流體噴濺和流體與塔壁之間的碰撞,且用此方法預測了整塔的壓降。Larachi等發現流體在REU的能量損失(包括流體在填料層與層之間碰撞、與填料壁的碰撞引起的能量損失等)以及流體返混現象是影響填料效率的主要因素,而它們都和填料的幾何性質相關,因此用CFD模擬計算了單相流在幾種形狀不同的填料中流動產生的壓降,為改進填料提供了理論依據。CFD模擬精餾塔內流體流動也存在一些不足,如CFD模擬規整填料塔內流體流動的結果與實驗值還有一定的偏差。這是由于對于許多問題所應用的數學模型還不夠精確,還需要加強流體力學的理論分析和實驗研究。
2.4CFD在化學反應工程中的應用研究
在化學反應工程中,反應物和生成物的化學反應速率與反應器、溫度和壓力等有著較大的聯系,在實際的反應中可以利用計算流體力學進行數據的獲取。但是這數據的獲取具有一定的溫度限制,當反應中溫度過大,就會造成分子的劇烈運動,其運動軌跡的變化規律就會異常,在利用計算流體力學的模型計算中,計算數據與實際情況會發生較大的偏差。由于高溫中分子的運動軌跡和運動速度難以獲取,在計算流體力學的實際計算中,就要借助FLUENT進行三維建型,并利用測速反應器進行速度的測量,通過綜合的比較分析,利用限元法進行數據的計算。可以得出不同環境下的反應器的流線、反應器內部的濃度梯度及溫度梯度。通過CFD軟件預測反應器的速度、溫度及壓力場,可以更進一步理解化學反應工程中的聚合過程,詳細、準確的數據可以優化化學反應中的操作參數。
3結束語
計算流體力學對于化學工程的應用具有實際意義,并在經濟效益的提高上具有重要的價值,在近幾年,化學工程技術人員不斷的計算流體力學中展開研究,以二維空間計算和模擬為基礎,不斷的完善三維空間的流量計算,并得出了一系列的流體流動規律。根據計算流體力學在化學工程中的廣泛應用,在今后的化學工程發展中,應加強此類學科的教學與延伸,提供出更有效的反應設備和工藝操作。
參考文獻
[1]余金偉,馮曉鋒.計算流體力學發展綜述[J].現代制造技術與裝備,2013(06).
關鍵詞:用處;動力;大顯身手;啟示;喜愛
化學方程式,也稱為化學反應方程式,是用化學式表示化學反應的式子。化學方程式反映的是客觀事實。翻閱化學課本,品味化學方程式,梳理化學反應的作用,感覺化學反應方程式用處真不少。
一、做好實驗所需化學方式
化學是一門實驗科學,需要到實驗室進行實驗探究。如何根據現有的儀器、藥品選擇合適的裝置?多余的藥品一定要丟到廢液槽里嗎?一旦發生實驗事故怎樣解決?這些都是我們在實驗室常遇到的問題。
制備氧氣的原理有:
++,,。
制備氧氣時,我們就可以依據物質的狀態和反應條件選擇不同的裝置。只有掌握更多的知識,更多的化學反應方程式,才能結合實際,就地取材,解決問題。
鈉與水的反應,只需黃豆粒大小,切下后,剩余的鈉塊能直接丟到廢液槽里嗎?顯然不能常規處理,我們能做的就是把鈉重新放回煤油中。因為鈉與廢液槽中的水或酸進行反應,甚至發生燃燒爆炸事故。鈉一旦燃燒,我們能否用水滅火?絕對不可,否則就會“火上澆油”,不是嗎?
。
二、用化學方程式解決實際問題
增強我們的學習動力,莫過于學以致用。如何應用我們學過的化學反應方程式解決生活中的實際問題?
若家里正將管道煤氣由石油液化氣(主要成分是丁烷)改為天然氣,你對灶具該如何調整?
;改為天然氣后,同體積燃料燃燒消耗空氣的體積將減小,所以灶具的調整方法是減小空氣的進氣量。灶具調整好了,我做飯吧。首先思考一下,怎么使燉出的魚味道鮮美?向鍋里加點酒和醋即可。
生成會使燉出的魚香味更濃。同樣的原理,酒后吃點水果可以醒酒。水果里含有機酸,例如,蘋果里含有蘋果酸,柑橘里含有檸檬酸,葡萄里含有酒石酸等,而酒里的主要成分是乙醇,有機酸能與乙醇相互作用而形成酯類物質從而達到解酒的目的。家里來了客人,酒足飯飽后,你上點水果,一定能得到他們的夸獎。這真是,不想不知道,很多生活小竅門,確實來自我們學習的化學反應方程式。
生活中,我們有時會遇到一些江湖騙子。他們賣的東西比市場價低好多,說什么廠家直銷、廠家大放血、虧本大甩賣。請看下面這一事例。隨著人們生活水平的不斷提高,穿戴金飾品的人越來越多了,購買時,人們總想買純一點的,價格又想優惠再優惠。騙子正是抓住人們的這一心理。拿出金光閃閃的愚人金以低價位吸引人們。愚人金是指能閃耀金黃色的黃鐵礦()或黃銅礦的礦石,它們常以迷人的姿色愚弄缺乏礦物知識的人而得其諢名。其實要識別其“廬山真面目”并不難。
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真金是不溶于鹽酸的。有了化學知識還會上當受騙么?
晚會上,運用化學反應表演一個小魔術,也是挺神奇的。我們用Na2O2表演“滴水生火”。把Na2O2裹在脫脂棉里,向脫脂棉里滴幾滴水,脫脂棉就會燃燒起來。說一些夸張的話,配以神神秘秘的表情,相信尖叫聲、歡呼聲一定會此起彼伏。在同學面前漏一小手的感覺是不是很爽。
在工業上,我們學的化學反應方程式能大顯身手么?
氯氣是重要的化工原料,同時也是有毒的氣體。一旦氯氣泄漏,后果不堪設想。今年4月12日17時許,山西省臨猗縣一廢品收購站發生氯氣泄漏事件,附近一所小學的數十名小學生隨后出現呼吸不適和腹部疼痛癥狀。如何檢驗管道是否有氯氣泄漏?泄漏后又如何處理?我們用蘸有氨水的布檢查氯氣管道是否泄露。當有氯氣泄露時,氯氣和氨氣反應生成氯化銨白煙。
當發現管道泄漏時,可在消防車水罐中加入生石灰、蘇打粉等堿性物質,向管道、罐體、容器噴射,以減輕危害。也可將泄漏的氯氣導入氫氧化鈉、碳酸鈉等堿性溶液中,使其反應形成無害或低毒廢水.氯氣還可以發生,這不是海水提溴的原理嗎?可見學好化學反應方程式才能更好地服務生產。
三、化學反應方程式的啟示
“量變會引起質變”這一辯證哲理,在我們化學領域成立么?足量的銅與一定量的濃硝酸反應。
隨著反應的進行,硝酸變稀,會發生,
硝酸有濃變稀這一量變會使產物發生質變。
眾所周知,化工生產在我國占有非常重要的地位,對農業生產等起到了很大的作用,不過我們也不可避免地看到當前化學工程中化工生產過程中的工藝也存在著一些問題,需要引起我們的重視。
1.1化工生產效率有待提高
由于我國很多化工生產都一味追求“量”,而忽略了對“質”的要求,就造成了化工生產的效率低下問題的存在。這不僅和化學反應的生產設備有關,而且還和化學反應的環境是分不開的。比如,在生產化學肥料時,反應器皿往往無法達到反應溫度。從而使反應不充分,造成廢氣以及廢物的產生。同時,還存在著反應不充分的問題,反應的不充分一方面造成了產品不能滿足人民的生活生產需要,而且對資源也是極大的浪費。
1.2對環境造成污染和破壞
目前,化工生產是環境污染和破壞的一個重要原因,尤其是有毒有害氣體以及重金屬的排放。在化工生產中,很多企業都是為了節省成本,對有害氣體和重金屬超標的廢水隨意排放,不僅造成空氣、水的污染,而且對土質也帶來了破壞。在我國很多城市的周邊都出現了河水的嚴重污染,甚至影響到了居民的日常用水。
1.3生產工藝不合格
另外,當前化工生產中工藝的不合格也是一個非常普遍的現象。這是因為,在化學工程中,連續的化工生產環節不連貫,造成整個工程的連續性不佳,工程的進度容易受到影響,尤其是當整個生產環節出現脫節的時候,就會對化學工程造成很大的影響。而化工生產環節中,出現的影響,其主要原因也在于生產工藝的不合格。
2有效加強化學工程中化工生產工藝的分析
從上文中可以看出,化學工藝的不完善使得我國化學工程中化工生產存在著一些問題。下文筆者就將結合這些問題提供一些行之有效的加強措施:
2.1改善化學反應的條件及環境
在化工生產中,化學反應條件是一個至關重要的影響要素,如何有效改善化學反應條件是提高生產效率、減少廢料的產生的重要條件。因此,在實際生產中,務必要按照相關的標準對催化劑等所需的條件做嚴格檢查,對于不達標的堅決不能用于化工生產。同時,產生的化學反應廢料不要直接排放到自然環境中,以保證化工生產能處于一個相對良好的環境中。
2.2依據實際情況對工藝進行調整
對生產工藝的改善,并不是僅僅從反應條件入手,是要對不同的反應原理等都做深入的分析和研究。以制造氧氣的工藝來分析,我們要仔細考慮采用哪種工藝才能生產中高效、利于投入生產的氧氣呢?當然,在不同的環境下,對于生產的原料以及方式都是可以隨機改變的,并能通過改變來進行適應性生產,從而提高化學生產的效率,并實現高效以及綠色生產。
2.3對化工生產產生的廢料進行合理處理
對化學工程中的化工生產來說,產生廢料是不可避免的,而如何合理地對廢料進行處理,開發出有效的程序及治理系統,則需要我們去仔細進行考慮。當前,有毒物質以及重金屬在我國的相關的法律中有明確的規定,不允許直接排放到環境中去。因此,對于廢水來說,要經過相應的廢水處理工藝,將水中的重金屬采用沉淀的方式使其沉淀,這樣就避免直接排放到環境中從而帶來危害。而對于廢氣的處理,要在廢氣的中、頂部設置廢氣處理過濾系統,這些過濾系統可以將廢氣中的有毒氣體以及粉塵等過濾掉。在廢水和廢氣經過處理后,還應該對處理的水、氣按照相關的標準做出檢測,使其滿足國家相應的標準后才允許排放到環境中去。
3結語
知識目標
使學生建立化學平衡的觀點;理解化學平衡的特征;理解濃度、壓強和溫度等條件對化學平衡的影響;理解平衡移動的原理。
能力目標
培養學生對知識的理解能力,通過對變化規律本質的認識,培養學生分析、推理、歸納、/Article/Index.asp''''>總結的能力。
情感目標
培養學生實事求是的科學態度及從微觀到宏觀,從現象到本質的科學的研究方法。
教學建議
“影響化學平衡的條件”教材分析
本節教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學反應速率的條件和化學平衡等知識的基礎上進行本節的教學,系統性較好,有利于啟發學生思考,便于學生接受。
本節重點:濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響。難點:平衡移動原理的應用。
因濃度、溫度等外界條件對化學反應速率的影響等內容,不僅在知識上為本節的教學奠定了基礎,而且其探討問題的思路和方法,也可遷移用來指導學生進行本書的學習。所以本節教材在前言中就明確指出,當濃度、溫度等外界條件改變時,化學平衡就會發生移動。同時指出,研究化學平衡的目的,并不是為了保持平衡狀態不變,而是為了利用外界條件的改變,使化學平衡向有利的方向移動,如向提高反應物轉化率的方向移動,由此說明學習本節的實際意義。
教材重視由實驗引入教學,通過對實驗現象的觀察和分析,引導學生得出增大反應物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學平衡向正反應方向移動的結論。反之,則化學平衡向逆反應方向移動。并在溫度對化學平衡影響后通過對實驗現象的分析,歸納出平衡移動原理。
壓強對化學平衡的影響,教材中采用對合成氨反應實驗數據的分析,引導學生得出壓強對化學平衡移動的影響。
教材在充分肯定平衡移動原理的同時,也指出該原理的局限性,以教育學生在應用原理時,應注意原理的適用范圍,對學生進行科學態度的熏陶和科學方法的訓練。
“影響化學平衡的條件”教學建議
本節教學可從演示實驗入手,采用邊演示實驗邊講解的方法,引導學生認真觀察實驗現象,啟發學生充分討論,由師生共同歸納出平衡移動原理。
新課的引入:
①復習上一節講過的“化學平衡狀態”的概念,強調化學平衡狀態是建立在一定條件基礎上的,當濃度、壓強、溫度等反應條件改變時,原平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變,從而達到新的平衡狀態。
②給出“化學平衡的移動”概念,強調化學平衡的移動是可逆反應中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過程,在這個過程中,反應混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學習和研究化學平衡的實際意義正是利用外界條件的改變,使舊的化學平衡破壞并建立新的較理想的化學平衡。
具體的教學建議如下:
1.重點講解濃度對化學平衡的影響
(1)觀察上一節教材中的表3-l,對比第1和第4組數據,讓學生思考:可從中得出什么結論?
(2)從演示實驗或學生實驗入手,通過對實驗現象的觀察和分析,引導學生得出結論。這里應明確,溶液顏色的深淺變化,實質是濃度的增大與減小而造成的。
(3)引導學生運用濃度對化學反應速率的影響展開討論,說明濃度的改變為什么會使化學平衡發生移動。討論時,應研究一個具體的可逆反應。討論后,應明確濃度的改變使正、逆反應速率不再相等,使化學平衡發生移動;增加某一反應物的濃度,會使反應混合物中各組分的濃度進行調整;新平衡建立時,生成物的濃度要較原平衡時增加,該反應物的濃度較剛增加時減小,但較原平衡時增加。
2.壓強和溫度對化學平衡的影響:應引導學生分析實驗數據,并從中得出正確的結論。溫度對化學平衡影響也是從實驗入手。要引導學生通過觀察實驗現象,歸納出壓強和溫度的改變對化學平衡的影響。
3.勒夏特列原理的教學:在明確了濃度、壓強、溫度的改變對化學平衡的影響以后,可采用歸納法,突破對勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難:
其他幾個問題:
1.關于催化劑問題,應明確:①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應速率,因此它對化學平衡的移動沒有影響;②使用催化劑,能改變達到平衡所需要的時間。
2.關于化學平衡移動原理的應用范圍和局限性,應明確:①平衡移動原理對所有的動態平衡都適用,為后面將要學習的電離平衡、水解平衡作鋪墊;②平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向,但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。教育學生在應用原理時應注意原理的適用范圍,對學生進行科學態度的熏陶和科學方法的訓練。
3.對本節設置的討論題,可在學生思考的基礎上,提問學生回答,這是對本節教學內容較全面的復習和鞏固。
4.對于本節編入的資料,可結合勒夏特列原理的教學,讓學生當堂閱讀,以了解勒夏特列的研究成果和對人類的貢獻;可回顧第二節“工程師的設想”的討論,明確:欲減少煉鐵高爐氣中CO的含量,這屬于化學平衡的移動問題,而利用增加高爐高度以增加CO和鐵礦石的接觸時間的做法并未改變可逆反應的條件,因而是徒勞的。
化學平衡教材分析
本節教材分為兩部分。第一部分為化學平衡的建立,這是本章教學的重點。第二部分為化學平衡常數,在最新的高中化學教學大綱(2002年版)中,該部分沒有要求。
化學平衡觀點的建立是很重要的,也具有一定的難度。教材注意精心設置知識臺階,采用圖畫和聯想等方法,幫助學生建立化學平衡的觀點。
教材以合成氨工業為例,指出在化學研究和化工生產中,只考慮化學反應速率是不夠的,還需要考慮化學反應進行的程度,即化學平衡。建立化學平衡觀點的關鍵,是幫助學生理解在一定條件下的可逆反應中,正、逆反應速率會趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中,當蔗糖溶解的速率與結晶速率相等時,處于溶解平衡狀態,并進而以()的可逆反應為例,說明在上述可逆反應中,當正反應速率與逆反應速率相等時,就處于化學平衡狀態。這樣層層引導,通過圖畫等幫助學生聯想,借以在一定程度上突破化學平衡狀態建立的教學難點。
教材接著通過對19世紀后期,在英國曾出現的用建造高大高爐的方法來減少高爐氣中含量的錯誤做法展開討論。通過對該史實的討論,使學生對化學平衡的建立和特征有更深刻的理解,培養學生分析實際問題的能力,并訓練學生的科學方法。
化學平衡教學建議
教學中應注意精心設置知識臺階,充分利用教材的章圖、本節內的圖畫等啟發學生聯想,借以建立化學平衡的觀點。
教學可采取以下步驟:
1.以合成氨工業為例,引入新課,明確化學平衡研究的課題。
(1)復習提問,工業上合成氨的化學方程式
(2)明確合成氨的反應是一個可逆反應,并提問可逆反應的定義,強調“二同”——即正反應、逆反應在同一條件下,同時進行;強調可逆反應不能進行到底,所以對任一可逆反應來講,都有一個化學反應進行的程度問題。
(3)由以上得出合成氨工業中要考慮的兩個問題,一是化學反應速率問題,即如何在單位時間里提高合成氨的產量;一是如何使和盡可能多地轉變為,即可逆反應進行的程度以及各種條件對反應進行程度的影響——化學平衡研究的問題。
2.從具體的化學反應入手,層層引導,建立化學平衡的觀點。
如蔗糖飽和溶液中,蔗糖溶解的速率與結晶的速率相等時,處于溶解平衡狀態。
又如,說明一定溫度下,正、逆反應速率相等時,可逆反應就處于化學平衡狀態,反應無論進行多長時間,反應混合物中各氣體的濃度都不再發生變化。
通過向學生提出問題:達到化學平衡狀態時有何特征?讓學生討論。最后得出:化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(此時化學反應進行到最大限度)。并指出某一化學平衡狀態是在一定條件下建立的。
3.為進一步深刻理解化學平衡的建立和特征,可以書中的史實為例引導學生討論分析。得出在一定條件下當達到化學平衡狀態時,增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時間,并沒有改變化學平衡建立時的條件,所以平衡狀態不變,即CO的濃度是相同的。關于CO濃度的變化是一個化學平衡移動的問題,將在下一節教學中主要討論。從而使學生明白本節的討論題的涵義。
教學設計示例
第一課時化學平衡的概念與計算
知識目標:掌握化學平衡的概念極其特點;掌握化學平衡的有關計算。
能力目標:培養學生分析、歸納,語言表達與綜合計算能力。
情感目標:結合化學平衡是相對的、有條件的、動態的等特點對學生進行辯證唯物主義教育;培養學生嚴謹的學習態度和思維習慣。
教學過程設計
【復習提問】什么是可逆反應?在一定條件下2molSO2與1molO2反應能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是說反應到底進行到什么程度?這就是化學平衡所研究的問題。
思考并作答:在相同條件下既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應叫做可逆反應。SO2與O2的反應為可逆反應不能進行完全,因此得不到2molSO3。
提出反應程度的問題,引入化學平衡的概念。
結合所學過的速率、濃度知識有助于理解抽象的化學平衡的概念的實質。
【分析】在一定條件下,2molSO2與1molO2反應體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖。
回憶,思考并作答。
【板書】一、化學平衡狀態
1.定義:見課本P38頁
【分析】引導學生從化學平衡研究的范圍,達到平衡的原因與結果進行分析、歸納。
研究對象:可逆反應
平衡前提:溫度、壓強、濃度一定
原因:v正=v逆(同一種物質)
結果:各組成成分的質量分數保持不變。
準確掌握化學平衡的概念,弄清概念的內涵和外延。
【提問】化學平衡有什么特點?
【引導】引導學生討論并和學生一起小結。
討論并小結。
平衡特點:
等(正逆反應速率相等)
定(濃度與質量分數恒定)
動(動態平衡)
變(條件改變,平衡發生變化)
培養學生分析問題與解決問題的能力,并進行辯證唯物主義觀點的教育。加深對平衡概念的理解。
討論題:在一定溫度下,反應達平衡的標志是()。
(A)混合氣顏色不隨時間的變化
(B)數值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)單位時間內反應物減少的分子數等于生成物增加的分子數
(D)壓強不隨時間的變化而變化
(E)混合氣的平均分子量不變
討論結果:因為該反應如果達平衡,混合物體系中各組分的濃度與總物質的量均保持不變,即顏色不變,壓強、平均分子量也不變。因此可作為達平衡的標志(A)、(D)、(E)。
加深對平衡概念的理解,培養學生分析問題和解決問題的能力。
【過渡】化學平衡狀態代表了化學反應進行達到了最大程度,如何定量的表示化學反應進行的程度呢?
2.轉化率:在一定條件下,可逆反應達化學平衡狀態時,某一反應物消耗量占該反應物起始量的質量分數,叫該反應物的轉化率。
公式:a=c/c始×100%
通過討論明確由于反應可逆,達平衡時反應物的轉化率小于100%。
通過掌握轉化率的概念,公式進一步理解化學平衡的意義。
3.平衡的有關計算
(1)起始濃度,變化濃度,平衡濃度。
例1445℃時,將0.1molI2與0.02molH2通入2L密閉容器中,達平衡后有0.03molHI生成。求:①各物質的起始濃度與平衡濃度。
②平衡混合氣中氫氣的體積分數。
引導學生分析:
c始/mol/L0.010.050
c變/mol/Lxx2x
c平/mol/L0.015
0+2x=0.015mol/L
x=0.0075mol/L
平衡濃度:
c(I2)平=C(I2)始-C(I2)
=0.05mol/L-0.0075mol/L
=0.0425mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025mol/L
c(HI)平=c(HI)始+c(HI)
=0.015mol/L
w(H2)=0.0025/(0.05+0.01)
通過具體計算弄清起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者之間的關系,掌握有關化學平衡的計算。
【小結】①起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者的關系,只有變化濃度才與方程式前面的系數成比例。
②可逆反應中任一組分的平衡濃度不可能為0。
(2)轉化率的有關計算
例202molCO與0.02×100%=4.2%mol水蒸氣在2L密閉容器里加熱至1200℃經2min達平衡,生成CO2和H2,已知V(CO)=0.003mol/(L·min),求平衡時各物質的濃度及CO的轉化率。
c(CO)=V(CO)·t
=0.003mol/(L·min)×2min
=0.006mol/L
a=c/c(始)×100%
=0.006/0.01×100%
=60%
【小結】變化濃度是聯系化學方程式,平衡濃度與起始濃度,轉化率,化學反應速率的橋梁。因此,抓變化濃度是解題的關鍵。
(3)綜合計算
例3一定條件下,在密閉容器內將N2和H2以體積比為1∶3混合,當反應達平衡時,混合氣中氨占25%(體積比),若混合前有100molN2,求平衡后N2、H2、NH3的物質的量及N2的轉化率。
思考分析:
方法一:
設反應消耗xmolN2
n(始)1003000
nx3x2x
n(平)100-x300-3x2x
(mol)
x=40mol
n(N2)平=100mol-xmol=100mol-40mol
=60mol
n(N2)平=300mol-3xmol=180mol
a=40/100×100%=40%
方法二:設有xmolN2反應
n
122
x2x2x
【小結】方法一是結合新學的起始量與平衡量之間的關系從每種物質入手來考慮,方法二是根據以前學過的差量從總效應列式,方法二有時更簡單。
鞏固轉化率的概念并弄清轉化率與變化濃度,速率化學方程式之間的關系。
通過一題多解將不同過程的差量計算與平衡計算聯系起來加深對平衡的理解,加強對所學知識(如差量的計算,阿伏加德羅定律的計算)的運用,培養學生綜合思維能力和計算能力。
強調重點,加強學法指導。
【課堂小結】今天我們重點學習了化學平衡的概念及有關計算,比較抽象,希望大家加強練習,以便熟練地掌握平衡的概念。
【隨堂檢測】1.對于一定溫度下的密閉容器中,可逆反應達平衡的標志是()。
(A)壓強不隨時間的變化而變化
(B)混合氣的平均分子量一定
(C)生成nmolH2同時生成2nmolHI
(D)v(H2)=v(I2)
2.合成氨生產中,進入塔內的氮氣和氫氣體積比為1∶3,p=1.52×107Pa(150atm),從合成塔出來的氨占平衡混合氣體積的16%,求合成塔出來的氣體的壓強。
平衡時NH3的體積分數為:
n(平NH3)/n(平總)×100%
=n(平NH3)/(n始-n)
=2x/(400-2x)×100%
=25%
關鍵詞:大克泊湖淖;水化學演化;反向地球化學反應路徑模擬
中圖分類號:P641 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)33-0029-03
在我國華北、西北地區,由于氣候干旱,地表水相對缺乏,地下水往往是生活以及工農業生產主要供水水源,鄂爾多斯盆地是我國重要的能源化工基地,對地下水的需求尤其強烈,因此查明該地區地下水循環和水化學形成機理成為指導該地區地下水資源合理開發利用亟待解決的問題。大克泊湖淖是鄂爾多斯盆地眾多湖淖中水域面積較大的湖淖之一,對研究鄂爾多斯地下水循環演化方面具有較好的代表性,而且在前期積累了大量的水文地質、地下水水化學和同位素等基礎數據,具有較好的工作基礎。
1 研究區概況
大克泊湖淖地區位于鄂爾多斯盆地北部,是一個小型盆地,大克泊湖淖位于該小型盆地中央。多年平均氣溫為5℃,多年平均降水量為322.5mm,且降雨多集中在5~9月。地層由下至上依次為侏羅系、白堊系、第四系。白堊系砂巖是研究區的主要含水層,侏羅系碎屑巖構成了整個含水層的隔水地板。第四系風積沙廣泛分布于研究區內,最大風積沙層厚度約為5m,結構松散,基巖零星出露。大克泊湖淖面積約為4km2,湖水面積變化對降雨量響應迅速。湖盆邊部分布著眾多湖眼。
2 樣品采集與測試
3 反向地球化學反應路徑模擬
3.1 反向地球化學反應路徑模擬簡介
反向地球化學反應路徑模擬是運用質量守恒原理,通過對比同一地下水水流路徑終點和起點的水化學成分和同位素的質量,推測出兩點水流路徑上地下水由于發生溶解或沉淀等化學反應、蒸發或不同水體之間的混合等物理反應等引起的化學組分和同位素的變化量,總結出地下水從起點到終點間的水文地球化學反應路徑。其反應形式可表示為:
3.2 反應路徑的選擇
3.3 反向地球化學反應路徑模型
3.3.1 可能礦物項的確定。巖芯檢測結果顯示研究區常見的礦物有石英、方解石、堿性長石(鈉長石和鉀長石)、斜長石(鈣長石)、伊利石、石膏。溶濾作用、濃縮作用和陽離子交替吸附作用是研究區淺層地下水普遍存在的水化學形成作用。由于地下水埋深較淺,而且上覆一層松散第四系風積沙,增加CO2作為礦物相。綜上把方解石、鈉長石、鉀長石、鈣長石、伊利石、石膏、NaCl、CO2、離子交換、濃縮作用作為可能礦
物相。
4 結果與分析
路徑Ⅴ:模擬結果顯示在水流路徑上均發生了鈉長石、NaCl的溶解,方解石沉淀,陽離子交替吸附作用,同時有土壤CO2進入地下水中。由于起點和終點的地下水水位埋深均較深(見表1),因此蒸發作用很弱。
參考文獻
[1] Plummer LN.Geochemical modeling of water-rock interaction:past,Present,future.Water Rock Interaction,Volume 1:Low Tempera Ture Environments[M].Netherlands:U.S.Geological Survry,1992:23-33.
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關鍵詞:化工工藝;安全設計;危險原因;對策
化工行業本身就是一個高危行業,生產過程中接觸到的大部分化學物質都是有毒的,有些物質毒性很高且危險性大,在工藝設計中必須嚴格按照相關的法律法規及其行業標準要求進行設計,全方位的保證工藝生產的安全度。行業的發展核心就是化工工藝安全設計,在進行設計時要全面考慮危險存在的原因,根據原因制定應對措施,盡可能的降低風險發生的概率。
1化工工藝安全設計危險原因及分析
1.1反應器
化學反應作為工藝設計的重要因素之一,其反應的是否完全決定著工藝設計的成敗,所以選擇反應器是關鍵。一般情況下在進行化學反應過程中多多少少都會產生一些對實驗結果起反作用的物質,降低了反應速率,有些反應甚至會增加反應的危險系數,所以設計人員應該對于此類問題予以充分的考慮,不同物質反應的原理大不相同,所以要針對不同的物質選擇呢具有針對性的反應器。對于那些在化學反應過程中會產生大量的熱量或者會吸收大量熱量的反應,應該選擇耐高溫或者是防爆的反應器,并制定好危險應對措施。幾種常用反應器:①釜式反應器,適用于實現液相單相反應及多相反應;②鼓泡塔反應器,適用液相也參與反應的慢速反應、中速反應及放熱量大反應,如各種芳烴和石蠟氯化反應;③固定床反應器,適用實現氣固相催化反應,例如烴類蒸汽轉化爐、氨合成塔及二氧化硫接觸氧化器等。
1.2工藝原料
很多化學物質本身就具有很高的危險性,接觸水或者空氣中的氧氣就會發生劇烈的化學反應,如果操作不當或者保管不善,會對國家和企業帶來巨大的損失,影響工廠的正常生產,危害周邊環境[1]。化學物質在存放時要進行分類,不同的危險級別的化學物質要選擇不同的安全等級保管。在化學反應操作過程中,對不同的物質的反應原理充分了解,且針對本身存在的危險做好相關措施,防止危險事故的發生和擴大。
1.3輸送管道
在化學反應過程中大部分產物都是高危物質,具有易燃易爆或者具有強腐蝕性。所以在選擇輸送管道時要根據物質的物理性能和化學性能及其反應物的特性選擇相應的管道材質和管道壓力等級,對于易燃易爆的物質,應該選擇防爆密封性能好的管道,且要考慮靜電的影響并做好消除靜電的安全措施,對于易震動的管道應該選擇抗震性能好的管道,輸送高溫物質時應該選擇耐高溫的管道材質并考慮相關膨脹系數的影響。
2化工工藝安全設計改進對策
2.1控制化工原料
化工行業所需的原料多種多樣,物質存在的形式也截然不同,且各種物質都有自己的存儲方式。相同物質的不同的狀態化學性能也可能會有所不同,所以需要我們全面了解化學物的物理和化學性質,并在存儲和運輸過程中做好相關措施,盡可能的減少危險因素的存在。
2.2合理選擇工藝
得到一種化學物質有多種方法和不同的工藝流程,所以要結合專業基礎知識和自身的實踐技能并考慮經濟適用性,選擇合理,節約成本的工藝路線。設計人員在進行實驗時,要盡可能的選擇無毒無害,在反應過程中危險性小的物質,根據實驗原理合理的運用催化劑,盡可能在不污染環境的基礎上提高工藝的效率。實際操作時,如果選擇危險系數小的實驗原材料,則對實驗的設備及操作人員的要求也會相對降低等級,減少操作成本。實驗時盡可能的選擇新設備,這樣既可以保證實驗的成功率,還能減少反應物質的產生對環境的影響。
2.3強化安全設計
設計路徑繁瑣,連續的特點,只有嚴格準確執行系統操作,才能實現整體完善設計,使用更方便。設計的整體性較大,在設計中如果任何一個環節出現問題,都會影響到化工的正常生產和可能造成重大的經濟損失。設計人員需根據相關規范、法律及法規等,設計化工工藝,并對工藝流程及安全設施等反復論證,確保設計具有前瞻性、安全性、科學性及可靠性。設計人員需要把安全設計作為設計核心原則,參考既往科學實踐,組建監督部門,并建立健全監管體制,確保工作有章可循,達到防范風險及安全監督目的,控制或減少發生安全事故概率,利于工廠良好、穩定、有序發展。監察部門應做好本職工作,不定期或經常性的檢查相關安全措施及應急措施是否到位,核實工作計劃,抽檢產品,巡查現場,排除隱患。對工藝路線設計進行完善,將危險最低作為設計原則。
2.4做好化學反應防護
化工廠應該配備安全必須的應急用品和必要的防護措施,包括移動式及手提式滅火器、防毒呼吸面具、防護服、救援擔架等;制定好相關安全管理制度,安排質量檢查人員,對設備進行定期的檢查發現問題進行及時的維修。通過各種安全手冊的發放和組織員工進行安全教育,加強員工的安全意識和增加遇到問題的及時處理問題的能力,減少人員的傷亡。
3結語
化工工藝安全的設計能夠保證人員和財產的安全外,對于提高化工的生產效率也有很大的影響,只有對存在的問題足夠的認識,對產生的問題的原因深入的了解才能對危險因素采取必要的安全措施,才能夠保證企業正常的運轉和發揮最大的生產效益。本文根據化工工藝安全設計中存在的危險因素提出相關對策和建議希望能夠幫助需要的人。
參考文獻:
[1]金阿銘.化工工藝安全設計中的危險因素及解決對策[J].黑龍江科學,2015,01:34+37.
關鍵詞:發展;化學工程技術;優化方案
化工行業的發展,給人們的生產和生活帶來了翻天覆地的變化,而且在在科技時代下我國化工行業的發展態勢良好,化工行業的發展現狀,為化學工程技術的更新換代提供了堅實的基礎,同時為化工生產設備及實驗儀器的改進創造了技術條件。那么如何使化學工程技術在傳統技術的基礎上有所突破,需要將化學工程技術與計算機技術等先進的科學技術相結合。
一、化學工程技術的發展概述
(一)化學分離技術。化學分離技術先要對儀器進行分離強化,然后對生產技術進行分離強化。按照化學分離原理,經強化的儀器和技術會變得更加精細,效率也會更高,而且進行化學分離后的生產原料可以將自身的化學能轉化成動能或熱能,同時還具有較高的能量轉化效率。然而,科學家將化學分離技術與現代信息技術有機結合,并研究信息技術與化學工程的應用原理,將現代信息技術運用到熱感技術的開發中,提升熱感設備的精密度。比如講新的控制方法加入傳統半透膜分離技術形成新型分離技術,該技術地應用極大地提高了分離速度和效率。
(二)綠色節能技術。在工業化程度日益加深的今天,人們對資源的需求量越來越大,對于不可再生資源而言,其面臨著能源枯竭的威脅,在該現狀下,綠色節能化學工程技術的研究和應用從根本上提高了能源的利用率。綠色節能化學技術是指采用高新技術使化學反應在進行的過程中不會對環境造成污染,并且有利于環境保護的綠色節能技術,其理念是在化學反應的過程中,采用化學技術減少或消除化學原料及溶劑對人類健康、生態環境產生的不良影響。
(三)超臨界技術。化學反應技術中的超臨界反應指當壓力和溫度都在臨界點以上,物質處于氣態和液態之間。這種超臨界狀態的液體在化學工業、生物工業、食品工業等有著廣泛的應用,尤其是在醫藥工業領域的應用更加廣闊。目前超臨界液體的諸多優勢已經給人們帶來了很多便利,其發展前景十分誘人,而超臨界化學技術是與超臨界液體相關的化學技術,化學界已經將超臨界水氧化法成功應用到環境保護領域,但當前該技術還有待進一步完善和改進。
二、化學工程技術優化的重要意義
(一)優化產品結構。基于市場經濟不穩定的特征,化工企業需要深刻剖析市場實際需求,對自身的產業結構進行調整和優化,從而實現科學、合理的管理目標,為企業發展注入積極因素。通過運用全新的化學工程技術,使資源得到了優化配置及合理應用,促進了產業結構的優化調整,為社會提供了更多就業機會,推動社會經濟的發展[1]。
(二)有利于提高企業的競爭力。科技時代的大背景下,化工行業的市場競爭逐漸白熱化,為提高化工企業的競爭力及經濟效益,需要提高員工的工作效率,因此需要借助于先進的化學工程技術,并結合化工企業的發展現狀,從而制定出科學、合理的發展策略,這是化工企業提升自身綜合競爭力的有效途徑。
三、對化學工程技術的優化
(一)與信息技術的結合。信息技術的快速發展和廣泛應用,使得我國整體技術水平有了重大突破。就化學工程技術的研究未來而言,化學工程技術信息化程度會越來越高,化學工程技術要想實現優化升級,就要與信息技術進行完美結合。化學工程技術的研究需要計算機信息技術作為支撐,化學工程與信息技術相結合可以提升技g的精確性,同時也能夠實現智能化的生產應用。比如在CO2傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器技術方面,將化學工程技術與計算機信息技術結合起來,使控制系統的反應更加靈敏。
(二)與系統工程的結合。因為物質本身的復雜性,導致化學變化也相對復雜,因此,化學研究不能只停留在對一般物理、化學特性上,要深入物質結構,探究其構成和變化原理。化學工程技術的研究方向不斷拓寬,需要從根本上簡化化學工程技術研究過程,與系統結構工程結合能夠將實驗操作和化學理論知識相結合,通過計算機系統進行數據分析,簡化物質結構研究內容,為化工研究提供更加成熟的分析條件。
(三)加大對綠色化學技術的研究力度。環境是國際性問題,目前,我國投資于環境保護和改善的資金越來越多,而且更多的群體也參與到環境保護的工作中,此時綠色化學技術應運而生,由于綠色化學技術既能夠降低能源的消耗量,又能提高能源的利用率,還能減少污染物的排放,該技術具有經濟、社會、環境三重效益,因此未來的發展前景會更加廣闊。
(四)強化化學工程基礎的應用研究。在發展化學工程技術時,除了要緊跟科技發展的前沿外,還要對必要的基礎應用展開研究。基礎應用研究投資大、研發時間長,短期內很難看到經濟效益,但是從長遠利益出發,為了化學工程技術的可持續發展,必須加強基礎應用研究。另外,在引進外來先進技術時,要注意消化吸收其中的基礎技術,做好技術儲備工作。
四、結語
總而言之,化學工程技術的研究是現代化學工程研究體系中的關鍵部分,在新型化學分離技術及綠色技能技術被人們接受及應用的同時,工業信息化發展的現狀對化學工程技術提出了新要求和新標準,所以,在未來化學工程技術的發展和應用中,要結合現代科學技術,實現化學工程技術的升級和革新。